Мелиорация земель - Айдаров И.П., Голованов А.И.

Автор: Айдаров И.П. Голованов А.И.
Теги: сельскохозяйственная мелиорация сельскохозяйственные мелиорации сельское хозяйство
ISBN: 978-5-9532-0752-2
Год: 2011
Похожие
Проектирование насосных станций и испытание насосных установок
Землеустройство. Том 2. Землеустроительное проектирование. Внутрихозяйственное землеустройство
Военная экология
Клюква
Текст
                    «Л
УЧЕБНИК
МЕЛИОРАЦИЯ
ЗЕМЕЛЬ
«КолосС»

	liSil
АССОЦИАЦИЯ «АГРООБРАЗОВАНИЕ»
МЕЛИОРАЦИЯ
ЗЕМЕЛЬ
Под редакцией доктора технических
наук А. И. Голованова
Допущено Министерством сельского хозяйства
Российской Федерации в качестве учебника для
студентов высших учебных заведений, обучаю¬
щихся по направлению подготовки (специально¬
сти) «Природообустройство и водопользование»
МОСКВА «КолосС» 2011

УДК 631.6(075.8)
ББК 40.6я73
М47
Авторы:	А. И. Голованов, И. П. Айдаров, М. С. Григоров,
В. Н. Краснощеков, В. С. Кожанов, С. А. Максимов, Л. Ф. Пестов,
В. П. Пчелкин, Г. А. Рябкова, Г. А. Сенчуков, Т. И. Сурикова,
Ю. И. Сухарев, В. В. Шабанов, А. П. Аверьянов
Редактор И. М. Щербакова
Рецензе н ты: доктор технических наук, профессор Е. В. Кузне¬
цов (Кубанский аграрный университет) и доктор сельскохозяй¬
ственных наук, профессор А. В. Шуравилин (Российский универ¬
ситет дружбы народов)
Мелиорация земель/А. И. Голованов, И. П. Айдаров,
М47 М. С. Григоров и др.; Под ред. А. И. Голованова. — М.: Ко-
лосС, 2011. — 824 с.: ил. — (Учебники и учеб. пособия для
студентов высш. учеб. заведений).
ISBN 978-5-9532-0752-2
Изложены проблемы и принципы мелиорации земель. Рассмотрены те¬
ория и практика мелиорации в засушливой и переувлажненной зонах; уде¬
лено внимание улучшению засоленных и кислых почв; впервые изложены
способы тепловых мелиораций; рассмотрены комплексное обустройство
водосборов, а также технологии мелиорации земель поселений и индустри¬
альных земель. Дана методика оценки влияния мелиорации на окружаю¬
щую среду; изложены современные подходы к экономической оценке ин¬
вестиционных проектов мелиорации земель.
Для студентов вузов по направлению «Природообустройство и водо¬
пользование», а также для специалистов, работающих в области природо¬
пользования, экономики и организации водного хозяйства, экономики
природопользования, управления качеством окружающей среды.
УДК 631.6(075.8)
ББК 40.6я73
Оригинал макет книги является собственностью издательства «КолосС»,
и его воспроизведение в любом виде, включая электронный,
без согласия издателя запрещено.
ISBN 978-5-9532-0752-2
© Издательство «КолосС», 2011
© Авторский коллектив, 2011

ВВЕДЕНИЕ
По А. Н. Костикову (1927), мелиорация — это глубокое (проч¬
ное, длительное, коренное) изменение компонентов природы для
повышения потребительской стоимости (полезности) земель.
И отличие от временных мероприятий по улучшению земель (рас¬
чистка поверхности, вспашка, улобрения и т. п.) мелиорация при-
нодит к фундаментальному длительному изменению природных
условий, сохраняющемуся десятки и сотни лет.
В последнее время ученые разрабатывают новый экологиче¬
ский подход к мелиорации земель, подразумевающий комплекс¬
ное обустройство территорий (см. раздел 5), границами которых
являются не отдельные разные по назначению земли, а все эле¬
менты ландшафга, образующие генетически цельные представи¬
тельные участки поверхности земли.
Сущность мелиорации можно понять из ранее используемого в
русской технической литературе (конец XIX в.) понятия «земель¬
ные улучшения», «коренное улучшение земель», наряду с ним
употребляли и понятие «разделка новых мест», т. е. вовлечение в
использование неудобий (осушение, очистка земель от кустарни¬
ка, камней, кочек). С 30-х годов прошлого столетия в русской ли¬
тературе появился термин «мелиорация» от лат. melioratio —
«улучшение», который в зарубежной литературе встречается неча¬
сто — «amelioration», «land improvement», чаще употребляют
«irrigation and drainage».
Мировая история мелиорации насчитывает не менее 6 тыс. лет.
Зародилась она, когда человек перешел к оседлому образу жизни,
от добывательства к возделыванию, т. е. в начале земледельческого
природопользования. История мелиорации в России подробно
изложена в трехтомнике коллектива авторов Б. С. Масловым,
Л. В. Колгановым, Г. Г. Гулюком и Е. П. Гусенковым (2002).
Мелиорация компенсировала недостающие природные факто¬
ры и условия и первоначально была ориен тирована на требования
сельскохозяйственных культур, выращиваемых человеком. Поэто¬
му часто мелиорацию употребляют в сочетании «сельскохозяй¬
3

ственная», хотя в улучшении нуждаются и другие земли (поселе¬
ний, промышленности, лесные и т. п.).
В последнее время экономисты предложили довольно полную,
всестороннюю оценку ландшафтов или отдельных природных
объектов, например болота, луга, леса, водоема и т. д. Общую эко¬
номическую ценность (стоимость) Эа представляют как стоимость
использования Си и стоимость неиспользования Сни, отражающие
социальную значимость природы для общества не только в насто¬
ящем, но и в будущем
9 = С + С
чУц '“•'И	1	'-'НИ*
В свою очередь, стоимость использования подразделяют на
прямую Пс (извлекаемую и неизвлекаемую), косвенную стоимость
использования fQ и стоимость отложенной альтернативы Са:
Си = Пс + Кс + Са.
Стоимость неиспользования Сни, т. е. сохранения природного
объекта для природы и человека, складывается из стоимости его
существования и наследования будущими поколениями (непотре¬
бительной стоимости) Сс, стоимости (ценности) выполняемых им
экологических функций С, и информационной стоимости Q,H
Сни = Сс + С, + Син.
Например, общая экономическая стоимость болота состоит из
прямой стоимости его использования человеком: извлекаемой без
осушения — добыча мха, клюквы, а после осушения — добыча
торфа, выращивание сельскохозяйственных культур; неизвлекае-
мой (охота); косвенной стоимости использования (изучение фло¬
ры и фауны, миграции птиц и т. п.), в связи с этим защита флоры
и фауны; стоимости отложенной альтернативы (сохранение торфа
для будущего использования по мере развития новых технологий в
химической, медицинской промышленности); стоимости суще¬
ствования и наследования (затраты на сохранения болота для бу¬
дущих поколений при осушении прилегающих земель, при до¬
рожном строительстве, борьба с пожарами); стоимости экологи¬
ческих функций (значимость болота для pei-улирования стока рек
как биогеохимического барьера на пути миграции загрязняющих
веществ); информационной стоимости (возможность познания
геологаческой истории местности, использование генофонда про¬
живающих организмов для селекционной работы).
Такая оценка изменяет отношение человека к природным
объектам как к бесплатным, даровым источникам ресурсов и услуг.
4

Она позволяет оценить их значимость как уникальных объектов,
осознанно подходить к их изменению в процессе мелиорации, к
использованию, показывает взаимозависимость частных ценнос¬
тей. Повышая одну из ценностей, полезностей, можно уменьшить
другую, что в сумме, возможно, дает отрицательный эффект.
Важно также, какой ценой оплачен рост одной из полезностей,
н частности, каким объемом материальных или энергетических
ресурсов, извлекаемых в том числе и из других ландшафтов. Яр¬
кий пример — бурная дискуссия о межбассейновых перебросках
речного стока. По-видимому, общество приняло бы идею пере¬
бросок, если бы изначально была доказана «межландшафгная» по¬
лезность перераспределения водных ресурсов.
Таким образом, совокупность мероприятий по окультурива¬
нию ландшафтов должна основываться не на оптимизации част¬
ных полезностей, что обычно и делают, а на доказательстве повы¬
шения общей полезности с учетом межландшафтных связей.
Мелиорация — составная часть природообустройства, которое
помимо этого включает рекультивацию нарушенных и загрязнен¬
ных земель, ликвидацию негативных последствий природопользо¬
вания, природоохранное обустройство территорий, борьбу с при¬
родными стихиями (наводнениями, подтоплением, размывом бе¬
регов, водной и ветровой эрозией, оползнями, селями).
Природообустройство придает новое качество территории как
окружающей среде, повышает безопасность существования чело¬
века и природы. Под качеством окружающей среды в данной ме¬
стности понимают ценностную характеристику функционального
единства существенных ее свойств, новую внутреннюю и вне¬
шнюю определенность, относительную устойчивость, отличие ее
от одних местностей и сходство с другими. Мелиорация земель
различного назначения придает им новое качество в соответствии
с требованиями конкретных землепользователей, например в
сельском хозяйстве — это прежде всего плодородие почвы, при
угом почва выступает как среда обитания сельскохозяйственных
растений. При мелиорации земель лесного фонда учитывают тре¬
бования леса к окружающей среде. При мелиорации земель посе¬
лений учитывают требования градостроительства к рельефу мест¬
ности, к прочности грунтов как оснований сооружений, глубине и
качеству подземных вод, контактирующих с подземными соору¬
жениями; учитывают санитарно-гигиенические требования к ка¬
честву воздуха, почв, вод и др. При рекультивации земель стоит
идача восстановления качества окружающей среды, нарушенной
при интенсивном природопользовании. Природоохранное обуст¬
ройство территорий и борьба с природными стихиями также при¬
дает окружающей среде новое качество, повышает безопасность
существования человека и природы.
5

Природообустройство и мелиорация как его составная часть,
по сути — активное управление окружающей средой. В последние
годы этот термин используют активно. Государственным стандар¬
том РФ установлены принципы, состав и средства обеспечения
функционирования системы управления окружающей средой
(ГОСТ Р ИССО 14004—98), под которой понимают часть общей
системы административного управления организации, включаю¬
щей организационную структуру, планирование, ответственность,
методы, процедуры, процессы и ресурсы, необходимые для разра¬
ботки, внедрения, реализации, анализа и поддерживания экологи¬
ческой политики. Этот ГОСТ в общем виде регулирует деятель¬
ность всех организаций, включая и организации природообусг-
ройсгва и мелиорации, так как работы по обустройству природы
сами потенциально опасны и их необходимо проводить с жестки¬
ми экологическими ограничениями, но он не стандартизирует
конкретно деятельность по обустройству природы.

1.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕЛИОРАЦИИ
ЗЕМЕЛЬ
Так как мелиорация — это конкретная потребительская деятель¬
ность, то человек мелиорирует конкретные территории, т. е. земли,
с определенной целью. Земля — это территория с угодьями (при¬
годная для какого-то использования), находящаяся в чьем-то
пользовании, владении или собственности. Вместе с тем земля —
это общенациональное достояние, богатство народов, на ней про¬
живающих, основа жизни и деятельности человека. Согласно Зе¬
мельному кодексу РФ земля — природный объект, важнейшая со¬
ставная часть природы, природный ресурс, средство производства
в сельском и лесном хозяйстве, основа осуществления хозяйствен¬
ной и иной деятельности, с позиций права — она недвижимое иму¬
щество, объект права собственности и иных прав. В Земельном
кодексе РФ заявлен приоритет охраны земли перед ее использова¬
нием, которое не должно наносить ущерб окружающей среде.
Поэтому забота о земле, ее улучшение — не только дело отдель¬
ных пользователей или владельцев, но и общегосударственное
дело, что отмечено в Законе РФ «О мелиорации земель». Государ¬
ство берет на себя обязательство координировать и контролиро¬
вать работы по мелиорации, осуществляемые как за счет владель¬
цев, так и за счет местных и федерального бюджетов.
По целевому назначению и правовому режиму выделяют не¬
сколько категорий земель:
сельскохозяйственного назначения или сельскохозяйствен¬
ные земли;
поселений;
промышленности;
энергетики;
транспорта;
связи;
для обеспечения космической деятельности;
обороны;
иного специального назначения;
особо охраняемых территорий и объектов (природоохранно-
7

го, оздоровительного, рекреационного, историко-культурного,
научного назначения);
лесного фонда;
водного фонда;
запаса.
Все эти земли по своим свойствам могут не полностью удовлет¬
ворять требованиям конкретного землепользователя и нуждаться в
различных мелиорациях. Исходя из этого, различают мелиорацию
сельскохозяйственных земель («сельскохозяйственная мелиора¬
ция» — выражение неудачное), мелиорацию земель лесного, вод¬
ного фондов, поселений и т. д. — это первый уровень классификации
мелиораций.
Граница между природообустройством и природопользовани¬
ем нечеткая. Поэтому с известной степенью условности можно
считать, что мелиорация — это такие устройства, сооружения, ра¬
боты, которые не входят в обычную технологию природопользова¬
ния, применяемую в данной природной зоне. Например, борьба с
ветровой или водной эрозией должна быть непременной состав¬
ляющей технологии сельскохозяйственного производства в эрози-
онно опасных зонах; то же можно сказать о снегозадержании и
влагосбережении на полях в засушливых районах; глубоком рых¬
лении почвы, узкозагонной вспашке — в избыточно увлажненной
зоне и т. п. Эти мероприятия являются мелиорирующими, их на¬
зывают агромелиоративными, и они довольно эффективны в со¬
четании с «чисто» мелиоративными, но по ряду причин, в том
числе и организационных, их не надо относить к мелиорации.
Аналогично такую же границу можно найти между мелиорацией и
культурным использованием земель лесного и водного фондов,
земель поселений, промышленности, рекреационного и другого
назначения.
Мелиорация существенно изменяет многие природные процес¬
сы, например мелиорация сельскохозяйственных земель сильно
изменяет процесс почвообразования, в результате ее применения
исчезают одни элементы почвообразования и появляются другие:
оглеение, засоление, торфообразование. Мелиорация способна
приблизить азональные почвы (пойменные, болотные, засолен¬
ные) к зональным, а также существенно модифицировать зональ¬
ное почвообразование.
Сущность мелиорации заключается в управлении составом по¬
чвы и грунтов (увеличение и уменьшение содержания воды, раз¬
личных химических веществ, тепла); их свойствами (рыхлостью,
структурностью, водопроницаемостью, водоудержанием, емко¬
стью поглощения, кислотностью, теплоемкостью); некоторыми
почвенными процессами (засолением, оглеением, лессиважем,
накоплением гумуса).
8

Мелиорация отличается от землепользования глубиной преоб¬
разования компонентов геосистем. Мелиорация создает условия
для более эффективного (продуктивного) использования земель
без изменения их назначения, позволяет изменить назначение их
использования в нужном направлении, улучшает социально-эко¬
номические условия жизни людей, окультуривает и оздоровляет
большие территории, наиример орошение степных районов Кры¬
ма изменило облик этого края, осушение Белорусского Полесья
также преобразило эти бедные заболоченные земли.
Мелиорация имеет конкретного заказчика, перед ней ставят
определенную цель, это очень дорогое мероприятие, сильно воз¬
действующее на природу. Она призвана повысить, причем суще¬
ственно, полезность конкретной территории. Поэтому практиче¬
ски надо говорить о мелиорации конкретных земель. Вместе с тем,
мелиорируемые земли располагаются на геосистемах различного
ранга и при осуществлении мелиорации надо следовать принципу
целостности. В последнее время ставят задачу обустройства боль¬
ших территорий: ландшафта, водосбора, куда входят земли разно¬
го назначения. Это более сложная задача требует своих подходов.
Второй уровень в классификации мелиораций определяется тем,
какой из природных процессов или какую составляющую функ¬
ционирования геосистемы нужно модифицировать, исходя из ис¬
пользования земель. Например, химические мелиорации сель¬
скохозяйственных земель или водные мелиорации земель лесного
фонда. Водные, химические, физические, тепловые мелиорации
можно осуществить разными способами, обычно их дополняют
культуртехническими, агролесомелиоративными мероприятиями.
Способы мелиорации — это третий уровень классификации ме¬
лиораций, например искусственное увлажнение почв (орошение)
осуществляют поливами по бороздам, полосам, затоплением (са¬
мые древние и не очень эффективные способы), дождеванием, ка¬
пельным, подпочвенным, внутрипочвенным способами.
Современные мелиорации являются комплексными, т. е. зача¬
стую необходимо проводить одновременно водные, химические,
тепловые и другие мелиорации, которые вместе с мелиорирующи¬
ми мероприятиями в сумме дают больший эффект, чем раздельное
их применение.
Эффективность мелиораций существенно зависит от интенсив¬
ности последующего природопользования, которое имеет опреде¬
ленную специфику на мелиорированных землях. Так, на сельско¬
хозяйственных землях применяют особую систему земледелия:
особые сорта, системы обработки почвы и удобрения. Осушенные
лесные угодья требуют особых приемов лесоводства.
При мелиорации земель надо прежде всего определиться с тре¬
бованиями землепользователя к свойствам компонентов геосисте¬
9

мы: какими должны быть свойства почв при выращивании опре¬
деленных растений; грунтов как оснований для сооружений, до¬
рог; свойства вод для водоснабжения или рыборазведения и т. д.
При этом понятен главный объект мелиорации или предмет труда
мелиоратора. При улучшении сельскохозяйственных земель — это
почва, которая для земледельца выступает уже как средство произ¬
водства, причем важнейшее. Отметим, что почва в отличие от дру¬
гих средств производства (машин, удобрений, средств борьбы с
болезнями и вредителями, семян) обладает уникальным свой¬
ством — неизнашиваемостью. При соответствующем количестве и
качестве вложенного в почву живого и овеществленного труда она
способна сохранять и даже наращивать свою потребительскую
стоимость, т. е. плодородие. Это обстоятельство формирует основ¬
ную цель мелиорации сельскохозяйственных земель — расширенное
воспроизводство плодородия почвы. Достижение этой цели, а не по¬
лучение максимального урожая любой ценой, в том числе и ценой
истощения почвы, обеспечивает долговременные интересы земле¬
пользователя. Такая формулировка цели обеспечивает и устойчи¬
вость агрогеосистемы, так как плодородные почвы более устойчи¬
вы, следовательно, делает мелиорацию природосберегающей.
Очевидно, что человек не повышает плодородие почвы ради
самого плодородия. Повышая его, человек заботится и о получе¬
нии высокого урожая определенных культур, это также необходи¬
мо включать в цель мелиорации. При этом надо иметь в виду, что
требования растений и требования почвы не всегда совпадают,
они могут вступать в противоречие. Например, растения всегда
требуют довольно высокую влажность почвы, но для самой почвы
повышенная влажность противопоказана, так как при этом повы¬
шается ее промываемость, уменьшаются запасы гумуса и т. д. Воз¬
никает непростая проблема разрешения этого прогиворечия.
Опыт оптимизации или согласования требований растений и по¬
чвы в смысле сохранения и повышения ее плодородия показыва¬
ет, что нало ориентироваться на некоторое недополучение урожая
но сравнению с наивысшим. Это не только повышает устойчи¬
вость агрогеосистемы, но и уменьшает потребность в ресурсах, в
орошаемом земледелии — это прежде всего уменьшение ороси¬
тельных норм, следовательно, уменьшение нагрузки как на мели¬
орируемую геосистему, так и на прилегающие территории.
Технически мелиорация земель должна осуществляться при
экономном расходовании всех ресурсов: материальных (в том чис¬
ле и водных), энергетических, трудовых, что не только выгодно
экономически, но и важно для сохранения природы.
Наконец, мелиорация земель как сильный природопреобразу¬
ющий фактор может приводить к негативным экологическим по¬
следствиям. Поэтому непременной составляющей работ по мели¬
10

орации земель является недопущение ущерба природным систе¬
мам и другим землепользователям или компенсация этого ущерба,
что требует дополнительных мероприятий, дополнительных за¬
трат.
Таким образом, можно сказать, что цель мелиорации сельскохо¬
зяйственных земель заключается в расширенном воспроизводстве
плодородия почвы, получении оптимального урожая определенных
сельскохозяйственных культур при экономном расходовании всех ре¬
сурсов, недопущении или компенсации ущерба природным системам и
другим землепользователям.
При мелиорации земель другого назначения главная цель мо¬
жет меняться, но ограничения при ее выполнении все равно оста¬
ются.
Высказанные здесь соображения о цели мелиорации земель и
об ограничениях при ее осуществлении вытекают из принципов
природообустройства (см. Голованов А. И. и др. «Природообуст-
ройство», 2008).
При формулировании принципов рационального природо¬
пользования и природообустройства использованы работы
Н.	Ф. Реймерса, разработки кафедры философии и кафедры ме¬
лиорации и рекультивации земель Московского государственного
университета природообустройства (МГУП):
принцип целостности природных объектов, подвергающихся
обустройству или использованию, которые надо рассматривать
как единые геосистемы различного ранга (фации, урочища, мест¬
ности, ландшафты); объектом природопользования и природообу¬
стройства должен быть не отдельный ресурс или компонент при¬
роды: поверхностные или подземные воды, почва, растение и не¬
произвольно выбранная территория: поле севооборота, земли от¬
дельного хозяйства, а геосистема, занятая переустраиваемыми
землями, включающая взаимообусловленный набор компонентов
природы, развивающихся как единое целое, и имеющая есте¬
ственные границы. Такой подход позволяет объективно вычле¬
нять территорию, где осуществляют ресурсопользование и прово¬
дят обустройство, наиболее полно учесть все связи между компо¬
нентами природы, их взаимовлияние, отследить дальние экологи¬
ческие последствия;
принцип сбалансированности хозяйственной деятельности на
обустроенной территории с ресурсными и экологическими воз¬
можностями природных систем; например, выращивание сель¬
скохозяйственных культур, наиболее соответствующих местным
климатическим ресурсам, применение соответствующих систем
земледелия, использование технологий природопользования, наи¬
более органично вписывающихся в функционирование природ¬
ных систем; этим достигается уменьшение нужды в обустройстве
11

природы, следомгелыю, вмешательство в природу будет меньше,
а молмоиание ресурсом —дешевле;
принцип природных аналогий, т. е. применение направлений и
технологий ресурсопользования и мелиорации, которые по воз¬
можности воспроизводят естественные процессы функционирова¬
ния компонентов природы; например, если черноземные почвы
исторически сформировались при увлажнении ливневыми дождя¬
ми, то и полив их должен быть в виде искусственною дождя; рис
же лучше выращивать на пойменных землях и поливать затопле¬
нием, так как это соответствует и его изначальным биологическим
особенностям, и почвы, на которых он растет, также сформирова¬
лись при длительном затоплении водами рек или при обильных
мусонных дождях; если естественный отток избыточной воды с
территории обычно происходит в виде комбинации поверхност¬
ного и подземного стока, то и искусственный дренаж территории
должен сочетать оба этих способа. Этот принцип созвучен с пра¬
вилом «мягкого» управления природой в противовес «жесткому».
Выполняя этот принцип, можно добиться экосовместимости тех¬
ники и технологий с природой, наносящих минимальный ущерб
окружающей среде;
принцип необходимого разнообразия: измененная природная си¬
стема, создаваемая человеком при ресурсопользовании, или ква-
зиприродная система, должна быть максимально возможно разно¬
образна по своему составу (севообороты, плодосмен, сохранение
естественных биогеоценозов на части площади, достаточная эко¬
логическая инфраструктура), это подтверждается «правилом мо¬
нокультуры» Ю. Одума, согласно которому созданные человеком
монокультуры неустойчивы по своей природе; управляющая тех¬
ногенная система тогда может успешно справиться со своей функ¬
цией, когда она будет устроена гак же разнообразно, как и управ¬
ляемая квазиприродная система; например, гидромелиоративная
система, созданная человеком для управления водным режимом
почвы, должна быть настолько разнообразна, насколько разнооб¬
разны условия формирования водного режима в разных частях
конкретной геосистемы (разные типы водного питания при осу¬
шении, разная потребность в орошении). Этот принцип обосно¬
вывает, в частности, необходимость применения комплексных ме¬
лиораций, г. е. одновременного регулирования нескольких факто¬
ров, формирующих плодородие почвы и продуктивность возделы¬
ваемых растений, а также сочетания разных приемов мелиорации
на разных частях переустраиваемой территории;
принцип адекватности воздействий: управление квазиприрод-
ными системами должно строиться на основе прямых и обратных
связей, т. е. техногенные системы необходимо оборудовать сред¬
ствами получения и обработки информации о состоянии природ-
12

пых систем (о развитии культивируемых растений, состоянии по¬
чвы, ее влажности, количестве доступных элементов питания; об
осадках, испарении, притоке воды к водохранилищу, о водозабо¬
ре — при регулировании сгока и т. п.), а также блоками по выра¬
ботке управляющих сигналов и их реализации в зависимости от
меняющейся во времени ситуации, это очень важно для управле¬
ния природными процессами, происходящими при сильной из¬
менчивости и слабой предсказуемости погодных условий;
принцип гармонизации круговоротов: нахождение наилучшего
сочетания антропогенного и природного круговоротов веществ и
шергии; человек, вмешиваясь в природные процессы, изменяет
естественные и создает новые круговороты, например, природа
часто выводит из геохимического круговорота токсичные веще¬
ства, соли, «захоранивает» их в глубоких пластах или в полузамк¬
нутых геологических образованиях; человек, интенсифицируя
круговорот воды орошением и дренажем, «распечатывает» эти
склады, что может приводить к засолению почв, загрязнению реч¬
ных вод;
принцип предсказуемости: мелиорация должна опираться на до¬
стоверные количественные долголетние прогнозы изменения как
функционирования природных систем под действием управляю¬
щих воздействий, так и на прогнозы изменения экономической и
социальной обстановки. Этому соответствует принцип «обманчи¬
вого благополучия», когда первые успехи от преобразования при¬
роды могут в последующем измениться на неблагоприятные, для
объективной оценки мероприятий нужны годы;
принцип одновременной эффективности и безопасности (не на¬
вреди!): эффективность может быть экономической как ре¬
зультативность мелиорации и последующего землепользования,
соотношения между результатами хозяйственной деятельности и
затратами труда, она характеризуется производительностью труда,
фондоотдачей и материалоемкостью продукции, т.е. количеством
исходных ресурсов, которые расходуются на тот или иной вид
продукции; чем меньше материалоемкость, тем более рациональ¬
но используются природные ресурсы, например изделия, сделан¬
ные из вторичного сырья, менее материалоемки, т. е. экономят
природные ресурсы.
Социальная эффективность характеризует уровень жизни
населения, его здоровье, объем получаемых услуг (отдых, образо¬
вание, воспитание).
Экологическая эффективность измеряется качеством
среды жизни человека и биоты в целом, устойчивостью среды
жизни; природопользование и природообустройство не должны
наносить вреда человеку, биоте и окружающей среде, в противном
случае негативные последствия должны быть компенсированы
13

или усг|>.11 юны (!афнзияющий платит). Безопасности природо-
iiojii. ювамия и природообустройства можно достичь, соблюдая
меру преобразования природных систем (Н. Ф. Реймерс): устанав¬
ливая допустимую распашку земель, объемы и площадь ороше¬
ния, степень осушения, химическую нагрузку на природу, пло¬
щадь затопления при строительстве крупных водохранилищ и т. п;
принцип комплексности мелиорации и природопользования: го¬
раздо эффективней всестороннее использование природного
объекта, всех его полезностей, например рек — для водоснабже¬
ния, энергетики, судоходства, рыборазведения, отдыха, приема
очищенных сточных вод, или лесов с глубокой переработкой всей
древесины, или полезных ископаемых с полным извлечением всех
полезных веществ. Комплексные мелиорации впервые предложе¬
ны на кафедре мелиорации Московского государственного универ¬
ситета природообустройства (МГУП) (С. Ф. Аверьянов, В. В. Ша¬
банов). Это одновременное регулирование нескольких факторов,
формирующих плодородие почвы и продуктивность возделывае¬
мых растений, применение всех доступных способов мелиорации.
Помимо этого многие природные объекты выполняют несколько
разных функций: социально-экономические, экологические, при¬
родоохранные. Поэтому комплексность мелиорации заключается
и в одновременной поддержке различных функций. Например,
главным объектом мелиорации и рекультивации сельско¬
хозяйственных земель является почва. Для человека она важна
своим плодородием, это ее важная социально-экономическая
функция. Одновременно почва выполняет ряд важнейших эколо¬
гических функций: обладает защитными природоохранными
свойствами, г. е. способна задерживать, связывать, разрушать
вредные вещества, предохраняя другие компоненты природы от
загрязнения, она качественно и количественно регулирует пита¬
ние подземных вод, активно формирует поверхностный сток, оп¬
тимизируя соотношение поверхностного и подземного стока. На
это обстоятельство обратил внимание И. П. Айдаров. Именно по¬
чва создала два механизма стока избыточных вод с водосбора в
реки, отличающиеся в сто тысяч раз по скорости (поверхностные
потоки имеют скорость доли метра в секунду, а подземные — в
сутки).
Следует различать понятия комплексные мелиорации, т. е. совме¬
стное применение всех необходимых и доступных видов и спосо¬
бов мелиорации на всех элементах (землях) водосбора, и комплек¬
сное или совместное регулирование факторов и условий рос та и раз¬
вития культивируемых растений. Отметим, что факторы — это ма¬
териальные или энергетические воздействия на растения, а
условия — это обстоятельства, в которых живут растения, напри¬
мер микроклимат, засоленность, прочность, рыхлость почвы
14

ит. п. Понятия «комплексные мелиорации» и «комплексное регу¬
лирование» входят в разные области человеческой деятельности:
первое — в природообустройство, а второе — в природопользова¬
ние. Комплексное регулирование должны осуществлять аграрии,
выращивающие сельскохозяйственные растения. Предоставлен¬
ные им мелиоративные возможности они должны уметь эффек¬
тивно использовать, а оказывать мелиоративные услуги должны
специалисты по заказу аграриев. Вместе с тем мелиораторы долж¬
ны знать особенности и эффективность комплексного регулиро¬
вания, чтобы уметь запроектировать соответствующие мелиора¬
тивные системы и затем управлять ими.
Эффективность комплексного регулирования основана на
принципах (законах) земледелия: на незаменимости фактора, за¬
коне оптимума, принципе совокупности действия факторов.
На основании этих принципов В. В. Шабановым сформулиро¬
ваны требования к комплексному регулированию факторов:
основным критерием эффективности комплексного регулиро¬
вания должен быть максимум использования растительным по¬
кровом фотосинтетически активной радиации (ФАР) солнца;
все факторы необходимо регулировать активно и целенаправ¬
ленно;
в каждый момент роста и развития растений в первую очередь
регулируют (приводят внутрь оптимального диапазона) лимитиру¬
ющий фактор, находящийся в относительном минимуме;
оптимальные условия необходимо создавать в первую очередь в
критические моменты роста и развития растений;
ошибка регулирования должна быть значительно меньше ши¬
рины оптимального диапазона саморегулирования (адаптации)
растения;
оптимальные условия роста и развития должны в первую оче¬
редь обеспечиваться для того вида расгений, который находится в
наиболее угнетенном состоянии;
при разработке и функционировании систем комплексного ре¬
гулирования необходимо учитывать стохастическую неоднород¬
ность распределения свойств почв и запасов питательных веществ
в целях учета неравномерности естественного плодородия по во¬
досбору;
комплексное регулирование должно также обеспечивать рас¬
ширенное воспроизводство плодородия почв на водосборе, а так¬
же недопущение или снижение негативных воздействий на окру¬
жающую среду; последнее требование вступает в конфликт с при¬
веденными ранее, поэтому оптимальные значения факторов (вла¬
гозапасы, температуры почвы, запасы питательных веществ и др.)
необходимо предварительно оптимизировать с учетом прибыли от
этого регулирования, а также с учетом материальных, энергети¬
15

ческих, трудовых затрат на его регулирование и затрат на компен¬
сационные мероприятия.
Для решения поставленных задач в процессе управления необ¬
ходимо иметь количественное выражение требований растений к
регулируемым факторам и условиям внешней среды и путем их
сравнения с оптимальными вырабатывать в режиме реального
времени соответствующие воздействия: вносить удобрения, поли¬
вать, регулировать глубину грунтовых вод шлюзованием осуши¬
тельной сети, вносить химмелиоранты, улучшать микроклимат
(устранять заморозки или воздушную засуху) и др. Иными слова¬
ми, выполнять принцип адекватности воздействий;
принцип нравственности, предложенный профессором В. В. Ша¬
бановым: безопасность мелиорации и землепользования с первого
взгляда можно обеспечить соответствующими правилами, юриди¬
ческими нормами (кодексами, законами, штрафами, поощрения¬
ми), но этого недостаточно, особенно в сфере воспитания, образо¬
вания. Все больше ученых считают, что таким критерием само¬
контроля деятельности человека может быть нравственность —
один из самых важных факторов личной жизни, общественного
развития и исторического прогресса. Она заключается в добро¬
вольном самодеятельном согласовании чувств, стремлений и дей¬
ствий членов общества с чувствами, стремлениями и действиями
сограждан, их интересами и достоинством, с «интересами и досто¬
инством» всего биотического сообщества в целом, а также с кос¬
ной природой в целом. По Канту, нравственность — чувство неко¬
торой ощущаемой зависимости частной воли от общей воли.
Принцип нравственности можно сформулировать как внутрен¬
нюю установку человека делать добро и не делать зла для природы
в целом. В соответствии с этим нравственную мелиорацию можно
рассматривать как систему взаимоотношений человека и приро¬
ды, при которой человеку не бывает стыдно за свои действия;
принцип интеграции знаний: мелиорация должна иметь свою соб¬
ственную научную базу, которая использует знания наук о природе,
социалы ю-экономических наук и прикладных наук, обосновываю¬
щих инженерно-технические мероприятия, вместе с тем мелиора¬
ция, синтезируя знания других наук, создает свои собственные зна¬
ния, стимулирует развитие новых прикладных наук: мелиоративная
география, мелиоративная гидрология, мелиоративная гидрогеоло¬
гия, мелиоративное почвоведение, мелиоративное земледелие.
Цели мелиорации земель Moiyr быть достигнуты только при
выполнении определенного целостного набора требований, кото¬
рым должна удовлетворять система мелиоративных мероприятий.
Этот набор требований А. И. Голованов и И. П. Айдаров предло¬
жили назвать мелиоративным режимом. Под словом «режим» нуж¬
но понимать не изменение какого-либо показателя во времени, а
16

требования к нему (норму) в разные моменты времени или в раз¬
личных случаях.
Применительно к сельскохозяйственным землям мелиоратив¬
ный режим — это совокупность требований к управляемым фак¬
торам почвообразования, роста растений и воздействия на окру¬
жающую среду, которые должна обеспечить система мелиоратив¬
ных мероприятий для достижения поставленной цели.
Выбор показателей мелиоративного режима представляет собой
сложную задачу, требует глубокого обобщения результатов много¬
летних исследований в различных природных зонах. Набор показа¬
телей зависит от разновидности мелиораций (водные, химические
и т.д.). Применительно к водным мелиорациям сельскохозяй¬
ственных земель набор показателей может быть следующим:
допустимые пределы регулирования влажности корнеобитае¬
мого слоя почвы; периоды и сроки затопления поверхности зем¬
ли; пределы глубин грунтовых вод; направление и значение влаго-
обмена между корнеобитаемым слоем почвы и подстилающим его
слоем или грунтовыми водами;
допустимое содержание токсичных солей в почвенном раство¬
ре, состав и количество поглощенных оснований, pH почвенного
раствора; допустимые количество и качество дренажных вод,
сбрасываемых в поверхностные водостоки или водоемы;
требуемая динамика запасов гумуса и питательных веществ в
почве;
предельное значение общей минерализации поливной воды,
соотношения в ней ионов натрия и кальция и ее pH.
На землях лесного фонда требования мелиоративного режима в
основном сводятся к созданию благоприятной влажности верхне¬
го слоя почвы, глубины грунтовых вод и установлению сроков за¬
топления.
На землях поселений, промышленности, транспорта и т. п.
прежде всего надо обеспечить требуемые глубины грунтовых вод
для обеспечения несущей способности грунтов как оснований со¬
оружений, функционирования подземных частей зданий и комму¬
никаций, санитарное состояние территории, устранить негатив¬
ное влияние минерализованных грунтовых вод (коррозионную
опасность).
На землях водного фонда требования к мелиорации заключа¬
ются в улучшении свойств грунтов дна или ложа водоемов: форма
поверхности (выравнивание берегов, засыпка ям), расчистка от
растительности, перемещение скотомогильников, ликвидация
свалок, выемка торфа, удаление загрязненного грунта, илистых
отложений.
На землях рекреационного, историко-культурного и научного
назначения показатели мелиоративного режима сводят к санитар-
17

по жоло! ическим треЬонаниям, обеспечению сохранности цен¬
ных природных и антропогенных объектов.
Количее гиенные значения того или иного показателя устанавли¬
вают примени гельно к каждой мелиорируемой территории не толь¬
ко исходя из имеющегося опыта, но и исходя из результатов пере¬
бора ряда вариантов (оптимизации), с учетом возможного неодина¬
кового воздействия на растение, почву, сооружения, окружающую
среду.Так, на сельскохозяйственных землях в оценочный критерий
отбора наилучшего варианта мелиоративного режима нужно вклю¬
чать не только объем и качество урожая, но также и плодородие
почвы, затраты на компенсацию нега тивных воздействий на окру¬
жающую среду, стоимость ресурсов и другие затраты.
Поэтому варианты показателей мелиоративного режима оце¬
нивают со следующих эколого-экономических позиций:
среднемноголетняя прибавка урожая совокупности сельскохо¬
зяйственных культур на орошаемом массиве по сравнению с бога¬
рой;
компенсационные мероприягия по недопущению снижения
плодородия почвы: затраты на улучшение солевого режима (про¬
мывки, гипсование и т. п.), на поддержание требуемого количе¬
ства гумуса и питательных веществ;
затраты на дренаж, защиту от подтопления соседних земель,
штрафы за загрязнение подземных и поверхностных вод или за¬
траты на очистку дренажных вод;
объем используемых водных ресурсов, т. е. оросительных норм;
затраты на строительство и эксплуатацию мелиоративной си¬
стемы, обеспечивающей рассматриваемый вариант показателей
мелиоративного режима.
Введение цены на землю и воду, строгий контроль за загрязне¬
нием окружающей среды делают такие расчеты необходимыми и
весьма эффективными. Эти обстоятельства заставят применять
водо- и почвосберегающие технологии орошения и осушения, во¬
дооборотные системы и будут способствовать научно-техническо¬
му прогрессу в мелиорации.
Такой подход заставляет увязывать между собой работу отдель¬
ных звеньев мелиоративной системы (подающую, отводящую), аг¬
ротехнические мероприятия (нормы органических и минеральных
удобрений, состав культур, технологии возделывания) и меропри¬
ятия по охране окружающей среды.
Накопленный богатый объем научной информации, возросшие
возможности ее переработки, включающие большой набор мате¬
матических моделей и современную вычислительную технику, по¬
зволяют реализовать на практике идею мелиоративных режимов.
Методологические подходы в мелиорации. Мелиорация земель —
это сложная, дорогая (ресурсо- и энергоемкая), экологически
18

опасная деятельность. Для ее надлежащего обоснования необхо¬
димо привлечение всех накопленных человеком знаний о природ¬
ных процессах, использование современных методологических
подходов:
исторический подход, заключающийся в анализе опыта мелио¬
рации в предшествующие годы, в оценке применявшихся методов
и способов с учетом конкретной общественно-экономической
> мгуации, в выявлении достижений и ошибок, в избежании их
повторения. Так, ликвидация частной собственности на землю,
введение коллективной собственности потребовали укрупнения
существовавших малых поливных участков в районах с традици¬
онным многовековым опытом орошения, с разрушением сложив¬
шейся оросительной и водоотводной сетей, с неоправданным уве-
1нпением длины поливных борозд, что резко нарушило равнове¬
сие между подачей и отводом воды, к ухудшению мелиоративной
«Остановки; перевод финансирования за счет бюджета уменыии;г
пип[тересованность землепользователей в результатах мелиора¬
ции. Быстрый переход на рыночную систему экономики разру¬
шил сложившиеся хозяйственные связи, привел к резкому умень¬
шению площади поливаемых земель, выходу из строя существую¬
щих систем. Накопленный опыт и результаты исследований пока¬
пли, что при развитии мелиорации были объективно допущены
просчеты из-за неучета природных связей, ухудшения экологичес¬
кой обстановки;
системный подход, включающий геосистемный или ландшафт¬
ный подход и заключающийся в том, что преобразуемые природ¬
ные объекты являются целостными, открытыми, развивающимися
(юлыиими системами, поэтому нельзя ограничиваться только ад¬
министративными границами земель без их генетической связи с
прилегающими землями и водными объектами;
катенарный подход, когда всю территорию водосбора рассмат¬
ривают как целостную цепочку сопряженных фаций (возвышен¬
ностей, склонов, понижений), т. е. катен. Этот подход позволяет
количественно учесть все типы водного питания при переувлаж¬
нении, отследить влияние орошения возвышенностей и осушения
понижений на прилегающие земли, изучить гидрохимические по¬
токи веществ со склонов в реки;
географический подход, заключающийся в рассмотрении мелио¬
рации больших территорий с учетом географической зональности
тепло- и влагообеспеченности, почвообразовательных, гидрологи¬
ческих, гидрогеологических и биологических процессов; при этом
надо иметь в виду, что мелиорации, вытекающие из особенностей
гой или иной зоны, применимы только для возвышенных фаций
(орошение); потребность в осушении имеет место главным обра-
к>м для пониженных фаций, испытывающих дополнительный по
19

сраш iciihio с шпальным приток вод с примыкающих возвышенно¬
стей. Эго надо иметь в виду при анализе мелкомасштабных карт
районирования территории, например по коэффициенту увлаж¬
нения;
балансовый подход, отражающий закон сохранения вещества и
энергии. Он позволяет, исходя из равенства приходных и расход¬
ных статей, сравнительно просто вычислять мелиоративные воз¬
действия: оросительную и поливную норму, необходимость в дре¬
наже, ирригационную способность водоисточников. Простота та¬
ких расчетов кажущаяся, так как любое мелиоративное воздей¬
ствие приводит к изменению всех существующих статей водного,
теплового, солевого и питательного балансов. Этот подход облада¬
ет слабыми прогностическими свойствами, его результаты трудно
прогнозировать на длительное время;
статистический подход, учитывающий принципиальную осо¬
бенность природных тел — неоднородность свойств в простран¬
стве и во времени. Различают детерминированную или генетиче¬
скую неоднородность и случайную (стохастическую), вызванную
совокупностью изменяющихся в пространстве менее значимых
факторов. Поэтому природные процессы всегда идут в среде с
переменными в пространстве свойствами, что затрудняет их ма¬
тематическое описание, требует многократного измерения варь¬
ирующих свойств для получения их статистических характерис¬
тик (среднею, дисперсии, законов распределения). На практике
требуется установление так называемых расчетных величин за¬
данной обеспеченности. Эти субъективные обстоятельства, ус¬
ложняющие расчеты, объективно делают природные объекты бо¬
лее устойчивыми в разные годы. Второе обстоятельство, делаю¬
щее статистический подход необходимым, — это изменчивость
погодных условий и вызванная ею разная потребность в ороше¬
нии или осушении в отдельные годы. Для полноты характерис¬
тики работы мелиоративной системы нужно рассчитывать ее
действие за все годы наблюдений (не менее 20...30 лет) и затем
выбирать расчетные воздействия заданной обеспеченности или
надежности. Такие расчеты необходимы и для экономической
оценки результатов мелиоративной системы, так как денежные
потоки (расходы и доходы) будут отличаться в разные по воднос¬
ти годы;
биологический подход, позволяющий учесть требования расте¬
ний к регулируемым факторам роста и разви тия (влажность, засо¬
ленность и кислотность почвы, глубины уровня грунтовых вод,
влажность и температура воздуха, продолжительность затопления
и др.), количественно оценить влияние мелиораций на продуктив¬
ность биогеоценозов, возможен при наличии способов оценки
продуктивности при разных факторах и условиях развития сель-
20

< ivoxo шйственных растений. Такие расчеты необходимы, напри¬
мер, для связи водопотребления растений с влажностью почвы,
н> торос, в свою очередь, предопределяет размер оросительных
норм. Продуктивность растений, в том числе их надземной и под-
и'мпой частей, влияет на пополнение биомассы в почве, из кото¬
рой формируется гумус, предопределяющий плодородие почвы.
11го6ходим прогноз запасов гумуса при разной степени тепло- и
илагообеспеченности почвы, разработка методов расчета умень¬
шения его запасов за счет биохимического разложения, смыва и
иымыва из почвенных горизонтов;
термодинамический подход основан на том, что функциониро-
иание земных геосистем — это единый природный процесс, поэто¬
му описание его человеком в принципе тоже должно быть еди¬
ным, а не дробленным на частные процессы, что проще, но не
тчтда точно. Частные процессы изучают в отдельных науках, зна¬
ния эти неполные, имеют так называемый феноменологический
характер, т. е. отражают только опыт людей и не объясняют при¬
чин протекания процессов. Например, законы Ома, Шези, Дарси
и им подобные были установлены из простейших опытов, и они
оказались в основном верными. Полное описание природных
процессов возможно с помощью теории неравновесной термоди¬
намики необратимых процессов. Природные объекты можно
представлять как термодинамические системы, т. е. как совокуп¬
ность физических (ip. physis — природа) тел, которые могут взаи¬
модействовать энергетически между собой и с другими телами, а
также обмениваться с ними веществом. Термодинамические си-
е темы состоят из столь большого числа частиц, что их состояние
можно характеризовать макроскопическими параметрами: плот¬
ностью, давлением, температурой, концентрацией разных ве¬
ществ.
Природным процессам свойственна некоторая необратимость
иследствие рассеивания вешества и энергии в пространсгве, а так¬
же вследствие неоднородности в пространстве свойств компонен¬
тов природы и их температуры.
В основе термодинамики лежат фундаментальные принципы
(так называемые начала термодинамики), описывающие поведе¬
ние энергии и энтропии при любых возможных процессах в систе¬
ме.
Энергия — общая количественная мера движения и взаимодей¬
ствия всех видов материи.
Ii термодинамике энтропия — это мера необратимого рассея¬
ния энергии неравновесной термодинамической системы. Про¬
цессы, стремящиеся привести систему к равновесному состоянию,
сопровождаются ростом энтропии, например выравнивание тем¬
пературы, влажности, засоленности почвы; выветривание, осыпи,
21

эрозия, вызывающие выполаживание гор; размыв русла реки в
верховье и заиление в низовье, рост извилистости, следовательно,
замедление потока воды вызывают «старение» реки. Наоборот,
приток энергии в открытую термодинамическую систему позволя¬
ет ей уменьшать свою энтропию; так, почва, получая энергию от
Солнца, тратит ее часть на почвообразование, на уменьшение энт¬
ропии, увеличение упорядоченности, организованности.
В отличие от частных подходов, рассматривающих простейшие
случаи, вводят в рассмотрение полный термодинамический по¬
тенциал системы, состоящей, например, из почвы и находящегося
в ней почвенного раствора. Этот потенциал учитывает воздей¬
ствие на систему и внутренние взаимодействия между компонен¬
тами всех сил: гравитационных, капиллярных, сорбционных, сил
внешнего воздействия, осмотических, термодиффузионных, сил
электрического поля. В результате получают полные уравнения
движения под действием всех сил, которые упрощают исходя из
смысла задачи. Например, при описании движения почвенных
вод непременно надо учитывать помимо гравитационных сил так¬
же внешние силы, капиллярные и сорбционные силы, а при суще¬
ственном засолении — и осмотические силы, т. с. для такого слу¬
чая применять уравнение Дарси, где учитываются только силы
давления и гравитационные, недопустимо;
экономический подход, заключающийся в получении заданного
количества и качества продукции в результате мелиорации при
минимально необходимых затратах ресурсов и труда с учетом за¬
трат на поддержание благоприятной экологической обстановки на
мелиорируемых и прилегающих землях. Этот подход позволяет ус¬
танавливать оптимальную надежность мелиорации: оптимальную
водоподачу и водоотведение в разные по водности годы, поддер¬
живать запасы гумуса, обеспечивать требуемое гидрохимическое
состояние рек;
экологический подход выражается в обязательной разработке
проекта «Оценка воздействия на окружающую среду» и соблюде¬
нии всех требований в процессе эксплуатации мелиоративной си¬
стемы. Помимо этого он реализуется в разработке и применении
ландшафтно-адаптированной природосохраняющей системы зем¬
леделия на сельскохозяйственных землях, создании и поддержа¬
нии требуемой экологической инфраструктуры, в конечном ито¬
ге-создании культурных агрогеосисгем, на которых деятель¬
ность человека гармонизирована в его интересах и интересах при¬
роды;
гидромеханический подход, позволяющий теоретически исследо¬
вать несложные случаи стационарного и нестационарного движе¬
ния подземных вод под действием дрен разных конструкций,
фильтрации из каналов. Недостатком такого подхода является
22

щ;Иш1 снизь подземных вод с зоной аэрации. Этот подход был ис-
ИОНМ01ШМ А. Н. Костиковым, получил развитие в трудах В. В. Ве-
мерникова, С. Ф. Аверьянова, Н. Н. Веригина, В. М. Шестако-
11,1 и др.
Моделирование в мелиорации. Это современный подход обосно-
ианнм мелиорации, оценки ее эффективности, экологической бе-
мшасности, быстрого анализа вариантов проектных решений,
цон современного прогнозирования природных процессов при ме¬
няющихся погодных условиях. В основе мелиоративных исследо-
* 1.111 и и лежат натурные эксперименты, позволяющие наиболее пол-
по, без искажений и упрощений, изучать эти процессы. Поэтому,
иаиример, мелиорация земель всегда обеспечивалась большим
о1)1.смом научных, научно-производственных и производственных
исследований. Имелась обширная сеть научных учреждений, экс¬
педиций, опытных станций, строились опытно-производственные
системы, пилотные производственные инженерно-мелиоратив¬
ные системы.
Ценность таких исследований в том, что реальные объекты
и |учают в реальных условиях. По их результатам и после обобще¬
ния производственного опыта вырабатывают зональные рекомен¬
дации по технологиям мелиорации. Исследования на опытно¬
производственных участках позволяют оценивать на практике те¬
оретические рекомендации и вырабатывать эмпирические реко¬
мендации. Объекты-аналоги помогают в первом приближении
принимать расчетные значения параметров, а также в ряде случаев
прогнозировать развитие изучаемого объекта. Пилотные системы
на небольших площадях способствуют наработке технологий уп¬
равления, необходимых для эксплуатации крупной системы.
Эти методы используют свойство природы самостоятельно во
исой полноте учитывать и интегрировать процессы и воздействия.
Вместе с тем, учитывая сложность организации и дороговизну та¬
ких исследований, малую скорость протекания процессов (для
и (учения реакции почв, подземных вод, растений на воздействия
человека нужны годы), маловариантность исследований и их сла¬
бую прогностичность, в природообустройстве, как и в других ви¬
дах деятельности и науках, широко применяют моделирование.
Модель — физическое или знаковое упрощенное подобие или
аналог реального объекта, явления или процесса. Модель может
(>ыть предметной или знаковой. В мелиорации к моделям
предъявляют следующие требования.
1.	Максимально возможный учет фундаментальных свойств
сеосистем: целостности (взаимодействие потоков вещества и
шергии, взаимовлияние компонентов природы); структурности
(модель должна описывать процессы в подсистемах и интегриро¬
вать их в единый процесс); изменчивости погодных условий; нео-
23

дпородмосги компонентов природы и изменчивости их свойств в
пространстве и но времени; нелинейности природных процессов.
Любое упрощение нужно вводить осмысленно и количественно
обосновывать.
2.	Долговременность. Модель должна позволять рассчитывать
процессы за ряд лет. Достоверны только те результаты, которые
получены с помощью временных рядов, в течение ко торых объект
начинает вести себя квазистационарно, наметились тенденции
(тренды) процессов, полностью развертываются и затухают пере¬
ходные процессы.
3.	Учет функционирования техногенных компонентов, для чего
моделируют отдельно работу сооружений (например, работу шлю¬
за-регулятора или движение воды в канале), воздействие сооруже¬
ния на геосистему (подтопление, вызванное фильтрацией воды из
канала), а также влияние природных процессов на сооружение
(движение и накопление наносов в канале, кольматаж и т. п.).
Если модель и моделируемый объект имеют одну и ту же физи¬
ческую природу, но разные, обычно уменьшенные размеры, то го¬
ворят о физическом моделировании. Процессы можно исследовать
также опытно, изучая какое-либо явление иной физической при¬
роды, но описываемого теми же математическими соотношения¬
ми, что и моделируемое явление — аналоговое моделирование. Ос¬
нование для этого способа — знаковая, математическая аналогия в
записи законов движения. Так, аналоговое моделирование позво¬
ляет изучать на электрических моделях (на сплошных электропро¬
водящих телах или сетках из сопротивлений и емкостей, соеди¬
ненных проводниками) механические, гидродинамические, аку¬
стические и другие явления. Например, исследуя распределение
электрического поля в сплошной электропроводной среде, можно
описывать другие процессы (фильтрацию воды в пористой среде
или распространение тепла), имеющие аналогичное математиче¬
ское описание, применяя коэффициенты подобия между напря¬
жением и напором воды или напряжением и температурой, силой
тока и фильтрационным потоком или потоком тепла. Электриче¬
ская проводимость модели воспроизводит в определенном масш¬
табе влаго- или теплопроводность.
Такое «предметно-математическое» моделирование широко
применяют для замены изучения одних явлений изучением других
явлений, более удобных для лабораторного исследования, в част¬
ности потому, что они допускают менее трудоемкое измерение
неизвестных величин.
При физическом моделировании обязательно обеспечивают
геометрическое, кинематическое и динамическое подобие между
изучаемым явлением и его моделью.
Масштабы подобия связаны определенными зависимостями,
24

I lit я>1ваемыми критериями подобия, т. е. безразмерными комбина¬
циями характеристик, отражающих закономерности рассматрива¬
емых процессов, основные действующие силы.
При знаковом моделировании используют знаковые образова¬
ния: схемы, графики, чертежи, формулы, графы, слова и предло¬
жения в некотором алфавите. Важнейший вид знакового модели¬
рования — математическое (логико-математическое) моделирова¬
ние., осуществляемое средствами языка математики и логики. Ма¬
тематическая модель — приближенное описание какого-либо
класса явлений внешнего мира, выраженное с помощью матема¬
тической символики. Математическое моделирование позволяет
проникнуть в сущность изучаемых явлений. Это мощный совре¬
менный метод познания внешнего мира, а также прогнозирова¬
ния и управления, особенно после колоссального развития вы¬
числительной техники. Моделируют циклоническую деятель¬
ность атмосферы Земли для предсказания погоды, взрывы ядер-
ного оружия без загрязнения среды, паводки на крупных реках,
продуцирование биомассы и другие сложнейшие явления. Про¬
цесс математического моделирования можно подразделить на че¬
тыре этапа.
Первый — формулирование законов, связывающих основные
объекты модели, а также происходящие в них процессы. Это тре¬
бует широкою знания фактов, относящихся к изучаемым явлени¬
ям, и глубокого проникновения в их взаимосвязи, завершается
записью в математических терминах сформулированных качеств,
показателей процессов, представлений о связях между объектами
модели. Чтобы описать явление, необходимо выявить самые су¬
щественные его свойства, закономерности, внутренние связи,
роль отдельных характеристик явления. Выделив наиболее важ¬
ные факторы, можно пренебречь менее существенными. Для ис¬
следования сложных процессов в объектах, изменяющихся с тече¬
нием времени, применяют дескриптивные (описательные) мате¬
матические модели в виде дифференциальных или интегральных
уравнений (или систем уравнений). Уравнения составляют на ос¬
новании физических, химических, биологических законов. Реше¬
ния таких систем дифференциальных уравнений являются функ¬
циями времени и, следовательно, могут описывать изменения во
времени процессов, происходящих внутри моделируемых объек¬
тов.
Второй — исследование сформулированных математических
задач. Главное здесь — решение прямой задачи, т. е. получение
показателей процесса для дальнейшего их сопоставления с резуль¬
татами наблюдений изучаемых явлений. Часто решают так назы¬
ваемые обратные задачи, когда, зная показатели процесса, желают
оценить свойства природных компонентов, например, изучив ре-
25

lyiiuaiu откачки поды и » скважины, судят о водопроницаемости
пласта. Па >том папе важное значение приобретают математичес¬
кий аппарат, необходимый для анализа математических моделей,
и вычислительная техника — как средство решения математиче¬
ских задач, так как многие задачи у математиков пока не имеют
анали тического решения.
Третий — выяснение, согласуются ли результаты моделирова¬
ния с характеристиками природных процессов в пределах точно¬
сти наблюдений — проверка модели. Если отклонения выходят за
допустимые пределы, то модель надо совершенствовать.
Четвертый — последующий анализ модели в связи с накопле¬
нием данных об изучаемых явлениях и модернизация модели.
В процессе развития науки и техники эти данные все более и бо¬
лее уточняют и наступает момент, когда выводы, получаемые на
основании существующей математической модели, не соответ¬
ствуют знаниям о явлении и возникает необходимость построения
новой, более совершенной модели.
Достоинство математического моделирования — возможность
быстро просматривать много вариантов ситуаций. Недостатки —
неполный учет всего многообразия природных процессов, недо¬
статочная количественная изученность процессов. Поэтому моде¬
ли должны быть оптимально сложны, чтобы принятые допущения
не приводили к существенным ошибкам в принятии решений.
Некоторые из очевидных требований к моделям мелиоративных
процессов следующие:
учет внутренней неоднородности — как детерминированной,
так и стохастической или случайной;
нелинейности природных процессов;
разных по тепло- и влагообеспеченности для получения стати¬
стически достоверных результатов;
создание одномерных моделей, описывающих вертикальный
или горизонтальный перенос вещества или энергии, часто бывает
недостаточны м.
Модели классифицируют по их размерности. Важно помнить,
что природные тела и процессы существенно пространственны,
развиваются в условиях неоднородности, изменчивости свойств
среды, поэтому любое их описание страдает неполнотой. Нуль¬
мерные (или балансовые) модели описывают изменение запасов
вещества или энергии в зависимости от размера приходов и расхо¬
дов. В них нет пространетвенных и временных координат в явном
виде, время и геометрические размеры объектов косвенно учиты¬
ваются тем, что баланс составляют для фиксированного проме¬
жутка времени (сутки, декада, период вегетации, год и т.д.) и оп¬
ределенного объема природного тела, которому соответствует
строго определенная площадь территории.
26

Одномерные модели описывают развитие процесса во времени
но одной пространственной координате. В ряде случаев этого дос-
I л гочно для моделирования влагопереноса в почве в вертикальном
направлении, движения водного потока в реке или канале в гори-
юмтальном направлении.
В ряде случаев процесс нельзя рассматривать как развиваю¬
щийся вдоль одного основного направления. Необходимо исполь-
юнать двумерные модели, которые оперируют двумя координата¬
ми каждой точки в пространстве. Такие модели позволяют полу¬
чать принципиально иные результаты по сравнению с нуль-мер-
пыми и одномерными, описывать гораздо более сложные
процессы. В качестве примера приведем задачу о гидрологической
и гидрохимической связи элементов водосбора между собой и с
руслом, которую можно полноценно решать с использованием не
менее чем двумерной модели.
Наиболее сложно создавать трехмерные модели, но именно
они ближе всего к достоверному описанию природных процессов.
Такие модели нужны для описания сложных потоков грунтовых
и подземных вод, геохимических потоков вблизи скважин, дрен
и т. п. Пока они слабо распространены, хотя уже созданы коммер¬
ческие моделирующие программные продукты, позволяющие ре¬
шать задачи в трехмерной постановке. Основные причины слабо¬
го их распространения — вычислительная сложность и нехватка
исходных данных.
Единственно возможный путь нахождения баланса сложности
моделей и точности, детальности описания процессов — сочета¬
ние различных видов моделей, иерархическое их сопряжение, ин¬
теграция детально описанных процессов на уровне представитель¬
ного объема природного тела в единый процесс на уровне геоси¬
стемы.
Математическое моделирование позволяет быстро воспроизво¬
дить (прогнозировать) длительные, многолетние процессы, что
очень важно для оценки работы инженерных гидромелиоратив¬
ных, рекультивационных, водохозяйственных, природоохранных
систем в различные по погодным условиям годы. Это позволяет
устанавливать «мощность» инженерной системы (подачу насос¬
ных станций, размеры каналов и др.), обеспечивающей работу си¬
стемы с заданной надежностью. Моделирование позволяет «про¬
играть» некоторые чрезвычайные ситуации, например связанные
с выходом из строя очистных сооружений и массовым выбросом
загрязняющих веществ, нарушением технологий, разрывом про-
дуктопроводов, военными действиями и т. п. Формально — это
изменение граничных условий моделей, происходящее в заданное
время. На таких моделях можно рассматривать и разные сценарии
ликвидации последствий.
27

Математические модели широко используют в современных
науках, опирающихся па геосистемный (ландшафтный) подход.
Ii его рамках нажпо описать структуру ландшафта, которая опре¬
деляет ниды, направленность и интенсивность природных процес¬
сом. Один из наиболее общих подходов к описанию структуры —
представление о ландшафте как объекте, который формируется и
развивается под действием совокупности геофизических полей —
поля силы тяжести, инсоляции (освещенности), поля темпера¬
тур воздуха, почвы, поверхностных вод, давлений воды в раз¬
ных природных телах, поля влажности почвы и пр. При этом
кроме привычных специалистам моделей земного гидрологи¬
ческого цикла (в системе «атмосфера—вода—почва—растение»)
возникает необходимость моделирования морфометрических
характеристик поверхности. К их числу относят высоту местно¬
сти, показатели кривизны земной поверхности, кривизну гори¬
зонталей и линий тока, а также некоторые другие, связанные с
гидрологическими характеристиками территории. Они опреде¬
ляют геохимические процессы в геосистеме, продуктивность
растений на различных формах рельефа, распределение выпав¬
ших осадков по территории, формирование поверхностного
стока воды, эрозию и дефляцию (выветривание) почвы. Такой
подход позволяет связать модели отдельных процессов в еди¬
ный комплекс, позволяющий описывать взаимосвязанные про¬
цессы в геосистемах.
При природообустройстве человек вмешивается в биологиче¬
ские продукционные процессы, особенно при мелиорации сель¬
скохозяйственных земель, при борьбе с загрязнением. Поэтому
модели природных процессов необходимо дополнять моделями
функционирования и продуктивности живых организмов.
Применение биогеохимических барьеров при мелиорации. Лесоме¬
лиорации. Наряду с рассредоточением в природе идут и процессы
концентрации веществ, исключения их из круговорота, сосредо¬
точения в некоторых областях. В качестве примера можно привес¬
ти месторождения различных полезных ископаемых: известняки,
металлические руды. Иными словами, наряду с проводимостью
природные тела обладают свойствами задерживать некоторые ве¬
щества, что можно назвать барьерностью. В самом общем смысле
барьер можно понимать как локальное нарушение проводимости,
что приводит к ускорению или замедлению потоков веществ и
круговоротов в целом.
Барьеры могут быть природными и техногенными (созданны¬
ми человеком); каждый из них, в свою очередь, подразделяют на
следующие виды:
механические — природное тело работает, как фильтр;
физические — испарительный, гидрофизический;
28

физико-химические — химические процессы идут на границе
р;| (дела фаз (в основном это процессы сорбции — десорбции);
химические — за счет растворения и кристаллизации, связыва¬
ния, химического разложения;
биологические (с удержанием большого ряда макро- и микро-
цементов) — биологическая деструкция, избирательное накопле¬
ние веществ в биоте.
lice эти процессы очень часто происходят одновременно в од¬
ном барьере, поэтому их называют биогеохимическими. Теория
геохимических барьеров разработана А. И. Перельманом.
Биогеохимические барьеры — это компоненты или части компо¬
нентов геосистем, в которых на относительно коротком расстоя¬
нии в результате специфического сочетания механических, физи¬
ко-химических, биологических процессов происходит избира¬
тельное накопление одних химических элементов и удаление дру¬
гих. В барьерах резко изменяются условия миграции веществ, что
часто приводит к накоплению химических элементов. Важнейшие
и j них — растительный покров, почва, толщи водоненасыщенных
горных пород, в основном мелкоземов, и застойные скопления
подземных вод. Барьеры могут быть природные и техногенные
(созданные человеком): плотины, завесы, дрены, уплотненные
слои почвы или грунтов.
Биогеохимические барьеры могут быть вертикальными или го¬
ризонтальными (латеральными), препятствующими соответствен¬
но вертикальным или горизонтальным потокам загрязняющих ве¬
ществ. Человек может управлять биогеохимическими барьерами,
усиливая или ослабляя их действие, создавать искусственные ба¬
рьеры.
Природные биогеохимические барьеры обеспечивают наряду с
другими процессами естественную самоочищаемость природы,
гак как в них происходит не только накопление, но и связывание
до недоступных для биоты форм токсичных веществ, разрушение
токсичных веществ, преобразование их в безвредные вещества.
Механизмы накопления, связывания и разрушения веществ
очень разнообразны, но их объединяет общая закономерность:
интенсивность этих процессов во многом зависит от обеспеченно¬
сти территории теплом и влагой. При оптимальном сочетании
тепла и влаги биогеохимические барьеры работают эффективней.
Человек может в известных пределах регулировать тепло-, влаго-
обеспеченность территорий путем мелиораций и тем самым повы¬
шать естественную самоочищаемость.
Естественный или искусственно созданный растительный по¬
кров является эффективным биогеохимическим барьером: во-пер¬
вых, он обеспечивает перехват воздушных потоков, содержащих
пыль, аэрозоли, капельно-жидкие вещества. Токсичные вещества
29

no только накапливаются на листовых пластинах, но и проникают
и устьица, аккумулируясь в тканях листьев. Очищая воздух, осо¬
бенно в городах и вдоль крупных магистралей, деревья накаплива¬
ют вредные вещества в кронах. Во-вторых, это утилизация ряда
веществ в процессе метаболизма (обмена веществ): например, хо¬
рошо развитый и интенсивно продуцирующий биомассу травя¬
нистый покров ежегодно потребляет 300...500 кг/га азота, 60...
120 кг/га фосфора (в форме Р2О5), 300...600 кг/га калия (в форме
К2О), в меньших количествах — металлы, в том числе и тяжелые.
Это свойство растений используют при утилизации сточных вод
путем орошения. Известны растения, выносящие из почвы тяже¬
лые металлы в повышенных количествах, поэтому их применяют
для очистки почвы.
Мощным биогеохимическим барьером является почва — ак¬
тивно функционирующее органо-минеральное тело, в котором
идут разнообразнейшие физико-химические и биологические
процессы, в том числе присутствует широкая гамма микроорга¬
низмов.
Очищающая способность почвы далеко не безгранична. Она
может только до определенного предела защищать растения, под¬
стилающие грунты и подземные воды от загрязнения. Поэтому,
решая задачи защиты территорий от загрязнения и очистки (вос¬
становления, рекультивации), необходимо брать на вооружение и
другие барьеры. Одним из них может быть гидрофизический барь¬
ер — регулирование направления и величины потоков влаги в не¬
полностью (зона аэрации) и полностью водонасыщенных горных
породах. Например, уменьшая промываемость почвы и верхних
горизонтов подстилающих грунтов, можно в определенной степе¬
ни защитить жизненно важные водоносные горизонты или, на¬
оборот, усилить промываемость почвы для ее очистки. Для лока¬
лизации области загрязнения, например нефтепродуктами, гидро¬
физический барьер можно выполнить в виде системы нагнета¬
тельных и откачивающих скважин, позволяющих не допустить
поток загрязненных подземных вод к водотокам или к водозабо¬
рам. Очень эффективно совместное использование барьеров раз¬
ной природы.
Мелиорация ландшафтов и улучшение качества подземных и
речных вод могут быть достигнуты управлением биологическим и
геологическим круговоротами воды и химических веществ, в ко¬
тором барьеры имеют существенное значение.
В процессе биологического круговорота связываются многие
биогены, что помогает сохранению водного объекта. В природных
системах интенсификация биологического круговорота достигает¬
ся не только за счет большого видового разнообразия растений и
животных, но и за счет использования естественных биогеохими¬
30

чески х барьеров на пути водных потоков. Помимо вышеупомяну¬
тых барьерами могут быть возвышения местности и водоупоры,
шиалины на пути подземных и поверхностных вод, малопрони¬
цаемые слои почв и грунтов, зоны интенсивного биологического
потребления и накопления отдельных химических элементов и др.
К качестве естественных барьеров могут выступать такие природ¬
ные объекты, как заболоченный луг, замкнутый водоем, болото,
кустарники, леса. При этом в них должен поддерживаться особый
режим пользования, способствующий сохранению барьерных
функций.
Улучшение геохимических условий ландшафта с включенными
и него водными объектами достигается с помощью линейных и
площадных биогеохимических барьеров: природоохранных полос
отчуждения вдоль линейных инженерных сооружений, каналов,
ндоль водохранилищ, лесонасаждений и др. Площадные барьеры
можно создавать, меняя водно-физические и химические характе¬
ристики почвы и тем самым управляя ее проводящими и сорбци¬
онными свойствами. Создание сорбционного геохимического ба¬
рьера в виде легкосуглинистого гумусированного нейтрального
пахотного горизонта путем торфования и землевания приводит к
ограничению мшрации веществ и снижению интенсивности ми¬
нерализации торфа. Известкование кислых почв также усиливает
их барьерную роль.
Лесные насаждения существенно влияют на миграцию биогенов
и других загрязнителей, регулируя сток поверхностных и подзем¬
ных вод, кустарник и травы под пологом леса поглощают часть
биогенов. Эффективно работают облесенные ложбины, лесные
полосы и опушки леса, расположенные перпендикулярно направ¬
лению стока, облесенные днища балок и оврагов.
При интенсивном использовании водосбора под сельскохозяй¬
ственные угодья ширина лесных водопоглотительных полос, ог¬
раждающих водные объекты, должна быть не менее '/з - 'Д длины
примыкающих склонов. Барьерная роль лесных насаждений уси¬
ливается в понижениях рельефа, в местах концентрации поверх¬
ностных и почвенных вод. Именно в этих местах необходимо за¬
кладывать самые широкие полосы, которые требуют особенно бе¬
режного ухода.
Водоохранные лесные насаждения, расположенные в нижних и
средних частях приречных и приозерных склонов, испытывают
наибольшие нагрузки в связи с воздействием выше расположен¬
ных сельскохозяйственных площадей из-за привноса снега, про¬
дуктов дефляции, твердого стока, водорастворимых химических
веществ. Поэтому необходим уход за лесными насаждениями.
При мелиорации земель, по сути дела, часто регулируют дей¬
ствия биогеохимических барьеров: глубокое рыхление плотных
31

подпочвенных горизонтов, увеличение естественной дренирован-
ности, изменение скорости впитывания воды, противофильтраци-
онные барьеры, разрушение гипсоносных или оглеенных горизон¬
тов и г. п.
Водооборотные гидромелиоративные системы, в которых часть
дренажного стока, содержащего полезные вещества, используют
для полива, уменьшают загрязнение водных объектов и, по сути
дела, выполняют барьерные функции. В устьях сбросных каналов
устраивают барьеры в виде биоплато (расширения с водной расти¬
тельностью), сорбирующих фильтрующих перемычек, очищаю¬
щих дренажные воды.
Мелиорация земель и борьба с загрязнением земель (рекульти¬
вация) заключается в управлении барьерами, создании одних и
разрушении других барьеров.
Мелиоративные системы. Мелиорация земель — это сложные
дорогостоящие ресурсо- и энергоемкие мероприятия, проводимые
длительное время, для их осуществления необходимо создание
комплекса сложных инженерных сооружений и устройств, надеж¬
но функционирующих в разнообразных природных условиях, ча¬
сто экстремальных, при переменных погодных условиях. Поэтому
на мелиорируемых землях строят инженерные мелиоративные си¬
стемы, т. е. комплекс сооружений, устройств, машин и оборудова¬
ния, предназначенных вместе с мероприятиями для регулирова¬
ния показателей мелиоративного режима. При создании инженер¬
ных мелиоративных систем необходимо руководствоваться изло¬
женными ранее принципами.
Состав мелиоративной системы зависит от вида мелиорируе¬
мых земель, совокупности регулируемых показателей мелиоратив¬
ного режима. В общем, мелиоративная система включает регули¬
рующие элементы, непосредственно осуществляющие мелиора¬
тивные воздействия, проводящие и ограждающие элементы, ис¬
точники привлекаемых ресурсов, например воды, приемники
технологических сбросов с мелиорируемой территории (дренаж¬
ных вод, вредных веществ, наносов и т. п.). Помимо этого в состав
системы входят объекты энергетического обеспечения, дороги,
сооружения; средства контроля, связи и управления, обеспечива¬
ющие обратную связь между управляющими воздействиями и уп¬
равляемым объектом и мониторинг состояния мелиорируемой и
прилегающей территории, а также природоохранные сооружения,
производственные базы, служебные и жилые помещения службы
эксплуатации и консультативной службы, осуществляющей по¬
стоянное взаимодействие между землепользователями и мелиора¬
торами.
Мелиоративные системы в зависимости от их крупности, важ¬
ности могут принадлежать отдельным землепользователям (фер-
32

m«-|»v, предприятию), группе землепользователей, быть муници-
шпп.пмми; крупные системы, имеющие важное значение лля эко¬
номики, могут быть в собственности субъектов Российской Феде¬
рации или даже федеральными.
Мелиорируемые земли обслуживаются мелиоративной систе¬
мой, по юридически не входят в ее состав, так как могут принад-
ш'жагь разным собственникам. Вместе с тем мелиорируемые зем-
/III и мелиоративная система образуют единый природно-техни-
•иткий комплекс или техноприродную систему, функционирую¬
щую как единое целое.
I 1адежность мелиорации и ее эффективность во многом зави¬
ся г не только от технического совершенства мелиоративной си¬
стемы, но и от правильного ее функционирования, соблюдения
технологических режимов, искусства управления ею в неопреде¬
ленных погодных условиях. Это обстоятельство, требующее при¬
нятия решений в условиях неопределенности и сопряженное со
шлчительным риском не только экономического ущерба, но и
аиарий и разрушений, значительно усложняет управление мелио¬
ративной системой по сравнению с другими предприятиями, ме¬
нее зависящими от внешних условий. Ошибки в управлении гид¬
ромелиоративной системой (оросительной или осушительной)
мо|ут привести к переувлажнению или иссушению земель, про-
рыиу дамб или плотин, подтоплению земель и др.
Поэтому очень важна правильная научно обоснованная эксп-
нуатация мелиоративных систем, прежде всего грамотное управле¬
ние ими, основанное на мониторинге состояния земель, долго¬
срочном и краткосрочном прогнозе погодных условий. Этому мо-
I	ут способствовать моделирование процессов на мелиорируемых
(смлях в режиме реального времени с помощью приведенных ра¬
нее моделей, разработка вариантов сценария действия системы в
шкисимости от прогнозов и минимизация риска от принимаемых
решений.

2.	МЕЛИОРАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ЗЕМЕЛЬ
2.1.	ХАРАКТЕРИСТИКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
РОССИИ, ПОТРЕБНОСТЬ В МЕЛИОРАЦИЯХ
Россия относится к группе стран с пониженной биологиче¬
ской продуктивностью земель. В Европе более низкую продук¬
тивность имеют земли Норвегии и Финляндии, а в США и Ки¬
тае 1 га в среднем в два раза продуктивнее российского, в Авст¬
ралии — в три, в Бразилии и Индии — в четыре раза. В основном
это объясняется географическим положением нашей страны:
значительная площадь России находится в зоне многолетней
мерзлоты, низких температур, короткого лета, недостатка или
избытка осадков. Только около 10% площадей сельскохозяй¬
ственных угодий благоприятны для земледелия по климатичес¬
ким, почвенным и гидрогеологическим условиям. Большая
часть сельскохозяйственных угодий России нуждается в улуч¬
шениях.
Потребность в мелиорации зависит от зональных и азональ¬
ных особенностей природных условий. Обычно орошают возвы¬
шенные выровненные пространства, естественная увлажнен¬
ность которых определяется зональным количеством тепла и ат¬
мосферных осадков, на этих землях распространены зональные
почвы. В осушении нуждаются, как правило, азональные при¬
родные объекты (фации), которые в силу своего высотного рас¬
положения получают дополнительное водное питание за счет
притока со стороны зональных фаций, на них формируются азо¬
нальные почвы: болотно-подзолистые, торфяные, пойменные.
Засоленные земли также часто образуются под влиянием азо¬
нальных условий. Поэтому потребность в оросительных, осуши¬
тельных, химических и других мелиорациях оценивают по-раз¬
ному. Природные условия экономических районов РФ очень
разнообразны (табл. 2.1).
Природные зоны отличаются климатом (обеспеченностью теп¬
лом и влагой), растительностью и почвами. Зональные отличия
вызваны разной степенью сбалансированности тепловых и водных
ресурсов, которую характеризуют гидротермическим коэффици-
34

оС
ГП
ОО
40
ГО
vo
ON
n
r-^
О
7,2...14
0,5 ...И
чи
ин
43-
un
<N
OO
vn
vo
СП
CM
О
СМ
ГМ
о
s
..230
го
Г-
VO
г-
о
г-
о
оо
О
OO
oo
vo
to
to
.274
Ё
vn
гп
154.,
170..
со
TJ-
о
тГ
оо
1^
120.,
s
vn
CN
23..
<N
гп
о
гп
ТГ
—H
ON.
СП
г->
г-
..193
гп
гм
r-
ГП
oj
.123
ГП
ON
О
Оч
СМ
ON
124.
о
ON
гн
123.
г»
oo
ON
78..
75..
.172
ОО
о
CM
04
04
т
гм
.256
оо
см
oo
о
CM
.192
..175
s
CM
129..
172..
On
Г"’
ОО
гм
о
гм
190..
см
см
гм
r-
173.
165..
vb
гп
оо
о
гп
,147
1Л
Tfr
VO
.202
..194
..154
,138
<N
.150
75...
oo
125..
133..
оо
тг
136..
оо
40
123.,
ON
111..
OO
£991
.1974
vo
ГН
°?
Г"
оо
N
°?
.2679
.3652
..3461
..2505
r-
CM
CM
..1715
.2433
643...
1663..
ГМ
CM
OO
V£>
О
СМ
2370..
2078..
2836.
1780.
d
oo
vo
1492.
807...
.600
О
ON
VO
*/H
vn
vq
о
оо
VO
„640
о
чн
О
vn
vo
..790
,.490
о
ON
VO
о
vn
vp
550..
о
VO
О
m
m
6
VO
470..
О
гп
см
©
ir>
Tj*
260.,
380.,
d
ТГ
d
о
гп
>s
3
X
Cl
о
со
о
U
X
5
с
св
ГО
I
О
о.
6
CQ
о
U
л
5
5
Э
X
*
£
CQ
РО
>5
2
X
S
о
ГО
О
X
о.
0
У
1
о
5
§
О.
I-
X
0>
=1
*
§
СО
О
С
>Х
X
Ъ£
о
л
U
эХ
S
*
2
5
Du
>>
эБ
X
О
о.
X
ю
X
и
I
о
X
9
с
*
0
о.
X
VO
X
и
1
о
X
5Г
о
I-
8
CQ
X
•т
е
35

ситом, или «индексом сухости»,
/с = R/LOc,	(2.1)
где R —■ радиационный баланс почвы; L — удельная теплота парообразования;
Ос — количество осадков.
Основные климатические показатели природных зон России
приведены в таблице 2.2.
2.2. Климатические показатели природных зон России
(по В. В. Колпакову, И. II. Сухареву, 1981)
Зона
Среднегодовая
температура
воздуха, “С
Число дней
с температурой
более 5 “С
Осадки за
год, мм
Испарение
с водной поверх¬
ности за год, мм
Тундра
-9
90
500
250
Лес
-1
140
650
400
Лесостепь
2
170
550
600
Степь
5
190
500
850
Полупустыня и пустыня
11
230
150
1500
Виды почв и их свойства подчиняются гидротермической зо¬
нальности. Зависимость некоторых показателей почвенной) пло¬
дородия (содержание гумуса, емкость почвенного поглощающего
комплекса, энергия почвообразования, агрегатность и др.) от гид¬
ротермического коэффициента показана на рисунке 2.1. По степе¬
ни сбалансированности тепловых и водных ресурсов выделяют не¬
сколько зон.
1С < 0,9 — зона избыточного увлажнения (гумидная). Это лесная
зона с годовым количеством осадков более 700 мм, испарением
менее 600 мм, в нее входят центр и север европейской части Рос¬
сии, Верхнее Поволжье, Сибирь, Дальний Восток. Из-за недостат¬
ка тепла растительные остатки в почве перегнивают медленно,
питательные вещества и гумус вымываются осадками, почвы бед¬
ны гумусом, pH < 6,5. Распространены подзолистые, подзолисто-
глеевые, болотные, дерново-подзолистые почвы. Распашка почв
увеличивает их тепловой баланс ДR на 10... 15 %, что благоприятно
для почвенных процессов. Возвышенные территории при хоро¬
шем оттоке избыточных вод не переувлажнены, но интенсивно
промываются, при плохом оттоке — заболочены; в засушливые пе¬
риоды некоторые культуры нуждаются в поливе. В пониженных
местах формируются переувлажненные земли, нуждающиеся в
осушении. Кислые почвы требуют известкования. Почти на всех
землях нужны культуртехнические мероприятия, включающие:
сведение мелколесья и кустарника, корчевку пней и погребенной
древесины, срезку кочек, уборку камней, выравнивание поверхно-
36

1,0	2,0	3,0
R/(LOc)
I4ic. 2.1. Зависимость основных свойств почвы от гидротехнического режима (по
И. II. Айдарову):
/ содержание водопрочных агрегатов; 2 — содержание гумуса в слое 0...50 см; 3 — емкость
поглощения почвенного поглощающего комплекса; 4 — распространение солонцов; 5 — со¬
держание частиц диаметром менее 0,001 мм
сти земли, разделку дернины, внесение удобрений. Основной вид
мелиорации — осушение, в отдельные годы и периоды требуется
орошение. Основной способ полива — дождевание, в отдельных
случаях увлажнение почвы путем «шлюзования» осушительной
сети. Для распаханных осушаемых земель гидротермический ко-
>ффициент
‘‘'T$£k'	<2'2)
где Dr — отвод воды дренажем.
/с = 0,9... 1,4 — зона достаточного и неустойчивого увлажнения
(лесостепная и степная). Это зона с годовым количеством осадков
500...600 мм, с неравномерным их распределением по годам и
инутри года, испаряемостью 400...500 мм. В нее входят Централь¬
ные черноземные области, Северный Кавказ, Среднее и Нижнее
Поволжье, районы Западной Сибири. Сбалансированность тепла
и влаги создала наилучшие условия почвообразования. Почвы
юны наиболее плодородные, с наилучшими характеристиками —
по серые лесные почвы, выщелоченные, типичные, обыкновен¬
ные и южные черноземы, темно-каштановые почвы, pH 6,5...7,5.
Распашка почв увеличивает их радиационный баланс, AR =
- (0,15...0,25)Л, следовательно, для восстановления сбалансиро¬
37

ванности тепла и влаги на распаханных землях необходимо допол¬
нительное увлажнение почв. В этой зоне в отдельные годы и пери¬
оды наблюдают засухи, снижающие урожаи, поэтому для получе¬
ния гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур и
улучшения процесса почвообразования применяют орошение.
В результате распашки и орошения гидротермический коэффици¬
ент
I _	п 3)
с ЦОе+М)’	{ ' '
где М — оросительная норма нетто.
Орошение здесь должно быть лишь дополнением к естествен¬
ным осадкам. Основной способ полива — дождевание, для садов и
виноградников возможно капельное орошение. В неблагоприят¬
ных гидрогеологических условиях может потребоваться осушение
(дренаж для понижения уровня грунтовых вод). Местами возмож¬
ны процессы осолонцевания и засоления, тогда нужны химиче¬
ские мелиорации и промывки почв.
1С = 1,4...3 — засушливая зона (сухостепная, полупустынная).
В этой зоне годовые осадки составляют менее 400 мм, испаряе¬
мость до 700 мм. В нее входят юг Астраханской области, отдель¬
ные районы Прикаспия. При повышении температуры и недо¬
статке влаги ускоряется процесс минерализации растительных
остатков, снижается интенсивность накопления гумуса. Почвы
светло-каштановые, бурые, в сухих предгорьях сероземы; они
беднее гумусом, чем черноземы. Для улучшения процесса почво¬
образования и развития большинства сельскохозяйственных
культур необходимо регулярное орошение; pH > 7,5, часто про¬
являются процессы осолонцевания и засоления почв. Основной
вид мелиорации — регулярное орошение земель, рекомендуемые
способы полива — дождевание и капельный, часто требуются хи¬
мические мелиорации и промывки засоленных земель; на терри¬
ториях с недостаточным оттоком подземных вод требуется дре¬
наж.
/с > 3 — острозасушливая (пустынная) зона. Годовое количество
осадков в этой зоне не превышает 200 мм, а испаряемость достига¬
ет 1000 мм. Эта природная зона в России встречается ограниченно
в заволжском Прикаспии, но в основном расположена за предела¬
ми России (Средняя Азия, юг Казахстана). Процесс минерализа¬
ции растительных остатков идет почти без образования гумуса.
Почвы пустынные серо-бурые, песчаные, такырные, на больших
пространствах почвенный покров не образуется. Земледелие здесь
невозможно без орошения. При орошении существенно улучша-
38

к> гея и процессы почвообразования. Для предотвращения засоле¬
ния почв применяют промывной режим орошения, при котором
па ноля подают на 15...25 % воды больше, чем требуется растени¬
ям; чтобы обеспечить вымыв вредных солей из почвы, на больших
площадях требуется дренаж и обеспечен прием дренажных стоков.
Приведенные характеристики земель различных природно-
климатических зон страны показывают, что почти все сельскохо-
(яйственные угодья требуют мелиоративного улучшения для по-
нышения эффективности их использования. В острозасушливых
и шеушливых районах орошение является обязательным услови¬
ем земледелия и повышения почвенного плодородия, в полуза-
сушливых районах орошение дополняет недостаточное количе¬
ство осадков и неравномерное их распределение, позволяет воз¬
делывать влаголюбивые культуры, во влажных и полувлажных
районах чаще требуются осушение и культуртехнические меро¬
приятия, а орошение восполняет кратковременные дефициты
влаги и служит в качестве противозаморозковых и удобритель¬
ных мер. Отеплительное орошение позволяет удлинить вегетаци¬
онный период в районах с поздневесенними и раннеосенними
шморозками.
Оросительные мелиорации проводят на сельскохозяйственных
и'млях, где наблюдается постоянный или периодический недоста¬
ток влаги для развития культурных растений. Осушение земель
проводят на территориях с постоянным или периодическим пере¬
увлажнением почв и фунтов. Орошение и осушение влияют на
температурный режим почв, на баланс питательных веществ и гу¬
муса в почве, так как усиливают промываемость почвенного слоя,
на воздушный режим почв, на микроклимат, на поверхностные и
подземные воды, на растительность и животный мир мелиорируе¬
мых и окружающих земель. При орошении и осушении крупных
массивов могут существенно измениться местный климат и все
компоненты природы на больших плошадях. Поэтому при проек¬
тировании оросительных и осушительных систем необходимы
прогнозы их влияния на природные условия.
Орошаемые сельскохозяйственные земли в мире составляют
Гюлее 275 млн га, осушаемые — более 220 млн га. В 1990 г. в бывшем
С ССР площадь мелиорированных земель составляла 37 млн га,
в том числе орошаемых — 19 млн га, осушаемых — 18 млн га; в
РСФСР в это время — 11,2; 6,1 и 5,1 млн га соответственно. В на¬
стоящее время площадь сельскохозяйственных земель в России
около 440 млн га, из них сельскохозяйственных угодий — 190,3,
нашни — менее 120 млн га. Примерно */3 пашни расположена в
юне избыточного увлажнения. Площади орошаемых и осушаемых
1емель в 2003 г. составили около 9,3 млн га, из них орошаемых 4,5,
осушаемых 4,8 млн га. В рыночный период экономики из-за пре-
39

крашения бюджетного финансирования мелиоративное строи-
гельспю фактически прекратилось. Интенсивность использова¬
ния пашни в зерновом эквиваленте невысока и составляет 19,6 т/га
(2003), средняя продуктивность орошаемых кормовых угодий
4,5 тыс. корм. ед. с I га, осушаемых — 2,5...3 тыс. корм. ед. с 1 га.
Причины невысокой продуктивности земель — не только их низ¬
кий биоклиматический потенциал, но и недостаточная эффектив¬
ность использования. Сельскохозяйственные угодья требуют оро¬
шения на илощади более 29 млн га, осушения — более 25,6 млн
га; заросли кустарником и мелколесьем около 10 млн га; засорены
камнями 12,2 млн га; подвержены эрозии около 62,7 млн га;
требуют известкования 72,9 млн га; засолено более 15 млн га;
осолонцовано около 24,3 млн га; подвержено опустыниванию
11	млн га; загрязнено тяжелыми металлами и радионуклидами
5 млн га; нуждаются в рекультивации 2,3 млн га. Снижение за¬
пасов гумуса в почве в среднем по России оценивают в 0,8 т/га
в год, дефицит элементов минерального питания составляет
по районам 28...60 кг/га в год. Кроме пашни требуют мелиора¬
ций сенокосы, пастбища, многолетние насаждения и другие
угодья.
2.2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕЛИОРАЦИИ В XX в.
Впервые научно обоснованную мелиорацию больших террито¬
рий предложил создатель российской школы почвоведов В. В. До¬
кучаев в конце XIX в.
Программа В. В. Докучаева. В России после катастрофической
засухи 1891 г., охватившей центральную, южную и юго-восточную
часть страны с населением 25 млн чел., правительством была со¬
здана «Особая экспедиция по испытанию и учету различных спо¬
собов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России»
Лесного департамента Министерства земледелия и государствен¬
ных имуществ, которую предложил и возглавил выдающийся рус¬
ский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846—1903), родона¬
чальник генетического почвоведения и науки о мелиорации зе¬
мель. Еще в то время, предвосхитив появление ландшафговедения
как науки, он отмечал, что при взаимодействии с природой надо
учитывать «всю единую, цельную и нераздельную природу, а не
отдельные части», надо знать «теснейшее взаимодействие и пол¬
ное содружество мира органического и мира неорганического».
Он пришел к заключению, что причиной участившихся засух
стала деградация территории, вызванная вырубками лесов и эко¬
логически опасными методами ведения сельского хозяйсгва, по¬
ставил вопрос о государственном регулировании природопользо-
40

пиния. Фактически он предложил программу исследований цело¬
стных техноприродных систем и на их основе оптимизацию си¬
стем хозяйствования. Это должно было реализоваться в новой
структуре ландшафтов, которая позволила бы повысить плодоро¬
дие почв и обеспечить устойчивое сельскохозяйственное произ¬
водство.
Предлагалось создание сплошной сети широких лесополос,
расчленяющих безлесую степь на изолированные поля. Лесополо¬
сы обеспечивали бы улучшение микроклимата и существенное
увеличение влажности почвы в сухие периоды по сравнению с от¬
крытой степью. Помимо этого в рамках водосборов он считал не¬
обходимым:
регулирование рек путем расчистки и спрямления русл,
строительства водохранилищ для регулирования стока и умень¬
шения весенних разливов, закрепление берегов рек древесной
растительностью;
прекращение роста оврагов закреплением их устьев, устрой¬
ством плетней и живых изгородей для прекращения размыва их
дна и берегов и превращения их в луговые угодья, перекрытием
плотинами верховьев оврагов для орошения склонов талыми и
дождевыми волами, обсадкой деревьями верховьев оврагов и
балок на крутых склонах;
регулирование водного и твердого стока на водораздельных
пространствах путем снегозадержания, увеличения впитывания
талых и дождевых вод, накопления влаги в почве, регулирова¬
ния влажности воздуха, сооружения с этой целью прудов на ес¬
тественных ложбинах и в блюдцах с обсадкой деревьями, зале-
сение песков;
обводнение территории строительством колодцев и капта¬
жем родников (каптаж — устройства для отбора подземных вод
в месте их выхода на дневную поверхность в виде родников);
выбор оптимального соотношения между пашней, лугом,
лесом и водными объектами в зависимости от местных усло¬
вий;
выбор системы обработки почвы для наилучшего использо¬
вания влаги, недопущения эрозии, подбор сортов культурных
растений, приспособленных к местным условиям.
При жизни В. В. Докучаева в Каменной Степи (ныне Воронеж¬
ская область) в первые 7 лет были созданы 58 лесных полос обшей
площадью 103 га, начато строительство прудов. К 100-летию экс¬
педиции в Каменной Степи было создано 900 га защитных лесных
насаждений, построено 35 прудов и водоемов с площадью зеркала
386 га и запасом воды около 9 млн м3, 10 водорегулирующих ва¬
лов, 15 га террас, проведены работы по укреплению оврагов, орга¬
низовано выборочное орошение на местном стоке на площади
41

около 600 га, организованы заповедные участки степи в виде ко¬
симых и некосимых залежей, так как к тому времени целинных
земель в этом регионе уже не осталось.
На опытных участках, заложенных В. В. Докучаевым и его со¬
трудником — выдающимся русским лесоводом Г. Ф. Морозовым,
были созданы лесополосы разной ширины — от 10 до 100 м. При
среднем размере одного поля около 30 га залесенносгь изменялась
от 3 до 30 %. В настоящее время эти дубово-кленово-липовые на¬
саждения живы, имеют высоту более 20 м, дают ежегодный при¬
рост древесины 3...4 м3/га. Очень важный научный факт: авторы
этого многолетнего эксперимента позволили потомкам устано¬
вить оптимальную для данной территории степень залесснно-
сти — не более 18 %, в противном случае лесонасаждения вместе с
прудами и водоемами изменяют структуру водного баланса в не¬
желательном направлении, появляется переувлажнение пони¬
женных фаций. В последующем на других опытных участках 25...
30-летние лесополосы шириной 10...22 м и высотой 12 м также
благоприятно сказались на состоянии и продуктивности ланд¬
шафтов. Так, среднемноголетняя прибавка урожая зерновых со¬
ставила 20 %, картофеля — 30, сахарной свеклы — 27 %. Лесопо¬
лосы положительно повлияли на запасы воды в снеге, на всссннис
запасы влаги в почве, несколько снизили температуру воздуха и
скорость ветра летом, что особенно важно при появлении в этой
зоне суховеев — ветров юго-восточного направления.
Помимо повышения плодородия почв были отмечены и другие
природоохранные эффекты: остановлены рост оврагов и эрозия
почв, уменьшены пагубные последствия пыльных бурь, сохранены
малые реки от обмеления. На обустроенной таким образом терри¬
тории увеличилось биологическое разнообразие в системе поле —
лес, установилось равновесие между полезной и вредной фауной и
микроорганизмами, что привело к подавлению очагов массового
размножения вредителей и возбудителей болезней посевов сель¬
скохозяйственных культур, лесов и животных. Следствие этого —
уменьшение токсической нагрузки на экосистемы из-за сокраще¬
ния применения гербицидов, инсектицидов и т. п.
В дореволюционный период и в последующие годы, вплоть до
Великой Отечественной войны, основные мелиоративные работы
были сосредоточены на периферии бывшего СССР, в нацио¬
нальных республиках Средней Азии и Закавказья; техника полива
была примитивной с большими потерями на полях и из каналов,
использование воды было низким. Повсеместно наблюдался
подъем уровня грунтовых вод, особенно с ростом водообеспечен-
ности, урожаи были низкими.
Программа 1948 г. В жесточайшую засуху послевоенного 1946 г.
урожай в Каменной Степи был в 3...4 раза больше, чем в сосед¬
42

них необустроенных районах. Это обстоятельство послужило
толчком для принятия в октябре 1948 г. постановления СМ
СССР и ЦК ВКП(б) «О плане полезащитных лесонасаждений,
внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и
водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степ¬
ных и лесостепных районах европейской части СССР». Этим
планом предусматривалось создание в течение 1950—1965 гг.
крупных государственных лесных защитных полос общей про¬
тяженностью 5320 км, с площадью лесопосадок 118 тыс. га. По¬
лосы были намечены:
по обоим берегам р. Волги от Саратова до Астрахани — две
полосы шириной по 100 м и протяженностью 900 км;
водоразделу рек Хопр и Медведицы, Калитвы и Березовая в
направлении Пенза—Екатериновка—Каменск (на Северском
Донце) — три полосы шириной по 60 м, с расстоянием между
полосами 300 м и протяженностью 600 км;
водоразделу рек Иловль и Волги в направлении Камышин—
Сталинград (Волгоград) — три полосы шириной по 60 м, с
расстоянием между полосами 300 м и протяженностью
170 км;
левобережью р. Волги от Чапаевска до Владимировки — че¬
тыре полосы шириной по 60 м, с расстоянием между полосами
300 м и протяженностью 580 км;
от Сталинграда (Волгограда) к югу на Степной—Черкасск —
четыре полосы шириной по 60 м, с расстоянием между полоса¬
ми 300 м и протяженностью 570 км;
по берегам р. Урал в направлении гора Вишневая—Чкалов—
Уральск—Каспийское море — шесть полос (три по правому и
три по левому берегу) шириной по 60 м, с расстоянием между
полосами 200 м и протяженностью 1080 км;
обоим берегам р. Дон от Воронежа до Ростова — две полосы
шириной по 60 м и протяженностью 920 км;
обоим берегам р. Северный Донец от Белгорода до р. Дон —
две полосы шириной по 30 м и протяженностью 500 км.
Наряду с созданием крупных государственных лесных полос
было предусмотрено создание полезащитных лесонасаждений на
полях колхозов и совхозов на общей площади 5709 тыс. га. Одно¬
временно на полях колхозов и совхозов вводили травопольные се¬
вообороты, обеспечивающие восстановление плодородия почв, и
предусматривали строительство 44 гыс. прудов и водоемов. Одной
из основных задач при этом было преобразование и улучшение
водного режима почв на обширной территории степной зоны пу¬
тем изменения условий сгекания талых и дождевых вод, а также
испарения с поверхности сельскохозяйственных полей. Имелось в
виду, что лесные полосы, создавая дополнительную шерохова¬
43

тость, уменьшают скорость ветра и способствуют более равномер¬
ному распределению снега и увеличению снегозапасов на откры¬
тых пространствах.
Весною в период снеготаяния, а в отдельных случаях и летом во
время дождей лесные полосы будут задерживать поверхностный
сток и переводить его во внутрипочвенный сток, способствующий
пополнению грунтовых вод и повышению их уровня. Уменьшение
скоростей ветра, а также комковатая структура почв будут способ¬
ствовать уменьшению непродуктивного испарения с поверхности
почвы. В итоге водный режим сельскохозяйственных полей дол¬
жен улучшиться, повысится продуктивное испарение и, как след¬
ствие, урожайность.
Изменение условий стекания и испарения со склонов и с по¬
верхности сельскохозяйственных полей неизбежно повлечет за со¬
бой изменение водного режима рек:
весеннее половодье в реках будет более растянутым за счет
замедления стока талых вод лесными полосами, увеличится
длительность половодья, снизятся максимальные расходы и
уменьшится объем стока талых вод;
увеличится грунтовое питание рек и соответственно повы¬
сится водность их в межень;
резко понизится водная эрозия и вред, приносимый ею:
уменьшится плоскостной смыв почв и прекратится овражная
эрозия;
уменьшится вынос химически растворенных веществ.
Общий речной сток при осуществлении намеченных меропри¬
ятий должен немного уменьшиться из-за повышения испарения,
основные изменения стока будут во внутригодовом его распреде¬
лении.
Этот план был выполнен не полностью, к 1967 г. площадь
государственных лесных полос составила 89 тыс. га при плане
118 тыс. га; всего защитных лесонасаждений стало более
2	млн га.
Программа мелиорации земель в бывшем СССР. В период бурно¬
го развития мелиоративных работ (в 1967—1985 гг.) на территории
бывшего СССР площадь орошаемых земель возросла с 9,8 до
19,9 млн га, а осушаемых — с 7,5 до 15,5 млн га. При этом большое
внимание уделяли социально-экономическому обустройству тер¬
риторий: строительству населенных пунктов, объектов социально¬
культурного назначения, дорог, систем водоснабжения и канали¬
зации, перерабатывающей промышленности и т. п. Все это значи¬
тельно улучшило жизнь людей, в том числе и обеспеченность про¬
довольствием. Уделяли внимание и природоохранному
обустройству территорий (борьбе с эрозией, развитием оврагов,
лесонасаждениям). Улучшались кислые, засоленные, осолонцо-
44

ванные, каменистые, переуплотненные почвы вне границ мелио¬
ративных систем. Но объективно надо отметить, что весь комп¬
лекс работ, предложенный В. В. Докучаевым, по разным причи¬
нам не был выполнен. Особенно это касалось антропогенной на¬
грузки на ландшафты или водосборы. Сиюминутные экономичес¬
кие интересы не позволяли оптимально сочетать площади пашни,
лугов и лесных насаждений, в некоторых районах мелиоративная
нагрузка была чрезмерной, особенно в районах хлопководства и
рисосеяния.
Один из недостатков этой программы — недостаточный учет
влияния мелиорации на окружающую природу при проектирова¬
нии и функционировании мелиоративных систем, мелиоративная
нагрузка во многих регионах, особенно в азиатских республиках,
была чрезмерной. Техника полива оставалась примитивной, вне¬
дрялись старые модели дождевальной техники с плохим качеством
дождя. Контроля за поливами практически не было, поливали по
команде свыше. В результате переполива и потерь воды из кана¬
лов продолжался подъем уровней грунтовых вод и засоление почв.
В 1968 г. была принята ошибочная теория промывного режима
орошения, по которой положение якобы может спасти горизон¬
тальный дренаж в сочетании с профилактическими поливами в
конце каждой вегетации. Минерализованные дренажные воды
сбрасывали в те же реки, являющиеся источниками для полива.
Образовывался замкнутый круговорот солей, так как полив такой
водой требовал еще больше промывок и образовывал еще боль¬
ший дренажный сток.
Яркий пример ошибочности этой теории — катастрофа с по¬
чти исчезнувшим Аральским морем и с впадающими в него
крупнейшими реками Средней Азии — Сырдарьей и Амударьей,
воды которых почти все были разобраны на орошение и превра¬
тились в сточные канавы с соленой и загрязненной пестицидами
водой.
В Поволжье не уделяли должного внимания сложному мелко¬
комплексному почвенному покрову (Палласовская ООС). В рос¬
сийском Нечерноземье бесперспективной была борьба с мелко-
контурностью, желание вписать в сложные природные объекты
большие поля прямоугольной формы, чтобы повысить производи¬
тельность сельскохозяйственной техники, это приводило к разру¬
шению установившихся биогеоценозов, гидрохимических пото¬
ков; неэффективно было применение трубчатого дренажа на тя¬
желых глинистых почвах. Отсталая технология мелиораций не да¬
вала достаточного качества.
Ошибки в проведении мелиорации тесно связаны с общим
уровнем агротехники. Поэтому в последние годы стали разрабаты¬
вать новые природосохраняющие приемы земледелия.
45

2.3. ПОНЯТИЕ О КУЛЬТУРНЫХ АГРОГЕОСИСТЕМАХ
Геосистемы, в структуре которых сельскохозяйственные земли
занимают наибольшую долю, называют агрогеосистемами.
Сельскохозяйственное производство является мощным приро¬
доизменяющим фактором. Большие площади сельскохозяйствен¬
ных земель и коренное изменение естественных ландшафтов при
их использовании приводит к негативным экологическим послед¬
ствиям — уничтожению естественной растительности, снижению
почвенного плодородия и деградации почв, влиянию на природ¬
ный биотический круговорот.
Афогеосистема отличается от природной целинной геосисте¬
мы коренной трансформацией биохимического круговорота ве¬
ществ. В природных геосистемах около 10 % первичной биологи¬
ческой продукции, создаваемой зелеными растениями, идет на
корм травоядных и всеядных животных, остальная растительная
масса после отмирания — на воспроизводство почвенного плодо¬
родия. В пахотных агрогеосистемах с убранным урожаем отчуж¬
дается подавляющая часть биомассы, что приводит к дисбалансу
биогеохимического круговорота. Происходит обеднение почв гу¬
мусом, питательными элементами, разрушается структура пахот¬
ного горизонта, снижается плодородие, возникает опасность по¬
явления эрозионных процессов и других негативных явлений.
Для улучшения свойств почвы необходимо внесение органиче¬
ских и минеральных удобрений, химических мелиорантов. Кро¬
ме того, агрогеосистемы менее устойчивы из-за уменьшения раз¬
нообразия растительного покрова, повышенной химической на¬
грузки на почву при внесении различных ядохимикатов и других
воздействий.
Современные размеры экологических ущербов потребовали
системного анализа сельскохозяйственной деятельности и начала
разработки адаптивных природосберегающих технологий сельско¬
хозяйственного производства, в первую очередь так называемых
адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Ландшафтный под¬
ход к землепользованию был обоснован еще в XIX в. русским уче¬
ным В. В. Докучаевым, в настоящее время так называемая эколо¬
гизация земледелия активно развивается. Гармоничное развитие
сельскохозяйственного производства и природной среды возмож¬
но только при достижении компромисса между компонентами
природной среды и хозяйственной деятельностью человека.
Адаптивно-ландшафтные системы земледелия направлены на
создание культурных афогсосистсм, обеспечивающих устойчивое
развитие сельскохозяйственного производства в соответствии с
общественными (рыночными) потребностями, рациональное ис¬
пользование природных и производственных ресурсов, устойчи-
46

hoin. iii ролаидшафта и воспроизводство почвенного плодородия.
Лдап тинпо-ландшафтный принцип организации систем земле¬
делия включается в достижении объективно возможного агроэко-
iioi ического компромисса между реально существующим ресурс¬
ным потенциалом природного ландшафта и желаемыми (социаль¬
но п экономически обусловленными) масштабами и технологиями
сельскохозяйственного производства. Устойчивое и высокопро¬
дуктивное землепользование должно быть адаптировано к мест¬
ным особенностям агроландшафта. Эта адаптация отличает его от
сложившейся практики потребительского использования земель,
ч го было обусловлено целым комплексом объективных и субъек¬
тивных, исторических и социально-экономических причин и при-
iiriio к деградации базовых компонентов агроландшафта, сельско¬
го хозяйства и окружающей среды.
Таким образом, адаптивно-ландшафтная система земледелия
допжпа обеспечить получение экономически обусловленной про¬
дуктивности в соответствии с общественными потребностями,
природными и производственными ресурсами при определенном
способе производства, предполагающем наряду с получением ка¬
чественной продукции предотвращение деградации и загрязнения
природной среды и воспроизводство почвенного плодородия.
It основе адаптивно-ландшафтной системы земледелия должны
пожать экологически безопасные способы обработки почв и повы¬
шения плодородия, оптимальная организация агроландшафтов и
агрогеосистсм, максимальное использование адаптивного и гене¬
тического потенциала растений; приоритет в обработке почв име¬
ют ресурсосберегающие приемы.
Экономическое содержание категории адаптивно-ландшафт¬
ная система земледелия заключается в обеспечении диалектиче¬
ского единства решения проблем повышения уровня и качества
жизни населения на рассматриваемых территориях, воспроизвод¬
ства возобновляемых природных ресурсов и создания культурных
ландшафтов, гарантирующих экологическую устойчивость при¬
родных систем и экономическую стабильность сельскохозяй¬
ственного производства.
Системы адаптивно-ландшафтного земледелия создают в пре¬
делах одного агроландшафта, т. е. в условиях природно-террито¬
риального комплекса с определенными климатическими, почвен¬
ными, гидрологическими условиями, направлением сельскохо-
(ийственного производства, структурой сельскохозяйственного
использования угодий, технологиями возделывания сельскохозяй-
с тонных культур. Системы земледелия также должны быть адап¬
тированы к различным уровням интенсификации агропромыш-
непного производства и формам организации труда, зависящим от
специализации, структуры использования земли, технологий.
47

Создание культурных агрогеосистем предполагает адаптивное
растениеводство, контурное земледелие, биологические (альтер¬
нативные) системы полеводства с отказом от ядохимикатов и со¬
кращением минеральных удобрений, минимизацию обработок
почвы, переход от монокультурных посевов к поликультуре, раци¬
ональную организацию территории.
В концепции ландшафтного земледелия много внимания уде¬
ляют оптимальному насыщению агрогеосистем морфологически¬
ми элементами экологического назначения. Они могут быть как
природными, так и специально созданными. В составе культурной
агрогеосистемы обязательно должна быть экологическая инфра¬
структура, которая поддерживает геосистему в динамически ус¬
тойчивом состоянии.
При оптимизации ландшафта необходимо сбережение и вос¬
становление естественных элементов экологической инфраструк¬
туры: колочные и байрачные леса, нагорные дубравы, леса крутых
коренных склонов речных долин, лесные и кустарниково-степные
водораздельные массивы, сосновые боры на песчаных надпоймен¬
ных террасах, приречные заросли. Большое значение придают со¬
зданию лесных насаждений — полезащитных, приовражных, во¬
дозащитных и др.
Технологические элементы адаптивно-ландшафтного земледе¬
лия следующие:
структура посевных площадей и севообороты;
способы обработки почвы;
внесение удобрений;
борьба с сорными растениями;
защита растений от вредителей и болезней;
механизация технологических процессов;
агролесомелиорация в системе земледелия;
улучшение естественных кормовых угодий;
гидротехнические и гидромелиоративные мероприятия.
Развитие адаптивно-ландшафтных систем земледелия возмож¬
но только при широком использовании идей и методов комплекс¬
ных мелиораций, которые, повышая экономическую эффектив¬
ность использования земель, создают условия для воспроизвод¬
ства возобновляемых ресурсов, в первую очередь почвенного пло¬
дородия, биоты, водных ресурсов, являющихся основой
существования природных ландшафтов. Необходимость примене¬
ния комплексных мелиораций в системе адаптивно-ландшафтно¬
го земледелия обусловлена следующими причинами:
большими переменами в социально-экономических условиях и
природной среде, возникновением серьезных экологических про¬
блем, осознанием ограниченности природных ресурсов и емкости
биосферы;
48

необходимостью предотвращения загрязнения, истощения и
деградации природных ресурсов, восстановления экосистем, до¬
стижения стабильности окружающей среды и устойчивого разви¬
тия сельского хозяйства;
реализацией концепции перехода Российской Федерации к ус¬
тойчивому развитию и положений региональных законов о комп¬
лексном природопользовании.
Учитывая ранее сказанное, основными составляющими созда¬
ния культурных агрогеосистем являются.
1.	Формирование агроландшафтов как единства природных и
хозяйственных компонентов с использованием (и восстановлени¬
ем) базовых элементов саморегуляции; система земледелия долж¬
на быть средством рационального управления агрогеосистемами.
2.	Дифференциация земель по функциональному назначению,
обеспечивающая экологическую полифункциональность морфо¬
логически и генетически неоднородных элементов агроландшаф¬
та, стабилизацию, средовосстановление, биоразнообразие (опти¬
мальное соотношение угодий, природоохранная инфраструктура).
3.	Типизация земель по ресурсам почвенного плодородия, теп¬
ла, влаги с целью эффективного использования ресурсного по¬
тенциала каждого конкретного участка земель в единой системе
функционирования агрогеосистемы.
4.	Создание экологически безопасной структуры агрогеосисте¬
мы, формирование эколого-стабилизирующих факторов, проти-
воэрозионных и противодефляционных элементов с учетом эко¬
логической устойчивости ландшафта, интенсивности деградаци-
онных процессов.
5.	Рациональное размещение культур по территории и во вре¬
мени, исходя из особенностей агроландшафта и потенциала расте¬
ний, адаптивный подбор культур и технологий их возделывания к
местным условиям.
6.	Нормативная обеспеченность технологических воздействий
на почву, растения и атмосферу для получения определенного объ¬
ема продукции и сохранения экологической устойчивости агролан-
дшафга, формирование базы агроэкологических ограничений.
7.	Мониторинг и ресурсно-экологическая оценка агроланд¬
шафта.
8.	Соблюдение ранее перечисленных принципов мелиорации.
9.	Соблюдение требований мелиоративного режима.
Таким образом, создание культурных агрогеосистем предпола¬
гает более глубокую территориальную и содержательную диффе¬
ренциацию систем земледелия и агротехнологий, усиление эколо¬
гических функций, сбалансированное использование природных
и антропогенных ресурсов. В достижении поставленных целей
большое значение имеет мелиорация земель.
49

2.4.	ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
ПРОИЗВОДСТВА К МЕЛИОРАТИВНЫМ СИСТЕМАМ
Они во многом определяются специфическими особенностями
сельскохозяйственного производства, отличающими его от других
отраслей народного хозяйства:
многоотраслевым характером;
сезонностью основных отраслей производства;
особым значением земли (как предмета труда, средства произ¬
водства и территории размещения производства);
большими площадями размещения;
влиянием природно-климатических условий.
Отрасли сельскохозяйственного производства:
земледелие (зерновое, овощное, кормовое, тепличное, возде¬
лывание технических и лекарственных культур, плодоводство, ви¬
ноградарство);
животноводство (мясное, молочное, овцеводство, птицевод¬
ство, коневодство и т. д.);
производство сырья для промышленности (пищевой, текстиль¬
ной, кожевенной, парфюмерной, фармацевтической и др.);
хранение и переработка продукции.
Выделяют следующие категории сельскохозяйственных земель:
сельскохозяйственные угодья;
жилые, общественные и производственные постройки;
животноводческие комплексы;
сельскохозяйственные предприятия по хранению и перера¬
ботке сельскохозяйственной продукции;
мелиоративные системы;
водные объекты;
объекты транспорта и связи;
лесные и закустаренные участки;
овраги, балки, неиспользуемые и непригодные земли.
Сельскохозяйственные угодья включают: пашню, сенокосы, па¬
стбища, многолетние насаждения, залежи.
Для повышения эффективности отраслей аг ропромышленного
комплекса необходима оптимизация по направлениям: организа¬
ции территории, производства, труда, управления.
Взаимную увязку и оптимизацию этих направлений выполня¬
ют в проектах межотраслевого, межхозяйственного и внутрихо¬
зяйственного землеустройства. Размещают угодья в соответствии с
комплексной агроэкологической оценкой земель, т. е. с учетом
почвенного плодородия, рельефа местности, уклонов поверхности
земли, естественных границ, существующих дорог и других ком¬
муникаций, сооружений, системы расселения людей.
Гак, внутрихозяйственная организация угодий и севооборо-
50

roil — основа повышения степени полезного использования зем¬
ли, она тесно связана с организацией производства в хозяйстве и
создает организационно-территориальные условия для его интен¬
сификации. Оптимизация внутрихозяйственной организации тер¬
ритории основывается на наиболее полном учете агроэкологиче-
ского качества земель, установлении рациональной структуры и
площадей угодий, посевов и объемов трансформации и улучше¬
ния земель, системы севооборотов и их размещения. Размещение
н состав севооборотов связаны с биологическими требованиями
сельскохозяйственных культур к условиям произрастания, с вос¬
производством почвенного плодородия и экономией затрат. Уча¬
стки более высокого агроэкологического качества используют в
первую очередь под пашню. Сенокосы и пастбища обычно разме¬
щают на участках, непригодных для использования под пашню,
но вполне благоприятных для травосеяния. Пастбища размещают
ближе к животноводческим фермам, а сенокосы на наиболее уце¬
ненных, низинных и пойменных участках, удобных для произво¬
дительной работы сеноуборочных машин и малодоступных для
ныпаса скота.
В результате проведения землеустройства на сельскохозяй¬
ственных землях должно быть обеспечено:
повышение эффективности сельскохозяйственного производ¬
ства за счет правильного использования земель;
создание условий для повышения продуктивности земель;
решение социальных проблем по улучшению условий жизни,
груда и отдыха населения.
Мелиорация земель вносит определенные требования и изме¬
нения в землепользование на сельскохозяйственных землях. Ме-
ниоративные требования к организации территории на орошае¬
мых и осушаемых сельскохозяйственных угодьях включают пря¬
молинейность границ, согласование их с административными и
естественными границами, железными и шоссейными дорогами,
оросительными и осушительными каналами, линиями электропе¬
редач, газопроводами и другими существующими объектами, пра¬
вильность конфигураций полей и севооборотных участков, их со¬
ответствие применяемой технике полива и параметрам осуши¬
тельной сети, компактность размещения угодий, однородность
рельефа поливных участков при поверхностном поливе.
Состав требований сельскохозяйственного производства к ме¬
лиоративным системам определяется направлением сельского хо-
шйства, природно-климатической зоной, видом сельскохозяй-
I' гиен ных угодий. На землях сельскохозяйственного назначения
мелиоративного улучшения требуют следующие виды угодий: па¬
хотные земли под севооборотами, луга и сенокосы, пастбища,
многолетние насаждения, населенные пункты и хозяйственные
51

объекты. Пахотные земли, производящие продукцию земледелия,
требуют поддержания мелиоративных режимов, обеспечивающих
сохранение и повышение плодородия почвы, плановые урожай¬
ности сельскохозяйственных культур и возможности производства
механизированных сельскохозяйственных работ.
Основные требования сельскохозяйственного производства к
мелиоративным системам следующие:
плановое регулирование водного режима, т. е. обеспечение свое¬
временной подачи и отвода воды в требуемом количестве при тре¬
буемом качестве;
адаптация с ландшафтными особенностями территории;
рациональное использование водных ресурсов;
обеспечение высокого коэффициента земельного использова¬
ния;
экономное расходование материальных, энергетических и тру¬
довых ресурсов;
соответствие организации орошаемой и осушаемой террито¬
рии;
высокий технический уровень;
учет требований других потребителей и пользователей воды;
обеспечение природоохранных мероприятий по отношению к
источникам орошения и водоприемникам.
Исходя из этих требований, оросительная система должна
иметь достаточную пропускную способность оросительной сети и
сооружений; чтобы обеспечить плановую водоподачу, расположе¬
ние элементов системы должно быть увязано с административным
делением территории, размещением угодий, коммуникациями,
рельефом; она не должна создавать препятствий механизации
сельскохозяйственных и водохозяйственных работ, должна обла¬
дать высоким техническим уровнем, иметь минимально возмож¬
ные протяженность, стоимость, эксплуатационные затраты, учи¬
тывать потребности в воде других отраслей хозяйства (энергети¬
ки, судоходства, рыбоводства, водоснабжения, промышленности);
способы и техника полива должны учитывать природные и хозяй¬
ственные условия.
Осушительная система должна обеспечить сохранение и повы¬
шение почвенного плодородия, удовлетворить потребности сель¬
скохозяйственных культур и сельскохозяйственной техники. По¬
чвы в условиях переувлажнения имеют плохие физические и хи¬
мические свойства, низкое плодородие, что объясняется недостат¬
ком воздуха, развитием анаэробных процессов, повышенной
кислотностью, вымывом и недоступными для растений формами
питательных веществ. Для улучшения условий почвообразования
в почве необходимо наличие 20...35 % воздуха, что обеспечивает
активную деятельность аэробных микроорганизмов, играющих
52

основную роль в разложении растительных остатков. Осушение
юмель, их распашка и поддержание влажности почв в пределах
Х0...65 % пористости способствуют повышению энергии почвооб¬
разования и улучшению почв.
Сельскохозяйственные культуры предъявляют к осушительной
системе требования к влажности корнеобитаемого слоя почвы,
глубине грунтовых вод и срокам отвода воды при затоплении и
подтоплении. При обосновании режима влажности почв учитыва¬
ют требования растений к пищевому, тепловому, солевому режи¬
мам. Например, содержание почвенного воздуха для развития
корней должно быть не менее 15...20 % для трав, 20...30 — для зер¬
новых, 35...40 % для корнеплодов и овощей от пористости почвы.
Оптимальные значения влажности почвы в корнсобитаемом слое
«шисят от вида сельскохозяйственной культуры, фазы ее разви¬
тия, свойств почвы.
Глубины грунтовых вод, оптимальные для хозяйственного ис¬
пользования земель, — нормы осушения — должны учитывать
требования культур и условия проведения всех видов работ.
Затопление поверхности земли водами весеннего паводка до¬
пускается в пределах, выдерживаемых растениями и не нарушаю¬
щих оптимальные сроки сева. Озимые культуры затопления не до¬
пускают. Естественные травы выдерживают затопление до 25 сут,
искусственные сенокосы — до 15 сут. Для остальных пахотных зе¬
мель затопление задерживает начало весенних полевых работ и
сев. По допустимому переносу сроков сева весеннее затопление
полевых севооборотов без озимых культур возможно до 5... 10 сут,
для овощных и кормовых — до 10... 15 сут. После затопления воды
in почвенного и подпочвенного слоя отводят в соответствии с
нормой осушения для предпосевного и посевного периодов и на¬
чала вегетации.
В период вегетации затопление и подтопление сельскохозяй¬
ственных угодий возможно от летне-осенних дождевых паводков
п могут быть не больше допустимых для возделываемых культур,
например для зерновых и овощных не более 0,5 сут.
Механизация сельскохозяйственных работ предъявляет требо¬
вания к влажности почвы и размерам полей. Влажность влияет на
несущую способность почв и проходимость сельскохозяйственной
техники. Для современной техники несущая способность почв
должна быть не менее 1400... 1500 Па. В весенний период она обес¬
печивается при глубине грунтовых вод не меньше 0,5...0,6 м, в пе¬
риод уборки урожая норма осушения должна быть не менее 0,7 м.
Для обеспечения производительной работы сельскохозяйствен¬
ных машин предъявляют требования к конфигурации и размерам
полей: конфигурация полей должна быть ближе к правильной, со¬
отношение сторон поля не более 3...4, минимальный размер сто¬
53

роны поля 400...500 м, границы полей и севооборотных участков
должны совмещаться с трассами открытых каналов.
Контрольные вопросы и задания
1.	Что понимают под мелиорацией земель? 2. В чем сущность мелиорации зе¬
мель? 3. Назовите и охарактеризуйте уровни классификации мелиораций. 4. В чем
основная цель мелиорации сельскохозяйственных земель? 5. Как применяют
принципы природообустройства в мелиорации земель? 6. Чем отличаются поня¬
тия «комплексные мелиорации» и «комплексное регулирование факторов и усло¬
вий роста и развития культур»? 7. Каково содержание понятия «мелиоративный
режим»? 8. Охарактеризуй методологические подходы в мелиорации. 9. Что пони¬
мают под мелиоративными системами, как они связаны с мелиорируемыми зем¬
лями? 10. Охарактеризуйте природно-климатические условия и потребность в ме¬
лиорации в различных регионах России. 11. Опишите программы мелиорации зе¬
мель в бывшем СССР и России в XX в. 12. Каково содержание понятия «культур¬
ная агрогеосистема»? 13. Расскажите о наиболее важных требованиях
сельскохозяйственного производства к мелиоративным системам.
2.5.	МЕЛИОРАЦИИ В ЗАСУШЛИВОЙ ЗОНЕ
2.5.1.	РЕЖИМ РЕГУЛЯРНОГО ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ
Режимом орошения сельскохозяйственных культур называют
распределение подачи оросительной воды по времени, т. е. объ¬
емы и сроки подачи воды растениям при регулярном орошении.
Режим орошения должен обеспечивать потребности растений в
воде в каждую фазу их развития; способствовать наилучшему со¬
четанию водного, воздушного, теплового, пищевого и солевого
режимов в корнеобитаемой зоне и приземном слое воздуха; не до¬
пускать заболачивания, размыва, засоления почв и снижения их
плодородия; соответствовать применяемой технике полива; отве¬
чать условиям рационального водопользования на оросительной
системе; учитывать агротехнику, организацию труда и другие хо¬
зяйственные условия.
На режим орошения сельскохозяйственных культур влияют
природные, биологические и хозяйственные факторы:
природные факторы, влияющие на объемы и сроки подачи
воды: климатические, почвенные, гидрогеологические условия,
вид источника орошения, качество поливной воды;
биологические факторы: вид сельскохозяйственной культуры,
сорт, качество семян;
хозяйственные факторы: уровень агротехники, наличие и каче¬
ство трудовых ресурсов, техника полива, оснащенность хозяйства
техникой и др.
Климатические, хозяйственные, агротехнические условия из¬
54

меняются по годам и отдельным периодам года, поэтому и режим
орошения сельскохозяйственных культур должен изменяться.
2.5.1.1.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ
Расчет передвижения влаги в почве. Для обоснования режима оро¬
шения нужны детальные расчеты содержания и передвижения вла¬
ги. Применяемые в настоящее время балансовые или графоанали¬
тические методы предполагают рассмотрение довольно длительнах
иременных периодов (декада, неделя), которые не позволяют учесть
суточную неравномерность выпадения атмосферных осадков, из¬
менчивость температуры и влажности воздуха, а следовательно, и
мспарения. При таком подходе подразумевается, что, например,
дождь идет каждый день, температура тоже не меняется и в засуш¬
ливых районах не соответствует действительности. Известно, что
после полива увлажненная почва сильней испаряет влагу, а к концу
межполивного периода интенсивность испарения снижается. Та¬
ким образом, балансовые методы недостаточно чувствительны к из¬
менению погодных условий, что искажает режим поливов и про¬
дуктивность возделываемых растений.
Нуждается в разработке и более детальный расчет накопления
продуктивности (урожайности) и динамики запасов гумуса, так
как он служит важным фактором критерия правильности режима
орошения наряду с оценкой экологической обстановки на ороша¬
емых землях.
Для учета указанных обстоятельств грубый балансовый метод
необходимо заменять более детальным математическим модели¬
рованием процессов передвижения влаги и солей, накопления
продуктивности растений. Так, на кафедре мелиорации и рекуль¬
тивации земель МГ'УП разработаны и уже давно используют мате¬
матические модели.
В основу математической модели А. И. Голованова для обосно¬
вания режима орошения положено уравнение влагопереноса в
расчетном слое почвы, описывающее вертикальное передвижение
клаги под действием гравитационных и капиллярных сил, впиты¬
вания осадков и поливных вод, испарения, отбора воды корнями
растений, водообмена с подстилающим слоем:
илаги, учитывающий гравитационную и каркасно-капиллярную составляющие,
(2.4)
i/u* С'(„ — коэффициент влагоемкосги почвы, Сы =-^j = Н — напор почвенной
55

я-v-z;
здесь у — каркасно-капиллярный потенциал почвенной влаги; z — вертикальная
координата, направленная вниз от поверхности земли; t — время; къ — коэффици¬
ент влагопроводности почвы,
AB=*4,[((o-ioM)/(p-o\,)f,	(2.5)
где кф — коэффициент фильтрации рассматриваемого слоя; со — объемная влаж¬
ность почвы; со^ — максимальная гигроскопичность почвы; р — объемная порис¬
тость почвы; е — интенсивность отбора влаги корнями растений.
Связь между влажностью и каркасно-капиллярным напором
можно описать, измерив в поле равновесную эпюру влажности в
капиллярной кайме уравнением
со-со.,
	— = ехр
( V
у
(2.6)
где |д и п — безразмерные эмпирические коэффициенты; hK — высота капилляр¬
ного поднятия.
Мощность увлажняемого слоя принята зависящей от времени
HJj) = Ajt? + Bj} + Яно,	(2.7)
_2
где Aw Bw — эмпирические коэффициенты, зависящие от вила культуры; /, — от¬
носительное время, Т -j- (tj — текущее время вегетации, /к — продолжительность
вегетации); 1/щ — увлажняемый слой на начало вегетации.
Мощность корнеобитаемого слоя почвы при расчете отбора
влаги корнями растений рассчитывают по зависимости
НМ = AJ* + В/* + На,
(2.8)
где Ае, Ве — эмпирические коэффициенты, зависящие от вида культуры; Н& —
корнеобитаемый слой на начало вегетации.
Начальным условием к дифференциальному уравнению (2.4)
является эпюра распределения влажности в расчетном слое почвы
перед началом вегетации и начальная глубина фунтовых вод, если
она меньше глубины расчетного слоя,
t = 0, 0) = со(z, 0), Лгв(0) = ho.
(2.9)
56

Граничные условия задаются в течение расчетного периода
нремени t > 0 на поверхности земли (z = 0) и на нижней границе
расчетного слоя (z = L) (L — глубина залегания грунтовых вод).
На поверхности земли задается интенсивность впитывания, ко¬
торая переменна во времени в соответствии с интенсивностью
впитывания осадков Ос, поливов Ор, ходом испарения /7П с повер¬
хности почвы:
t > 0, z ~ 0, kBdH/dz = а Ос + Ор — Ии,	(2.10)
где Ос — интенсивность впитывания осадков в почву; Ор — интенсивность впи¬
тывания поливных вод, определенная с учетом коэффициента земельного исполь-
ювания, Ор = КЗИт/t (т — поливная норма, t — поливной период).
При поливе затоплением слоем h/t) почва будет полностью за¬
топлена водой и граничное условие можно записать
t>0,z = 0, Щ0, t) = hc(t).	(2.11)
На нижней границе расчетного слоя условия могут быть раз¬
личны. Если уровень грунтовых вод залегает на глубине L и не из¬
меняется во времени, то на границе
/ > 0, г = L, H(L, t) = -Аге = L.	(2.12)
Если на глубине L залегает водоупор, то поток влаги через
границу равен 0:
t>0,z=L, k^d/I/d z = 0.	(2.13)
Если уровень фунтовых вод переменный и залегает в пределах
расчетного слоя L, то его положение формируется под влиянием
влагообмена грунтовых вод с зоной неполного насыщения и под
действием дренажа. Поток влаги через нижнюю фаницу расчет¬
ного слоя зависит от интенсивности отвода фунтовых вод дрена¬
жем:
t> 0, z=L, kBdH/dz = D0(haр - hn),	(2.14)
где />© — интенсивность отвода грунтовых вол дренажем, приходящаяся на едини¬
цу напора над дренами; определяется из формул А. Н. Костякова, С. Ф. Аверьяно¬
ва, В. М. Шестакова и др.; Лдр — глубина закладки дрен; hn — глубина грунтовых
иод посередине между дренами.
При глубоких грунтовых водах толщину расчетного слоя выби¬
рают достаточно большой (до 5...7 м), чтобы на нижней границе
57

можно было принять градиент влагосодержания практически не¬
изменным:
t> 0, z— L, Эсо/Эг = 0.	(2.15)
При превышении интенсивности поступления воды на поверх¬
ность почвы (Ос+Ор) над скоростью впитывания определяют по¬
верхностный сток S. Для контроля правильности расчетов состав¬
ляют баланс запасов влаги в расчетном слое за период вегетации и
определяют невязку баланса.
Математическая модель (2.4)...(2.15) детально описывает изме¬
нение влажности в почве, позволяет рассмотреть различные вари¬
анты пределов регулирования влажности в расчетном слое и дре¬
нажного модуля, открывает возможности экономии оросительной
воды, сохранения плодородия почвы, уменьшения глубинной
фильтрации и поверхностного стока.
Продуктивность сельскохозяйственных растений. При мелиора¬
ции земель необходимо оценивать продуктивность (урожайность)
растений, так как создание благоприятных условий для продуци¬
рования биомассы — одна из главных задач. Для этого используют
модели продуктивности, реагирующие на изменение факторов и
условий жизни растений. Физиологи разрабатывают модели про¬
дуктивности, в которых описываются процессы фотосинтеза, ды¬
хания растения, роста биомассы и развития репродуктивных ор¬
ганов. Однако такие модели еще не находят практического при¬
менения из-за слабой изученности используемых в них показате¬
лей. Поэтому применяют приближенные эмпирические
зависимости конечной продуктивности от основных факторов
жизни и развития растений: обеспеченности теплом, влагой, воз¬
духом, учитывающие снижение продуктивности в результате за¬
соления и загрязнения почв. Эти зависимости основаны на зако¬
нах земледелия, в частности на законе незаменимости и равно¬
значности факторов, а также на законе оптимума, гласящего, что
продуктивность наибольшая, когда все факторы находятся в оп¬
тимальном диапазоне. Это позволяет применить мультиплика¬
тивный вид зависимости продуктивности (урожайности) от ряда
факторов:
Щ = U0K>KeKnKsKv	(2.16)
где i/ф — фактическая урожайность при неблагоприятных условиях; (Jo — потен¬
циальная урожайность данной культуры при всех оптимальных условиях и агро¬
технике; К^, Кь, Kfl, Ks, К1 — коэффициенты, учитывающие неоптимальное увлаж¬
нение почвы, обеспеченность теплом, питательными веществами, снижение уро¬
жайности из-за засоления и загрязнения почвы. Набор этих коэффициентов мо¬
жет быть увеличен.
58

Влияние влажности почвы на урожайность можно определить
по формуле В. В. Шабанова:
(2.17)
/=1
где / — номер декады вегетационного периода; п — число декад; а, — вклад каждой
/>
декады в урожайность, Ха,- =1; Р — коэффициент, зависящий от влагозапасов:
ы\
Р=(е/еор, )™°* 1(1-©)/(1-еор, )]*' -'w,	(2.18)
лдесь 0 — относительные доступные влагозапасы в корнеобитасмом слое почвы в
каждую декаду:
е = (ш - вз)/(р - вз),	(2.19)
1дссь со — влажность почвы; ВЗ — влажность завядания; р — пористость; 6^ — от¬
носительная оптимальная влажность для каждой декады:
®opt ~ (^pt ~ ВЗ)/(/> ВЗ),
где — оптимальная влажность для каждой декады, у — коэффициент чувстви¬
тельности растения на неоптимальность влагозапасов в данную декаду.
Зависимость коэффициента р от влагозапасов имеет несиммет¬
ричную куполообразную форму.
Оценить урожайность яровой пшеницы по фазам развития для
обыкновенных черноземов с пористостью 0,52; ППВ = 0,6 пори¬
стости; максимальной гигроскопичностью 0,11; влажностью завя¬
дания 0,143 можно по таблице 2.3. Надо обратить внимание на то,
что требования растения к увлажнению почвы существенно отли¬
чаются в разные фазы его развития. Так, в фазу цветения почва
должна быть посуше, а при наливе зерна — влажнее. В фазу цвете¬
ния растение более чувствительно к отклонению влажности почвы
от оптимальной, значение коэффициента у в это время велико так
же, как и в фазу налива зерна.
Коэффициент, учитывающий неоптимальность температуры
почвы Kq, вычисляют по аналогичной зависимости, в которой
I(место влажности подставляют реальную и оптимальную темпера¬
туры. Зависимость продуктивности от обеспеченности питатель¬
ными веществами Кп тоже имеет максимум, при «перекормке» ра¬
стений удобрениями их продуктивность снижается и даже может
наступить гибель из-за высокой концентрации почвенного ра¬
створа и обезвоживания растений (явление осмоса).
59

2.3. Параметры для оценки урожайности яровой пшеницы по фазам развития
(по В. В. Шабанову)
Фаза развития
Дека¬
да
а
ес
!
j
Y
а> .
iral
0’70ос
opt
о
оо
Выход в трубку
1
0,02
0,42
0,97
1,18
0,71
0,81
0,86
2
0,07
0,4
0,94
1,37
0,7
0,8
0,85
3
0,1
0,38
0,92
1,58
0,69
0,78
0,83
Колошение
4
0,13
0,35
0,88
2,22
0,67
0,75
0,8
5
0,18
0,26
0,77
4,48
0,62
0,68
0,71
Цветение
6
0,25
0,22
0,72
7,15
0,59
0,64
0,67
Налив зерна
7
0,17
0,35
0,88
8
0,67
0,75
0,8
Созревание
8
0,06
0,27
0,78
3,88
0,62
0,69
0,72
9
0,02
0,23
0,74
1,31
0,64
0,65
0,68
За вегетацию
0,30
0,82
4,33
0,64
0,71
0,75
с учетом а
Примечания: 1. Значения влагозапасов и влажности даны для 0,5-метрового
слоя почвы; со^, доли ППВ, comin — предполивная влажность, соответствующая
0,5; 0,7; 0,8 оптимальных относительных влагозапасов ворЬ доли ППВ.
2.	Ориентировочно, средние за вегетацию значения коэффициента чувстви¬
тельности растения у для других зерновых, корнеплодов, картофеля составляют
5,6...5,7; для овощей, капусты — 5,3; трав — 6,6; хлопчатника — 5,4.
3.	Значение относительных оптимальных влагозапасов 0opt вычисляют по оп¬
тимальной влажности почвы для конкретной культуры в конкретном регионе с
учетом водно-физических свойств почв [формула (2.18)].
Коэффициенты, учитывающие влияние засоления почвы или
загрязнения тяжелыми металлами К5 и Kz,
KS=US/Uopt =	(2.20)
К, =UZ /Uopl =	f,	(2.21)
где Us — урожайность при содержании в корнеобитаемом слое	солей	S;	Uopl	— уро¬
жайность при допустимом содержании солей £доп, не сказывающемся на продук¬
тивности; Uz — урожайность при содержании в корнеобитаемом слое конкретного
металла z; Uopx — урожайность при допустимом содержании металла Znon, не ска¬
зывающемся на продуктивности; аь Ь\ а2, Ь2 и п — эмпирические коэффициенты.
Потенциальную урожайность конкретной культуры при всех
оптимальных условиях и агротехнике можно определить по фор¬
муле
и0 = г\КурОф/(дКсв),	(2.22)
где г] — коэффициент полезного использования ФАР (доли);	Кур — коэффициент,
определяющий долю хозяйственно ценной части (урожая) в сухой биомассе; —
60

количество ФАР за вегетацию, приближенно равняется 52 % суммарной солнеч¬
ной радиации за этот же период, кДж/га; q — количество ФАР для продуцирова¬
ния 1 кг сухой биомассы; — доля сухого вещества: в урожае зерна — 0,86; кар¬
тофеля, корнеплодов и силоса — 0,3; сена — 0,83; полуперепревшего навоза —
0,25.
Значения коэффициентов, входящих в формулу (2.22), для не¬
которых культур приведены в таблице 2.4.
Так, для озимой пшеницы, выращиваемой на юге Московской
области, количество ФАР за вегетацию равно 160 кДж/см2 или
1,6	• 1010 кДж/га; хорошие сорта озимой пшеницы могут усваивать
около 2 % ФАР, т. е. т) = 0,02; для производства 1 кг сухой биомас¬
сы пшеницы необходимо <7= 18 860 кДж энергии, доля зерна в су¬
хой биомассе = 0,25; амбарная влажность зерна 14 %, Ксв =
1 f\ 1010
= 0,86. Имеем: Щ = 0,02 0,25	1			= 4932 кг/га или около
0	0,1886 105-0,86
5	т/га; такие урожаи действительно получают в благоприятные
годы при хорошей обеспеченности влагой, теплом и питательны¬
ми веществами.
2.4. Распределение биомассы сельскохозяйственных культур (по Ф. И. Левину)
Культура
Урожай¬
ность
(основная
продук¬
ция)
Побоч¬
ная про¬
дукция
(солома,
ботва)
Посту¬
пление
в почву
Вся
био¬
масса
Поступ¬
ление в
почву,
доля
урожая
Затраты
ФАР на
1 кг
биомас¬
сы, кДж
Минимум
ФАР для
получения
урожая,
кДж/см2
Доля от всей сухой биомассы
Озимая рожь
0,243
0,426
0,331 1
1,364
18860
160...170
Озимая пшеница
0,250
0,391
0,359 1
1,433
18860
160... 170
51ровая пшеница
0,268
0,347
0,384 1
1,431
19300
150... 168
Ячмень
0,291
0,333
0,376 1
1,293
19300
145... 156
Овес
0,276
0,359
0,365 1
1,325
19350
141...160
Просо
0,239
0,422
0,339 1
1,416
19700
—
Кукуруза на зерно
0,223
0,446
0,332 1
1,489
18450
133...213
Горох
0,300
0,381
0,319 1
1,061
19000
—
Гречиха
0,231
0,407
0,362 1
1.570
19360
—
11одсолнечник
0,197
0,415
0,389 1
1,974
17500
—
Картофель
0,793
0,104
0,104 1
0,131
18000
141...156
Сахарная свекла
0,817
0,109
0,074 1
0,091
18650
165... 179
Кормовые корнеплоды
0,848
0,082
0,069 1
0,081
16120
150... 160
Оиощи
0,835
0,1
0,064 1
0,077
16000
150... 160
Силосные (без куку-
0,829
0
0,171 1
0,207
16050
120... 125
рузы)
Кукуруза на силос
0,847
0
0,153 1
0,180
16050
125...150
Однолетние травы
0,379
0
0,621 1
1,640
16000
122...126
(иика, горох + овес)
Многолетние травы
0,377
0
0,623 1
1,656
17000
130... 140
И среднем
0,612
0,175
0,213 1
0,349
18000
61

Динамика запасов гумуса при мелиорации земель. Почва способ¬
на на некоторое время извлекать из биологического круговорота
продукты фотосинтеза в виде гумуса — сложного органо-мине-
рального вещества, активно участвующего в почвообразовании,
придающего почве нужные свойства, аккумулирующего питатель¬
ные вещества и в конечном счете формирующего плодородие по¬
чвы. Запасы гумуса наибольшие в ландшафтах, оптимально обес¬
печенных теплом и влагой. В России — это черноземные степи,
где запасы гумуса во всем профиле достигают 600... 1000 т/га, в по¬
чвах лесостепей и широколиственных лесов — около 300, в таеж¬
ных подзолистых почвах — около 100 т/га.
Гумус образуется в процессе гумификации — сложного, до
конца не изученного биохимического процесса, в результате кото¬
рого часть органических остатков превращается в специфические
органические соединения — гумусовое вещество в виде смеси вы¬
сокомолекулярных азотосодержащих соединений с содержанием
углерода 36...62 % в разных фракциях и азота 2,5...5 %. Этот про¬
цесс характеризуют коэффициентом гумификации К^, равным
доле углерода органических остатков, включившихся в состав гу¬
мусовых веществ при полном их разложении (табл. 2.5),
2.5. Доля углерода (Ас) и коэффициенты гумификации в растительных остатках
(по А. М. Лыкову)
Культура
Люцерна всех лет
Кукуруза на зерно
Кукуруза пожнивная
Сахарная свекла, картофель
Озимая пшеница
Озимый ячмень
Навоз полуперепревший
0,405
0,25
0,357
0,15
0,370
0,15
0,397
0,08
0,348
0,25
0,350
0,25
0,500
0,30
При мелиорации и последующем использовании земель в сель¬
ском хозяйстве надо рассчитывать динамику накопления или сра¬
ботки запасов гумуса, особенно при распашке, орошении или осу¬
шении, при борьбе с эрозией почвы, приводящей к смыву или
сдуванию гумуса вместе с почвенными частицами. Изменение за¬
пасов гумуса, т/(га • год), приближенно можно описать дифферен¬
циальным уравнением
dG/dt = Л — BG\	(2.23)
G = А/В+ (G0 — A/B)exp(-Bt),	(2.24)
или его решением,
где А — темпы образования нового гумуса (7Н0В при минерализации растительных
остатков или органических удобрений Суд, в том числе и сидератов, а также поге-
62

ри гумуса Вым при нисходящих токах влаги: А = (7НОв +	— Вым.; В — коэффи¬
циент, учитывающий минерализацию гумуса; G — текущие запасы гумуса, т/га.
Новообразованный гумус можно рассчитать по эквивалентно¬
му содержанию углерода, т/(га * год) в растительных остатках или
в навозе:
Сков = 1,724А'гумА^.0; Суд =	(2.25)
где 1,724 — коэффициент, учитывающий долю углерода в гумусе 1/0,58 = 1,724;
^гум — коэффициент гумификации растительных остатков или навоза (табл. 2.5);
Кс — доля углерода в сухой биомассе или в навозе (табл. 2.5); />ро — сухая биомас¬
са растительных остатков, при урожайности Щ, кг/(га • год), получаемая по фор¬
муле
Яро =	<2-26)
здесь — доля сухой массы в урожае, в навозе или в сидератах; Ди — ежегодная
доза навоза или запахиваемых сидератов, т/(га • год). Для ориентировочных расче¬
тов можно принимать, что 1 т биомассы в среднем дает 120 кг нового гумуса, а I т
навоза — 50...70 кг нового гумуса.
Вымыв гумуса можно оценить, зная его содержание в почвен¬
ной влаге, при этом подвижная фракция гумуса растворяется в
виде фульвокислот. Концентрация фульвокислот в почвенной
влаге зависит от щелочности почвы или от содержания натрия в
почвенном поглощающем комплексе (от степени осолонцевания):
Na в ППК, %	0	2	4	6	8	10	15	20
Растворимость гумуса Q, кг/м3 0,35 0,42 0,55 0,62 0,70 0,85 1,22 2,15
Вымыв гумуса, т/(га • год), Вым = 0,0lgCr,	(2.27)
где g — ежегодная промываемость почвы, мм.
При промываемое™ подзолистых почв южной тайги, равной
100... 140 мм/год, вымыв гумуса может составить 0,35...0,49 т/(га - год).
Это одна из причин малогумусности этих почв, в которых гумуса в
I м слое содержится около 100 т/га, тогда как в типичных чернозе¬
мах — до 700 т/га.
Коэффициент В в формуле (2.23) учитывает разложение или
минерализацию гумуса а также его потери /?эр при эрозии: В =
= Вмш + Взр, год-1. Скорость минерализации гумуса и его потери,
кг/(га • год), зависят от наличия гумуса, поэтому эта составляющая
баланса гумуса в уравнении (2.23) имеет вид произведения BG.
При постоянстве коэффициента В разложение 1умуса со временем
штухает.
Скорость минерализации зависит от тепло- и влагообеспечен-
ности территории, предопределяющей интенсивность биохими¬
63

ческих процессов. В северных районах разложение идет медлен¬
ней, чем в южных, на его скорость влияет высокая влажность по¬
чвы и низкая температура. При переувлажнении разложение при¬
останавливается, вместо окислительных идут процессы гниения и
консервации растительных остатков, наблюдается торфообразова-
ние. На юге в полупустынях и сухих субтропиках гумус почти не
накапливается из-за быстрого и глубокого разложения органики, в
предгорьях образуются малогумусные плодородные сероземы,
очень отзывчивые на орошение. Минерализованный гумус попол¬
няет запасы азота и фосфора в почве, но в большей степени он
обогащает почвенный воздух углекислым газом, способствуя раз¬
витию микроорганизмов.
В величину В должны также входить смыв и выдувание гумуса
при водной и ветровой эрозии, так как количество смытого или
вынесенного ветром гумуса зависит от массы удаленной почвы и
от содержания гумуса в ней, т. е. В = Вмш{ + В^.
Коэффициент Вэр связан с интенсивностью эрозии. Почвы
считаются слабоэродируемыми при ежегодном смыве W3p =
= 3 т/(га • год); среднеэродируемыми — до 10; сильноэродируемы-
ми при смыве более 20 т/(га • год). При массе удаленной почвы
W3р, т/(га ■ год), и содержании гумуса G, т/га, в слое И, м, с плот¬
ностью у, т/м3, ежегодный его смыв водой и вынос ветром Сэр =
= 0,0001 W^G/iyh). Например, в слое h = 0,2 м при содержании гу¬
муса 6 %, или 0,06, массы сухой почвы масса гумуса G =
= 0,06- 1,2-0,2- 10000 = 144 т/га. При ежегодной потере почвой
20 т/(га • год) вынос 1умуса составит Сэр = 0,0001 • 20 • 144/1,2/0,2 =
= 1,2 тДгагод), а при содержании 1умуса 4 %, или 96 т/га, —
0,8 т/(га • год). Коэффициент = 0,0001 fV3p/(yh), для слабоэро-
дируемых почв он равен 0,0001-3/1.2/0,2 = 0,00125 год-1, для
среднеэродируемых — 0,00417, сильноэродируемых — 0,00833 год-1.
Значения коэффициента скорости минерализации гумуса ВМ1Ш
оценивают по установившимся запасам гумуса в слое 0...20 см (по
данным И. В. Тюрина) с учетом его вымывания нисходящими то¬
ками влаги (табл. 2.6). Вынос гумуса вследствие эрозии не учтен,
так как предполагается, что при первоначальном накоплении гу¬
муса поверхность почвы защищена растительным покровом. Зна¬
чения коэффициента Вмш изменяются в соответствии с условиями
минерализации гумуса, для черноземов он примерно равен
0,01 год-1, севернее и южнее его значения уменьшаются. В лесной
зоне подзолистых почв при значительном количестве новообразо¬
ванного гумуса из-за сильной промываемости скорость накопле¬
ния гумуса мала, так же как и в полупустынной зоне бурых почв
из-за малого количества новообразованного гумуса.
Темпы сработки запасов гумуса в разные периоды экономиче¬
ского развития России приведены в таблице 2.7. В период боль-
64

2.6. Расчет коэффициента скорости минерализации гумуса
Зона (почвы)
Запасы
гумуса,
т/га
Опаа,
т/(га • год)
Новый !
мъшае-
гумус’ мостъ
т/(га • год) мость’
'' 7! ММ
Вымыв
гумуса,
т/(га • год)
1
; /1,
| т/(га • год)
Й 11
g^l
-я »
Срединная тайга
(подзолистые)
53
5
0,60
125
0,438
0,163
0,0031
Южная тайга (дер¬
ново-подзолистые)
75
8
0,96
114
0,399
0,561
0,0075
Ш и рокол иствё н пая
(серые лесные)
109
12
1,44
97
0,340
1,101
0,0101
Лесостепь (выщело¬
ченные черноземы)
Степь, черноземы:
192
19
2,28
82
0,287
1,993
0,0104
типичные
224
15
1,80
56
0,196
1,604
0,0072
обыкновенные
137
14
1,68
45
0,158
1,523
0,0111
Сухая степь (кашта¬
новые)
99
7
0,84
17
0,060
0,781
0,0079
11олупустыня
(бурые)
37
2
0,24
6
0,021
0,219
0,0059
Пустыня (серо¬
бурые)
15
0,7
0,08
0
0
0,084
0,0056
ших капитальных вложений в сельское хозяйство сработка гумуса
свелась к минимуму (1981—1990 гг.), при переходе к рыночной
жономике и резком снижении капиталовложений в плодородие
почв среботка гумуса опять увеличилась и по темпам его сработки
сельское хозяйство было отброшено на 20 лет назад. В это же вре¬
мя резко уменьшились и мелиоративные работы.
2.7. Темпы сработки запасов 1умуса на пашне по экономическим районам, т/(га ■ год)
Экономические районы
1967 71 гг.}
1981-85 гг.
1986-90 гг. |
1995 г. |
| 2000 г.
( еверный
0,31
0,31
0,55
0,26
0,31
(сверо-Западный
0,3
0,37
0,47
0,42
0,5
1Центральный
0,34
0,19
0,19
0,6
0,71
Кол го-Вятский
0,52
0,29
0,2
0,53
0,63
1 Центрально-Черноземный
0,8
0,34
0,51
0,68
0,8
11онолжский
0,68
0,5
0,5
0,65
0,77
С с перо-Кавказский
0,88
0,56
0,72
0,95
1,12
Для оптимизации мелиоративного режима сельскохозяйствен¬
ных земель приведенная математическая модель оптимизации
полного режима (2.4)...(2.15) необходимо решать совместно с ма¬
тематическими моделями динамики питательных веществ и солей.
Для расчетов по приведенной модели используют специальные
программы для ЭВМ, которые позволяют выполнять детальные
расчеты передвижения влаги в почве и в подстилающих грунтах с
уче том отбора влаги корнями растений при заданном графике вы-
падсния атмосферных осадков и суммарного испарения с учетом
65

конкретных гидрогеологических условий. С помощью этих про¬
грамм можно, задаваясь разными пределами регулирования влаж¬
ности почвы, оценить оросительные и поливные нормы, а также
' водообмен между почвенным слоем и подстилающими грунтами.
С помощью модели продуктивности определяют влияние конкрет¬
ного варианта режима орошения на урожайность. Расчеты можно
провести сразу для совокупности лет, что позволяет оценить измен¬
чивость режима орошения по годам при выборе расчетного года.
При составлении проектов оросительных систем режимы оро¬
шения сельскохозяйственных культур разрабатывают для лет раз¬
личной обеспеченности естественного увлажнения (разности осад¬
ков и испарения). Для сухих лет требуемые объемы оросительной
воды больше, следовательно, и оросительная система, запроекти¬
рованная на условия сухого года, будет дороже, зато снижение уро¬
жаев от нсдополива меньше. Технико-экономическое сравнение
вариантов проекта оросительной системы, составленных для лет
разной естественной увлажненности, позволяет выбрать расчетную
обеспеченность орошения, т. е. вероятность непревышения расчет¬
ных объемов подачи воды. Более высокую расчетную обеспечен¬
ность орошения принимают на засушливых территориях и для бо¬
лее влаголюбивых и ценных культур. Для острозасушливой зоны
расчетная обеспеченность орошения обычно составляет 95 %, для
зоны недостаточного увлажнения — 75...85 %, для зон неустойчиво¬
го и достаточного увлажнения — 65...75 %. Пример обоснования
расчетной обеспеченности орошения приведен в разделе 2.8.
Режим орошения, разработанный для условий года расчетной
обеспеченности, называют проектным. На его основе определяют
параметры оросительной системы.
Изменения климатических, мелиоративных, хозяйственных ус¬
ловий в период эксплуатации оросительной системы учитывают в
эксплуатационных режимах орошения. Эксплуатационные режимы
орошения составляют при сезонном планировании водопользова¬
ния с учетом ожидаемых в текущем году погодных условий и на¬
личия воды в источнике орошения, а также для оперативного пла¬
нирования водопользования на ближайшие недели или дни.
Основой для разработки режимов орошения служит суммарное
водопотребление сельскохозяйственных культур.
2.5.1.2.	СУММАРНОЕ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
КУЛЬТУР
При определении количества воды, необходимого для ороше¬
ния, прежде всего устанавливают расход воды самих растений на
транспирацию и образование зеленой массы, а также испарение
воды из почвы.
66

На образование органического вещества растение усваивает
веего 0,15—0,2% израсходованной им воды, поэтому в расчетах
>ту величину не учитывают.
Суммарным водопотреблением (эвапотранспирацией) называют
количество воды, мм или м3/га, расходуемое на транспирацию ра¬
стениями и испарение почвой за расчетный период, — вегетацию,
месяц, декаду, неделю, сутки
Е=Т +И,	(2.28)
пи- /'— транспирация воды растениями, мм или м3/га; И — испарение воды из
почни, мм или муга.
Значения Ти И зависят от метеорологических условий, вида и
<|»;иы развития растений, площади листьев, состояния почвы —
p.i фыхленности, затененности листьями и очень сильно от увлаж¬
ненности почвы. Соотношение между Т и Я изменяется по мере
ра «кития растений и изменения условий. Доля физического испа¬
рения от суммарного водопотребления может составлять от 1 в на¬
чале вегетации до 0,02...0,05 при максимальном развитии надзем¬
ной массы растений. За период вегетации для большинства сель¬
скохозяйственных культур на испарение с поверхности почвы за-
фачивается около 30...40 % воды, на транспирацию растений —
примерно 60...70 % суммарного водопотребления. Послеполивное
рыхление почвы (культивация) позволяет существенно сократить
непроизводительные потери воды на испарение.
Для инженерно-технических расчетов мелиоративных систем в
основном используют суммарное значение Е с учетом влажности
почвы, но при исследовании процесса влагопереноса в почве тре¬
буется учет распределения интенсивности испарения и отбора
ннаги по слоям почвы, зависящих от глубины слоя и развития кор¬
невой системы растений (как сделано в модели А. И. Голованова).
|{ различных климатических условиях и для разных сельскохо¬
зяйственных культур суммарное водопотребление составляет от
’00 до 1000 мм и более (табл. 2.8).
2.8. Суммарное водопотребление, мм, разных сельскохозяйственных культур
для лесной и полупустынной зон
Культура
зерновые
картофель
овощи
люцерна
220...250
280...350
280... 370
360...480
380...450
500...600
520...610
720..830
Зона
In Н.1И
11ппуиустынная
Количество воды, затраченное на транспирацию растениями и
испарение почвой за период вегетации для образования единицы
67

массы основной продукции (зерна, корнеплодов, зеленой массы и
т. д.), называют коэффициентом водопотребления (по А. Н. Кости¬
кову):
е = E/U,	(2.29)
где U — урожайность основной продукции.
Коэффициент водопотребления е зависит от биологических
особенностей культуры и природных условий, определяют его по
материалам полевых исследований. Значения коэффициента во¬
допотребления приводятся в справочниках для конкретных сель¬
скохозяйственных культур и районов. Коэффициенты водопот¬
ребления изменяются в широких пределах — 10... 100 мм/т. Следу¬
ет отметить, что формулой (2.29) для оценки суммарного водопот¬
ребления сейчас пользуются редко, так как для оценки
коэффициента водопотребления е все равно надо независимыми
методами измерить урожайность, что в принципе несложно, но
также измерить и суммарное водопотребление, которое зависит от
погодных условий, а также от режима увлажнения.
Значения коэффициента водопотребления, поданным А. Н. Кос¬
тикова (1960), приведены в таблице 2.9.
2.9. Коэффициент водопотребления е, м3/т, некоторых сельскохозяйственных культур
в зависимости от их урожайности и района выращивания (по А. И. Костикову, 1960)
Сельскохозяйственные
е при урожайности, т/га
культуры (район)
3
4
5
10
20
Зерновые (Заволжье,
1100...800
900...700
700...550


Украина)
Многолетние травы
_
900... 700
550...400
400...300
(Заволжье)
Многолетние травы
_
1000...900
700...600
500...400
(Средняя Азия)
Хлопчатник (Средняя
1800... 1500
1400... 1200
1100...900
700...660

Азия)
Для Центрально-Черноземного района России получены сле¬
дующие значения коэффициентов водопотребления, м3/т:
Культура Озимая Яровая Многолетние Картофель Огурцы Лук
пшеница пшеница травы (сено)
с, м3Д	870... 1100 940...1100	300...425	I 00...150	130...I50 185...250
Обобщенные данные В. А. Соловьева приведены в таблице 2.10.
68

2.10. Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных кулыур
Сельскохозяй¬
ственные
культуры
е, м3/т
Сельскохозяй-
j ственные
j культуры
с, mj/t
Сельскохозяй-
сгвснныс
культуры
с, м’Д
Очимая пшеница
100... 150
Хлопчатник
250...300 Рис (затопле-
150...250
п рожь
Капуста средне¬
7,5...12
ние)
Яровые колосо-
110...180
спелая
Люцерна
35...75
IU.IC
Огурцы
10...13
(сено)
1Ipoco
90... 150
Томаты
8...12
Люцерна
600... 1000
1 орох и фасоль
112...180
Баклажаны и
8...12
(семена)
11одсолнечник
112...200
перец
Однолетние
60... 125
Кукуруза (зерно)
63...100
Лук на репку
11...15
травы
Кукуруза (силос)
6,З...Ю
Морковь
8...12,5
Ягодные
60...110
< орго (зерно)
80... 125
Свекла столовая
10...12,5
Плодовые
20...35
Клртофсль
15...22
Бахча (арбузы
10...14
Виноград
20...35
Г.|бак
50...100
и дыни)
( нхарная и кор¬
9...13
Конопля
50...75
мовая свекла
(стебли)
Коэффициент водопотребления — показатель полезного ис¬
пользования воды сельскохозяйственной культурой. Чем выше
урожайность, тем меньше затрачивается воды на единицу продук¬
ции (рис. 2.2).
Следует учитывать, что с улучшением условий возделывания
сельскохозяйственной культуры коэффициент водопотрсбления
уменьшается. Чем выше плодородие почвы, лучше условия пита-
иия растений и агротехника, тем меньше коэффициент волопот¬
ребления. Эффективность использования воды кукурузой в зави¬
симости от уровня минерального питания на фоне поливов при
S0 % ППВ в слое 0...60 см в хозяйстве «Нестеровское» Республики
Ингушетии (2000—2002) показана на рисунке 2.3.
При повышении плодородия почвы и улучшении агротехники
общие затраты воды Е растут медленнее, чем урожайность. Увели¬
чение урожайности за счет повышения обеспеченности растений
кодой возможно лишь до определенного предела, дальше которого
для повышения продуктивности земель требуется новый уровень
агротехники и плодородия почвы. Результаты исследований сум¬
марного водопотребления на почвах разного плодородия для од¬
ной и той же сельскохозяйственной культуры — яровой пшеницы
(по данным А. Н. Костикова, 1960) показаны на рисунке 2.4. Из
рисунка видно заметное снижение суммарного водопотребления и
увеличение урожайности при повышении плодородия почвы.
Суммарное водопотребление определяют несколькими метода¬
ми — полевыми, аналоговыми, расчетными, ориентировочные его
шачения приведены в справочниках.
Нолевые методы состоят в измерении составляющих водного
ими теплового балансов опытного участка или монолита почвы и
69

Урожайность, т/га
а
Урожайность, т/га
	1	2	3	4	5 	6	7
6
Рис. 2.2. Зависимость между коэффициентом водопотребления и урожайностью сель¬
скохозяйственных культур, по данным Б. С. Маслова, для засушливой зоны (а) и
зоны недостаточного увлажнения (б):
1 — картофель; 2 — овощи; 3 - сахарная свекла; 4 — зерновые: 5 - кукуруза: 6 — многолетние
травы; 7 — хлопчатник
1800л
1600-
1400-
1200-
1000-
800-
. 600-
400
200
О
2	3	4
Вариант опыта
Рис. 2.3. Коэффициенты водопотребления при различной обеспеченности кукурузы
минеральными удобрениями:
1	— без удобрений. 2— N30P30K40; 3 — N^Peo^-wi 4 — NqoP^K^); 5— N120P120K40

I*ис. 2.4. Влияние плодородия почвы
n:t суммарное водопотребление яро¬
вой пшеницы:
/ почва с плодородием ниже среднего;
2	— средним; 3 — высоким
определении суммарного во¬
щи ютребления из уравнений
>тих балансов. При этом надо обязательно воспроизводить проек¬
тный режим увлажнения.
Балансовые уравнения составляют для ограниченной площа¬
ди, определенной глубины слоя почвы и грунта, на определенное
время.
Выделенная для исследований площадь (опытный участок)
должна быть однородна, типична для территории, на которую рас¬
пространяют результаты определения суммарного водопотребле-
иия. Типичность опытного участка обосновьюают сравнением
климатических, почвенных, гидрогеологических, хозяйственных
условий. Участок должен быть оборудован приборами и устрой-
сгвами для независимого измерения всех составляющих баланс¬
ного уравнения.
За расчетную глубину балансовых исследований принимают
корнеобитаемый слой или зону аэрации до грунтовых вод. Расчет¬
ным периодом могут быть год, период вегетации, месяц, декада,
неделя, сутки.
Балансовые исследования проводят также на монолитах почвы
и фунта ненарушенной структуры различных размеров (в лизи¬
метрах), оборудованных для определения составляющих элемен¬
тов баланса.
Уравнение водного баланса для расчетной площади и балансо¬
вого слоя на расчетное время:
Е = <хОс+ bW + m + Wtfp,	(2.30)
I до а Ос — количество осадков, впитавшееся в расчетный слой почвы и фунта;
(>с — осадки, выпавшие за расчетный период; a — доля впитавшихся осадков, а < I,
пк как часть осадков может образовать поверхностный сток; AJV — объем воды,
использованный растениями из корнеобитаемого слоя почвы за расчетный пери¬
од; т — объем поданной поливной воды; Wip — количество воды, поступившей в
ьллансовый слой путем капиллярного подпитывания из грунтовых вод; И^бр —
количество воды, перетекавшей вниз глубже балансового слоя.
Слагаемые правой части уравнения (2.30) измеряют непосред-
с гненно в полевых условиях.
Можно получить суммарное водопотребление из уравнения
6000л
ь 5000'
* 4000'
^3000■
^2000-
то-
I- У
1	2	3	4	5
Урожайность, т/га
71

теплового баланса корнеобитаемого слоя:
£ = (/?- Спде + В -Р-Q- Ф)/и	(2.31)
где R — радиационный баланс деятельной поверхности; Сп — теплоемкость по¬
чвы; СпЛв — изменение количества тепла в почве при ес нагревании за балансо¬
вый период на Л6°; В — приток тепла в почву из глубинных горизонтов, его на¬
правление может меняться в разные сезоны года; Р — конвективный обмен теп¬
лом с приземным слоем атмосферы за счет нагревания воздуха у самой поверхно¬
сти почвы и его передвижения вверх, направление этого потока тоже может
меняться; Q — затраты энергии на почвообразовательные процессы: выветрива¬
ние (измельчение, растворение) твердой фазы, на эндотермические процессы, пе¬
ренос веществ по профилю, накопление энергии в гумусе и т. п., затраты на поч¬
вообразование малы и не превышают I % радиационного баланса; Ф — затраты
энергии на фотосинтез, составляющие около 2...5 % радиационного баланса; L —
теплота парообразования.
Метод теплового баланса позволяет определить суммарное во¬
допотребление с высокой точностью. Наиболее надежные резуль¬
таты получают при комплексных исследованиях, включающих ме¬
тоды водного и теплового балансов.
Аналоговые методы состоят в определении суммарного водопот¬
ребления по изученным объектам-аналогам. При обосновании
аналогии рассматриваемых объектов должно быть проведено срав¬
нение основных природных и хозяйственных факторов, влияю¬
щих на значение суммарного водопотребления.
Существующие расчетные методы используют эмпирические
зависимости, выражающие корреляционные связи между суммар¬
ным водопотреблением и климатическими факторами. Эти зави¬
симости получены на основе длительных полевых наблюдений.
Большинство из них, по данным метеорологических наблюдений,
определяет испаряемость (потенциальную эвапотрансиирацию)
Еь т. е. максимально возможного суммарного водопотребления
при неограниченном притоке воды к корневой системе растений
для стандартной орошаемой культуры — люцерны с высотой тра¬
востоя 0,3...0,5 м. Для перехода от испаряемости к суммарному во-
допотреблению конкретной культуры вводят переходные коэффи¬
циенты р и Лб, учитывающие отклонение влажности почвы от оп¬
тимальной, особенности сельскохозяйственной культуры и
фазу ее развития,
£ = рад>,	(2.32)
где Eq — испаряемость (потенциальная эвапотранспираиии).
Биологические коэффициенты Kq получают по результатам по¬
левых исследований для конкретных сельскохозяйственных куль¬
тур и условий, коэффициент р вычисляют по формуле (2.18).
72

Значения биологического коэффициента, обобщенного Н. В. Да¬
нил ьченко, приведены в таблице 2.11.
2.11.	Средние за вегетацию биологические коэффициенты и требуемая сумма
температур воздуха (по Н. В. Данильченко)
Зона
**
Суммарная
температура
Зона
*
Суммарная
температура
Лесная зона
Степная зона
Ошмые колосовые
0,87
1500
Озимые колосовые
0,91
1300
(пшеница, рожь)
(пшеница, рожь)
Яровая пшенииа
0,93
1500
Яровая пшеница
0,83
1500
Кукуруза, подсол¬
0,95
2100
Кукуруза на зерно
0,87
2100
нечник (на силос)
Картофель поздний
0,91
1900
Картофель поздний
0,85
1900
Кормовые корне-
0,91
1900
Сахарная свекла
0,90
2900
■1 лолы (свекла)
Кппуста ранняя
1,01
1500
Пожнивная кукуруза
0,76
1300
Капуста поздняя
1,00
1900
Капуста поздняя
0,96
2300
(Рюшные (огурцы,
0,97
1700
Овощные (томаты,
0,94
2100
пук, морковь, столо-
столовая свекла
ная свекла)
и др.)
Нюцсрна прошлых
0,97
2100
11одпокровная
0,77
1300
IICT
люцерна
Орошаемые пастбища 0,94
2100
Люцерна прошлых лет
0,91
2900
Орошаемые пастбища
0,92
2900
Лесостепная зона
Полупустынная зона
Ошмые колосовые
0,92
1500
Озимые колосовые
0,87
1300
(пшеница, рожь)
(пшеница, рожь)
Яровая пшенииа
0,92
1500
Яровая пшеница
0,80
1500
Кукуруза, подсол¬
0,93
2100
Кукуруза на зерно
0,83
2100
нечник (на силос)
Картофель поздний
0,87
1900
Картофель поздний
0,81
1900
Кормовые корне¬
0,88
1900
Сахарная свекла
0,89
2700
плоды (свекла)
Капуста ранняя
0,99
1500
Пожнивная кукуруза
0,83
1700
Капуста поздняя
0,98
2200
Капуста поздняя
0,92
2300
()иошные (огурцы,
0,84
1700
Овощные (томаты,
0,91
2100
пук. морковь, столо¬
столовая свекла и др.)
нам свекла)
Люцерна прошлых
0,95
2300
Подпокровная
0,78
1500
ПС г
люцерна
Орошаемые паст-
0,94
2300
Люцерна прошлых лет
0,90
2900
imiua
Орошаемые пастбища
0,92
2900
Наиболее известен и широко применяем расчетный метод.
Для вычислений используют формулы А. Н. Костякова (РФ),
X. Ф. Блейни и В. Д. Криддла (США), X. JI. Пенмана (Велико¬
британия), J1. Тюрка (Франция), Н. Н. Иванова (РФ), А. М. и
С. М. Алпатьевых (Украина), И. А. Шарова (РФ).
73

По формуле X. Ф. Блейни и В. Д. Криддла вычисляют суммар¬
ное водопотребление за месяц, мм,
Е = 0,254А^Р(1,8Г+ 32),	(2.33)
где К& — биологический коэффициент водопотребления растений за рассматрива¬
емый месяц; значения Кь для различных районов земного шара получены по ре¬
зультатам полевых исследований и его приводят в справочниках; Р — продолжи¬
тельность дневного времени данного месяца, % годовой продолжительности днев¬
ного времени; значение Р зависит от географической широты местности; Т —
среднемесячная температура воздуха, °С.
Формула X. Л. Пенмана служит для расчета испаряемости (по¬
тенциальной эвапотранспирации) за сутки, мм/сут,
E0 = KMR + (l-K„)Ex,	(2.34)
где — коэффициент, учитывающий влияние высоты местности над уровнем
моря и температуры воздуха, Км — 0,49...0,82; R — радиационный баланс земной
поверхности; Ех — изотермическое испарение, мм/сут,
Ех = (То - 7)*в,	(2-35)
где *№ — упругость насыщенного пара, мм; у — фактическая упругость насыщения
атмосферного воздуха, мм; Кв — коэффициент, учитывающий скорость ветра,
Къ = 1 + 0,54v; v — скорость ветра на высоте 2 м от поверхности земли, м/с.
Для расчетов по формуле X. JI. Пенмана требуются метеонаб¬
людения, часть величин может быть определена по эмпирическим
формулам и таблицам, приводимым в справочной литературе.
По формуле Л. Тюрка определяют испаряемость за месяц,
мм/мес,
Ео = (1,68 Rs + 19,9)Т/(Т + 15),	(2.36)
где Rs	—	солнечная радиация, поступающая на горизонтальную	поверхность в
среднем за сутки расчетного месяца, Дж/см2; Т — средняя суточртя температура
воздуха в расчетом месяце. °С.
По формуле Н. Н. Иванова вычисляют потенциальное суммар¬
ное водопотребление, мм/сут,
£о = 0,0061 (25 + Т)\ 1 - 0,01д),	(2.37)
где Т — среднесуточная температура воздуха, °С; а — среднесуточная	относитель¬
ная влажность воздуха, %.
По формуле А. М. и С. М. Алпатьевых получают суммарное во-
74

допотребление за расчетный период, мм,
(2.38)
где U — сумма среднесуточных дефицитов влажности воздуха за расчетный пери-
ол, мб.
При отсутствии данных по дефицитам влажности воздуха,
мб/сут, их можно определить по формуле
где ей — упругость насыщенного пара, мб; а — относительная влажность воздуха
м расчетные сутки, %.
Значения биологических коэффициентов к формуле А. М. и
С. М. Алпатьевых получены для многих сельскохозяйственных
культур и климатических зон [см. справочник «Орошение»).
Биологические коэффициенты не остаются постоянными в те¬
чение вегетации. Поэтому для расчетов желательно иметь биоло¬
гические кривые для различных сельскохозяйственных культур и
территорий. Пример таких кривых показан на рисунке 2.5.
Формула И. А. Шарова учитывает температурные условия
I дс б^т — модуль испарения, или среднесуточный расход воды на 1 ’С, м3/(га • град),
cCVI = 1.2...3 для разных сельскохозяйственных культур и климатических зон; Г,
/ii — среднесуточная температура воздуха за вегетационный период по сухому и
смоченному термометрам, °С; 1ЖГ — продолжительность вегетационного периода,
суг.
В литературе разных стран имеется много формул для опреде¬
ления потенциальной и расчетной эвапотранспирации. Выбор
формулы для расчета обосновывается наличием исходных данных
для рассматриваемого района и эмпирических коэффициентов,
полученных в аналогичных условиях, выявлением наиболее харак-
юрных факторов внешней среды, определяющих эвапотранегшра-
d = е0( 1 — 0,01я)
(2.39)
Е eCyj (Т 5о)^вег>
(2.40)
Гмс. 2.5. Биологические кри-
IlMC ;UH зерновых КуЛЬТур В
условиях Поволжья:
/ ошмая пшеница; 2— яровая
пшеница; .?— кукуруза
0	400	800	1200	1600	2000	2400
Интегральная сумма температур
от начала вегетации, °С
75

цию. Различия в условиях учитывают на основе специальных ис¬
следований.
Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур су¬
щественно различается по территории России в зависимости от
тепло- и влагообеспеченносги, которая характеризуется коэффи¬
циентом увлажнения
Ky=(Wa + Oc)/Eb	(2.41)
где Wa — активные влагозапасы в метровом слое почвы на начало расчетного пе¬
риода; Ос — осадки за тот же период; Е0 — испаряемость (потенциальная эвапо-
транспирация) за период с температурой воздуха более 5 'С.
Примерные значения коэффициента увлажнения:
Зона Лесная Лесостепная Степная Сухостепная Полупустынная
Ку 0,86...!,О 0,51...0,85	0,41-0,50	0,31...0,40	0.19...0.30
Районирование европейской территории России по коэффици¬
енту увлажнения Ку показано на рисунке 2.6.
Ориентировочные значения суммарного водопотребления для
различных природно-климатических зон России приведены в таб¬
лице 2.12 для лет различной обеспеченности.
2.12.	Суммарное водопотребление сельскохозяйственных культур при различных
обеспеченности и коэффициенте увлажнения, м3/га (из справочника «Орошение»)
Сельскохозяйственные
Обеспс-
К
>
культуры
чсностъ
года, %
0,86... 1
0,51. ..0,85
0,41...0,5
0,31..0,4
0,19...0,3
Зерновые колосовые
50
220
270
310
340
380
75
250
300
350
380
410
95
290
340
390
420
450
Кукуруза
50
320
400
470
530
580
75
350
440
520
580
630
95
400
500
590
650
700
Картофель
50
280
350
420
450
500
75
310
380
450
490
540
95
350
430
490
540
600
Сахарная свекла
50
—
480
570
640
710
75
—
550
630
690
750
95
—
630
700
750
810
Овощные (капуста, томаты.
50
280
360
430
470
520
лук, огурцы и др.)
75
320
390
460
500
560
95
370
440
510
550
610
Кормовые корнеплоды
50
280
380
440
480
540
75
320
410
480
530
590
95
360
460
540
600
650
Люцерна со второго года
50
360
480
580
660
720
75
400
510
630
690
760
95
480
590
710
770
830
76

Рис. 2.6. Районирование европейской территории России по коэффициенту
увлажнения
Ранее перечисленные формулы для расчетов Ей Ео применимы
и условиях традиционных способов полива (поверхностного и
дождевания), когда увлажняется вся поверхность поля. При ка¬
пельном и подпочвенном орошении испарение почвой суще-
егненно изменяется, для того чтобы его учесть, проводят полевые
исследования.
При отклонении влажности почвы со в обе стороны от опти¬
мальной coopt для рассматриваемой культуры реальное суммарное
недопотребление Е уменьшается из-за недоувлажнения или пере¬
77

увлажнения и может быть вычислено с помощью коэффициента е,
предложенного А. И. Головановым,
Е= еЕо;
е = 2,72 • e/eoptExp(-e/eopt),
(2.42)
(2.43)
где 0 — относительные доступные влагозаиасы в корнеобитаемом слое, 0 =
= (со — ВЗ)/(р — ВЗ), где ВЗ — влажность завядания, примерно равная 1,3...1,5
максимальной гигроскопичности почвы; 0^ — то же, оптимальные для конкрет¬
ной культуры; р — пористость почвы в расчетном слое.
Формулы (2.42) и (2.43) связывают реальное суммарное водо-
потребление с влажностью почвы, а следовательно, и с ороситель¬
ной нормой. С помощью формул (2.16)...(2.22) можно учесть вли¬
яние отклонения влажности от оптимальной на урожайность и
тем самым оптимизировать размер оросительной нормы.
Для расчета потребности в орошении при поддержании влаж¬
ности почвы вблизи оптимального значения суммарное водопо-
требление надо принимать равным 0,96...0,98 потенциального,
т. е. вор = 0,96—0,98, что обеспечивает незначительное снижение
урожайности, но существенно уменьшает водоподачу.
Для использования значений суммарного водопотребления,
полученных по исследованиям на небольших опытных участках,
при проектировании орошения на значительных площадях учиты¬
вают различия в микроклиматических условиях (температурах,
влажности воздуха, скорости ветра). Для этого вводят снижающий
микроклиматический коэффициент, значение которого зависит
от размеров орошаемой площади и увлажненности территории.
По исследованиям в засушливой зоне СНГ для орошаемых пло¬
щадей 100 и 50 000 га микроклиматический коэффициент соста¬
вил соответственно 0,85 и 0,72, т. е. при орошении земель, окру¬
жающих опытный участок, суммарное водопотрсбление может
снизиться на 15...28 %.
Также при расчетах суммарного водопотребления для сельско¬
хозяйственных культур на пойменных землях £^0йм по наблюдени¬
ям метеостанций, расположенных на суходоле Есух, необходимо
учитывать переходный микроклиматический коэффициент Кмк:
По исследованиям В. В. Пчслкина (2003), для условий поймы
р. Дубны Московской области определены следующие значения
микроклиматического коэффициента (рис. 2.7).
Потребность в воде изменяется по фазам развития растений.
Например, хлопчатник до фазы цветения потребляет 10... 15 % ве-
78
EuaVtM	^мк Ег
ПОЙМ
мк^сух*
(2.44)

О 20	40	60	80	100
Интенсивность
водопотребления, мм /дек
Рис. 2.7. Микроклиматический ко-	Рис. 2.8. Среднесуточное водопотребле-
>ффициент перехода от метеоданных	ние (/) и прирост сухой массы хлопчатни-
нутационного водопотребления, в период цветения — 60...70, в
фазу созревания — 20...25 %. Периодами максимальной потребно¬
сти в воде являются у зерновых — кущение и налив зерна, у кор¬
неплодов и картофеля — нарастание основной массы ботвы, у
овощей — плодоношение, у трав — кущение.
Суточное расходование влаги на транспирацию растений и ис¬
парение почвой (А. Н. Костяков, I960) зависит от следующих фак¬
торов:
климатические условия (влажность воздуха, солнечная радиа¬
ция, температура);
нид и фаза развития сельскохозяйственной культуры, ее физи¬
ческое состояние;
свойство почвы, ее плодородие, уровень агротехники; на струк¬
турной комковатой почве при хорошей и глубокой ее обработке
с ущественно снижается испарение воды почвой.
Связь среднесуточного водопотребления с приростом сухой
массы растений на примере хлопчатника для условий Средней
А ми показана на рисунке 2.8 (по А. Н. Костякову, 1960), а распре¬
деление суммарного водопотребления по фазам развития разных
гсельскохозяйственных культур — на рисунке 2.9.
на суходоле к пойме
ка (2) в течение вегетационного периода
?2,0-
	f0 15_Jp
Декады вегетационного периода
0 2	4	6	8	10	12	14 16 18
Декоды вегетоционного периодо
Рис. 2.9. Изменение среднесуточного
иодшютребления по фазам развития
растений:
Рис. 2.10. Интегральные кривые сум¬
марного водопотребления:
/ ироиам пшеница; 2 — сахарная свекла;
3 — хлопчатник
/ яровой шеницы; 2 — сахарной свеклы;
3	— хлопчатника
79

Распределение суммарного водопотребления по фазам разви¬
тия растений в различных природно-климатических зонах России
приведено в таблице 2.13 на примере кукурузы на зерно.
2.13. Распределение суммарного водопотребления кукурузы на зерно по фазам
развития в различных природно-климатических зонах России в год
75 % обеспеченности, мм (см. справочник «Орошение»)
Природная зона
Фаза развития
За
веге¬
та¬
цию
Посев —
выход в трубку
(45...50 сут)
Выход в труб¬
ку — цветение
(30...35 сут)
Цветение —
молочно-воско¬
вая спелость
(30...55 сут)
Молочно-вос¬
ковая — пол¬
ная спелость
(20...25 сут)
сутки
пери¬
од
сутки |
пери¬
од
сутки
пери¬
од
сутки
пери¬
од
Jlecocrei шая
2...2,5
100
3,5...4
120
4,5...5
160
3...3,5
70
450
Степная
2,5—3
120
4...4,5
140
5...6
180
3...4
80
530
Сухосгепная
2,5...3
140
5-5,5
170
6,5...7,5
220
3,5...4,5
90
620
Полупустынная
3...3,5
150
5...6
180
6,5...7,5
230
4...5
100
660
При расчетах режима орошения используют также интеграль¬
ные кривые суммарного водопотребления, показывающие Е сум¬
марным итогом от начала вегетации (рис. 2.10).
2.5.1.3.	ОРОСИТЕЛЬНАЯ НОРМА
Количество воды, подаваемое на 1 га орошаемой площади за
вегетационный период с целью регулирования влажности в рас¬
четном слое почвы, — оросительная норма. Обозначим ороси¬
тельную норму М, ее измеряют в кубометрах на 1 га (м3/га) и в
миллиметрах (мм).
Расчетным называют слой, в котором осуществляют регулиро¬
вание влажности при орошении. Для определения оросительной
нормы расчетный слой принимают равным максимальному актив¬
ному слою в конце вегетации (слою, содержащему 90 % корней).
Для различных сельскохозяйственных культур максимальный ак¬
тивный слой составляет от 0,6 до 2,5 м, например: зерновые — 1 м;
овощи разные — 0,6...0,7; картофель — 0,7; капуста — 0,6; сахар¬
ная и кормовая свекла — 0,8...1,0; многолетние травы — 1; хлоп¬
чатник — 1; зернобобовые — 0,7...0,8; плодовые — 1...2.5 м.
Значение оросительной нормы определяют из условия поддер¬
жания влажности в расчетном слое в наиболее благоприятном ди¬
апазоне для развития сельскохозяйственных культур и протекания
почвенных процессов. Обычно этот диапазон составляет 60...90 %
предельной полевой влагоемкости (ППВ), что обеспечивает необ¬
ходимый воздушный режим и хорошие условия для микробиоло¬
гических процессов.
80

При поддержании средней за вегетацию влажности ближе к
нерхнему пределу возможны кратковременные переувлажнения
почвы, увеличиваются потери воды на глубинную фильтрацию за
счет гравитационного перетока воды вниз, что не только увеличи-
нает непроизводительные затраты воды, но и вызывает вымыв из
почвы питательных веществ, а также может вызвать подъем уров¬
ня грунтовых вод.
При поддержании в среднем за вегетацию влажности в почве
ближе к нижнему пределу создается опасность кратковременных
периодов недоувлажнения, а при близких грунтовых водах воз¬
можно капиллярное подпитывание корнеобитаемого слоя, что
при плохом качестве грунтовых вод грозит засолением почвы.
Поэтому средняя за вегетацию влажность в расчетном слое, ди¬
апазон и режим ее регулирования требуют обоснования и увязки с
ноздушным, пищевым, тепловым, солевым режимами, а также с
жономическими и хозяйственными условиями.
Оросительная норма представляет собой дефицит суммарного
подо потребления за вегетационный период, т. е. разность между
суммарным водопотрсблением сельскохозяйственной культуры и
природной влагообсспеченностью. По предложению А. Н. Косгя-
кона этот дефицит определяют из уравнения водного баланса для
расчетного слоя почвы за период вегетации. Схема элементов вод-
I юго баланса в расчетном слое показана на рисунке 2.11.
За период вегетации запас влаги в расчетном слое изменяется
i;i ечег поступлений и расходования воды от начального WH до ко¬
нечного WK. Учитывая эти изменения, получаем следующее урав¬
нение для расчетного слоя за период вегетации:
WK = WH+ аОс +М — Е + g,	(2.45)
I нс а — коэффициент, который учитывает выпавшие осадки, впитавшиеся в по¬
мну, швисит от интенсивности и продолжительности выпадения осадков, прони¬
цаемости и влажности почвы, уклона поверхности земли; а = 0,3... 1; g — влагооб-
мем с подстилающими слоями.
Гиг. 2.11. Схема элементов водного баланса для
расчетного слоя:
/ суммарное водопотребление сельскохозяйствен-
iinii кулыуры за период вегетации года расчетной
шн-пк'чшности с учетом реальной влажности почвы
|< м <|н>|>мулу (2.42)]; Ос — осадки за перил вегетации
imi;i рнечетной обеспеченности; М — оросительная
I и »1>мл. // — расчетный слой; g — водообмен между
|м« чг11И4М слоем почвы и подстилающим слоем за
мчит;! исгстации; при g > 0 происходит восходящий
игрпок илаги из фунтовых вод в почву; при£ < 0 на-
tMiio/UK TLH писходяший переток влаги из почвы в под-
е 1 илаюший слой или в грунтовые воды
81

Из уравнения (2.45) можно определить оросительную норму
М = Е — аОс — AfV — g,	(2.46)
где Д W — количество воды, использованное растениями из запасов почвенной
влаги, накопленной к началу вегетации, Д W = W„- WK.
При достаточном увлажнении почвы к началу вегетации сель¬
скохозяйственных культур за счет осадков или специальных вла-
гозарядковых поливов fV„ = (0,85...0,95)ППВ для культур весенне¬
го сева или посадки и И/н= ППВ для многолетних насаждений.
В конце вегетации запасы влаги в расчетном слое должны быть
не меньше допустимых для растений
К * W'min = 0,5(ППВ +	(2.47)
где WMB — запасы влаги, соответствующие влажности завядания растений. При
отсутствии данных о влажности завядания ориентировочно считают минимально
допустимыми следующие запасы влаги: на песчаных и супесчаных почвах —
(0,5...0,6)ППВ, на суглинистых почвах — (0,65...0,75)ППВ, на глинистых —
(0,75...0,8)ППВ.
Средние за вегетацию влагозапасы, мм, в корнеобитаемом слое
вначале уменьшаются быстро, а затем медленней, поэтому при¬
мерно можно принять (по А. И. Голованову)
И'ср = WH + 0,67(a0c -E + g).	(2.48)
Значение Wcр используют для оценки урожайности по формуле
В. В. Шабанова.
Запасы влаги, соответствующие ППВ, определяют полевыми
изысканиями. Ориентировочно в зависимости от гранулометри¬
ческого состава почвы для слоя 1 м они составляют:
Почва	Песчаная и	Среднесугли-	Тяжелосуглинистая
супесчаная	нистая	и глинистая
Запас влаги, мм	120...200	210...280	290...360
Значение и направление влагообмена между расчетным слоем
и грунтовыми водами g зависят от глубины уровня грунтовых вод,
влажности почвы, литологического строения зоны аэрации, мощ¬
ности корневой системы растений, частоты и количества выпада¬
ющих осадков. Значение g может быть вычислено по формулам
Ю. Н. Никольского и С. Ф. Аверьянова (2.49)...(2.50) или А. И. Го¬
лованова и А. В. Гейна (2.53):
8=кн(0"-еУ)/(1 -еУ);	(2.49)
82

^ПВ-Wq *
, p-w* .
е = (И/- И^о)/(ПВ - И^о);
у = п(А — 0,5*о)//гк,
(2.50)
(2.51)
(2.52)
где кв — коэффициент влагопроводности расчетного слоя почвы и грунта при
нлажности, соответствующей полной влагоемкосги; кф — коэффициент фильтра¬
ции расчетного слоя; ПВ — полная влагоемкость расчетного слоя (с учетом за¬
щемленного воздуха); р — пористость расчетного слоя почвы и грунта; Щ — мак¬
симальная молекулярная влагоемкость; W — средняя влажность почвы за расчет¬
ный период; п — показатель степени, зависящий от типа почвы, ее гранулометри¬
ческого и микроагрегатного состава, п = 3,5...9; А — глубина уровня грунтовых
под; гь — мощность корнеобитаемого слоя; hK — высота капиллярного поднятия;
I	IB, р, Щ, ^измеряют в долях или % объема почвы.
Изменение относительного значения влагообмена почвенного
слоя с подстилающим g/kH в зависимости от б, A/zo (по Ю. Н. Ни¬
кольскому) показано на рисунке 2.12.
Значение g за расчетный период, мм, вычисляют по формуле
Д. И. Голованова и А. В. Гейна:
g = kф
Гго+П
3,5
At,
(2.53)
mo со — относительная влажность расчетного слоя,
Р-^ММВ ’
(2.54)
ЩСС1» со — влажность в корнеобитаемом слое;
шммп — влажность, соответствующая макси¬
мальной молекулярной влагоемкосги; р — по¬
ристость транзитной зоны от корнеобитаемого
спои до уровня грунтовых вод; И, — мощность
ip.ni штной зоны, И, = ЛуГ({ — hKOC (Лугв —- глуби-
пи уровня грунтовых вод; Лкос — мощность
корпеобитаемого слоя); v — эмпирический ко-
•ффициент; Д/ — расчетный период.
Pm*. 2.12. Зависимость относительного влагооб-
мгнл почвенных и грунтовых вод от относитель¬
ной влажности почвы:
/	А/% == 0,1; 2 — A/^i = 0,7; 3 — /S/zn 0,9; 4 —
область капиллярного подпитывания почвы

W' доли ппв	Детальные	исследования	влагооб-
°-8	°’?5	мена почвы с подстилающими слоя-
uj -о,05\	ми и учет ее в расчете оросительной
! ~°'10	нормы приведены в разделе 2.5.1.8.
%[д20	'ч	При	минерализованных грунтовых
^25*	\	водах капиллярное подпитывание
расчетного слоя допускать нельзя, так
Рис. 2.13. Зависимость от как это создает опасность засоления
Шсркг, по А. и. Голованову	почвы. Необходимо поддерживать та¬
кой водный режим в расчетном слое,
при котором в период вегетации g< 0. При расчетах такого режима
ориентировочно можно оценить переток влаги из расчетного слоя
вниз, по А. И. Голованову, в зависимости от средневегетационной
влажносга в расчетном слое (рис. 2.13), которую определяют по
формуле
Юсрвег =	+	(со2	-	<1)0/3,	(2.55)
где coi, юг — предполивная и послеполивная влажности в долях ППВ.
Значения оросительных норм различны для разных климати¬
ческих зон, сельскохозяйственных культур, почв, гидрогеологи¬
ческих условий:
Зона Засушливая Недостаточного естественного Достаточного увлажне-
(Ку < 0,33) увлажнения (Ку = 0,33... 1)	ния (Ку> I)
А/, мм	400... 1000	300...500	50...200
Меньшие значения М относятся к засухоустойчивым сельско¬
хозяйственным культурам с коротким периодом вегетации. Оро¬
сительные нормы, приведенные в справочнике «Орошение», 1990,
1999, получены без учета водообмена с подстилающими грунтами.
При глубоких грунтовых водах они, как правило, занижены, осо¬
бенно для зоны неустойчивого увлажнения.
2.5.1.4.	ПОЛИВНЫЕ НОРМЫ И СРОКИ ПОЛИВОВ
В течение вегетационного периода оросительную норму пода¬
ют частями в соответствии с изменением мощности корнеобитае¬
мого слоя, потребности растений в воде, естественным увлажне¬
нием, допустимыми пределами влажности. Чем чаще и меньше по
значению поливы, тем точнее может быть выдержан требуемый
режим влажности в расчетном слое, но при этом возрастают тех¬
нические и организационные трудности и экономические затра¬
ты. Непрерывная подача воды, согласованная с режимом ороше¬
84

ния, возможна только на автоматизированных системах капельно¬
го и подпочвенного орошения, которые пока не достигли доста¬
точного уровня технического совершенства и распространения.
Традиционные способы полива (поверхностный и дождевание)
позволяют осуществлять только периодические поливы.
Количество воды, подаваемое на 1 га поля за один полив, назы-
иаюг поливной нормой. Поливную норму обозначим т, ее можно
измерять в кубометрах на 1 га (м3/га) или в миллиметрах (мм).
Сумма поливных норм за период вегетации должна быть равна
оросительной норме
Ът — М.	(2.56)
Норма отдельного полива равна разности запасов воды в рас¬
четном слое до и после полива. А. Н. Костяков предложил форму¬
лы для определения поливной нормы:
т = 10/ry(co2 - f>i)>	(2.57)
где т — поливная норма, мм- h — расчетный слой увлажнения, м; у — плотность
почвы в расчетном слое, т/м*; С0| , сог — влажность почвы до и после полива, %
массы почвы;
или	т	=ph	(со2 — coi),	(2.58)
\пс т — поливная норма, м3/га; р — пористость почвы, % объема почвы; Ш], о>2 —
иллжность почвы до и после полива, % пористости.
Активный слой в течение вегетации изменяется с ростом кор¬
ней непрерывно, но расчетный слой принимают постоянным в
пределах расчетных периодов времени, он изменяется ступенчато
по расчетным периодам (рис. 2.14). Расчетными промежутками
времени могут быть фазы развития растений, месяцы, декады, не¬
дели, сутки.
Чем меньше расчетный слой увлажнения, тем меньше должны
Ьы \ ъ поливные нормы, но такой слой быстрее иссушается и требу¬
ем 1 частых поливов.
Разность (о>2 — С0|) определяется требованиями растений и
свойствами почвы. Чем меньше предполагается допускать колеба¬
нии влажности, тем меньшими нормами и чаще должны быть по¬
Гис. 2.14. Изменение активного и расчетного
слоев в течение вегетации:
h.nt активный слой, соответствующий непрерывно¬
му |кн.ту корней; hf>X4 — принимаемое значение рас-
"Н'шпго слоя в каждый расчетный промежуток вре¬
мени	h\
85

ливы. Послеполивную влажность принимают близкой к ППВ,
предполивную — в зависимости от устойчивости сельскохозяй¬
ственной культуры, например для трав, хлопчатника, овса о>( =
= (60...70 %)р, для зерновых без ущерба для урожая а>{ может сни¬
жаться до (40...50 %)р, причем на хорошо проницаемых почвах coj
может быть меньше, на тяжелых почвах — больше. Назначая пред¬
поливную влажность, надо иметь в виду, что ее значение во мно¬
гом определяет промываемость почвы и снижает урожайность воз¬
делываемых культур, поэтому ее нужно разумно понижать, идя на
некоторое (5... 10 %) недополучение урожайности.
На поливные нормы влияют также мощность почвенного слоя
и литологическое строение подстилающих грунтов. На маломощ¬
ных почвах, подстилаемых хорошо проницаемыми грунтами, нор¬
мы уменьшают. Оказывает влияние и рельеф местности: при боль¬
ших уклонах поливные нормы следует уменьшать. На засоленных
и склонных к засолению почвах нормы поливов больше, чем на
незаселенных. Из опыта орошения земель установлены пределы
поливных норм при разных способах полива:
Способ полива Поверхностный Дождевание Капельный Подпочвенный
т, мм	80... 120	15...70	5...10	50...10
Сроки и нормы поливов устанавливают различными методами.
На работающих оросительных системах эксплуатационные режи¬
мы орошения разрабатывают на основе рекомендаций научных
учреждений, опыта других хозяйств, непосредственных полевых
наблюдений за всасывающей силой корней, концентрацией кле¬
точного сока, влажностью почвы.
При проектировании или реконструкции оросительных систем
разрабатывают или принимают по объектам-аналогам проектный
режим орошения с расчетной обеспеченностью увлажнения.
Расчет норм и сроков поливов основан на балансовом методе
А. Н. Костякова. Период вегетации делят на короткие расчетные
периоды (фазы развития растений, декады, недели, сутки). Для
каждого периода составляют и анализируют уравнение изменения
запасов воды в расчетном слое за расчетный период, из которого
устанавливают необходимость поливов. Для этого в каждый рас¬
четный период / назначают глубину расчетного балансового слоя
А, и предельно допустимые запасы воды в нем Wimx, и , в за¬
висимости or фазы развития растений:
И'шах/ - phiG>2, ^mini ph\(i>\.	(2.59)
Значения hb fVmaxi и Wmin, достигаются к концу периода /, в те¬
чение которого они изменяются непрерывно от А,_|, И/тах, и
86

M^min /-!• Перед началом вегетационного периода запасы воды в
слое И /=1 определяют по эпюре распределения влажности в слое Л;
р - пористость почвы, доли объема. При допущении равномерно¬
го распределения начальных запасов влаги Wh в слое h для слоя
Wh /=1 получим
Whi=x = Wh И,=\/И.
Затем составляют последовательно уравнения изменений запа¬
сов воды в расчетном слое за каждый период, из которых опреде¬
ляют запасы в конце каждого периода,
WK i = WHi + аОс j + Л Wi — Ej + gh	(2.60)
где i — номер расчетного периода; Wui, WKi — запасы волы в расчетном слое Л, в
начале и конце расчетного периода /; а — коэффициент использования осадков;
(к, — осадки за расчетный период; AW, — количество воды, использованное рас¬
тениями из исходных запасов при увеличении расчетного слоя; значение AWt за¬
висит от эпюры распределения влажности по высоте расчетного слоя; при допу¬
щении о равномерном распределении исходного (перед началом вегетации) запа¬
са влаги Wh в слое h:
A W-, = Wh (h, - Лм)/А;
— суммарное водопотребление растений за расчетный период; g-, — водообмен
расчетного слоя с подстилающим за расчетный период.
В формуле (2.60) подразумевается, что осадки за рассматривае¬
мый период и назначаемый из этого уравнения полив распределя¬
ются равномерно, т. е. дождь и полив идут постоянно, в этом не¬
достаток водобалансовых расчетов. Для устранения этого нссоот-
кетствия расчетный период должен составлять одни сутки, т. е.
надо переходить к расчету влагосодержания, используя запись
полного баланса в дифференциальной форме, т. е. переходить к
мстсматическому моделированию, о чем было сказано выше.
Расчетный слой увлажнения изменяется по расчетным перио¬
дам / от начального 0,3...0,5 м до максимального активного слоя в
конце вегетации. Начальные запасы влаги для расчетного периода
раины конечным запасам предыдущего периода. Для первого рас¬
четного периода начальными являются запасы влаги весной перед
началом вегетации.
В конце каждого расчетного периода запасы воды в расчетном
слое сравнивают с минимально допустимыми. Если WKi > fVmin „
m переходят к рассмотрению уравнения для следующего расчет¬
ною периода (/ + 1) и принимают fVui+l = WKi. При WKi < Wmini в
период / нужно предусмотреть полив. Поливную норму mi и сред¬
ний день полива удобно определять графически (рис. 2.15), строят
87

0	t	j 5 t2 tj № t§ tg 15	20
Декады вегетационного периода
Рис. 2.15. Изменение запасов влаги в расчетном слое почвы в течение вегетации в
острозасушливой зоне:
ти т2у т3... — поливные нормы; Л, /2, /3, ... — средние дни поливов
график параллельно с расчетами. При расчетах на ЭВМ, когда
возможно принять расчетные периоды равными 1 сут, построение
графика необязательно.
Средний день полива назначают на 2...3 дня раньше достиже¬
ния минимально допустимой влажности. Поливная норма тогда
равна разности предельных и расчетных запасов влаги в средний
день полива, а конечный запас влаги для периода / увеличится
на тг
Проверкой правильности вычислений за весь период вегетации
является суммирование составляющих элементов водных балан¬
сов: TEj — Е, 'LOcj = Ос, 'Lmi = М, Wht=i +ХАЩ = IVK, что должно
соответствовать уравнению (2.46), которое является суммой урав¬
нений (2.60) при Хдt, = /всг (At, — расчетные периоды; tK!. — про¬
должительность периода вегетации).
Балансовый метод расчета норм и сроков поливов показан на
рисунке 2.15. Сначала строят ограничивающие графики
H^minj, вычисленные по формуле (2.59). Затем одновременно с рас¬
четами на графике откладывают расчетные значения запасов
воды: точка / — отложен запас воды перед началом вегетации в
расчетном слое А/=1; точка 2 получена из уравнения (2.60) для / = 1.
Так как запасы влаги пока больше минимально допустимых, то
расчет продолжается для периода /' = 2. Точка 3 получена по фор¬
муле (2.60) для /' = 2, запасы влаги достаточны, расчет продолжает¬
ся для / = 3. Точка 4 получена из формулы (2.60) для / = 3, расчет¬
ные запасы воды оказались близки к допустимым, поэтому в дату
/| намечен полив нормой тх и запас влаги доведен до максималь¬
ного (точка 5). Вместо точки 4 в конце расчетного периода /' = 3
теперь будет точка 5 выше на /и,. Для периода / = 4 начальным за¬

пасом является точка 5, а конечный получен по формуле (2.60).
Дальше расчеты и построения продолжаются аналогично. Точка 6
оказалась ниже допустимого, поэтому в точке 7 за два-три дня до
пересечения линии расчетных запасов влаги с минимально допус¬
тимыми намечен полив нормой /и2.
График, показанный на рисунке 2.15, характерен для засушли¬
вой зоны. Во влажной зоне или для влажного года поливов может
не потребоваться, так как достаточно выпадающих осадков. Это
видно на рисунке 2.16, где повышения запасов влаги в расчетном
слое вызваны осадками.
Описанный способ назначения сроков и норм поливов путем
сочетания аналитических балансовых расчетов и графических по¬
строений называют графоаналитическим способом А. Н. Костяко-
на.
На основе балансового метода применяют также графический
способ установления норм и сроков поливов. Кривую дефицитов
нодного баланса в расчетном слое в период вегетации рассчитыва¬
ют по уравнению (2.46) для последовательных расчетных пе¬
риодов
Значением поливных норм mt, тъ т3 задаются исходя из опы¬
та, техники полива, свойств почвы. Сроки поливов t2, Ь опреде¬
ляют графически, как показано на рисунке 2.17.
Промежутки времени между средними днями поливов называ¬
ют межполивными периодами. Намеченные средние дни поливов и
межполивные периоды согласовывают с агротехническими срока¬
ми проведения сельскохозяйственных и других работ на орошае¬
мой площади. При необходимости средний лень можно немного
передвинуть вправо или влево с пересчетом поливных норм.
D; = £/ — аОс/ — А Щ —
(2.61)
О tj tp 5 tj tf 10 tg 15
Декады вегетационного периода
^Декады вегетационного периода
Рис. 2.16. Изменение запасов влаги в рас-
мг том слое почвы в течение вегетации с
достаточным естественным увлажнением
Рис. 2.17. График дефицитов
водного баланса и поливов
89

Продолжительность одного полива, т. е. время от начала до
конца полива, называют поливным периодом. Средний день полива
находится в середине поливного периода, который зависит от
площади орошения, применяемой техники полива, производи¬
тельности труда, организации поливов. Продолжительность поли¬
вного периода составляет от 3...5 до 12... 15 сут.
Для расчетов режимов орошения разработаны компьютерные
программы.
2.5.1.5.	НЕВЕГЕТАЦИОННЫЕ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОЛИВЫ
Кроме вегетационных поливов, регулирующих влажность в
расчетном слое почвы в период развития растений, проводят и
поливы другого назначения, которые должны быть учтены при
распределении водных ресурсов, проектировании оросительной
сети, планировании мелиоративных, сельскохозяйственных и дру¬
гих работ.
Влагозарядковые поливы проводят в невегетационный период
для создания требуемого запаса воды в почве к началу вегетации
сельскохозяйственных культур при недостаточном естественном
увлажнении. Запас влаги создают в слое 1 ...1,5 м, из этого условия
определяют норму влагозарядки
= W2 - W, = рЩfc - 0,),	(2.62)
где — норма влагозарядкового полива, м3/га; Щ, Wx — запасы воды в расчет¬
ном слое Я до и после влагозарядкового полива, м'/га, W2 = ППВ; р — средняя
пористость расчетного слоя, %; [3|, [57 — пред поливная и послеполивная влажнос¬
ти в расчетном слое почвы, % р; (32 соответствует влажности при ППВ.
Запас воды в расчетном слое перед проведением влагозарядко¬
вого полива W\ может быть определен из уравнения изменения
запасов воды в расчетном слое за невегетационный период от
уборки урожая до проведения влагозарядкового полива
Wt = WK + а0снп - А'нев +£нев>	(2.63)
где WK — запас воды в расчетном слое, оставшейся после уборки урожая; ОсИСЮ
£нев1 £нев — осадки, суммарное водопотребление, водообмен расчетного слоя с
подстилающим за период от уборки урожая до влагозарядкового полива.
Влагозарядковые поливы составляют 80...150 мм. Их проводят в
удобные для хозяйства сроки после уборки урожая или чаще перед
началом посевных работ.
Предпосевные поливы нормами 40...60 мм проводят в районах с
90

сухой весной, где иссушение верхнего слоя почвы задерживает
прорастание семян.
Послепосадочные поливы нормами 20...40 мм необходимы для
сельскохозяйственных культур, высаживаемых рассадой, для при¬
живания рассады.
Освежительные поливы проводят в жаркие часы суток для ово¬
щей, чая, цитрусовых. При поливах дождеванием увлажняется
надземная часть растений и приземный слой воздуха. Нормы ос¬
вежительных поливов дождеванием составляют 5... 10 мм. Наибо¬
лее эффективно аэрозольное увлажнение, применяемое в жаркие
часы суток для регулирования микроклимата нал полем. Оно за¬
ключается в сильном распылении воды над поверхностью земли
до размеров капель 200...500 мк. Образующийся туман за 1,5—2 ч
снижает температуру приземного слоя воздуха на 6... 12'С, при
ггом расход воды составляет 50... 100 л/га.
Противоза.морозковые и отеплительные поливы нормами до
10...20	мм проводят в садах, виноградниках и для других ценных
культур в районах с прохладным или контрастным климатом, где в
начале и конце вегетационного периода наблюдаются ночные и
утренние заморозки (отрицательные температуры воздуха). За
счет высокой теплоемкости воды на поверхности почвы и в при-
гсмном воздухе температура снижается медленнее. Для обогрева
почвы и растений возможны поливы теплой водой (сбросные
воды различных производств).
Удобрительные поливы проводят для внесения удобрений, мик¬
роэлементов и других веществ в почву в растворенном виде. Нор¬
мы удобрительных поливов определяют в зависимости от требуе¬
мого количества внесения веществ и их растворимости. По воз¬
можности эги поливы совмещают с друг ими поливами, но не все¬
гда требуемые сроки внесения удобрений и других веществ
совпадают с очередными поливами.
Промывные поливы необходимы на засоленных или склонных к
»ясолснию землях для растворения и удаления из корнеобитасмо-
14) слоя вредных солей. Для ликвидации естественного засоления
при освоении засоленных земель проводят капитальные промыв¬
ки, нормы которых обосновывают расчетами, они могут состав-
мять 500...3000 мм. Капитальные промывки проводят по 2...3 меся¬
ца в течение 1...3 лет.
При орошении земель с близким залеганием уровня минерали-
кжанных грунтовых вод или при плохом качестве оросительной
поды возникает опасность вторичного засоления корнеобитаемого
слоя. Для предотвращения такого сезонного засоления проводили
жеплуатационные (профилактические) промывки нормами
150...300	мм в невегетационные периоды тех лет, когда отмечено
накопление солей. Для прогноза динамики содержания солей в
91

корнеобитаемой зоне составляют прогнозы водного и солевого ре¬
жимов в зоне аэрации для различных вариантов естественного ув¬
лажнения и режимов орошения сельскохозяйственных культур.
Опыт эксплуатации засоленных земель с использованием про¬
филактических промывок показал свою экологическую недопус¬
тимость, так как часто дренажные соленые воды сбрасывают в ис¬
точник оросительной воды (как правило, в реки) и затем уже с
повышенной минерализацией опять используют для полива, про¬
воцируя засоленность почв, что, в свою очередь, ведет к увеличе¬
нию промывных норм. Такая ситуация сложилась в течение не¬
скольких десятков лет в крупнейших реках Центральной Азии
Сырдарье и Амударье, что привело к экологической катастрофе:
загрязнению этих рек и исчезновению Аральского моря из-за
чрезмерного забора воды из них. Изменить положение можно,
если не допускать подъема уровня фунтовых вод за счет сокраще¬
ния водообмена (аккуратного полива), уменьшения фильтрацион¬
ных потерь из каналов, строительства глубокого вертикального
дренажа в виде скважин.
Для проектирования оросительной сети и при сс эксплуатации
необходимо знать расходы воды, пропускаемые каждым элемен¬
том сети и гидротехническим сооружением. Поэтому нормы по¬
ливов, представляющие собой объемы воды, должны быть переве¬
дены в расходы воды, подаваемые в течение определенного време¬
ни. Норма полива может быть подана за разное время в зависимо¬
сти от принятой подачи.
Если задать продолжительность полива / по хозяйственным ус¬
ловиям или агротехническим срокам, то требуемый расход воды,
м3/(га • сут), обеспечивающий поливную норму т на площади F,
занятой рассматриваемой сельскохозяйственной культурой,
Удельный на 1 га площади расход А. Н. Костяков назвал гидро¬
модулем <7, л/(с га). С учетом доли каждой культуры в сево¬
обороте
2.5.1.6.	ГРАФИКИ ГИДРОМОДУЛЯ
или, л/с.
Q = mF/t,
Q = /и/786,4/.
(2.64)
(2.65)
q = сип/86,4/,	(2.66)
где а — доля площади, занимаемой рассматриваемой культурой, Lot; = 1.
92

Значения гидромодуля вычисляют для всех поливов всех куль¬
тур на рассматриваемой площади для построения неукомплекто¬
ванного графика гидромодуля. Пример неукомплектованного гра¬
фика гидромодуля для севооборота из трех сельскохозяйственных
культур показан на рисунке 2.18. При построении графика для
каждого полива каждой культуры сначала отмечают средний день
полива (точка 1), затем откладывают назначенный поливной пе¬
риод так, чтобы средний день был в его середине, а по оси орди¬
нат откладывают q. При совпадении времени поливов нескольких
сельскохозяйственных культур полностью или частично их орди-
11аты суммируют на время совпадения.
Неукомплектованный график гидромодуля полностью соответ¬
ствует расчетным режимам орошения всех сельскохозяйственных
культур, однако он имеет существенные недостатки в эксплуата¬
ционных и экономических показателях. Неупорядоченность гра¬
фика, сильная изменчивость ординат во времени требуют сложно¬
го режима эксплуатации системы, затрудняют или делают невоз¬
можной автоматизацию управления се работой. Частые колебания
расходов и перерывы в подаче воды ухудшают техническое состоя¬
ние каналов, гидротехнических сооружений, трубопроводов. На-
иичие высоких кратковременных ординат требует большой про¬
пускной способности оросительной сети и сооружений, которая
Оудст использована не полностью, что неэкономично. Возможно
также несоответствие полученного графика режиму источника
иоды для орошения.
Рис. 2.18. Неукомплектованный график пщромодуля для севооборота из трех сель¬
скохозяйственных культур при поверхностном поливе (пример):
I...3 — сельскохозяйственные культуры, входящие в севооборот
93

Экономические и эксплуатационные показатели могут быть
улучшены за счет укомплектования графика гидромодуля. Укомп¬
лектованием называют некоторые допустимые изменения в гра¬
фике гидромодуля за счет сдвига средних дней поливов на 2...4 сут
и изменения поливных периодов в возможных пределах. При этом
обязательно сохраняют значения поливных норм, т. е. выполняют
условие
где qnh tn, — гидромодуль и поливной период неукомплектованного графика для
конкретного полива; qyt ty — то же, для укомплектованного графика.
За счет изменения поливного периода можно увеличить или
уменьшить значение гидромодуля. Условие (2.65) дает возмож¬
ность выполнять укомплектование графически, сохраняя площади
прямоугольников на чертеже и изменяя их размеры.
После укомплектования получают укомплектованный (упоря¬
доченный) график гидромодуля с продолжительными ордината¬
ми, без кратковременных высоких и низких расходов, без корот¬
ких перерывов в подаче воды. Примеры таких графиков показаны
на рисунке 2.19.
С помощью укомплектованного графика получают расчетные
значения гидромодуля, по которым определяют максимальные и
минимальные расходы воды, подаваемой по оросительной сети на
севооборотный участок для удовлетворения потребностей расте¬
ний (расходы нетто),
где	— максимальное и минимальное знамения гидромодуля; Fzo — по¬
ливная площадь севооборотного участка.
От #тах, полученного с графика, зависит максимальная пропу¬
скная способность элементов оросительной сети и сооружений, а
следовательно, и стоимость системы.
Таким образом, составление и укомплектование графика гид¬
ромодуля имеет следующие цели: переход от расчетных объемов
подачи воды к расходам; увязка режимов орошения сельскохозяй¬
ственных культур, входящих в севооборот или выращиваемых на
орошаемой площади; получение универсального показателя по¬
требности рассматриваемой площади в воде, определяющего па¬
раметры оросительной системы и се стоимость.
Конфигурация графика и расчетные значения гидромодуля за¬
висят от состава сельскохозяйственных культур, природной зоны,
техники полива. График гидромодуля, показанный на рисун¬
ке 2.19,я, характерен для хлопково-люцернового севооборота в ос-
Qnt tnt	Qyt у?
(2.67)
(2.68)
94

/
q, л/(с-га)
д,л/(сга)
a	t,	сут
q, л/(с га)
Рис. 2.19. Укомплектованный график гидромодуля для засушливой зоны:
/ при поверхностном способе полива; // — при поливе дождеванием в зонах неустойчивого
(а) и достаточного (б) увлажнения; I...5 — сельскохозяйственные культуры севооборота
щошсушливой зоне при поверхностном способе полива. Для та¬
кою графика максимальная расчетная ордината обычно равна
0,8... I л/(с • га).
11ри поливе дождеванием подаваемый расход воды определяет¬
ся технической характеристикой дождевального устройства и мо-
95

жст изменяться только кратно числу работающих дождевальных
устройств. Поэтому при построении графика гидромодуля при по¬
ливе дождеванием поливной период 1 определяется по расходу
воды, а укомплектование проводят только за счет сдвигов поливов
вправо или влево. Продолжительность полива одной сельскохо¬
зяйственной культуры, доля которой составляет а, от площади
массива или севооборотного участка F„, с/0,
t = e-\Fn,.co/NwFcyr,	(2.69)
где Л/ду — число одновременно работающих на площади a.\Fntoo дождевальных ус¬
тройств, которое назначают из условия, чтобы полученный поливной период /
удовлетворял агротехническим и хозяйственным требованиям; FcyT — суточная
производительность дождевального устройства, т. е. площадь, которую оно может
полить за сутки при расчетной поливной норме и продолжительности рабочего
времени в сутках.
Гидромодуль при дождевании
Я = СдуЛ'дуЛ^.со-	(2-7°)
Укомплектованный график гидромодуля, характерный для
зоны неустойчивого увлажнения при поливе дождеванием севоо¬
боротного участка, включающего ячмень, многолетние травы,
озимые зерновые и сахарную свеклу, показан на рисунке 2.19,6.
Максимальные ординаты гидромодуля для таких условий состав¬
ляют 0,6...0,8 л/(с • га).
Для зоны достаточного увлажнения при поливе дожцеванисм
укомплектованный график гидромодуля может иметь вид, пока¬
занный на рисунке 2.19,в, и максимальные значения гидромодуля
0,4...0,7 л/(с • га). Из-за малого числа поливов в этой зоне дожде¬
вальные устройства используют непродолжительно, хотя систему
приходится проектировать на сравнительно высокие ординаты,
соответствующие расходам дождевальных устройств. В этих ус¬
ловиях целесообразно применение дождевальных устройств с
меньшими расходами и менее производительных. Возможно так¬
же до определенных пределов увеличивать площади, обслужива¬
емые одним дождевальным устройством. Однако эти меры огра¬
ничены требованиями соблюдения продолжительности и сроков
поливов.
При построении графика гидромодуля крупной орошаемой
территории, включающей разнообразные угодья и севооборотные
участки, суммируют графики для отдельных участков с учетом их
доли в общей площади.
По расчетному значению гидромодуля оценивают ороситель¬
ную способность источника воды для орошения, т. е. площадь,
96

которая может быть орошена из этого источника в год расчетной
обеспеченности,
^нт Ои.оЛ/#тах>	(2-71)
•дс а,о — расход воды, выделяемый из источника на орошение; г| — коэффици¬
ент полезного действия оросительной сети, учитывающий потери воды при транс¬
портировании ее от источника до сельскохозяйственных полей.
График гидромодуля позволяет сопоставить режим орошения с
расходами воды, выделяемыми из источника в различные по водо-
обеспсченности годы. Такое сопоставление выявляет периоды с
дефицитом оросительной воды и показывает возможные решения
для устранения этого дефицита (например, изменение режима
расходов воды, выделяемых из источника; доработка укомплекто¬
ванного графика гидромодуля; изменение структуры посевных
площадей и т.д.). При укомплектовании графиков гидромодуля
для участков с машинной подачей оросительной воды из источни¬
ка ординаты гидромодуля должны быть согласованы с подачей
насосных станций.
По значению расчетного максимального гидромодуля может
()ыгь выполнено гидромодульнос районирование территории ре¬
гиона или страны. Значения гидромодуля определяют для различ¬
ных орошаемых районов по вариантам состава выращиваемых
сельскохозяйственных культур и по годам различной обеспечен¬
ности увлажнения. Материалы такого районирования необходи¬
мы при планировании использования земельных и водных ресур¬
сов, мелиоративных мероприятий, размещения и использования
орошаемых земель, обоснования расчетной обеспеченности оро¬
шения.
2.5.1.7.	ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ
При обосновании режима орошения для конкретного года воз¬
можные варианты регулирования влажности в корнеобитаемом
слое сравнивают по экологическим и экономическим условиям
путем оценки значений оросительных норм, глубинной фильтра¬
ции оросительной воды, поверхностного стока, прибавки урожай¬
ности сельскохозяйственных культур от орошения.
Для расчетов по приведенной в разделе 2.5.1.l модели исполь-
ivioT специальные программы для ЭВМ, которые позволяют вы¬
полнять детальные расчеты передвижения влаги в почве и в под-
ci «лающих грунтах с учетом отбора влаги корнями растений при
iaдапном графике выпадения атмосферных осадков и суммарного
испарения, с учетом конкретных гидрогеологических условий, а
мкже моделей формирования урожайности. С помощью этих
97

программ можно, задаваясь разными пределами регулирования
влажности почвы, оценить оросительные и поливные нормы, а
также водообмен между почвенным слоем и подстилающими
грунтами. С помощью модели продуктивности определяют рлия-
ние конкретного варианта режима орошения на урожайность.
Расчеты можно провести сразу для совокупности лет, что позволя¬
ет оценить изменчивость режима орошения по годам для выбора
расчетного года.
Рассмотрим результаты таких расчетов по обоснованию режи¬
ма орошения яровой пшеницы, выращиваемой на обыкновенных
черноземах Воронежской области при глубоких грунтовых водах.
Пример. Для среднемноголетних условий Воронежской области: Ос =
= 151 мм, начальные влагозапасы в 0,5-метровом слое почвы равны 148 мм, Е^ =
= 350 мм, оптимальные относительные влагозапасы в среднем за вегетацию для
яровой пшеницы 0^ = 0,3: при их поддержании на уровне O,760opt Сор = 2,72 х
х0,76 ■ Ехр(-0,76) = 0,967;	=	—43 мм; средне вегетационные запасы влаги
И'ор = /W[B3 + ре^ - ВЗ)] = 500[0,143 + 0,76 ■ 0,3(0,52 - 0,143)) = 114 мм,
оросительная норма для среднемноголетних условий
А/ = 2(И/р - WMM) - а Ос +	= 2(114 - 148) - 151 + 0,942 • 350 + 43
= 162 мм, которая при 0 = 0,76 • 0,3 = 0,228 обеспечивает урожайность 0,942 пла¬
новой.
Водообмен составляет 43/(151+ 162) = 0,14 от водоподачи.
Поливы назначали при снижении влажности почвы в корнеобитаемом слое до
заданной доли оптимальных относительных продуктивных влагозапасов р©^.
Было рассмотрено пять вариантов по влажности в расчетном слое: естественный
режим влажности без орошения; назначение поливов при предполивной влажно¬
сти, соответствующей O,50opl; O,60opt; О,70ор| и О,80о,х. Поливные нормы принимали
39...40 мм при способе полива дождеванием. В результате расчетов по пяти вари¬
антам получены значения оросительных норм Л/, глубинной фильтрации поли¬
вной воды g, относительной продуктивности	для характерных по увлажненно¬
сти лет (табл. 2.14).
2.14. Л/, g, и рассчитанные по годам разной увлажненности и предполивной
влажности
Год
Среднее
за 47 лет
Показатель
сухой
средне¬
сухой
средний
средне¬
влажный
влажный
Ос, ММ
Ещл, мм
31
430
65
388
130
360
187
283
303
260
151
350
I-й вариант (предполивная влажность не регулируется)
Л/, мм
0
0
0
0
0
0
g, мм:
за год
-20
-26
-51
-66
-114
-62
за вегетацию, мм
-8
-12
-21
-39
-75
-32
Ко
0,441
0,459
0,51
0,87
0,907
0,653
98

Продолжение
Год
Среднее
за 47 лет
Показатель
сухой
среднс-
сухой
средний
средне¬
влажный
влажный
2-й вариант (предполивная влажность соответствует 0,59ор1)
Му мм
315
223
183 66
39
161
& мм:
за год
-36
-47
-65 -80
-141
-85
за вегетацию
-19
-25
-33 -57
-100
-43
А»
0,97
0,969
0,965 0,884
0,885
0,942
3-й вариант (предполивная влажность
соответствует 0,69opi)
МЛ мм
354
275
210 92
52
197
К, мм:
за год
-52
-64
-77 -93
-151
-101
за вегетацию
-28
-32
-37 -67
-111
-56
^(ii
0,987
0,991
0,972 0,89
0,888
0,954
4-й вариант (предполивная влажность соответствует 0,7Gopt)
Л7, мм
393
288
262 118
79
226
X, мм:
за год
-66
-88
-112 -114
-174
-121
за вегетацию
-35
-49
-65 -87
-133
-74
А,„
0,98
0,979
0,97 0,883
0,875
0.946
5-й вариант (предполивная влажность соответствует 0.89opt)
Л/, ММ
446
328
288 144
118
258
у„ мм:
за год
-97
-123
-134 -136
-207
-146
ш вегетацию
-50
-62
-86 -109
-165
-97
А»»
0,961
0,953
0,956 0,856
0,862
0,932
Вариант предполивной влажности обеспечивающий мини¬
мальные Mug при приемлемой относительной урожайности
ныбирают по таблице 2.14. В 3-м варианте урожайность наивыс-
шли при небольшой оросительной норме и незначительной по
( равнению с бытовыми условиями промываемостью почвы. Во 2-м
нлрианте оросительную норму можно снизить на 19 % по сравне¬
нию с 3-м, что приведет к снижению урожайности всего на 1,2 %
и уменьшит промываемость почвы, а следовательно, и вымыв пи-
игельных веществ и гумуса на 16 %. В 4-м и 5-м вариантах резко
упсличивается оросительная норма и промываемость почвы на
фоне некоторого снижения урожайности из-за переувлажнения.
Таким образом, оптимальным считают второй вариант средней
ta ксгетацию предполивной влажности
о,,,, = ВЗ + 0,59opt(/> -ВЗ) = 0,143 + 0,5 • 0,3 • (0,52 - 0,143) =
= 0,195 объема, или 0,195/0,312 = 0,625 ППВ.
99

Такая влажность допустима для засухоустойчивой яровой пше¬
ницы. В математической модели учитывались разные требования
яровой пшеницы по фазам развития, что повысило точность рас¬
четов.
Для зон достаточного и неустойчивого увлажнения возможно
сокращение оросительных норм и глубинной фильтрации поли¬
вной воды, используя краткосрочные прогнозы осадков. При этом
если ожидается выпадение осадков в ближайшие 4...5 сут, то поли¬
вы в эти дни не назначают. По данным А. И. Голованова, эконо¬
мия оросительной воды может составлять 15...20 % и более при
снижении глубинного сброса и практически неизменной урожай¬
ности.
Проектный режим орошения служит основой для установления
расчетной площади орошения, требуемого объема водохранилища
или расчетного объема воды, забираемой из источника орошения,
числа и подачи насосов, диаметров трубопроводов и размеров ка¬
налов, пропускной способности регулирующих сооружений. По¬
требность в поливной воде резко колеблется из года в год, поэтому
система с любой мощностью будет часто недоиспользована, а в
экстремально сухие годы воды будет не хватать. Наиример, расче¬
ты по 2-му варианту предполивной влажности дали следующее
число поливов нормой 39...40 мм и оросительные нормы в Воро¬
нежской области за 47 лет:
Число поливов
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Оросительная
норма, мм
393
354
315
275
236
196
157
118
79
39
0
Число лет
1
2
2
3
6
7
8
5
2
6
5
Всего за 47 лет понадобилось 193 полива, при средней поли¬
вной норме около 39 мм потребовалось 193 - 39 = 7527 мм поли¬
вной воды или в среднем за год 161 мм (2-й вариант). Естествен¬
но, что строить систему на подачу 393 мм за сезон невыгодно, так
как эта система на полную мощность сработает только один раз за
47 лет, а в остальные годы будет недоиспользована. Следует рас¬
смотреть друг ие варианты расчетной подачи воды с учетом капи¬
тальных затрат, текущих издержек на содержание системы, в том
числе и стоимость воды и затраты на ее подачу, поддержание пло¬
дородия почвы, на природозащитные мероприятия, сравнивая их
с доходом от орошения. На этапе проектирования системы надо
просчитать эффект от орошения, последовательно уменьшая оро¬
сительную норму на 1 полив или несколько. В годы с нормой,
большей, чем расчетная, надо, сохраняя даты поливов, не пере¬
страивая график гидромодуля, пропорционально уменьшать по¬
100

ливные нормы. Результаты расчетов приведены в таблице 2.15, из
которой видно, что без заметных потерь урожайности обеспечен¬
ность оросительной нормы можно принять 20...25 %, т. е. расчет¬
ную водоподачу уменьшить на 393 — 236 = 157 мм/год, или в
1,6	раза, уменьшив также затраты на строительство системы, на¬
пример, установив вместо четырех насосов только три, при этом
несколько снижается и промываемость почвы. Этог пример вы¬
полнен для засухоустойчивой культуры и для зоны неустойчивого
увлажнения.
2.15. Выбор расчетной обеспеченности орошения (по яровой пшенице)
(Кжсиеченностъ
оросительной
нормы, %
Расчетная
норма, мм
Среднемноголетняя
норма, мм
Среднемноголет -
няя относится ь-
ная урожайность
Головая
промываемость
почвы, мм
2
393
161
0,942
85
10
315
156
0,937
84
14
275
152
0,932
83
20
236
145
0,922
82
33
197
134
0,904
81
46
157
116
0,874
79
63
118
90
0,824
76
73
79
62
0,767
71
77
39
33
0,696
68
90
0
0
0,653
62
Для культур, более требовательных к влаге, оптимизация режи¬
мов поливов еще более актуальна. Расчеты режима поливов лю¬
церны с длительностью вегетации 160 сут при бор, = 0,35 и у = 6,6
показали, что оптимальная предполивная влажность также соот¬
ветствует 0,5 ©ор1 (табл. 2.16).
2.16. Влияние предполивной влажности на урожайность люцерны и показатели
водного режима
111>слполивнаи влажность
Среднемного¬
летняя
оросительная
норма, мм
Относительная
урожайность
Промываемость почвы, мм
лол и
доли ППВ
за год
1
за вегетацию
!
bo tполива

0,459
38
26
<>.5еор1
0,67
398
0,941
93
57
<>.беор,
0,71
464
0,977
125
84
».7еор,
0,75
535
0,988
173
124
о.8еор,
0,80
614
0.978
234
185
При поливе люцерны оросительную систему также целесооб-
р;мно рассчитывать на среднесухой год, т. е. на значение обеспе¬
ченности оросительной нормы, равное 20...25 % (табл. 2.17).
101

2.17. Выбор расчетной обеспеченности орошения (по люцерие)
Обеспеченность
оросительной
нормы, %
2
10
16
25
33
46
60
73
84
92
96
98
Расчетная
норма, мм
900
600
550
500
450
400
350
250
200
150
100
0
Срсднсмноголет-
няя норма, мм
398
379
372
360
344
322
292
225
184
140
94
0
jСреднемноголет-
I няя относитель-
ная урожайность
0,936
0,925
0,919
0,906
0,888
0,861
0,823
0,731
0,675
0,617
0,558
0,459
Годовая
промывасмость
почвы, мм
93
91
90
87
84
79
74
64
57
51
46
38
Используя таблицы 2.16 и 2.17, можно рассчитать динамику гу¬
муса при разных режимах орошения.
2.5.1.8.	РАСЧЕТ ВОДООБМЕНА В ПОЧВЕ
Под водообменом понимают вертикальные потоки влаги между
корнеобитаемым слоем почвы и подстилающими его слоями, вос¬
ходящие потоки влаги считают положительными (капиллярное
подпитывание), а нисходящие — отрицательными (промывае-
мость почвы).
Водообмен имеет решающее значение в почвообразовательном
процессе, определяет нагрузку на грунтовые воды, в том числе и
химическую, формирует количество и состав дренажных вод, вли¬
яет на загрязнение рек. От водообмена зависит размер ороситель¬
ных норм. При большой промываемости почва обедняется пита¬
тельными веществами, илистой фракцией; в гумидной зоне фор¬
мируются бедные подзолистые почвы, в умеренной — солоди; но
почва при этом освобождается от избыточной влаги (осушается); а
в аридной зоне засоленные почвы освобождаются от избытка со¬
лей. Восходящие токи влаги способствуют увлажнению почвы,
иногда — заболачиванию, уменьшают потребность в орошении,
но при минерализованных грунтовых водах приводят к засолению
почв.
Наиболее надежно водообмен измеряется с помощью лизимет¬
ров, в которых надо поддерживать те же глубины грунтовых вод,
что и на окружающем поле. При глубоких фунтовых водах лизи¬
метрические наблюдения организовать сложно, так как нельзя
разрывать гидродинамическую связь в водяном теле в толще по¬
чвы и грунта. Надо всегда помнить, что истечение влаги из почвы
102

» атмосферу очень сильно искажает процесс, поэтому использо-
нать короткие монолиты (типа испарители ПГИ-500) нельзя, так
как они заметно уменьшают объем вытекающей из них воды.
Существующие теоретические формулы, полученные путем ре¬
шения линеаризованного уравнения влагопереноса (Ю. Н. Ни¬
кольский, А. В. Гейн и др.), не дают точных результатов. Наиболее
надежно моделирование процессов влагообмена, учитывающее
наибольшее число факторов.
Отсутствие простых способов расчета заставляет многих авто¬
ров, разрабатывающих методы расчета режима орошения и разме¬
ров оросительных вод, пренебрегать водообменом, что недопусти¬
мо. Надо объективно его оценивать и искать приемы уменьшения.
Один из самых эффективных способов уменьшения нисходя¬
щих токов влаги при орошении — минимизация значения предпо-
мивной влажности почвы, которая еще не вызывает существенно¬
го (более 5...10 %) снижения урожайности. Этому же способствует
уменьшение поливных норм, улучшение качества дождя.
Водообмен зависит от водно-физических свойств почв — пори¬
стости, максимальной гигроскопичности, высоты капиллярного
подпитывания, предельной полевой влагоемкости. Особо надо от¬
метить способ определения коэффициента фильтрации верхних
слоев почвы, так как при дождевании вода впитывается только по
порам микроагрегатов; крупные поры, трещины при этом не за¬
действованы, условно такой коэффициент фильтрации называют
матричным. Поэтому коэффициент фильтрации определять нали-
иом на площадки или в кольца нельзя, так как он при этом во
многом определяется проницаемостью крупных пор и грещин,
с. е. его значение существенно завышается. При изысканиях надо
организовывать опытное дождевание разной интенсивности и по
иремени начала поверхностного стока /сг, ч (или образования луж
на поверхности почвы), вычислять матричный коэффициент
фильтрации, используя для этого формулу А. И. Голованова,
пУо
(2.72)
I	/и* щ — начальный капиллярный напор, м,
(2.73)
X = к((йг)/ С(а)г),
нить ior — расчетная влажность почвы, доли объема
t-0,56(/n- (0q);
(2.74)
103

coo — начальная влажность почвы, доли объема; т — пористость, доли объема;
С(<ог) — расчетный коэффициент влагоемкости:
(2.75)
р<7 — интенсивность дождевания, м/сут; к(сог) — расчетный коэффициент влаго-
проводности, м/сут,
км — матричный коэффициент фильтрации, м/сут; — максимальная гигроско¬
пичность, доли объема; ц — электрический коэффициент, принят равным 1; Ак —
высота капиллярного подъема, м.
Значение и направление водообмена сильно зависят от глуби¬
ны грунтовых вод и от предполивной влажности юпп. Это позволи¬
ло построить серию номограмм при базовом коэффициенте филь¬
трации км = 0,15 м/сут и при базовой продолжительности вегета¬
ционного периода Ттг = 130 сут. Номограммы построены для раз¬
ных значений дефицита естественного увлажнения теплого
периода (разность между испаряемостью и осадками) 700; 550; 400
и 250 мм (рис. 2.20). Эти значения дефицита естественного влаго-
обеспечения примерно соответствуют полупустынной зоне,'сухим
степям, степной зоне и зоне лесостепей.
По оси ординат отложены относительная глубина грунтовых
вод hr = (Лг — 0,7hK0C)/hk, где Лг — средняя за вегетацию глубина
грунтовых вод, м; Лкос — средняя толщина корнеобитаемого слоя,
м; цифры у кривых означают относительные значения предполив¬
ной влажности:
При расчете номограмм принято, что относительной предпо¬
ливной влажности со примерно соответствуют следующие величи¬
ны влажности в долях от предельной полевой влагоемкости
Из номограмм видна существенная зависимость водообмена от
предполивной влажности, которая является мощным фактором
его регулирования. Назначение этой величины — типичная техни-
ко-эколого-экономическая задача, оптимизирующая затраты на
орошение, прибыль от прибавки урожая и затрат на компенсацию
(2.76)
(О = (со,,,, - cdJAp - юм).
(2.77)
(ППВ):
Доли ППВ
со
0,25
0,615
0,275	0,3	0,325	0,35
0,645	0,675	0,71	0,74
104

7,>
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0
I
\
I
i‘
vl
о
0
1	-^5
00	0,0	0,5	1,01,52,02,53,0	3,54,0	4,5
Относительная глубина грунтовых вод
а
I2'0
$1,5
| 1.0
fO.S
<1>
£о.о
k0’5
$-1.0
-1.5
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,04,5
Относительная глубина грунтовых вод
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,04,5
Относительная глубина грунтовых вод
в
£3,5
%з,о
>?,5
12,0
lb*
$ {,0
10.5
\о,о
£-0,5
<§-1.0
0,0 0,5 1,0 1,5 20 2.5 3,0 3,5 4,04,5
Относительная глубина грунтовых вод
Рис. 2.20. Водообмен при различном дефиците увлажнения (Лм = 0,15 м/сут,
Tier = 130 сут):
а - 250 мм; б — 400 мм; в — 550 мм; г — 700 мм; 1...5 — относительная предполивная влаж¬
ность, мм/сут, соответственно 0,25; 0,275; 0,3; 0,325; 0,35
ущерба окружающей среде (обеднение почвы гумусом и питатель¬
ными веществами, строительство дренажа, загрязнение рек дре¬
нажными водами и т. п.). Второй мощный фактор, определяющий
не только значение, но и направление водообмена, — глубина
грунтовых вод.
С помощью номограмм можно определить так называемое ба-
юиое значение водообмена #>, мм/сут, при матричном коэффици-
енге фильтрации 0,15 м/сут и при длительности вегетационного
периода 130 сут. Напомним, что при капиллярном подпитывании
корнеобитаемого слоя g> 0, при нисходящих токах влаги g< 0.
Переход к другому коэффициенту фильтрации /сф и продолжи¬
тельности вегетации, отличной от 130 сут, переходят, используя
формулу
gl = ft) (^Ф / 0.15)°'S(7Ber /130)0,25.	(2.78)
Водообмен за год отличается от водообмена за вегетационный
период
Ягод =0,3 6gl (365/T^f25-(),[.	(2.79)
105

Пример. Рассчитаем среднегодовой водообмен при дефиците увлажнения
400 мм, продолжительности вегетации Twг = 150 сут; пористости р = 0,5; макси¬
мальной гигроскопичности сом = 0,1; высоте капиллярной каймы Лк= 2,2 м; мат¬
ричном коэффициенте фильтрации км = 0,1 м/сут, предельной полевой влагоем-
кости ППВ = 0,65 пористости; предполивной влажности 0,65 ППВ или
0,65 • 0,65 • 0,5 = 0,211 объема; толщине корнеобитаемого слоя Лкос = 0,8 м; глуби¬
не фунтовых вод hv = 3 м.
Относительная предполивная влажность со = (0,211 — 0,1)/(0,5 — 0,1) = 0,278;
относительная глубина грунтовых вод Иг = (3 — 0,7 • 0,8)/2,2 = 1,11. По номограм¬
ме (см. рис. 2.20,6) находим базовый водообмен при коэффициенте фильтра¬
ции 0,15 м/сут и продолжительности вегетации 130 сут gG = 0,21 мм/сут (положи¬
тельное значение свидетельствует о капиллярном подпитывании). Для перехода к
заданному коэффициенту фильтрации 0,1 м/сут и продолжительности вегетации
150 сут воспользуемся формулой (2.78)
gj = 0,21 • (0,10/0,15)°'s( 150/130)0*25 = 0,177 мм/сут,
или за вегетацию 0,177 ■ 150 = 27 мм. При гаком режиме поливов наблюдается не¬
которое подпитывание корнеобитаемого слоя грунтовыми водами и в случае их
высокой минерализации возможно вторичное засоление.
Среднегодовой водообмен оценим по формуле (2.79)
&од = 0,36 • 0,177 • (365/150)°’25 - 0,1 = 0,049 мм/суг
или —0,0049 • 365 = —18 мм в год, т. е. за год наблюдается небольшая промывае¬
мость почвы, что компенсирует соленакопление за период вегетации.
При глубоких фунтовых водах (более 5...6 м) нисходящие токи влаги достига¬
ют максимума и из рисунка 2.20 видно, что при со = 0,278, т. е. при невысокой
предполивной влажности, равной 0,65 Г1ПВ, базовый водообмен за вегета¬
цию go = -0,25 мм/сут, а приведенный к данным условиям gj = — 0,21 мм/сут
или -0,21 150 = —32 мм за вегетацию. Годовой влагообмен по формуле (2.79)
равен —0,21 • 0,36 * (365/150)0»25 — 0,1 = -0,195 ■ 365 =-71 мм. При поливе более вла¬
голюбивых культур, например, при предполивной влажности 0,7 ППВ или со = 0,318
промываемость по'гвы за вегетацию возрастает до gj = -0,6 • (0,10/0,15)°-5(150/1ЗО)0’25 =
= 0,5 мм/сут, или —75 мм, т. е. в 2,3 раза; годовой влагообмен возрастает в мень¬
шей степени: до -119 мм, т. е. в 1,7 раза.
Из номограмм следует, что при подъеме уровня грунтовых вод резко увеличи¬
вается капиллярное подпитывание, которое в диапазоне относительных глубин
фунтовых вод 0,5... 1 растет по нелинейному закону. На это указывали С. Ф. Аве¬
рьянов, С. И. Харченко, Б. С. Маслов, Н. В. Данильченко и др. Максимально воз¬
можное капиллярное подпитывание в основном определяется дефицитом атмос¬
ферного увлажнения. Для базовых условий по номограммам (см. рис. 2.20) нахо¬
дим:
Дефицит, мм	150	200	250	400	550	700
Максимальное подпи-	77	118	134	250	350	440
тывание за 130 сут, мм
Отметим, что подпитывание возможно только при пополнении
грунтовых вод на орошаемом массиве за счет фильтрационных по¬
терь воды из оросительной сети или за счет внешнего притока.
Приведенное выше подпитывание может быть обеспечено редко.
Анализируя номограммы, можно сделать вывод, что с ростом
дефицита естественного увлажнения промываемость почвы (т. е.
106

когда gfy< 0) на орошаемых землях в абсолютных значениях умень¬
шается; при глубоких грунтовых водах и низкой предполивной
влажности (0,65 ППВ) для базового варианта она приведена в таб¬
лице 2.18.
2.18. Зависимость промываемости почвы от дефицита атмосферного увлажнения
Дефицит
атмосферного
улажнемия, мм
Водообмен, мм
при орошении
за вегетацию (130 сут)
за год
без орошения
за год
150
-96
-138
-74
200
-81
-136
-68
250
-56
-135
-65
400
-32
-86
-16
550
-22
-58
-11
700
-14
-42
-7
Уменьшение промываемости с ростом дефицита объясняется
большей засушливостью территории и повышением испарения.
Номограммы для определения базовых значений оросительных
норм при матричном коэффициенте фильтрации 0,15 м/сут и про¬
должительности вегетационного периода 130 сут (базовый вари¬
ант) приведены на рисунке 2.21.
%450
\400
\350
8*зоо
\250
1200
*150
роо
I 50
<§• %Р °'5
Ь0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4.0
Относительная глубина грунтовых вод
§. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
^ Относительная глубина грунтовых вод
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Относительная глубина грунтовых вод
б
1700
о'600
\500
-1
5
1200
%100
§ о
§. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
О Относительная глубина грунтовых вод
Рис. 2.21. Оросительная норма при различном дефиците естественного увлажнения:
а 250 мм; б — 400 мм; в — 550 мм; г — 7(Х) мм; J...5 — относительная предполивная влаж¬
ность, мм/сут, соответственно 0,35; 0,325; 0,3; 0,275; 0.25
107

Значения оросительных норм при глубоких грунтовых водах
приведены в таблице 2.19, в которой также показан вклад нисхо¬
дящих токов влаги в оросительную норму. В засушливых степях и
полупустынях он составляет примерно 10—15% оросительной
нормы. В более влажных зонах естественная промываемость боль¬
ше и примерно соответствует модулю подземного питания рек,
орошение здесь проводят на фоне большей естественной увлаж¬
ненности и поэтому значительная часть поливных вод просачива¬
ется вниз.
2.19. Базовые значения среднемноголетних оросительных норм в зависимости от
дефицита естественной увлажнешюсти территории за теплый период (Т> 5 °С)
и предполивной влажности на фоне глубоких грунтовых вод
Дефицит
естественного
увлажнения
за теплый
период, мм
Оросительная норма,
мм, при предлошивной
влажности, дояи ППВ
Промываемость за
вегетацию (числитель) и
за гол (знаменатель), мм
Доля промывасмосги
в оросительной норме
0,65 10,675
0,7
0,735
0,65
0,675
1 О’7
0,735
0,65
0,675
0,7
0,735
150
194
230
283
337
78
2£
ж
173
0,4
0,43
0,45
0,51
148
167
216
262
200
217
263
306
362
71
81
Ш
164
0,33
0,32
0,34
0,45
136
157
211
256
250
262
303
354
405
56
73
112
154
0,21
0,24
0,32
о
ы
оо
135
146
196
248
400
338
384
430
485
32
52
21
132
0,09
0,15
0,21
0,27
86
120
158
207
550
432
478
524
582
22
43
72
118
0,05
0,09
0,14
0,2
58
87
124
177
700
532
576
622
678
14
22
60
102
0,03
0,06
0,1
0,16
42
68
101
151
Это малоизвестное обстоятельство усложняет орошение в лесо¬
степи и в северной части степной зоны (с дефицитом атмосферно¬
го увлажнения меньше 250 мм за теплый период). Призывы поли¬
вать здесь осторожно, «лишь в дополнение к атмосферным осад¬
кам», остаются только призывами. Орошение в этой зоне, по мне¬
нию авторов, не нужно не только из-за больших капитальных
затрат и небольшой прибавки урожая, но и из-за расходования
пресной воды на глубинное просачивание (около 30...40 % ороси¬
тельной нормы нетто, т. е. без учета фильтрационных потерь из
сети), значительное питание подземных вод и подъем их уровня,
особенно в основании склонов. Регулярное орошение должно
быть здесь заменено водосберегающими технологиями земледе¬
лия, одновременно выполняющими природоохранные функции
(борьба с водной эрозией).
Орошение в этой природной зоне возможно на участках с не¬
глубокими фунтовыми водами, например в поймах рек, обеспе¬
ченных хорошим дренажем, когда нисходящий водообмен резко
108

сокращается й даже заменяется капиллярным подпитыванием, со¬
кращающим оросительные нормы.
Годовая изменчивость (обеспеченность) размеров ороситель¬
ных норм приведена в таблице 2.20.
2.20. Годовая изменчивость (обеспеченность) базовых значений оросительных норм,
мм, при предполивной влажности 0,65 ППВ на фоне глубоких грунтовых вод при
дефиците есгествешюго увлажнения
Обеспеченность, %
Дефицит, мм
250
| 400 |
550
| 700
10
425
504
621
787
25
367
426
522
638
50
233
308
385
482
75
174
232
346
406
90
154
231
308
403
Среднее арифметическое
262
338
432
532
2.5.2. СПОСОБЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ОРОШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ
И ТЕХНИКА ПОЛИВА
Способ орошения — комплекс мер и приемов распределения
поды на поливном участке и превращения водного потока в по-
чвенную и атмосферную влагу. Способ орошения определяет об¬
щие принципы подачи воды на поля и в почву. Поливом называют
однократное искусственное увлажнение почвы и (или) приземно¬
го слоя атмосферы.
Основные требования к способам орошения: создавать и под¬
держивать оптимальный водный и связанные с ним пищевой и
солевой режимы для растений, равномерно распределять воду по
нолю; обеспечивать высокую производительность труда на поли¬
пе, беспрепятственную работу всех механизмов, а также автомати-
шцию водораспределения, способствовать повышению плодоро¬
дия почвы и благоприятному мелиоративному состоянию орошае¬
мых земель, минимизировать промываемость почвы; не допускать
ирригационную эрозию и иметь высокий коэффициент использо-
нания оросительной воды.
Применяют следующие способы орошения:
поверхностный (самотечный) способ — распределение воды по
поверхности земли с увлажнением почвы путем гравитационного
или капиллярного впитывания; к нему также относят лиманное и
паводковое орошение;
дождевание — создание искусственного дождя путем распыле¬
ния воды над поверхностью почвы и растениями специальными
устройствами;
109

внутрипочвенное — подача воды непосредственно в корнеоби¬
таемую зону по увлажнителям или путем подъема уровня грунто¬
вых вод;
капельное — локальное орошение с помощью микроводовы-
пусков (капельниц).
Дополнением ко всем способам полива могут служить мелко¬
дисперсное и аэрозольное увлажнение — распыление мельчайших
капель воды для регулирования микроклимата над полем.
2.5.2.1. ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ ОРОШЕНИЯ
Поверхностное орошение. Вода при этом способе полива рас¬
пределяется по поверхности земли с помощью борозд, полос, че¬
ков.
По бороздам поливают широкорядные пропашные культуры,
плодовые, кустарниковые культуры, виноградники, ягодники. Бо¬
розды нарезают в междурядьях по направлению благоприятного
уклона параллельно сторонам поля. Их поперечное сечение близ¬
ко к трапецеидальному или треугольному (рис. 2.22, а). Ширина
междурядий зависит от вида растений, проницаемости почв и мо-
6
Рис. 2.22. Поперечные разрезы:
а — по поливным бороздам; б — по поливной полосе; / — контур увлажнения борозды; 2 —
корневая система растения; а — ширина междурядий; Ь$ и Ьп — ширина борозды по дну и
ширина полосы; hn - глубина воды; Н$ и //„ — глубина борозды и высота полосы; т — заложе¬
ние откосов
110

жет составлять 0,45...1,5 м. Борозды имеют глубину 10...15 см
(мелкие), до 30 см (глубокие), наполнение — 3...5 см. Длину бо¬
розд рассчитывают и она составляет 60...400 м. Расход воды в бо¬
розду определяют из условий подачи и впитывания поливной нор¬
мы, он составляет 0,2...2 л/с. Скорость течения воды по борозде не
должна превышать размывающую.
По полосам поливают культуры узкорядного и сплошного сева.
Полосы устраивают по наибольшему уклону местности, попереч¬
ный уклон полос недопустим (рис. 2.22, б). Полосы разделяют
продольными валиками высотой 10... 15 см. Ширина полос зави¬
сит от степени выровненности поверхности земли и обычно со¬
ставляет 3,6... 18 м (кратна ширине захвата сеялки). Слой воды в
полосе составляет 5...7 см. Длина полос 60...400 м, зависит от ук¬
лонов поверхности и проницаемости почв. Расход подаваемой в
полосу воды составляет 2...5 л/с на 1 м ширины полосы.
Чеки — горизонтальные площадки, окруженные валиками. По
чекам поливают затоплением рис и проводят промывки засолен¬
ных земель. Площадь чека может быть 0,2....20 га в зависимости от
рельефа и возможностей проведения планировочных работ, кото¬
рые ограничены размерами срезок и подсыпок почвы при вырав¬
нивании поверхности земли. Высота ограждающих валиков зави¬
сит от слоя воды в чеке, который составляет 0,05...0,25 м при по¬
ливе риса и 0,5...0,7 м — при промывках.
Достоинства поверхностного орошения: многовековой опыт,
накопленный человечеством; простота устройства оросительной и
поливной сети; малая капитало- и энергоемкость; отсутствие по¬
требности в специальных машинах и дефицитных материалах.
Недостатки — необходимость применения ручного труда; боль¬
шой объем планировочных работ при сложном микрорельефе ме¬
стности; потребность в дополнительном рыхлении междурядий,
так как после полива образуется почвенная корка; ухудшение воз¬
душного режима почвы; неравномерное увлажнение по площади и
глубине; увеличение промываемости почвы и перерасход поли¬
пной воды; снижение коэффициента использования земли.
Поверхностный способ полива применяют на территориях со
спокойным рельефом, с уклонами 0,0005...0,01, достаточной мощ¬
ностью почв, при поливных нормах не менее 600 м3/га, на засо-
нснных землях, для влагозарядковых поливов.
Дождевание. Это один из наиболее совершенных и перспектив¬
ных способов полива. Проводят его различными дождевальными
установками, машинами, агрегатами, работающими позиционно
мни в движении, или дождевальными устройствами, установлен¬
ными на гидрантах трубчатой сети. Его достоинства: улучшение
микроклимата орошаемой территории; возможность поддержи-
иап» в оптимальных пределах влажность не только почвы, но и
111

воздуха; механизация и автоматизация полива; повышение произ¬
водительности труда; возможность точного регулирования поли¬
вных норм и глубины увлажнения почвы; снижение глубинной
фильтрации поливной воды; равномерность полива по площади;
применимость на участках с большими уклонами (> 0,03) и со
сложным микрорельефом; снижение требований к планировке
полей; улучшение условий механизации сельскохозяйственных
работ; сохранение структуры почвы при соответствующем каче¬
стве дождя; возможность внесения удобрений с поливной водой;
высокий коэффициент земельного использования.
Недостатки — высокие затраты металла на изготовление дож¬
девальных устройств (40... 110 кг/га); большая энергоемкость про¬
цесса дождевания (40...100 кВт/ч на 1 полив при поливной норме
300 м3/га); отрицательное влияние ветра на качество дождя и рав¬
номерность его распределения по площади полива (при скорости
ветра > 3...4 м/с); необходимость очистки воды от наносов.
Дождевание целесообразно применять при орошении малыми
поливными и оросительными нормами; при неоднородном рель¬
ефе со значительными уклонами или слабовыраженном редьефе,
сложном микрорельефе; при неглубоком (до 1,5...2 м) залегании
пресных грунтовых вод; при необходимости проводить освежи¬
тельные поливы и для защиты от заморозков в период вегетации
сельскохозяйственных растений; при орошении культурных паст¬
бищ; на просадочных грунтах; при ограниченных водных ресур¬
сах.
Внутрипочвенное орошение. Его преимущества следующие: от¬
сутствие оросительной сети на поверхности земли и препятствий
для сельскохозяйственных работ; высокий коэффициент земель¬
ного использования (0,98...0,99); сохранение структуры почвы и
хорошая ее аэрация за счет увлажнения капиллярным путем; сни¬
жение потерь воды на испарение; процесс полива в значительной
степени автоматизирован и менее трудоемок; уменьшение числа
обработок почвы; возможность подачи растворенных удобрений и
мелиорантов; санитарно-гигиеническая безопасность и болеё вы¬
сокая экологичность при орошении сточными водами по сравне¬
нию с другими способами полива. Недостатки — невозможность
регулирования микроклимата над полем и увлажнения надземной
части растений; ухудшение всхожести семян из-за недоувлажне-
ния верхних 10 см почвы, особенно при засушливой весне; значи¬
тельные потери на глубинную фильтрацию в легких грунтах; тех¬
ническое несовершенство конструкции системы, приводящее к
неравномерности увлажнения поверхности поля; недоступность
для непосредственных наблюдений за работой увлажнителей и для
ремонтов регулирующей сети; ненадежность и недолговечность
кротовых увлажнителей; опасность засоления верхнего слоя по-
112

чиы при наличии солей в подпахотном слое; сложность и высокая
стоимость строительства систем.
Внутрипочвенное орошение целесообразно применять на ме¬
стности с уклоном по длине увлажнителя не более 0,01; на засо¬
ленных почвах со скоростью капиллярного поднятия не менее
0,5 мм/мин; для орошения сточными водами.
Капельное орошение. Это способ орошения, осуществляемый
путем подачи воды к корням растений через специальные микро-
иодовыпуски — капельницы. Достоинства капельного орошения —
соответствие режима орошения режиму водопотребления; сохра¬
нение структуры и благоприятного воздушного режима почвы;
шачительная экономия оросительной воды при локальном увлаж¬
нении почвы (в 1,5...2 раза), так как практически отсутствуют по¬
тери на глубинную фильтрацию и непродуктивное испарение);
I ют опасности подъема уровня грунтовых вод; нет затрат воды на
увлажнение почвы между растениями, что угнетает развитие сор¬
няков; сокращение обработок почвы в междурядьях, отказ от при¬
менения гербицидов; возможность полива крутых склонов; подача
удобрений и ядохимикатов с поливной водой; отсутствие поверх-
I юстного стока и эрозии почвы, вымыва питательных веществ; не
требует планировки поверхности земли; возможность полной ав¬
томатизации; уменьшение энерго- и трудозатрат.
Недостатки — невозможность регулирования микроклимата
над полем; возможность полива только широкорядных культур;
повышенные требования к качеству оросительной воды, необхо¬
димость очистки ее от наносов; неравномерное распределение
иоды по капельницам; несовершенство капельниц, нестабильная
их работа, частое засорение; повреждение грызунами и деформа¬
ции пластмассовых трубопроводов; помехи механизированным
работам при наземном расположении трубопроводов; высокая
стоимость строительства системы.
Капельное орошение применяют для полива высокодоходных
сельскохозяйственных культур в открытом грунте и в теплицах.
11оливают в основном плодовые культуры, в том числе цитрусо-
14.10, виноградники, кустарниковые, бахчевые, некоторые овощ¬
ные и другие культуры широкорядного сева. Капельное орошение
iti.iгодно на землях с ограниченными водными ресурсами, со
г ножным рельефом (предгорья и склоновые земли с уклонами до
<>()", при изрезанной поверхности земли), с малоплодородными
исгкими по гранулометрическому составу, с каменистыми и эро-
шопно опасными почвами.
Капельное орошение получает распространение в странах с су¬
чим и жарким климатом: Австралия, США, Мексика, Израиль,
Испания, юг Франции, Аргентина, Венгрия, Молдавия, юг Укра¬
ины, Таджикистан, Узбекистан. В России активно проводят ис¬
113

следования капельного орошения садов, виноградников и некото¬
рых широкорядных культур на юге европейской части России и в
Поволжье.
Лиманное орошение. Это одноразовый в году способ орошения,
осуществляемый путем задержания и использования талых вод
(местного стока) с помощью водоудерживающих и водораспреде¬
лительных валов и гидротехнических сооружений для однократ¬
ной влагозарядки почвы. Достоинства — простота и малая сто¬
имость строительства и эксплуатации; небольшое число соору¬
жений и простота их конструкций; возможность орошения высо¬
корасположенных участков без машинного подъема воды;
уменьшение эрозии при весеннем стоке. Недостатки — одно¬
кратность увлажнения почв; неравномерность увлажнения; из¬
менение площади затопления по годам вследствие изменения
стока; возможность устройства лиманов только на участках с ма¬
лым уклоном на средних и тяжелых почвах. Лиманное орошение
целесообразно применять для создания кормовой базы животно¬
водства.
Паводковое орошение. Слабо регулируемый способ орошения,
осуществляемый путем использования паводковых вод для одно¬
кратной влагозарядки почвы путем затопления поверхности. До¬
стоинства — полив земель, на которых малопригодны другие спо¬
собы орошения. Недостатки — однократность влагозарядки по¬
чвы; колебание затопляемой площади по годам в зависимости от
объема паводковых вод.
При выборе способа орошения учитывают: агротехнические
особенности возделывания сельскохозяйственных культур (про¬
пашные требуют междурядной обработки в течение сезона, узко¬
рядные — не требуют, рис возделывают при затоплении), рельеф
местности и уклон (на больших уклонах нельзя проектировать по¬
лив затоплением), гидрогеологические условия — глубину залега¬
ния грунтовых вод и степень их минерализации, организационно¬
хозяйственные условия — б малонаселенных районах лучше про¬
ектировать полив затоплением или дождевание, поскольку поверх¬
ностные поливы по бороздам и полосам более трудоемкие.
Самотечный полив рекомендуют проектировать по длинным
бороздам на местности, имеющей уклоны 0,002...0,02, при глубине
залегания уровня грунтовых вод более 3 м; затопление — на слабо¬
водопроницаемых почвах при уклонах местности менее 0,001; ка¬
пельное орошение — на легких и средних почвах при наличии ос¬
ветленной оросительной воды; внутрипочвенное орошение — на
тяжелых почвах при глубине залегания уровня грунтовых вод бо¬
лее 3 м; лиманное орошение — на пологих склонах, водораздель¬
ных равнинах, пойменных и надпойменных террасах при уклонах
местности менее 0,005.
114

2.5.2.2. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНИКИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛИВА
При поверхностных самотечных поливах вода движется по по¬
верхности и одновременно впитывается. Это сложное физическое
пиление, представляющее собой двухмерное или трехмерное дви¬
жение воды в почву под действием капиллярных и гравитацион¬
ных сил. Скорость движения воды в борозде или на полосе, м/с,
пня установившегося движения описывают формулой Шези
I	«с С — скоростной коэффициент, зависящий от степени шероховатости, м/0,5 с;
К гидравлический радиус, м; i — геодезический уклон.
'•>га формула малоприменима из-за трудностей определения
Iтриметров потока, так как нарезаемая борозда имеет рваную гео¬
метрически неправильную форму, с очень большой относитель¬
ной шероховатостью. Фактически при поверхностном поливе из-
III впитывания в почву расход по длине потока уменьшается, ре-
•KUM движения становится неустановившимся и неравномерным,
формируется кривая спада уровней, поэтому формула (2.80) явля-
е геи приближенной. Вместо расчетов по этой формуле используют
•кшериментальные данные, связывающие расход и параметры
потока (см. табл. 2.21, 2.22).
Скорость поглощения воды почвой при насыщении последней,
I е. фильтрации, м/с, подчиняется закону Дарси
I	ш- А,|, — коэффициент фильтрации, м/с; /— градиент напора.
I радиент напора определяется как (Л + а)/а, где И — слой воды
п.| поверхности, м; а — глубина просачивания, м.
Однако в начале полива промачивание почвы идет при пере¬
менных влажности почвы и градиенте и этот процесс называют
впитыванием. С увеличением глубины просачивания скорость
впитывания уменьшается, поскольку вода встречает сопротивле¬
ние ущемленного воздуха и длина потока растет из-за увеличения
I пу'чшы промачивания а.
Впитывание воды в почву при поверхностном поливе описыва¬
ем я >мпирическими зависимостями, из которых наиболее извест¬
ны и применяемы зависимости А. Н. Костякова:
v = с>/л7,
(2.80)
(2.81)
I и- v,,,, - скорость впитывания волы в почву в момент времени /, м/ч; vcp и Лвг —
!	115

средняя скорость впитывания, м/ч, и слой впитавшейся воды, м, за время /; vo —
эмпирический коэффициент, имеющий размерность м/ч|-а и численно равный
скорости впитывания спустя 1 ч после начала впитывания; а — коэффициент,
учитывающий свойства почвы и ее начальную влажность, ос = 0,2...0,8.
Величины v0 и а определяют при опытных наливах на площад¬
ках или с помощью прибора Нестерова в процессе изысканий. За¬
кономерности процесса впитывания воды в почву, описываемые
зависимостями (2.82), показаны на рисунке 2.23. При напорном
впитывании (под слоем воды) вода преимущественно проникает в
почву по трещинам, корневым ходам и червороинам, а затем по
мере заполнения трещин вода начинает впитываться в структур¬
ные отдельности (наступает фильтрация).
От показателя степени а в формуле (2.82) зависит форма кри¬
вой впитывания, а а зависит от свойств почвы, ее начальной влаж¬
ности. Для легких по гранулометрическому составу почв (легково¬
допроницаемых) кривая впитывания более пологая, чем для сла¬
боводопроницаемых (тяжелых почв) (рис. 2.24).
При повышенной влажности почвы скорость впитывания вна¬
чале меньше, соответственно и а меньше, а при пониженной
влажности, наоборот, больше.
Формулы (2.82) пригодны при глубоком уровне фунтовых вод,
которые не подпирают впитывающуюся влагу и при непродолжитель¬
ном впитывании, так как из формулы (2.82) следует, что при t -> °°
увп ->0, хотя в действительности скорость впитывания, уменьша¬
ясь, должна стремиться к значению коэффициента фильтрации.
При неглубоких грунтовых водах скорость впитывания, м/сут,
можно определить по формулам А. И. Голованова:
vBn = ЛГ|/2 + кф, А = 0,56^1 Лу^к~в,	(2.83)
где А — коэффициент впитывания, м/сут1/2; t — время от начала впитывания, сут;
кф — коэффициент фильтрации, м/сут; hc — слой воды на поверхности почвы, м;
Ис — глубина грунтовых вол, м;Сы и кв — коэффициенты влагоемкости и влаго-
проводности, определяемые по формулам (2.75) и (2.76) по значению влажности
юСр, учитывающей исходную соо:
WCp = «О + 2/з(Р -«о)-
Рис. 2.23. Характеристики впитывающей способ¬
ности почвы:
1	— изменение по времени мгновенной скорости впи
тывания vMI; 2 — изменение по времени средней за
время t скорости впитывания v • 3 — изменение по
времени слоя впитавшейся воды hm
116

Движение воды в бороздах и на по¬
лосах. Приведенные формулы ис¬
пользуют при расчетах борозд и по¬
нос. При этом надо учитывать запаз¬
дывание начала впитывания по их
длине на время добегания струи. Для
ного запишем в интегральной форме
i	«плане воды в полосе шириной Ьп при
подаче в нее расхода Q на момент вре¬
мени Л считая от начала полива,
О	о
Ит)Квп(/-т)</т
dt.
(2.84)
Рис. 2.24. Динамика впитывания
воды на легких (I) и тяжелых (2)
почвах
В этом уравнении слева — объем поданной воды; справа —
первое слагаемое: объем воды на образование постоянного по
инине полосы слоя воды h на поверхности полосы lv(/) — неизвес¬
тная скорость движения «лба» струи |; второе слагаемое — объем
впи тавшейся воды, например описываемый с помощью зависимо¬
стей (2.82). Здесь учтено запаздывание начала впитывания, kotq-
1><>е в каждой точке начинается спустя время т, т. е. после добега-
пия струи в эту точку. Продолжительность впитывания составляет
/„„ -1 — т(х), х — расстояние от начала полосы, при х = 0 tm = t, а
па фронте струи tBn = 0. Пренебрегая объемом воды на создание
« моя воды на полосе (А = 0), дифференцируя уравнение (2.84) по /
и принимая закон впитывания в форме (2.10), получаем интегро-
лифференциальное уравнение
-Q^ = \v(x)(t-x)-adx,	(2.85)
V0^n 0
к*порос имеет строгое решение
V =	(2.86)
VQbn сот
Длину добегания струи получаем, проинтегрировав выражение
( ' К*»
\= Jvgfr =-JLsin(CCTCV; при а = 0,5,	= 0,636—Ц—л/F. (2.87)
о	КА ал	уфп
117

По этим выражениям можно определить длину полосы L„, ко¬
торую можно полить расходом Q за время t без сброса Ln =Хдоб,
поливная норма при этом т =	.	Для	расчета поливных борозд
4А
в эти формулы вводят эмпирические коэффициенты, учитываю¬
щие боковое растекание при впитывании и переменный во време¬
ни смоченный периметр.
А. Н. Костяков (1960), не учитывая разное время начала впи¬
тывания из-за добегания струи, получил приближенную форму¬
лу длины полосы или борозды с некоторым превышением. По
А. Н. Костякову,
^доб~
Qta( 1—а)
ЧА
(2.88)
Отношение точной формулы (2.87) к приближенной дает по¬
правку к длине добегания или к длине полосы р = —^ = s*n(a7t)
*яоб om(l-a)
или при a = 0,5 р = 4/л = 1,27, т. е. неучет времени добегания
приводит к увеличению длины добегания в 1,27 раза.
Полив по бороздам. По бороздам поливают пропашные культу¬
ры (кукуруза, подсолнечник, свекла и др.), овощные, сады и ви¬
ноградники. При поливе по бороздам на орошаемой поверхнос¬
ти нарезают поливные борозды такими орудиями, как КОН-2,
КРН-4.2, КРН-5.6 (культиватор-растениепитатель навесной с
окучниками). Борозды бывают глубокие и мелкие, широкие и уз¬
кие, проточные и тупые, борозды-щели, борозды с террасками
(рис. 2.25).
По проточным бороздам вода
движется и одновременно впиты¬
вается почвой; при достижении
струей конца борозды должна впи¬
таться расчетная поливная норма
во избежание непродуктивного
сброса поливной воды.
Длина поливной борозды зави¬
сит от проницаемости почвы, про-
Рис. 2.25. Понсрсчные сечения поливных
борозд:
а — проточные; 6 — борозды-шели; в — борозды с
террасками
118

дольного уклона и расхода, подаваемого в борозду. На болсс про¬
ницаемых почвах длина меньше, а на слабопроницаемых (тяже-
п их почвах) — больше. Длина поливной борозды зависит от укло¬
на местности — на малых меньше, на больших больше. Расход
поды в борозду зависит от проницаемости почв, длины борозды и
продольного уклона.
Расход борозды принимают таким, чтобы не было размыва, по-
м ому скорость течения воды в борозде должна быть не более
О, I ...0,2 м/с. При уклонах более 0,003, чтобы не вызвать размыв
оорозд (ирригационную эрозию), обычно расход уменьшают.
Глубину поливной борозды при больших уклонах уменьшают,
с корость возрастает за счет увеличения глубины; на малых уклонах,
I	поборот, пропускная способность обеспечивается за счет увеличе-
нш1 глубины, которая при всех уклонах составляет 10...20 см.
Расход поливной борозды 0,3...2 л/с.
Расстояние между поливными бороздами зависит от свойств
иочпы и возделываемых культур. На легких почвах контуры про-
мачивания вьшпгуты вниз и для смыкания их расстояние между
осями борозд (а) с учетом вида возделываемых культур принима-
м *1 0,4...0,6 м. На тяжелых почвах эпюры промачивания растянуты
ко сторонам и расстояние между осями борозд принимают
0,7...0,9 м, а на средних почвах — 0,6...0,8 м.
Псе элементы техники полива взаимосвязаны между собой и их
устанавливают в результате расчета (см. выше) или поданным по-
исиых исследований (табл. 2.21, 2.22).
2.21. Рекомендуемые параметры элементов техники полива но бороздам
для типовых условий при постоя1шом расходе
Уклон влоль полив-
„ ных борозд, обычно
Нодонроницасмость 	’	^
почвы совпадающим с
наибольшим
уклоном мсстносги
Элементы техники полива
<7о> л/с
/3,ч
/2,ч
/, ч
< и т.пая (супеси
0,04
40
0,1
5,5
2,5
8
и шткие суглинки,
0,01
105
0,5
1,3
1,9
3,2
моштиласмые га-
0,005
180
0,75
3
0,5
3,5
и мииком с глуби¬
0,00175
200
1,5
1,25
0,75
2
ны примерно 1 м)
0,0005
150
1
1,8
0,2
2
1 ||>иыи1снная (лег-
0,04
75
0,1
7,8
6,2
14
1 иг мощные
0,01
130
0,25
4,6
4,8
9,4
1 VI чннки)
0,005
250
0,75
2,8
3,1
5,9
0,00175
300
1
3,1
2,1
5,2
0,0005
250
0,75
4,6
1,2
5,8
< ргдими (средние
0,04
100
0,1
6
17
23
| VI чннки)
0,01
175
0,25
5
11
16
0,005
300
0,5
5,2
7,8
13
0,00175
300
0,5
6
6,5
12,5
0,0005
350
0,5
10
4
14
119

Продолжение
Водопроницаемость
почвы
Уклон вдоль полив¬
ных борозд, обычно
совпадающий с
наибольшим
уклоном местности
Элементы техники полива
1б, м
?б, л/с
/,.ч
U 4
Пониженная (тя¬
0,04
150
0,1
9
32,5
41,5
желые суглинки)
0,01
200
0,1
18
29
47
0,005
325
0,25
10
26
36
0,00175
400
0,25
20
17
37
0,0005
600
0,5
13
8
21
Слабая (глины, су¬
0,04
125
0,05
14
76
90
глинки, подстила¬
0,01
150
0,05
20
67,5
87,5
емые непроница¬
0,005
250
0,1
20
55
75
емыми прослой¬
0,00175
300
0,1
34
41
75
ками)
0,0005
600
0,25
35
20
55
Примечание. Lq — длина борозды; q$ — расход воды в борозду; /| и /2 —
продолжительности добегания струи воды до конца борозд и дополнительной во¬
доподачи после добегания струи до конца борозд; t — продолжительность полива.
Тупые борозды применяют на уклонах мснсс 0,001...0,002 для
полива пропашных и овощных культур при ширине междурядий
более 60 см на участках со слабоводопроницаемыми почвами или
на местности с большими уклонами — более 0,01, но в этом случае
их нарезают вдоль горизонталей. В зависимости от рельефа мест¬
ности длина тупых борозд составляет 40... 100 м, глубина — 20...25 см,
расход — 2...4 л/с. В каждую борозду подают объем воды, м3, в со¬
ответствии с поливной нормой, который распределяется по ее
длине, а затем впитывается,
fV6 = mL^a/10 000,	(2.89)
где т — поливная норма, м3Да.
2.22. Рекомендуемые сочетания элементов техники полива по бороздам для типовых
условий при переменном расходе
Водопроницаемость
почвы
Уклон вдоль полив¬
ных борозд, обычно
совпадающий с
наибольшим
уклоном местности
Элементы техники полива
16, м
j qjqv л/с
i
ггч
I I
i '2’4 1
1
i '’4
Сильная (супеси и
0,04
40
0,1/0,005
5,5
2,5
8
легкие суглинки,
0,01
105
0,5/0,25
1.3
1,9
3,2
подстилаемые га¬
0,005
200
1/0,5
и
1,3
3
лечником с глуби¬
0,00175
250
2/1
1,1
0,8
1,9
ны примерно 1 м)
0,0005
—
—
—
—
—
Повышенная (лег¬
0,04
75
0,1/0,05
7,8
6,2
14
кие и мощные
0,01
130
0,25/0,125
4,6
4,8
9,4
суглинки)
0,005
300
1/0,5
2,4
3,1
5,5
120

Продолжение
Водопроницаемость
почвы
Уклон вдоль полив¬
ных борозд, обычно
совпадающий с
наибольшим
уклоном местности
Элементы техники полива
^ м
| Яу/Qv л/с
'рч
4
/, ч
0,00175
350
1,5/0,75
1,8
5
5
0,0005
—
—
—
—
Средняя (средние
0,04
100
0,1/0,05
6
17
23
суглинки)
0,01
175
0,25/0,125
5
11
16
0,005
350
0,75/0,375
3,8
7,2
И
0,00175
350
0,75/0,375
4,5
7
11,5
0,0005
400
0,75/0,375
7,5
3,5
11
Слабая (глины, су¬
0,04
125
0,01/0,025
14
86
100
глинки, подстила¬
0,01
250
0,1/0,05
18
67
85
емые непроница¬
0,005
350
0,25/0,125
10
40
50
емыми прослой¬
0,00175
450
0,25/0,125
18
41
59
ками)
0.0005
700
0,5/0,25
18
26
44
Примечание. 9| и ^ — переменные расходы в борозду.
Борозды-щели разработаны ЮжНИИГиМ под руководством
академика Б. А. Шумакова. Борозда-щель представляет собой
обычную борозду с прорезанной в дне глубокой и узкой щелью
(см. рис. 2.25) глубиной до 20...25 см и шириной 3 см.
Нарезают их специальными орудиями (БЩН-2, Б1ЦН-3) кон¬
струкции ЮжНИИГиМ на неспланированных площадях и тяже¬
лых почвах при проведении, как правило, влагозарядковых по¬
ливов.
Борозды-щели применяют для вегетационных поливов виног¬
радников. Они имеют большой смоченный периметр и общую
глубину 35...40 см, что позволяет поливной струе преодолевать не¬
ровности микрорельефа высотой до 10...15 см. Расстояния между
осями борозд на вспаханной поверхности 0,9...1,1 м, а на невспа¬
ханной — 0,8...0,9 м.
При поливе по бороздам-щелям обеспечивается более глубокое
нромачивание слабоводопроницаемых почв.
Террасированные борозды применяют при механизации возделы¬
вания овощных культур, когда одновременно с нарезкой поли¬
вных борозд справа и слева от нее создают горизонтальные пло¬
щадки-террасы. Растения высевают или высаживают на эти терра-
€•1.1 (см. рис. 2.25).
Поливы по бороздам распространены в районах традиционного
поверхностного орошения (Центральная Азия), при этом проис¬
ходит капиллярное смачивание почвы водой, лучше сохраняется
комковатая структура почвы, при рыхлении обеспечивается аэра¬
ция почвы, улучшаются нитрификационные процессы, умсньша-
121

ются потери волы на испарение, но имеются и большие недостат¬
ки: псрсполив из-за неравномерного впитывания, псрспромывка
почвы в голове борозды, большие затраты ручного труда. На боль¬
ших уклонах и тяжелых почвах происходят неизбежные большие
потери воды на сбросы, а на легких почвах теряется на фильтра¬
цию 15...25 % воды, потери воды на испарение при поливе по бо¬
роздам достигают 1...10 %, большие значения — при поливе по
тупым бороздам.
При необходимости полива пропашных культур на полях с ук¬
лонами 0,1... 0,2 борозды нарезают не по наибольшему уклону, а
под углом к горизонталям или очень близко к ним (контурные бо¬
розды). В этих случаях длину борозд и расходы в них уменьшают
на 25 % по сравнению с обычно принимаемыми.
Численные значения элементов техники полива садов и виног¬
радников по бороздам с применением закрытой сети трубопрово¬
дов приведены в таблице 2.23. Рекомендуется полив при перемен¬
ных расходах q\ и q2.
2.23. Элементы техники полива садов и виноградников по бороздам
(но В. А. Сурину)
Элемент
техники
полива
Уклоны по напраилению рядов
0,08
0,1
0,11
j 0,13
0,14
0,16
Ц, м
90
80
70
65
60
60
9ь л/с
0,08
0,07
0,06
0,05
0,05
0,05
ЯХл л/с
0,04
0,03
0,03
0,025
0,025
0,022
Для уменьшения эрозии почвы в ряде хозяйств предгорной
зоны предварительно увлажняют верхнюю часть ('Д.../2) длины
борозд при минимальном расходе q2, затем его увеличивают до qlt
а после добегания струи до конца борозды опять уменьшают до
Полив по полосам применяют для орошения сельскохозяйствен¬
ных культур с узкорядным способом посева, а также при проведе¬
нии влагозарядковых поливов.
Полосы бывают с головным и боковым пуском волы. Распрост¬
ранены полосы с головным пуском воды, для этого на орошаемой
поверхности нарезают риджером, полосообразователем или дру¬
гими орудиями, работающими вевал, земляные валики высотой
10...20 см. Расстояния между ними (ширина полосы) кратны за¬
хвату сеялки — 3,6... 18 м. Полив по полосам применяют на укло¬
нах местности 0,005...0,015 (продольный) при наличии попереч¬
ного уклона не более 0,002, при глубоком залегании фунтовых вод
(более 3 м).
Длина полосы (Ln) зависит от проницаемости почв, уклона и
удельного (на 1 м ширины полосы) расхода в полосу; расчет дли -
122

ны полосы приведен ранее [см. формулу (2.87)|. Длина полосы
прямо пропорциональна расходу, подаваемому на 1 м ширины по¬
лосы; сс уменьшают с увеличением водопроницаемости почв и
наоборот.
Элементы техники полива можно принимать по рекомендаци¬
ям научно-исследовательских организаций (табл. 2.24 и 2.25).
2.24. Элементы техники полива по полосам шириной 3,6 м при высоте валиков 0,15 м
Почвы
Уклони
направлении
полива
Длина
полос, м
Удельный
расход, л/с, на I м
ширины полосы
Легкосуглинистые высокой водопро¬
0,003
200
5,5
ницаемости
0,006
150
4,0
Среднссуглинистые средней водопро¬
0,003
400
8,0
ницаемости
0,006
350
7,0
Гяжелосуглинистые низкой водопро¬
0,003
500
8,5
ницаемости
0,006
400
7,5
2.25. Рекомендуемые сочетания элементов техники полива по широким (> 3,6 м)
длинным Q> 350 м) полосам
Расчетный
уклон
Водонепро¬
ницаемость
почвы
(индексы)
Удельный
расход в
полосу,
л/с
Слой
воды в
голове,
см
Продолжи¬
тельность
полива, ч
Длина
полосы, м
11оливная
норма
брутто,
м'/год
КПД
0,0005
А
20
0,2
0,75
350
1600
0,75
Б
20
0,2
1,1
500
1580
0,75
В
17,5
0,18
1,5
600
1575
0,76
Г
15
0Л7
2,2,
800
1490
0,81
0,00175
А
20
0,14
0,85
400
1520
0,79
Б
17,5
0,13
1,3
550
1490
0,81
В
15
0,12
2
700
1540
0,78
Г
12,5
0,1
3
900
1500
0,8
0,0035
А
17,5
0,108
1,1
450
1550
0,77
Б
15
0,1
1,7
600
1530
0,78
В
12,5
0,09
2,7
800
1520
0,79
Г
10
0,08
4,2
1000
1510
0,79
Примечание. А — сильноводопроницаемые почвы; Б — повышенной во¬
допроницаемости: В — срсднсводопроницаемыс почвы; Г — пониженной водо¬
проницаемости.
Особенности полива по полосам: более высокая производи¬
тельность по сравнению с бороздами, несколько более равномер¬
ное (сравнительно) увлажнение, поскольку увлажняется вся по-
нерхность поля, но имеют место потери на испарение со всей по-
иерхности, нарушается аэрация (воздухообмен), ухудшается дея¬
тельность полезных микроорганизмов. Полив по полосам имеет тс
же недостатки, что и полив по бороздам.
123

2.5.2.3. ОРОСИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ НА ПОЛЕ ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ПОЛИВЕ
Полив из временной оросительной сети в земляном русле. Ороси¬
тельная сеть на поле состоит из временных оросителей и вывод¬
ных борозд в земляном русле, которые нарезают каналокопателя-
ми. На площадях с уклоном местности 0,003 и ми ice применяют
продольную схему расположения временных оросителей, при кото¬
рой их направление совпадает с направлением полива (направле¬
нием поливных борозд или полос), т. е. они расположены вдоль
наибольшего уклона местности (рис. 2.26, а). Выводные борозды
нарезают поперек поливных борозд (или полос) с уклоном не бо¬
лее 0,002. Расстояния между выводными бороздами равны длине
поливной борозды или полосы, длина их 80... 150 м. Расстояния
между временными оросителями равны длине выводных борозд.
Длина временных оросителей составляет 400...800 м, а расход
принимают стандартным и кратным максимальной ординате
укомплектованного графика водоподачи (расходов воды) на сево¬
оборот: 40; 60; 80; 100; 120 л/с.
Подкомандная временному оросителю площадь, га,
_ 86,4бв.о^в.о	(2	90)
F =
во т
т
где Quo — стандартный расход временного оросителя брутто (т. е. с учетом потерь
волы), л/с; 1Н0 — продолжительность полива подкомандной плошади, /во = 2 сут;
т — максимальная поливная норма вегетационного периода ведушей культуры,
м3/га-
Общее число оросителей на поливном участке
ЛГ = 4г^.	(2.91)
*в.о
где Ft:ont — площадь поливного участка нетто, га.
Расстояния между временными оросителями, м,
Ьшыош	(2 92)
где L — размер поливного участка в направлении полива, м.
Число одновременно действующих временных оросителей
_ Осо.т	(2.93)
сцкив’	1	'
где QmM — максимальная ордината укомплектованного фафика водоподачи на
124

Рис. 2.26. Схемы полива (размеры в м):
// продольная; 6 — поперечная, / — хозяйственный канал; 2 — перегораживающее сооруже¬
ние; 3 — водовыпуск; 4 — временный ороситель; 5 — участковый распределитель; 6 — вывод-
пни борозда; 7— концевое сбросное сооружение; 8 — сбросной канал; 9 — направление поли-
п.|; 10— поливные борозды иди полосы; // — внутрихозяйственный распределитель. 12— хо¬
зяйственная дорога; 13 — лесополоса; 14— участковый канал
севооборот, л/с; КИВ — коэффициент использования оросительной воды на по¬
шитом участке, КИВ = 0,9...0,95.
Полученное число п округляют ло целого значения в большую
строну rl и уточняют расчетный расход на поливной участок
G.o = О,ои',	(2-94)
I до ti — принятое число одновременно действующих временных оросителей.
125

Рассчитанные элементы временной оросительной сети для од¬
ного типового участка не могут быть формально перенесены на
все остальные участки, и их необходимо корректировать в зависи¬
мости от почвенных и рельефных условий каждого из них.
Временная оросительная сеть при продольном се расположе¬
нии имеет недостатки: занимает 5...6 % полезной площади; пре¬
пятствует механизации обработки почвы; теряет на фильтрацию
до 10 % оросительной воды; сдерживает производительность
труда.
Поперечную схему расположения временной оросительной
сети применяют на спланированных площадях при уклонах в на¬
правлении полива в пределах 0,004...0,01 и поперечных уклонах —
не более 0,003.
При поперечной схеме полива выводные борозды отсутствуют и
воду из временных оросителей подают непосредственно в поли¬
вные борозды (рис. 2.26, б). Длину временных оросителей прини¬
мают в пределах 400...800 м, оптимальный уклон в направлении
полива 0,0006...0,0008. Расстояния между временными оросителя¬
ми соответствуют длине поливных борозд или полос.
Площадь, подкомандная временному оросителю, га,
Fbo= 10000’ (2'95)
где В — поливной модуль в направлении нарезки временных оросителей, м; Ц —
длина поливных борозд или полос, м.
Расход временного оросителя, необходимый для полива подко-
мандной площади, л/с,
(2-9б>
где т — максимальная поливная норма вегетационного полива пропашной куль¬
туры, м3Да; FBO — подкомандная временному оросителю площадь, га; — про¬
должительность полива подкомандной площади, гъо = 2...3 сут.
Полученный расход округляют в большую сторону до стандарт¬
ного значения.
При поливе по длинным бороздам и полосам с использованием
шлангов форма поливного участка и его линейные размеры, а так¬
же состав оросительной сети, ее конструкция и схема расположе¬
ния зависят от многих факторов, но главные из них — элементы тех¬
ники полива (расчетная длина борозды Ц или полосы In) и рельеф
126

местности. Одна из возможных схем расположения оросительной
сети на поливном участке для полива по длинным бороздам и по¬
лосам показана на рисунке 2.27, а.
Эту схему с подачей воды в поливную сеть непосредственно из
участкового распределителя применяют на почвах с малой и по¬
ниженной водопроницаемостью, при спокойном рельефе, с укло¬
ном в направлении полива 0,003—0,007 при длине поливных бо¬
розд 350...500 м.
И^/^о/о/о. о о о 1
ШШ:
о о
о о о о
1000... 1500
Рис. 2.27. Схема поливного модуля (размеры в м):
ii дли полива по длинным боро:*;!ам; б — с транспортирующими трубопроводами; / — хозяй-
*	Iпсиный канал; 2 — перегораживающее сооружение; 3 — водовыпуск; 4 — участковый рас-
i||н-дсли*гсль; 5 — дороги; 6— поливной шланг; 7 — сбросный канал; 8— направление полива;
'> лесополосы; Ю — участковый канал или лоток; 11 — транспортирующий трубопровод;
/,’ гидрант водовыпуск для подключения шланга; 13 — колодец опоражнивающий; / —
пищкшлепие перемещения поливного шланга; П — поливаемая плошаль; /// — политая пло¬
щадь
127

Одну сторону поливного участка в направлении полива (L)
принимают равной расчетной длине борозды или полосы, другую
вычисляют по зависимости, м,
(2.97)
где F„0M — площадь поливного участка нетто, га.
Расход воды (нетто), подаваемой на поливной участок, Qno.m,
принимают равным расходу нетто на севооборотный участок
и определяют как расчетный расход, л/с, для полива пропашной
культуры с учетом суточной площади обработки поля
где т — максимальная поливная норма вегетационного периода пропашной куль¬
туры, м3Да, Ff„, — площадь поля, занятого пропашной культурой, га; tp — расчет¬
ная продолжительность полива этого поля, сут,
где Fey, — суточная площадь полива (обработки), равная 10...30 га.
Полученный расчетный расход Qcon, не должен превышать
Qco.nti определяемый по формуле, л/с,
где q — расчетная ордината графика гидромодуля, л/(с • га).
Оросительная сеть с транспортирующими трубопроводами. Ис¬
пользуют сс при уклонах местности в направлении полива от 0,003
до 0,01 и слабовыраженном (менее 0,0005) поперечном уклоне. В
этой схеме по уклону местности в направлении полива проектиру¬
ют закрытые транспортирующие трубопроводы двустороннего ко¬
мандования из асбестоцементных труб длиной до 1500...2000 м.
Воду в поливную сеть подают с помощью поливных шлангов дли¬
ной 150...200 м, которые подключают к гидрантам трубопровода
(рис. 2.27, б).
При определении размеров поливного модуля одну сторону в
направлении полива принимают кратной длине борозды, а другую —
кратной длине поливного шланга. Площадь поливного модуля
принимают равной площади поля севооборота.
(2.99)
(2.100)
128

Расход в голове транспортирующего трубопровода, л/с,
Утр 86,4/ ’
(2.101)
где ке — эксплуатационный показатель, ке = 1,15... 1,3; т — максимальная поли¬
вная норма вегетационного полива для пропашной культуры, м3Да; Frp — пло¬
щадь, обслуживаемая транспортирующим трубопроводом, га; t — продолжитель¬
ность полива этой площади, / = 2...4 сут.
Число одновременно действующих на поливном участке транс¬
портирующих трубопроводов
где Qnoja — расход нетто, направляемый на поливной участок, л/с; КИВ — коэф¬
фициент использования воды на поливном участке, равный 0,97...0,98.
Число одновременно работающих трубопроводов округляют до
целого и уточняют расход транспортирующего трубопровода в
пределах от 60 до 150 л/с.
Для подачи воды в поливные шланги на транспортирующем
трубопроводе устанавливают гидранты на расстояниях, равных
длине поливных борозд или полос.
Число гидрантов на трубопроводе
| до % — расход в голове борозды, л/с; Ьш — длина шланга, м; а — расстояние меж¬
ду осями борозд, м.
Расход поливного шланга принимают не более 100 л/с.
Число одновременно работающих поливных шлангов
округляют до ближайшего целого числа и уточняют расход поли¬
Lf Lq,
1ле L — длина поля, м; Ц — длина борозды, м.
Расход в начале поливного шланга, л/с,
(2.103)
(2.104)
я	С?ф/ От
(2.105)
129

вного шланга. Рассчитывают длину участка шланга, из которого
вода поступает в борозды одновременно,
(2.106)
Число тактов работы поливного шланга длиной Lm
LbJ L1 •
(2.107)
Гидравлический расчет переносного поливного шланга. Известны:
Qm ~ расход шланга, м3/с;	— расход в голове борозды, равный
расходу отверстий (водовыпусков), м3/с; Лш — длина шланга, м,
Ьш = 50...70 м; удоп — допускаемая скорость движения воды в на¬
чальном сечении шланга, м/с, vflon = 1... 1,2 м/с; X — коэффици¬
ент сопротивления по длине шланга, для полиэтиленовых шлан¬
гов X = 0,014... 0,018.
Вычисляем диаметр шланга, мм,
и округляем до ближайшего стандартног о значения DCT (150, 200,
250, 300, 350, 420, 460 мм);
диаметр отверстий (водовыпусков) в шланге, мм,
где ц — коэффициент расхода, для полиэтиленовых шлангов ц = 0,6; И — дей¬
ствующий пьезометрический напор нал центром отверстий, И = (2...4)/)ст, м;
уклон, с которым укладывают шланг,
где g — ускорение свободного падения, м/с2; Д — коэффициент, учитывающий
влияние скоростного напора (А ~ 1).
(2.108)
(2.109)
(2.110)
130

Гидравлические расчеты транспортирующего трубопровода вы¬
полняют по таблицам Ф. А. Шевелева. По расходу транспортиру¬
ющего трубопровода находят его диаметр и принимают стандарт¬
ное значение £)ст для асбестоцементных труб ВТ-9. По таблицам
определяют потери напора на длине 1 км, а затем по всей длине
^иотЛ
Местные потери для приближенных расчетов принимают рав¬
ными 10... 15 % потерь напора по длине, а суммарные
Лпот = (1,1...1,15) Апот/.	(2.111)
Диаметр транспортирующего трубопровода подбирают с таким
Расчетом, чтобы действующий пьезометрический напор на каж¬
дом гидранте Нг был больше напоров, необходимых для нормаль¬
ной работы поливных шлангов, на значение потерь напора в гид-
р.чнтах-водовыпусках ДАГ
IIV > h + 0,5^ + ААг,	(2.112)
I ju*. // “ необходимый напор в голове поливного шланга, h = (2...3) Z)CT; ДhT — поте¬
ри напора в гидранте, 0,15. .0,2 м.
Орошение с применением поливных машин. Для полива по бо-
1><мдам пропашных культур предназначены передвижные поли¬
пные агрегаты ППА-165 и ППА-165У.
Техническая характеристика ППА-165У
Дгрегатируется с тракторами	Т-40, MT3-80,
Т-54В, Т-28x4
Расход воды, л/с	150...200
Расход воды из водовыпуска, л/с	0...2
Напор, м	4.. 5,5
Ширина междурядий, см	60, 70 и 90
Площадь, поливаемая с одной позиции,	га	8... 10
Производительность при поливной норме 1200 м3Да, га/ч 0,6
( озонная производительность, га	120
Обслуживающий персонал, чел.	2
Гибкий трубопровод:
диаметр, мм	300
длина, м	300
При поливе ППА-165 и ППА-165У необходимо учитывать сле-
мукниие особенности. Выбирают схему работы передвижных агрс-
мгон, при которой поливной трубопровод располагается перпен-
ликулнрно оросителю, выполненному в виде открытого канала в
1ГМИИПОМ русле или в лотках (рис. 2.28). Размер одной стороны
пошитого участка принимают равным или кратным длине поли-
131

Рис. 2.28. Схема иоливного участка с
применением ППА (размеры в м):
1 — участковый канал; 2 — вояовыпуск в
участковый канал; 3 — подпорное соору¬
жение; 4 — канал или лоток; 5 и 6 — хо¬
зяйственная и полевая дороги; 7— поли¬
вной трубопровод агрегата ППА-165У;
8— направление полива; 9— водосброс¬
ные каналы; 10 — трубчатый переезд;
11— лесополоса; 12 — концевое сброс¬
ное сооружение
вного шланга, а другой стороны (в направлении участкового оро¬
сителя) — кратным длине поливной борозды. Полив начинают с
конца оросителя, после окончания полива трубопровод по поле¬
вой дороге перемещают вдоль оросителя па следующую позицию.
Площадь, поливаемая агрегатом с одной позиции, га,
г"=Шо-	(2'Ш)
Длина участка шланга, распределяющая воду, м,
А = —,	(2.114)
9б
где Gar — расход поливного агрегата, л/с; Ь — расстояние между водовыпусками,
соответствующее расстоянию между осями борозд, м; — расход борозды, л/с.
Число тактов работы поливного шланга
n = LJLx.	(2.115)
Число	одновременно	работающих поливных	агрегатов	Nar на
поливном участке, а	при	принятом водообороте	и на	севооборот¬
ном участке
^аг=еагКивлсУг’	(2Л16)
где Осел, — расход нетто севооборотного участка, л/с; Q?f — расход поливного аг¬
регата, л/с; КИВ — коэффициент использования воды на поливном участке, рав¬
ный 0,95...0,97; ксут— суточный коэффициент использования рабочего времени,
*^=0,4...0,65.
132

В описанной схеме поливные машины используют вместо вре¬
менных оросителей при поперечной схеме их расположения.
11рименение поливных машин допускается и при продольной схе¬
ме с раскладкой гибкого трубопровода по трассам выводных бо¬
розд.
Агрегат П ПА-300 предназначен для полива затоплением сопут¬
ствующих культур в рисовом севообороте, распределения воды в
полосы или группы поливных борозд. Состоит из навесной насос¬
ной станции, гибкого поливного трубопровода, намоточного уст¬
ройства. Поливной трубопровод состоит из четырех отрезков гиб¬
кого капронового рукава по 120 м. На каждом из них имеются
шесть пар водовыпусков на расстоянии 20 м один от другого.
Полив проводят позиционно. Перед установкой агрегата на по-
жцию раскладывают поливной трубопровод.
Техническая характеристика ПЛА-300
Л| репетируется с "факторами	МТЗ-80 и ЮМЗ-6
1’:|(>очие скорости, км/ч:
при раскладке трубопровода	1,65...2,8
мри сборке	3...4.8
1 рш'спортная скорость, км/ч	10
Производительность при поливной норме 1200 м3/га, га/ч	0,53
(Чмонная производительность, га	115...315
I'исход воды, л/с	245...312
Г;|(ючий напор, м	5...7,8
Р.юход воды из водовыпуска, л/с	0...25
Комплект автоматизированного оборудования для полива по
*»ороздам предназначен для полива пропашных культур затопле¬
нием, по тупым бороздам и по сквозным бороздам струей с пере¬
менным расходом и дискретной водоподачей на почвах средней и
пониженной водопроницаемости. Питание водой происходит от
I идрантов закрытых оросителей, расположенных параллельно по¬
питым бороздам.	s
Шланговое поливное устройство АШУ-32 включает барабан со
шлангом, имеющим в концевой части регулируемые водовыпуски
(<...5 и более) с гасителями поливных струй, гидромеханизм при-
нода барабана, командный генератор.
Полив осуществляется в автоматическом режиме. Гидроприво¬
ды всех намоточных устройств срабатывают одновременно по сиг¬
налам командного генератора, при этом поливные шланги пере¬
минают каждый раз на одно междурядье. Pci-улирование расхода
нодоныпуеков осуществляется при перекрытии части сечения ка¬
либрованного отверстия.
Раскладывают поливные шланги на исходную позицию с помо-
ни.ю грактора любого класса.
133

Техническая характеристика АШУ-32
Расход воды, л/с
Давление на входе, МПа
Число водовыпусков
Расстояния между водовыпусками, м
Рабочая длина поливного шланга, м
Сезонная нагрузка при поливной норме 600 м3/га, га
3—4,5
0,3...0,4
3...5
0,6; 0,7; 0,9
100...200
4...8
2.5.3.	ОРОШЕНИЕ ДОЖДЕВАНИЕМ
2.5.3.1.	ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИКИ ПОЛИВА ДОЖДЕВАНИЕМ
Элементы техники полива определяются оптимальным сочета¬
нием достоковой поливной нормы, структуры дождя и технологии
его подачи с основными характеристиками орошаемого поля (тип
почвы, ее состояние, микрорельеф поля, метеорологические дан¬
ные, сельскохозяйственная культура, сталия се развития и т. д.).
Достоковая норма — это максимальная поливная норма, не вы¬
зывающая образование поверхностного стока. Это экологическое
ограничение, не допускающее размыва поверхности почвы (вод¬
ной эрозии) и потери поливной воды на поверхностный сток.
Обычно ее находят из сравнения интенсивности дождя и скоро¬
сти впитывания поливной воды. Ранее (см. раздел 2.5.1.8) были
отмечены особенности впитывания дождевой воды, когда на по¬
верхности почвы еще не образуется сс слой. До этого момента
скорость впитывания невелика, так как она идет преимуществен¬
но через структурные отдельности (матричный коэффициент
фильтрации), роль трещин и других крупных пустот невелика.
После образования слоя воды включается механизм впитывания
через крупные пустоты, и скорость впитывания на некоторое вре¬
мя увеличивается, а затем опять уменьшается. Отсюда следует, что
нельзя пользоваться традиционным способом сравнения интен¬
сивности дождя и скорости впитывания при заливе площадки, ко¬
торый дает завышенные результаты. Достоковую поливную норму
следует устанавливать опытным дождеванием при интенсивности
дождя, характерной для используемой машины. Формулы, связы¬
вающие матричный коэффициент фильтрации и время наступле¬
ния стока, приведены в разделе 2.5.1.8.
Структура дождя, создаваемого дождевальными устрой¬
ствами, характеризуется интенсивностью, размером капель, слоем
осадков за один цикл и равномерностью распределения по ороша¬
емой площади.
Интенсивность дождя р выражается его слоем, выпадающим на
поливную площадь за единицу времени, и измеряется в милли¬
метрах в минуту (мм/мин).
134

И связи с различным характером выпадения искусственного
дождя различают мгновенную, действительную и среднюю интен-
пжность.
Мгновенная интенсивность дождя, мм/мин, отражает интсн-
i икпость в точке на поверхности почвы и выражается отноше¬
нием приращения слоя осадков dh, который находят экспери¬
ментально с помощью дождемерного сосуда, к приращению
племени dt
р, = dh/dt.	(2.117)
Интенсивность в различных точках контура увлажнения неоди¬
накова, поэтому для характеристики дождевого облака использу¬
ют действительную интенсивность рд, мм/мин, с которой дождь
но (действует на почву и растения.
Действительная интенсивность дождя, мм/мин, отражает ин-
и-псивность его выпадения непосредственно из дождевого облака:
Pa = 60q„O3/F;	(2.118)
Pn = 60G,o/F,	(2-119)
1 '/mm Q — расходы воды аппаратом или машиной, л/с; F — площадь одновре-
мгнмого захвата дождем, м2.
При поливе движущимися машинами и вращающимися аппа¬
ратами дождь выпадает в каждой точке орошаемой площади пери-
омически; в этом случае для его характеристики используют сред¬
нюю интенсивность дождя рср, мм/мин:
Pep = 60ftIO3/JFp;	(2.120)
Рср = бОА^р,	(2.121)
1 'i** I j* — рассредоточенная площадь дождевания, на которую в едином технологи-
•п i ком процессе вносится заданная поливная норма, м2.
11лощадь дождевания принимают: для машин и установок по¬
ит ионного действия равной площади захвата дождем с одной по¬
шипи; для струйных дождевальных аппаратов и машин кругового
ш'мешия — площади круга захвата дождем с радиусом R; для ма¬
шин. работающих в движении, — площади участка, определяемо-
ю фронтом дождевания и длиной прохода (бьефа) в направлении
жнления машины.
(редняя интенсивность дождя не зависит от скорости движения
(нращения) машины или аппарата.
135

Для машин, поливающих в движении (типа ДДА-100М, «Ку¬
бань»), слой дождя за один проход, мм,
= 60Q/vCfA	(2.122)
где Q — расход воды дождевальной машиной, л/с; vcp — средняя скорость движе-
ния машины, м/мин (с учетом кратковременных остановок); b — ширина площа¬
ди захвата машины дождем, м.
Для струйного дождевального аппарата или машин типа ДЦН
слой дождя за один оборот:
Ад = 60q/nR2n,	(2.123)
Лд = 60Q/nR2n,	(2.124)
где д, Q — расход воды дождевальным аппаратом или машиной, л/с; п — частота
вращения дождевального аппарата, мин-1.
Слой осадков зависит от скорости перемещения дождевого об¬
лака, влияет на процесс впитывания воды в почву и определяет
поливную норму.
Поливная норма зависит от продолжительности непрерывного
дождевания и повторности процесса (цикличности) при прерыви¬
стом ложлевании:
для непрерывного дождевания
т ~ Рср^пол»	(2.125)
для циклического полива
т = hnnz,	(2.126)
где рср — средняя интенсивность дожоя, мм/мин; /пол — продолжительность поли
ва, мин; А„ — слой дождя за один цикл полива, мм; nz — число циклов.
Оптимальной продолжительностью дождевания считают пери¬
од до образования	луж	или стока воды	на	поле.	Практически до
этого момента	скорость	впитывания воды	в	почву	равна интенсив
ности дождя.
Интенсивность дождя, обеспечивающую в данных условиях
подачу требуемой нормы полива без стока воды, называют допу¬
стимой. Впитывание воды при дождевании зависит от водопрони
цаемости почв, интенсивности дождя, крупности дождевых ка
пель и других факторов. Как уже отмечалось, при дождевании
скорость впитывания меньше, чем при затоплении.
136

Качество дождевания зависит от диаметра образуемых капель.
Наиболее благоприятен для растений и почвы моросящий дождь с
диаметром дождевых капель 0,4...0,9 мм.
При выборе расчетной крупности капель искусственного дож¬
дя учитывают, что крупные капли разрушают агрегаты почвы, уп¬
лотняют ее и оказывают неблагоприятное воздействие на расте¬
ния.
Диаметр капель искусственного дождя зависит в основном от
>нергогидравлических параметров дождевальной насадки (отно¬
шение напора воды к дальности полета струи Н/L и к диаметру
выходного отверстия дождевальной насадки H/d). Средний диа¬
метр капель уменьшается с увеличением скорости истечения и
увеличивается с увеличением диаметра струи. Строгое теоретиче¬
ское решение движения и разрушения дождевальных струй отсут¬
ствует.
Приближенно крупность капель, образующихся при распаде
дождевальных струй,
dK = -Jdc,	(2.127)
vo
me ilK — диаметр капель, мм; к — опытный коэффициент, в среднем к - 25,5; v0 —
скорость вылета струи, м/с; dc — диаметр струи, мм.
Для определения дальности полета струи предложено не¬
сколько эмпирических зависимостей. Одна из них рекомендована
Ii. М. Лебедевым при 800 < ~ < 4000:
а
L =	^—тг,	(2.128)
0,5 + 0,25-7
а
me Н — напор перед насадкой, м; с! — диаметр сопла или насадки, мм.
Основная качественная характеристика дождя — степень рав¬
номерности распределения его по орошаемой площади. По суще¬
ствующим агротехническим требованиям значение коэффициента
»ффективного полива должно быть не менее 0,7.
Для дождевальных агрегатов (ДДА-ЮОМА) устанавливают чис-
но проходов вдоль оросителя или его участка (бьефа) для выдачи
мданной поливной нормы
(2,29)
| и** ///о — поливная норма, мм; Иа — слой дождя за один проход, мм; р — коэффи-
Iпи-n г, учитывающий потери на испарение, 0,91...0,87.
137

Полученное значение Ир округляют до целого нечетного п'р,
после чего поливную норму пересчитывают
Щ = и'рАдР.	(2.130)
Число проходов агрегата вдоль бьефа должно быть нечетным
для исключения холостых проходов.
Время работы агрегата на одном бьефе, мин,
(2131)
В
где /р — время одного прохода агрегата вдоль бьефа, мин; кь — коэффициент по¬
лезного использования времени.
Время одного прохода, мин,
/р = 1б/уСр,	(2.132)
где Ц — длина бьефа, м; vcp — средняя скорость движения агрегата вдоль бьефа,
м/мин.
Длину бьефа можно вычислить по формуле
Lq = h dmm Ah,	(2.133)
где h — полная строительная глубина оросителя, обычно h = 0,9...1,1 м, dmilx —
минимально допустимая глубина воды в оросителе по условиям нормальной рабо¬
ты всасывающего клапана агрегата, для плавающего клапана */тт = 0,3 м, если же
по гидравлическому расчету глубина воды в оросителе 4. < 0,3 м, то принимают
tfmin = 0,3 м; АЛ - минимально допустимое превышение дамб оросителя над уров¬
нем воды в нем, м. Ah = 0,1...0,15; / — уклон дна оросителя, обычно / <
<0,001...0,002.
Как правило, длина бьефа составляет 100...400 м.
Для практических расчетов среднюю интенсивность дождя,
мм/мин, машин «Фрегат» и «Кубань-ЛК» можно определять по
формуле
<2Л34>
где Q — расход воды дождевальной машиной, л/с; L — длина крыла машины, м;
R — радиус действия концевого аппарата, R = 25 м.
138

Для дождевальных устройств типа «Фрегат» поливная норма
должна быть вылита за один оборот, ч,
(2.135)
l'ie цп — время оборота при выдаче минимальной нормы, ч; *яр — расчетная нор¬
ма, муга; wmin — минимальная норма, м3/га.
Для дождевальных машин, работающих позиционно (ДКШ-64,
ДКГ-80, ДФ-120), средняя интенсивность дождя, мм/мин,
Р„=^Г.	(2-136)
Lb ’
I пс Q — расход воды дождевальной машиной, л/с; L и b — длина и ширина поло¬
ты увлажнения с одной позиции с учетом перекрытия дождем со смежных пози-
iitni, м.
Время подачи поливной нормы, мин,
'поя = -^,	(2-137)
РсрР
I mi' in — поливная норма, мм; р — коэффициент.
('.редний слой дождя, м, для вращающихся струйных насадок
иычисляют по формуле
=	(2.138)
ПК п
ж н — коэффициент, учитывающий перекрытие дождем со смежных позиций;
I частота вращения насадки, мин *1.
Средняя интенсивность дождя, м/мин,
_60Qi
к R2
139
Рср = ^-	(2-139)

Расчет прерывистого дождевания (по А. И. Голованову). На по¬
верхности почвы капиллярный потенциал изменяется во времени
по зависимости
vlx=o = Vo + 2(рД (сог> — 1) yj'Kt/n,	(2.140)
где w — начальный капиллярный напор, м,
y0=-\ihKLn(Р~а>тах \	(2.141)
ц — эмпирический коэффициент, для суглинистых почв ji =	1; hK — высота капил¬
лярного подъема, м; р — пористость; а>тях — максимальная гигроскопичность;
соо — начальная влажность почвы; р — интенсивность дождевания, м/сут; сог —
расчетная влажность почвы,
а, = Шо + 0,560? - соо);	(2.142)
Л;(сог) — расчетный коэффициент влагопроводности, м/сут,
(2.143)
\ = к(<дг)/С((дг),	(2.144)
С(сог) — расчетный ксю<])фициент влагоемкости, м-',
<2Л45>
/ — время от начала дождевания, сут; Н — напор почвенной влаги, м.
Следует отметить, что при дождевании малой по сравнению с
влагопроводностью почвы интенсивностью р < к(&г) увеличения
капиллярного напора на поверхности почвы в соответствии с ре¬
шением линеаризированного уравнения не будет, поверхностный
сток образовываться тоже не будет. Этот вывод не совсем аккура¬
тен, при численном решении нелинейного уравнения напор не¬
значительно увеличивается. При р > к(а>г) увеличивается капил¬
лярный напор, и при переходе его значения через нуль на поверх¬
ности начинает образовываться слой воды, а следовательно, и по¬
верхностный сток. Реальное время начала стока, считая от начала
дождевания, можно вычислить по формуле (2.139), приняв \|/ = 0,
7Шл
^=-7—7-——г при рД(шг) > 1 , где X = к(аг)/С(сог). (2.146)
4A(p/A:(for)-l)
Увеличить время наступления поверхностного стока можно.
140

применяя прерывистое дождевание. Предположим, что дождева¬
ние проводили по ступенчатому графику с продолжительностью
дождя Ad и паузами между ними Ар. Тогда по формуле (2.140) по¬
лучаем значение капиллярного напора на поверхности почвы в
конце первого такта дождевания
V, = Vo+2(pA(flV)-l)^7^.	(2.147)
В следующем такте без дождевания поток влаги на поверхности
почвы отсутствует. Решая уравнение (2.145) при р = 0 и с началь¬
ным распределением напоров и влажности по глубине, равном им
и конце такта дождевания, получаем значение капиллярного на¬
пора на поверхности почвы в конце второго такта
V2 = Vi-2>/>.A р/к.	(2.148)
Аналогично, в конце третьего такта, или второго периода дож¬
девания
Уз=V2 + 2(р/ к(сдг)~ 1)лДД^ / л.	(2.149)
Далее напоры в конце тактов рассчитывают по рекуррентным
формулам (2.148) и (2.149). Дождевание следует прекратить, когда
нечетное значение капиллярного напора станет положительным.
Пример. При поливе суглинистой почвы с пористостью т = 0,5, максималь-
iioll шгроскопичностью ow = 0,12, коэффициентом фильтрации кф = 0,2 м/сут,
Ш.КОТОЙ капиллярного подъема Лк = 1,8 м, предполивной влажностью cdq = 0,23
(примерно 0.7HB) по формуле (2.73) находим начальное значение капиллярного
п.шора при |д = 1 и п = 1 уо = —2,231 м. Осредненное или расчетное значение
книжности составит сог = щ + 0,6(™ — соо) = 0,392, соответствующие ей А(сог) =
0,0376 м/сут, С((х)г) = 0,151 м-1, X = 0,249 м2/сут. Зададим интенсивность дожде-
м.нши р = 0,4 мм/мин = 0,576 м/сут. Тогда при непрерывном дождевании время
ii.it |унления стока, а следовательно, и время прекращения полива вычислим по
формуле (2.146)
3,14-2,2312	...
' -	’	г = 0,0765 сут = 110 мин.
4-0,249 (0,576/0,0376-1)2
Достоковая норма при этом равна 110 • 0,4 = 44 мм.
Достковую норму можно увеличить, применив прерывистое дождевание той
м• интенсивности с длительностью полива &d = 20 мин и паузой &р = 20 мин. Для
мою пмйдем приращения капиллярною напора в конце такта дождевания и пау-
>м
toVd=2(p/*((0r)-l)^tod/тс; byp~2y]XAd/п.
141

2.26. Результаты расчета прерывистого дождевания
№ такта
Время, мин
Напор, м
Слой вод
1,дождь
20
-2,231
8
2, пауза
40
-1,846
8
3, дождь
60
-1,953
16
4, пауза
80
-1,568
16
5, дождь
100
-1,675
24
6, пауза
120
-1,290
24
7, дождь
140
-1,397
32
8, пауза
160
-1,012
32
9, дождь
180
-1,119
40
10, пауза
200
-0,734
40
11, дождь
220
-0,841
48
12, пауза
240
-0,456
48
13, дождь
260
-0,563
56
14, пауза
280
-0,178
56
15, дождь
300
-0,285
62
16, пауза
320
0,100
62
Численное моделирование прерывистого дождевания показало, что в рассмат¬
риваемом случае из-за большего увлажнения поверхностных слоев почвы значе¬
ние осредняющего коэффициента в формуле (2.74) примерно равно 0,875; тогда
сог = шо + 0,875(т — too) = 0,446; к(сог ) = 0,126 м/сут; С(сог) = 0,192 м-1; X =
= 0,653 м2/сут; Vo = —2,231 м. Приращения капиллярного напора Ду</ = 0,385 м,
А\/р = —0,107 м. С помощью формул (2.147)...(2.149) рассчитываем значения напо¬
ров в конце каждого такта до тех пор, пока он не станет положительным
(табл. 2.26), что свидетельствует об образовании слоя воды на поверхности почвы,
следовательно, полив надо прекращать. При таком поливе досгоковая норма воз¬
растает с 44 мм при непрерывном поливе до 62 мм при прерывистом.
2.5.3.2.	ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Устройство для образования искусственного дождя, не имею¬
щее подвижных частей, называют насадкой, а для образования ис¬
кусственного дождя и распределения его по площади полива,
включающее подвижные элементы, — дождевальным аппаратом.
Дождевальные устройства делят на короткоструйные с длиной
полета струи <15 м, среднеструйные 15...35 м и дальнеструйные
>35 м.
Короткоструйные устройства — насадки различной конструк¬
ции: дефлекторные, спиральные, щелевые и другие кругового и
секторного полива. В дефлекторных насадках компактная струя
воды, вытекая из отверстия с определенной скоростью, ударяется
о	дефлектор или обтекает его, образуя тонкую водяную пленку,
которая в воздухе распадается на отдельные капли. Насадки ус¬
танавливают на трубчатой сети для полива небольших площа
дей (газонов, клумб, теплиц) или применяют в конструкции
дождевальных машин, работающих в движении (ДДА-ЮОМ,
142

ДДА-100МА, «Кубань»), Достоинства дождевальных насадок: рав-
I юмерное распыление воды с диаметром капель 0,9... 1,1мм при не¬
больших напорах 8... 15 м и небольших затратах энергии, невысокая
с тоимость. Недостатки: небольшой радиус действия (4... 15 м), вы¬
сокая интенсивность дождя (до 1 мм/мин), что ограничивает их
применение в машинах и установках, работающих позиционно.
Средне- и дальнеструйные устройства — вращающиеся дожде-
нальные аппараты. В этих устройствах вода вытекает с большой
скоростью из отверстия сопла в атмосферу, встречает сопротивле¬
ние воздуха, аэрируется и постепенно распадается на капли. Чем
больше скорость полета струи, тем лучше она дробится на мелкие
капли. По длине струи слой дождя неравномерный и достигает
наибольшего значения на расстоянии (0,8...0,85)/?.
Расход воды, проходящей через насадку, м3/с,
q = \yS^H,	(2.150)
пн- ц — коэффициент расхода (ц = 0,8...0,94 для дефлекторных насадок; ц =
0,95...0,97 для струйных аппаратов); 5 — плошадь выходного сечения насадки,
'Шмарата, м2; И — напор на входе в дождевальное устройство, м.
Струйные аппараты по конструкции отличаются друг от друга
по принципу вращения, расходу воды, интенсивности и качеству
|<>ждя, дальности полета струи и др.
Вращение ствола или сопла аппаратов по кругу на 360° или по
сок гору на 60...300° обеспечивается различными способами: с по¬
мощью гидравлических двигателей в виде специальных турбин,
пропеллеров (ДД-15, 30, 50, 80); за счет реактивных сил, возника¬
ющих при использовании изогнутого в плане ствола (ДН-1); с по¬
мощью коромысел с отражающими лопатками (ДА-2, «Роса 1»,
Фрегат», ДМУ — серии 1, 2, 3, 4); с помощью коромысел с воз-
нрагпыми пружинами («Фрегат», «Роса 2, 3»); принудительным
механическим путем за счет привода от двигателя дождевального
агрегата (ДДН-70, ДДН-100) (табл. 2.27).
2.27.	Технические характеристики некоторых дождевальных аппаратов
Аппарат
«Роса»
ДА-2
ДД-80
ДД-30
С, я/с
0,5...9,5
И...20
50...80
15...30
/У, м
R, м
20...60
50...60
70
50...70
15...35
35...45
70...80
50...70
Средняя интенсив-
ность дождя, мм/мин
< 0,2
<0,2
£ 0,2
<0,2
Вращение аппаратов обеспечивает равномерность распределе¬
нии дождя по площади захвата. Для более равномерного распреде-
143

ления воды вдоль струи большинство аппаратов имеют одно или
два добавочных сопла меньшего диаметра, увлажняющих ближ¬
нюю к центру часть круга, у односопловых имеется специальная
прорезь в нижней части сопла или специальные распылители, от¬
секающие часть струи.
Наряду с перечисленными находят применение импульсные
аппараты. Они состоят из воздушного резервуара пневмогидроак¬
кумулятора, дальнеструйного дождевального аппарата, поворот¬
ного и регулирующего устройств. Вода в аппарат подается малым
расходом под большим напором. Там она накапливается, напор в
резервуаре повышается, при достижении ртах открывается сопло и
вода из резервуара выбрасывается через сопло в течение короткого
времени под напором, изменяющимся от ртлх до pmin. Такие аппа¬
раты позволяют уменьшить диаметр подводящих трубопроводов.
При каждом «выстреле» насадка поворачивается вокруг оси вра¬
щения на 3...5°. Импульсные аппараты позволяют при небольшой
средней интенсивности дождя поливать участки ежедневно, со¬
здавая благоприятные условия для развития растений.
Дождевальные аппараты устанавливают непосредственно как
на гидрантах стационарной трубчатой сети, так и на дождеваль¬
ных машинах.
Классификация дождевальных машин. Для полива сельскохо¬
зяйственных культур созданы различные дождевальные установ¬
ки, машины, агрегаты, оборудование и технологии полива. Уста¬
новки получают воду под напором из оросительной сети и не име¬
ют устройств для передвижения по поливаемой площади. Маши¬
ны также поливают от напора в сети, но имеют свой привод для
передвижения. Агрегаты имеют автономное насосно-силовое обо¬
рудование и привод для передвижения. Понятия «установка», «ма¬
шина», «агрегат» часто для краткости объединяют в одно — «дож¬
девальная машина». Дождевальную технику можно разделить на
следующие основные типы:
дождевальные машины, работающие позиционно, с питанием
от гидрантов закрытых оросителей или с забором из открытых
оросителей (с механическим или ручным перемещением между
позициями);
дождевальное оборудование, работающее с позиционным рас¬
положением намоточного устройства и с дождевальными аппара¬
тами, поливающими в движении с подводом воды по гибкому
шлангу;
дождевальные машины, работающие в движении (с перемеще¬
нием по кругу, с перемещением фронтально);
сезонно-стационарные автоматизированные системы (КСИД,
ДАУ);
стационарные системы и устройства.
144

Но технологиям дождевания (подаче поливной нормы) всю
технику разделяют: на работающую с прерывистой (цикличной)
подачей поливной нормы и с непрерывным в течение вегетации
снабжением растений влагой в соответствии с изменением их во-
цоиотребления (синхронно-импульсное дождевание).
Ii зависимости от характеристик дождевальных насадок и аппа-
рагов, которыми оборудуют дождевальные машины, поливную
технику разделяют на короткоструйную, среднеструйную и даль¬
нее груйную.
2.5.3.3.	ОРОШЕНИЕ КОРОТКОСТРУЙНЫМИ ДОЖДЕВАЛЬНЫМИ МАШИНАМИ
Короткоструйные дождевальные машины (ДДА-ЮОМА,
>ДМФ «Кубань») предназначены для полива зерновых, овощных
п технических культур, а также ягодников, лугов и пастбищ во
тех зонах орошаемого земледелия, где почвенно-климатические
ус иония позволяют проводить полив сельскохозяйственных куль-
I vp с повышенной интенсивностью дождя в движении на относи-
1сиыю ровных участках, допускающих устройство открытой водо-
мршюдящей сети и не имеющих препятствий для прохождения
машины (рис. 2.29, а).
Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-ЮОМА монтируют
на тракторе ДТ-75М. Он состоит из пространственной двухкон-
» илькой фермы с открылками и дождевальными насадками, рамы
или крепления фермы на тракторе, насосной станции, гидропод-
i ормшика, гидросистемы управления и системы освещения. Вса-
*	I.тающая линия позволяет забирать воду из временного оросите-
пч, и котором глубина воды должна быть не менее 35 см. Машина
*)тащена водомерным устройством и имеет следующие техниче-
i к не характеристики:
Расход воды, л/с	130
Ширина захвата	120
( корость передвижения, км/ч:
рабочая	1,03
транспортная	4,55
(лий дождя, мм, за I проход:
вперед	3,8
назад	6,8
11лошадь поливного модуля в зависимости от сезонной нагруз-
I и дождевальной машины принимают равной или кратной пло-
имди поля, а конфигурацию — соответствующей параметрам дож-
/мналмюй машины. Машина забирает воду из земляного канала,
•но недст к большим потерям воды на фильтрацию, крупность ка¬
пель нелика.
145

Рис. 2.29. Двухконсоль¬
ный дождевальный агрегат
ДЦА-100МА:
а — в работе: 1 — трактор; 2
двухконсольная ферма; 3 — де
флекторные насадки; 4— вре
менный ороситель; б— схема
поливного модуля (размеры и
м): 1 и 3 — оросительный и рас
пределительный трубопроводы,
2 — гидрант-водовыпуск; 4
лесополоса; 5 ~ дождевальная
машина; 6 — полевая дорога.
7— временный ороситель
На базе ДДА-100МА создан двухконсольный дождевальный
агрегат ДДА-ЮОВХ, технико-эксплуатационные характеристики
которого следующие (табл. 2.28):
2.28.	Модификации дождевальной машины ДЦА-100ВХ
Показатель
Модификация
1 i 2
3
4
60
80
100
130
0,45
0,45
0,43
0,37
2,31
3,08
3,85
5
0,75
0.75
0,8
0,8
Расход воды, л/с
Давление, МПа
Слой осадков за один проход, мм
Коэффициент равномерности полива
Для машин типа ДДА-100 размер стороны поливного модуля
вдоль оросительного трубопровода принимают кратным захвату
машины (120 м), но не менее 500 м, а размер другой стороны моду
146

ня — соответствующим длине оросителя 500... 1000 м (рис. 2.29, б).
<)росители нарезают с уклонами 0,0002—0,002 с учетом допускае¬
мой скорости на размыв. Первый и последний оросители распола¬
гают на расстоянии 60 м от границы поля, а остальные — через
I	.У) м. С левой стороны в направлении движения вдоль оросителя
предусматривают дорогу для прохода агрегата. Оросители нареза¬
ют каналокопателем КОР-500 или Д-716 с шириной по дну
0,..0,6 м, с заложением откосов т = 1:1, глубиной выемки 0,5 м,
с троительной глубиной (с дамбами) 0,9... 1 м. Оптимальная техно¬
логическая схема — полив с головы оросителя.
Двухконсольный дождеватель фронтального действия ДКДФ
«Гостовчанка-ШК» разработан в РосНИИПМ на базе дождеваль¬
ной машины ДДА-100МА. Дождевальная машина ДКДФ-1ПК
■ Гостовчанка» предназначена для полива дождеванием во всех по-
чиспно-климатических зонах России. Работает в движении с забо¬
ром воды из открытых оросителей. Структура дождя и широкий
диапазон расхода воды позволяют использовать его для полива
1>а ишчных сельскохозяйственных культур. Дождевальная машина
имеет две противоположно направленные консоли, которые со-
гтоят из пяти секций, каждая секция консоли подвешена посред-
с том растяжек к центральной стойке.
Секция — неразборная конструкция, состоящая из силового
корсета и водопроводящей части. Агрегат работает в движении,
шиирая воду из открытого оросителя через всасывающую линию и
киаиан с помощью центробежного насоса, смонтированного на
факторе. Из насоса через напорную линию вода подается в пово¬
ротную раму, а затем в консоли и распределяется дефлекторными
короткоструйными насадками направленного действия и конце-
III.1м и среднеструйными дождевальными аппаратами. Можно ис¬
пользовать дефлекторные насадки. Для перемещения машины на
пругой участок консоли переводят в транспортное положение и
обратно вручную двое рабочих. В межполивной период дожде-
илльпая машина легко разбирается, хранят ее в разобранном виде
и помещении.
Иождевальная машина ДКДФ-1 ПК «Ростовчанка» имеет воз¬
можность изменять высоту трубопровода над орошаемым участ¬
ком от 0,9 до 2,1 м, что позволяет проводить орошение высоких
культур и при ветре более 5 м/с. Техническая характеристика ма¬
шины приведена далее:
Ширина захвата, м	ПО
I'исход воды, л/с	80... 100
средняя интенсивность дождя, «мм/мин	2,12...6,07
Слой дождя за I проход, мм	1,50...6.80
Дли фермерских (крестьянских) хозяйств и для приусадебных
участков выпускают: автоматизированное шланговое поливное ус¬
147

тройство АШУ-4 с забором воды 4 л/с из трубчатой сети, напором
15...30 м, сезонной нагрузкой 4 га; дождевальные установки со
среднеструйными аппаратами; перестановочный шланговый дож¬
деватель позиционного действия «Кооператор»; дождеватель им¬
пульсного действия, работающий в движении ДШИ-3 с дождева¬
телем типа «Роса-2»; дождевальную двухконсольную машину
ДИК-22, работающую в движении, и др.
Электрифицированные многоопорные самоходные дождевальные
машины ЭДМФ «Кубань-М» и «Кубань-JI» (табл. 2.29) представляют
собой фронтально движущийся трубопровод, состоящий из двух
крыльев, опирающихся на самоходные тележки, насосно-силово¬
го оборудования, подвешенного в центре машины. Фронтальное
движение машины вдоль канала в заданном направлении с опре¬
деленной скоростью обеспечивается системами синхронизации и
стабилизации. Одновременно с поливной водой предусмотрена
подача удобрений, пестицидов, химических мелиорантов.
2.29. Характеристики машин «Кубань»
Показатель
| «Кубань-М»
«Кубань-JI»
1>асход воды, л/с
185+5
200
Слой дождя за проход, мм/мин
Допустимые уклоны:
6...60
8...79
вдоль канала
0,0001
0,0001...0,003
вдоль машины
±0,007
±0,015...0,02
Число опорных ходовых тележек
16
18
Ширина захвата дождем, м
797±5
800
На базе «Кубань-Л» создана модификация машины с электри¬
ческим приводом всех ее агрегатов при централизованном энерго¬
снабжении.
Для дождевальной машины «Кубань» одну сторону поля (поли¬
вного модуля) прямоугольной формы принимают равной ширине
захвата 800 м, другую сторону в направлении движения машины
определяют как частное отделения плошали поля нетто на шири¬
ну захвата машины. При проектировании канала-оросителя при¬
меняют монолитные бетонные или асфальтополимербетонные об¬
лицовки. Поперечные сечения канала-оросителя рекомендуется
принимать по дну 0,4; 0,6; 0,8 м, заложение откосов 1:1; 1: 1,5.
Эти машины более совершенны, воду забирают из бетонирован¬
ных каналов, имеют хорошее качество дождя, большую произво¬
дительность и требуют минимум обслуживающего штата.
При подборе параметров канала-оросителя учитывают мини¬
мально допустимую глубину в канале 0,7...0,75 м. Схема поливно¬
го модуля показана на рисунке 2.30.
Электрифицированная низконапорная дождевальная машина МДЭ
«Кубань-ЛК-1» проводит полив в движении но кругу и предназна-
148

Рис. 2.30. Схема поливного модуля для дожде¬
вальной машины «Кубань-1»:
/ участковый канал; 2 ■ ■ водовыпуск; 3 — откры-
ii.nl ороситель; 4 — трубчатый переезд; 5 — концевое
»чинное сооружение; 6 — дождевальная машина; 7—
■ктпполоса; Ь 9 — полевая и внутрихозяйственная
дорога
чсна для орошения сельскохозяй-
г I пенных культур, в том числе высо-
костебельных, на участках со спокой¬
ным рельефом. Питание водой осу¬
ществляется от гидрантов закрытой
оросительной сети из асбестоцемент¬
ных труб. Конструктивная схема ма¬
шины и технология ес работы анало-
I	п'шы машине «Фрегат», элементы
конструкции имеют высокую степень
унификации с машиной ЭМДФ «Ку-
1миь-Л». Самоходные опоры имеют тележки на пневматических
i оиесах с приводом от центрально-расположенного гидродвигате-
ия. На водопроводящем поясе размещены дождевальные аппараты
II	серии «Фрегат» (на двух первых пролетах, на последнем пролете
и па консоли — всего 37 аппаратов), а также 125 короткоструйных
гг к горных насадок.
'Электроснабжение осуществляется от трансформаторной под-
«1,|ц ции через коллекторное кольцо, установленное на поворот¬
ном колене присоединения машины к неподвижной опоре. Ма¬
шина снабжена системой синхронизации движения опор и систе¬
мой управления электродвигателями опорных тележек. Щит уп-
р.шления расположен на центральной неподвижной опоре.
Техническая характеристика МДЭК «Кубань-ЛК-1» приведена
!i;inec:
Орошаемая площадь за сезон, га	73,3
Радиус полива, м	483+5
Расход воды, л/с	70
Рабочий напор на гидранте, МПа	0,35...0,4
Максимальный уклон	0,01...0,07
Число тележек	10
Л>.:1.4. ОРОШЕНИЕ СРЕДНЕСТРУЙНЫМИ ДОЖДЕВАЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
(ождевальные машины с перемещением по кругу — многоопорная
hi тмлтизированная машина «Фрегат» (рис. 2.31, а) предназначе-
Ii.i имя полива зерновых, овощных и технических культур, много-
и-1 них трав, лугов и пастбищ. Воду подают от гидрантов закрытой
149
_ -Л—
Г~6 °"Ч£? *
СК-1

Рис. 2.31. Дождевальная машина «Фрегат»:
о	— в работе: / — опорные тележки; 2 — дождеваль¬
ные аппараты; 3 — водопроводящий трубопровод;
4— центральная опора; 5 — гидрант; 6 — схема по¬
ливного модуля: / и 2 — распределительный и по¬
левой трубопроводы; 3 — гидрант; 4 — дождеваль¬
ная машина; 5 — распределительный колодец; 6 —
граница захвата концевого дальнеструйного аппа¬
рата; 7— граница полива; £ — лесополоса; 9 — по¬
левая дорога
оросительной сети или скважин. Для подачи воды к гидранту ис¬
пользуют стационарные или передвижные насосные станции.
Дождевальная машина представляет собой трубопровод на опор¬
ных тележках, движущийся при поливе по кругу, на котором рас¬
положены среднеструйные дождевальные аппараты кругового
действия. ДМ «Фрегат» имеет несколько модификаций.
«Фрегат» ДМУ изготавливают в двух исполнениях: марки
ДМУ-А с гибкими вставками для работы на полях с разностью от¬
меток до и после тележки от 0,08 до 0,22 м и марки ДМУ-Б — для
более ровного рельефа (до 0,05 м).
Оросительная система должна обеспечивать водозабор, очистку
воды и ее подачу к машине с требуемыми параметрами, а также
автоматическое отключение подачи воды в машину при ее оста¬
новке.
150

Сохранение прямолинейности трубопровода, остановку маши¬
ны и заранее заданном оператором месте, а также остановку при
жарийной ситуации осуществляют автоматически, имеется систе-
м.| механической и электрической защиты машины от поломок.
Поливную норму регулируют от 240 до 1200 м3/га изменением
скорости движения последней тележки. Машину «Фрегат» можно
использовать на орошаемом севообороте на одной или нескольких
по 1ициях. Для передвижения с позиции на позицию используют
Фактор тягового класса 3...5, скорость при передвижении маши¬
ны не более 5 км/ч.
Для дождевальной машины «Фрегат» размеры сторон поля
принимают равными двойной длине дождевального крыла
фне. 2.31, а). Форма поливного участка — квадрат, прямоуголь¬
ник, редко — шестиугольник. Если форма поливного участка
киадрат, то сторона поливного участка, м,
B = y]\0AFnl,	(2.151)
ни /•„, — площадь поливного участка (нетто), га.
Длина крыла машины должна быть, м, L = В/2. Зная длину сто¬
роны поливного модуля, подбирают подходящую модификацию
Фрегата» подлине машины L. В зависимости от размера и формы
прощаемого модуля можно использовать модификации с числом
опор от 20 до 7 и с расходом от 90 до 20 л/с.
базовая модель ДМУ-Б 463-90 имеет 16 опор, расход машины
')() п/с, длину крыла 463,2 м, давление на входе в машину
и.(»3 МПа, среднюю интенсивность дождя 0,29 мм/мин, макси¬
мальную площадь полива 74,9 га.
Для обеспечения равномерного полива площади машина обо-
рудонана четырьмя типоразмерами среднеструйных дождевальных
шиаратов кругового действия и одним концевым аппаратом, ко-
юрый работает по сектору и обеспечивает полив углов поля.
«Фрегат» повышенной проходимости применяют на почвах с
ни ikon несущей способностью, оборудуют колесами с пневмати¬
ческими шинами низкого давления, которые укомплектовывают
in i.io со ступицей и приводным кольцрм с зацепами.
11и жонапорная машина «Фрегат» — энергосберегающая низ-
мштюрная модификация машины на металлических колесах и на
I плесах с пневматическими шинами. Для машин на мсталличе-
ti 114 колесах в механизме привода движения тележек применен
I идроцилиндр увеличенного диаметра, а для машин на пневмохо-
(V уменьшенное плечо силового рычага по сравнению с ДМУ.
11н жонапорная машина разработана в четырех типоразмерах
151

L = 379, 409, 434 и 463 м с расходами 50, 57, 63 и 72 л/с. Базовая
модель: длина L = 463,2 м, число тележек 16, расход 72 л/с, давле¬
ние 0,41 МПа, средняя интенсивность дождя 0,53 мм/мин.
Модификация ДМУ-Асс предназначена для дождевания чи¬
стой водой и подготовленными стоками животноводческих комп¬
лексов.
Для подвода воды к ДМ «Фрегат» используют сеть трубопрово¬
дов из асбестоцементных или тонкостенных металлических труб с
антикоррозионным покрытием.
Дождевальные машины позиционного действия с фронтальным
перемещением — ДКШ-64 «Волжанка» (дождеватель колесный
широкозахватный) (рис. 2.32), ДКГ-80 «Ока» (дождеватель ко¬
лесный с гидроприводом), ДФ-120 «Днепр» (дождеватель фрон¬
тальный).
Машины «Волжанка» и «Ока» (табл. 2.30) предназначены для
полива низкостебельных культур (высотой до 0,9 м). Они состоят
из двух крыльев, работают позиционно с водозабором от гидран¬
тов закрытой оросительной сети. Водопроводящий трубопровод
каждого крыла собран из взаимозаменяемых секций алюминие¬
вых труб диаметром 150 мм и длиной 11,8 м с жестко закреплен¬
ными на них колесами и автоматическими сливными клапанами.
По длине крыла установлены среднеструйные дождевальные ап¬
параты «Роса-3» с механизмом самоустановки в вертикальное по¬
ложение. В середине крыла установлена тележка с бензиновым
двигателем (ДКШ) или с гидроприводом (ДКГ) для перекатыва-
Рис. 2.32. Дождевальная машина ДКШ-64 «Волжанка»:
/ — водопроводяший трубопровод; 2— опорное колесо; 3— дождевальный аппарат; 4 — цен
тральная тележка с бензиновым двигателем
152

пия трубопровода с позиции на позицию. В качестве гидродвига-
гсля в ДКГ использован поршневой цилиндр двустороннего дей¬
ствия, а вдоль водопроводяшего трубопровода проложен управля¬
ющий трубопровод, который служит для подачи воды в гидропри¬
вод при переезде машины и для управления работой дождеваль¬
ных аппаратов, которые работают поочередно (одновременно
включаются в работу четные или нечетные аппараты).
Применяют несколько модификаций ДМ по длине крыла и со¬
ответственно расходам и напорам на гидранте сети. Базовые моде-
пи имеют длину крыла 400 м, расходы на два крыла 64 л/с для
ДКШ и 100 л/с для ДКГ. Расстояния между позициями ДМ и
между гидрантами для ДКШ 18 м. Расход воды, поступающей в
крыло машины ДМ «Ока» (50 л/с), распределяется на восемь ап¬
паратов, что позволяет довести расход каждого из них до 6,3 л/с и
увеличить расстояние между гидрантами оросительной сети до 36 м.
Технологический цикл работы обеих ДМ состоит из процесса по¬
лива орошаемого участка на каждой позиции, переезда от гидран¬
та к гидранту и холостого перегона крыльев машины с последней
позиции орошаемого участка на исходную для начала второго
цикла. К гидранту оросительной сети каждое крыло присоединя¬
ют при помощи колонки и гибкого шланга узла присоединения.
2.30. Технические характеристики машин Ока» и «Волжанка»
Показатель
«Ока»
«Волжанка»
Ширина захвата (расстояние между оросительными
фубопроводами), м
800
800
Длина захвата с одной позиции, м
18
18
Г.1СХОД, л/с
100
64
Дшмение на гидранте, МПа
0,5
0,4
Расстояние между гидрантами, м
36
18
( |>едняя интенсивность дождя, мм/мин
0,21
0,21
Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр» предназначена для по¬
мп ва различных сельскохозяйственных культур во всех почвенно-
к ниматических зонах. Машина «Днепр» широкозахватная, работа-
с г от закрытой оросительной сети и состоит из присоединитель¬
ного трубопровода, водопроводящего пояса, расположенного на
опорных тележках, открылков на каждой секции водопроводяще-
м> пояса, на которых установлены по два среднеструйных аппара-
ia «Роса-3». Передвижение дождевальной машины с позиции на
иошцию осуществляется электродвигателями, установленными
па опорных тележках. Источником энергии для электропривода
тужит трехфазный синхронный генератор, работающий от вала
шЪора мощности трактора. Дождевальная машина перемещается
от гидранта к гидранту фронтально рядом с движущимся тракто¬
ром.
153

На каждой промежуточной тележке установлена система синх¬
ронизации движения, которая автоматически останавливает мо¬
тор-редуктор опережающей тележки и поддерживает прямолиней¬
ность движения дождевальной машины. Система сигнализации
обеспечивает включение звуковой сирены и сигнальной лампы на
пульте управления при недопустимом изгибе водопроводящего
пояса.
Техническая характеристика модификаций дождевальной ма¬
шины «Днепр» приведена в таблице 2.31.
2.31. Техническая характеристика модификаций дождевальной машины «Днепр»
Показатель
ДФ-120
ДФ-120-01
ДФ-120-02
ДФ-120-03
ДФ-120-1
Расход воды, л/с
120
113
106
99
92
Напор у гидранта, МПа
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
Средняя интенсивность
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
дождя, мм/мин
Ширина захвата, м
460
433
406
379
352
Число ходовых опорных
17
16
15
14
13
тележек
Число дождевальных аппа¬
ратов:
кругового действия
30
28
26
24
22
секторного полива
4
4
4
4
4
Площадь поливного модуля в зависимости от сезонной нагруз¬
ки дождевальной машины принимают равной или кратной пло¬
щади поля, а конфигурацию — соответствующей параметрам дож¬
девальной машины.
Для дождевальных машин «Волжанка», «Ока» и «Днепр» одну
сторону поля принимают кратной длине дождевального крыла, а
другую — кратной расстоянию между гидрантами на поливном
трубопроводе 18, 36 и 54 м (рис. 2.33).
Комплекты передвижного оборудования КИ-50 «Радуга» и КИ-25
предназначены для орошения овощных, кормовых и технических
культур, лугов, пастбищ, садов, ягодников, плодовых и лесных
питомников на массивах небольшой площади, в том числе слож¬
ной конфигурации. Они состоят из передвижной насосной стан¬
ции, переносной среднеструйной дождевальной установки и гид-
роподкормщика ГДП-50. Разборку, сборку и перемещение дожде¬
вальной установки с позиции на позицию проводят вручную.
Дождевальная установка КИ-50 включает магистральный, два
распределительных трубопровода и четыре дождевальных крыла
со среднеструйными дождевальными аппаратами «Роса-3». Трубо¬
проводы состоят из быстроразборных алюминиевых труб РТШ
(рис. 2.34). Техническая характеристика дождевальной установки
КИ-50 приведена далее.
154

972... 1404
оооооо оооооооооо
	А
ООО
о~У5
о
о	У 4
27 п гидрантов через 54м, 54 t 54	54	t27\
Рис. 2.33. Схемы поливного
модуля (размеры в м):
ii для ДКГ-80 «Ока»; б — для ДФ
Чт ир»: / — крыло дождевальной
м.пшшы; 2 и 7— поливной и рас-
щк-аилительный трубопроводы; 3 —
I пн)mi гг; 4 — полевая дорога; 5 —
'итшюлоса; 6 — направление дви-
tciiiin машины; / — поливаемый
участок; // — политый участок
Насосная станшя	СНП 50/80
I Ьюшадь, поливаемая с одной	позиции, га	50
1'асход воды, л/с	47,2
I lanop у дождевального крыла,	м	45
( |>сдняя интенсивность дождя,	мм/мин	0,28
( хсма расстановки аппаратов, м	36 х 36
Магистральный трубопровод укладывают на поверхность оро¬
шаемого участка на весь оросительный сезон. По длине трубопро-
иоцл для КИ-50 установлены три гидранта, к которым присоеди-
155

327000
286000
/	£.	О
0180
286000
7a 8	9	10^\	J
	У-У-У-Ж
0125	\
10a
Рис. 2.34. Технологическая схема
работы КИ-50:
/ — СНР-50/80; 2 — переходник 180x150;
3 — проходное звено магистрального трубо¬
провода; 4 — магистральный трубопровод:
5 — рабочий трубопровод; 6 — распредели¬
тельный трубопровод; 7, 7а — труба-гид¬
рант; 8— переходник 150x125; 9 — проход¬
ные звенья PTIII-125A; 10, Юа — труба-гид¬
рант ДТШ-125А; 11 — присоединительная труба; 12— узел присоединения к гидранту; 13 -
короткая труба; 14— проходное звено РТШ-105А; 15у 16 — звено со стояком и дождевальным
аппаратом «Роса-3»; 17 — заглушка
няют распределительные трубопроводы. Одновременно работают
два дождевальных крыла — по одному на каждом распределителе.
Дождевальная установка КИ-25 состоит из магистрального тру¬
бопровода и двух дождевальных крыльев; на каждом дождеваль¬
ном крыле установлены по четыре среднеструйных дождевальных
аппарата «Роса-3».
2.5.3.5. ОРОШЕНИЕ ДАЛЬНЕСТРУЙНЫМИ ДОЖДЕВАЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ
Дальнеструйные дождевальные машины ДДП-70 и ДДН-100
предназначены для полива высокостебельных сельскохозяйствен¬
ных культур, а также садов, пастбищ и сенокосов. Они работают
позиционно с поливом по кругу или сектору с забором воды из
водоемов, открытых или закрытых оросителей (рис. 2.35).
Основные узлы машины: дождевальный дальнеструйный аппа¬
рат с механизмом вращения по кругу и по сектору; центробежный
(консольный) насос с подачей 85...115 л/с в зависимости от трак¬
тора, на который навешена дождевальная машина; всасывающая
линия — плавающий клапан с сеткой; бак-иодкормщик для внесе¬
ния с оросительной водой раствора минеральных удобрений.
Машина оборудована гидроцилиндром с тросом для подъема и
156

I’I к*. 2.35. Дальнеструйная дождевальная
машина ДДН-70:
/ фактор; 2 — дальнеструйный дождеваль¬
ный аппарат; 3 — насос; 4 — всасывающий
патрубок; 5— временный ороситель
опускания всасывающей линии.
Чалее приведены технические
характеристики модификаций
ДМ ДДН-100:
Расход, л/с
115
100
85
Радиус струи, м
85
85
75
Расстояние между оросителями, м
120
120
110
1 !авешена на трактор
Т-150, Т-150К
Т-4а
ДТ-75М
При поливе по Kpyiy (рис. 2.36) машины расставляют по пря¬
моугольной или треугольной схеме. При скорости ветра более
’...3 м/с полив рекомендуется проводить по сектору с расстанов¬
кой машин по прямоугольной схеме или в шахматном порядке.
I’.i (меры сторон поливного участка и расстояние между времен¬
ными оросителями или закрытыми трубопроводами зависят от
i \шы расстановки дождевальных машин. При поливе по кругу с
расстановкой машин в вершинах равностороннего треугольника
/»	1,5/?, L= /?V3, а при расстановке машин по квадратной схеме
/» = L = 1,42/? (где b — расстояние между временными оросителя¬
ми или закрытыми трубопроводами, м; L — расстояние между по-
■ициями машины на оросителе
ним между гидрантами на закры-
юм трубопроводе, м; /?— радиус
нон ива дождевальной машины,
/? : 85 м).
I*ii4*. 2.36. Схема поливного модуля для
ДДН>100 (размеры в м):
/ распределительный трубопровод: 2 — вре-
мпн 11.111 ороситель; 3 — дорога для ДМ; 4 —
м i пполоса; 5 — граница поливного модуля;
о	контур полива с одной позиции
157

Максимальную длину временных оросителей принимают не
более 1000 м, а уклон i < 0,003.
Дождевальный шлейф ДШ-25/300 (рис. 2.37, а) предназначен
для полива пастбищ, сенокосных угодий, садов и полевых куль¬
тур, преимущественно на участках с длинными гонами (не менее
1000 м) с уклонами поперечным < 0,07, продольным < 0,05. Полин
проводят позиционно с питанием от гидрантов закрытых оросите¬
4500... 6000
б
Рис. 2.37. Дождевальный шлейф ДШ-25/300 на поливе культурных пастбищ (а) и
схема его поливного модуля (б):
1 — поливной разборный трубопровод; 2 — дождевальный шлейф; 3 — карусельный дожде¬
вальный аппарат; 4 — колодец прямоугольный бетонный; 5 — труба асбестоцементная 01 У,
6 - вантуз В-6; 7— клапан защитный КЗГ-120; 8— гидрант
158

лей. Шлейф состоит из стального трубопровода длиной 150 м,
грех дождевальных аппаратов «Тимирязевец», размещенных через
SO м (рис. 2.37, б). Для работы в саду к шлейфу поставляют три
надставки-удлинителя. Далее приведены технико-эксплуатацион-
иые показатели дождевального шлейфа ДШ-25/300.
Расход воды, л/с	26...30,5
Рабочий напор у входа в шлейф, МПа	0,5
Расстояние между трубопроводами, м	300
Расстояние между гидрантами, м	60
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,13...0,17
Устанавливают три пары (дальнеструйный и короткоструйный)
карусельных дождевальных аппаратов на концах карусели.
Дождевальное оборудование, работающее с позиционным распо¬
ложением намоточного устройства и аппаратами, поливающими в
снижении, предназначено для полива сельскохозяйственных куль¬
тур на участках неправильной конфигурации, с неровным релье¬
фом, чистой водой или подготовленными животноводческими
«токами. Питание водой — от гидрантов закрытых оросителей.
111асси намоточного устройства с барабаном устанавливают на по-
ищию у гидранта, дождевальный аппарат на тележке поливает в
лкижении, автоматически, при подтягивании за шланг, наматыва¬
ющийся на барабан.
Шланговая дождевальная машина ДШ-30 с перемещающимся
аппаратом включает: одноосное прицепное шасси на пневмати¬
ческих колесах с барабаном, гибкий водопроводящий полиэтиле¬
новый трубопровод, салазки с дождевальным аппаратом; водопод-
иодящий трубопровод служит также для передачи усилия на под¬
тягивание салазок.
После автоматического выключения подачи воды в конце
прохода барабан разворачивается с помощью гидросистемы трак-
юра на 180° на поворотном круге для полива участка поля по
Фугую сторону от линии гидрантов. Салазки с дождевальным
аппаратом в начало рабочего прохода вывозят трактором. Схема
поливного модуля показана на рис. 2.38, а далее приведены тех¬
нико-эксплуатационные показатели шланговой дождевальной
машины ДШ-30.
Расход, л/с
30
Давление, МПа:
на гидранте
U
на аппарате
0,5
Интенсивность дождя, мм/мин, не более
0,3
Подо проводящий трубопровод, длина, м
400
Расстояние между оросителями, м
800
Расстояние между гидрантами, м
80
159

0\
I
$	Ч~^	К*
к/ 2 5 / *
^ 4 fy6
§
, 400 t |, 400 ,
1600
Рис. 2.38. Схема поливного модуля со
шланговой дождевальной машиной
ДШ-30 (размеры в м):
I — вантуз; 2 — труба стальная; 3 — коло¬
дец; 4 — клапан защитный гидравличес¬
кий; 5 — гидрант-водовыпуск; б — гид¬
рант концевой со сбросом
Расчет производительности дождевальной техники. Производи¬
тельностью дождевальной машины называют площадь, политую
за единицу времени (смену, сутки, сезон).
Расчетная сезонная нагрузка, га,
г ^ 86э4СЛМАьугур/м.п	1
■с_	>	{	^
т
где Сд м — расход дождевальной машины, л/с;	— коэффициент использования
рабочего времени суток; у — коэффициент, учитывающий возможные потери ра¬
бочего времени по метеорологическим условиям; (3 — коэффициент, учитываю¬
щий потери воды на испарение в зоне дождевого облака (0,91...0,87); /м.„— мини¬
мальная продолжительность межполивного периода влаголюбивой культуры, сут;
т — поливная норма влаголюбивой культуры, м3/га.
Произюдительность дождевальной машины за 1 ч — F4, смену —
Fcm, сутки — Fсуг вычисляют по формулам:
F = 3,6рд.мр.	(2.153)
т
F = 3,6Q;i,m/cnAm7P.	(2 j54)
т
F	(2155)
т
2.5.3.6.	СТАЦИОНАРНЫЕ И СЕЗОННО-СТАЦИОНАРНЫЕ ДОЖДЕВАЛЬНЫЕ
СИСТЕМЫ
Стационарными называют дождевальные системы, у которых,
кроме дождевальных аппаратов, все составные части (насосная
станция, оросительная сеть, основные сооружения на ней) зани-
160

макуг на участках постоянное положение. Стационарные систе¬
мы имеют значительную металлоемкость, высокую стоимость
строительства, поэтому их используют в основном для полива
высокорентабельных многолетних культур. Кроме вегетацион¬
ных можно проводить освежительные, приживочные и другие
специализированные поливы. Стационарные системы обеспечи¬
вают максимальную производительность труда и высокую авто¬
матизацию полива. Для максимального разрежения ороситель-
ной сети на стационарных системах в основном используют
дальнеструйные дождевальные аппараты типа ДД. Гидранты и
I тики для присоединения дождевальных аппаратов располагают
пи участке но вершинам квадрата или равностороннего треуголь¬
ника. Оросители прокладывают по тупиковой или закольцован¬
ной схеме. Дождевальные аппараты на оросительном трубопро¬
воде могут работать, чередуясь по одному, группами или одно¬
временно все.
Для водоводов используют стальные, асбестоцементные, желе-
«ннм'оиные и пластмассовые трубы, прокладываемые на глубине
п./...0,8 м. Высоту стояка Аст над поверхностью почвы принимают
I,	’,..1,5 м, а для полива высокостебельных культур и садов ее вы-
Ч1в мяют по формуле
/?ст — //раст	(2.156)
1Ирм* — высота растения, м; /. — расстояние от стояка до ближайшего расте¬
нии. I» — угол вылета струи по отношению к горизонтальной плоскости, град.
И садах гидранты размещают в рядах ближе к деревьям, чтобы
не мешать обработке междурядий и приствольных кругов.
Автоматизированные стационарные системы включают насос¬
ную с танцию с программным управлением, гидроавтоматическую
и in шсктрическую запорную арматуру на сети и (или) на дожде-
iMui.iii.ix аппаратах. Запорная арматура на дождевальных аппара-
i,i\ или гидрантах может иметь отдельное программирующее уст-
рот гво для обеспечения работы каждого из дождевальных аппа-
Iм пш пли их групп в задаваемом режиме и определенной очеред-
IIIii in
()|юси тельную сеть оборудуют дальнеструйными дождевальны¬
ми липаритами ДД-30 и средствами для гидроимпульсного управ-
н ним поливом. Насосная станция — типовая, оросительная сеть
и I i пии.пых, полиэтиленовых или асбестоцементных труб может
ими. выполнена тупиковой или закольцованной.
I.iкую стационарную автоматизированную дождевальную си-
| ii’mv можно проектировать на блок-учаегках площадью до 150 га.
Применение гидроавтоматических затворов позволяет рассредо¬
161

точить ток воды и использовать трубопроводы меньшего диа¬
метра, что значительно снижает удельную металлоемкость сис¬
темы. Оборудование для гидроимпульсного управления поли¬
вом используют также на стационарно-сезонных системах в со¬
ставе дождевального комплекта, предназначенного для автома¬
тизированного полива сельскохозяйственных культур нормами
300...400 м3Да на участках с уклоном до 0,02 при заборе воды и:»
самотечно-напорной закрытой сети или передвижной насосной
станцией.
Комплект включает: гидравлическое программное устройство;
разборные трубопроводы типа РТШ-А; дальнеструйные дожде¬
вальные аппараты ДД-30; гидрозатворы, регуляторы давления,
предохранительно-сбросное устройство и гидроподкормщик.
Распределительный трубопровод укладывают по наибольшему
уклону местности, а дождевальные крылья — вдоль горизонталей
или под небольшим углом к ним.
Поливом управляют при помощи программного устройства,
гидрозатворов и регуляторов давления. Для исключения стока
большие поливные нормы можно выдавать прерывисто. Комплект
монтируют на участке на весь поливной сезон, а после окончания
сезона демонтируют и перевозят на место зимнего хранения.
Технико-эксплуатационная характеристика стационарной ав¬
томатизированной оросительной системы (работа с насосной
станцией) приведена далее:
Площадь полива, га	До 48
Расход, л/с	30
Давление перед дождевальным аппаратом, МПа	0,6
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,31
Дождевальные аппараты, число на 1 га	1,68
Схема расстановки	по А
Трубопроводная сеть:
марка	PTLL1-A
диаметр, мм	150
Удельная металлоемкость, кг/га (с учетом подводящего 518
трубопровода)
Обслуживающий персонал, чел.	1 на 2 комплект
2.5.3.7.	ДОЖДЕВАЛЬНАЯ ТЕХНИКА ДЛЯ МАЛЫХ УЧАСТКОВ ОРОШЕНИЯ
Типы и конструкция дождевальной техники для систем малого
орошения выбирают в зависимости от вида хозяйства, органика
ции территории и размеров мелиорируемых участков.
Из дождевальной техники для малых участков применяют ком
плект «Росинка», дождеватель «Радуга», дождеватель «Сегнерово
колесо», КДМ-1 и др. (табл. 2.32).
162

2.32. Малорасходные дождеватели и дождевальные комплекты
Показатель
Комплект
«Радуга»
Дождева¬
тель
«Радуга»
Комплект
медленного
дождевания
КМД-1
Дождеватель
дальнеструй¬
ный пере¬
движной
Дождеватель
«Сегнерово
колесо»
Расход воды, л/с
0,26...0,3
о
:g
о
о
ил
9,5...11
6...20
0,14...0,25
'Миление, МПа
0,15.„0,2
0,15...0,2
0,3...0,4
0,35...0,6
0,04...0,05
< чема рассгановки, м
10x10
10x10
15x30
35x40; 73x85
6x6
Диаметр сопла, мм
1,8
1,8
50
17...27
3...4
1111ГСНСИВНОСТЬ дождя,
0,03
0,03
До 0,07
0,15—0,19
0,2...0,4
мм/мин
Площадь одновремен¬
600
100
10000
2340; 6243
36
ною полива, м2
Inn аппарата, насадки
КДА
КДА СДА «Роса-1» ДА
Насадка
Из оросительных комплектов шланговых дождевателей бара-
и;1шюго типа при орошении малых участков применяют КДШ-1,
КДШ-2, КДШ-5, КДШ-10 и КДШ-20, работающие от насосной
установки (табл. 2.33).
2..13. Характеристика шланговых оросительных комплектов барабанного типа
Показатели
КДШ-1 |
КДШ-2 |
| КДШ-5
| КДШ-10,20
Марка насосной
УН 1,5/50
УН 1,5/50
УН 5/70
УН 115/70,
VI мповки
УНЭ 15/70
Гигчол, л/с
1,5
1,5
5
10...15
'Минские, МПа
0,6
0,6
0,6...0,7
0,6...0,7
| >1 и к. игольный трубо-
и|*оиод:
диаметр, мм
70
70
110...125
110...125
длина, м
200
200
200
520
\|.||»ка дождевальной
«Агрос -
«Агрос -
«Агрос-
«Агрос -
м.ниипы
32/100»
32/100»
63/100»
63/200»
Чмгпо насадок
1
2
1
2
Г.точий напор, МПа
0,4...0,5
0,4...0,5
0,52
0,52
liiiiMcip шланга, мм
32
32
63
63
1*1 и на комплекта, м
100
100
200
200
Ширина орошаемой
20...25
20...25
50
50
Нм'НКЫ, м
I! I дождевальных машин фронтального действия модификаций
М ДФЛ «Таврия» применяют для участков малого орошения «Тав¬
рия I», «Таврия-5В», «Таврия-5» (табл. 2.34).
2.34. Характеристики дождевальных модификаций МДФА «Таврия»
Показатель
Г и чип иоды, л/с
I Мири м.I wxiuvra, м
Г и I шинис между гидрантами, м
МЦШ-25/100
«Таврия-1»
МДШ-30/275
«Таврия-5 В»
«Таврия-5»
25
30
30
100
270
275
18
18
18
163

Продолжение
Показатель
МДШ-25/100
мдш-
30/275
«Таврия-1»
«Таврия-5В»
«Таврия-5»
Площадь орошаемого участка (сезонная
10
30
30
нагрузка), га
Поливная норма за проход, м3/га
30...300
36...360
36...360
Расход топлива при норме 600 м3Да, кг/га
10,6
11,2
11,2
Давление на гидранте, МПа
0,45
0,45
0,45
Допустимый уклон орошаемого участка
0,05
0,05
0,05
Обслуживающий персонал
Один человек на пять машин
Из мини-машин для орошения малых
МДФА-800/200 «Таврия», «Кубань-ЛШ»,
(табл. 2.35 и 2.36).
участков применяют
«Мини-Фрегат-ФШ»
2.3S. Технические характеристики дождевальных машин кругового действия
«Фермер-Кубань-JIК-1», «Мини-Кубань-К» и «Мини-Фрегат-К»
Показатель
«Фермер-
Кубань-ЛК-1»
« Мини-
Кубань- К»
«Мини-
Фрегат-К»
Расход воды, л/с
5...I0; 9...18
7
7
Рабочее давление на входе в машину, МПа
0,2
0,2
0,4
Минимальное время оборота, ч
5,7...8,5
5,1
8
Число тележек
2...3
1
1
Площадь орошения на одной позиции, га
5...9,4
3
3
Длина машины, м
124,8...173,5
98
95
Диаметр водопроводящего трубопровода, мм
168
102
102
Масса машины, кг
5500
3000
3000
2.36. Технические характеристики дождевальных
фронтальных
машин «Кубань-ЛШ»
н «Мини Фрегат-ФШ»
Показатель
« Кубань-Л Ш»
«Мини-Фре¬
гат-ФШ»
Расход воды, л/с
30
10
Давление на гидранте, МПа
0,28
0,3
Диаметр трубопроводов, мм
168
102
Диаметр шланга, мм
90
90
Ширина захвата, м
304
200
Рабочая длина гона, м
1000
1000
Расстояние между гидрантами, м
16
12
Поливная норма за проход, м3Да
33...660
20...380
Допустимые уклоны орошаемого участка, %
0,03
0,03
Масса, кг
24000
6500
2.5.3.8.	СИНХРОННОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ДОЖДЕВАНИЕ
Синхронное импульсное дождевание (СИД) — одно из про¬
грессивных технологических направлений в дождевании для полу¬
чения максимального рассредоточения поливного тока. На протя
164

жепии всей вегетации растений воду на орошаемый участок пода¬
ют в соответствии с текущим водопотреблением сельскохозяй¬
ственных культур, влажность активного слоя почвы и приземного
шмдуха постоянно поддерживается на оптимальном уровне. Им¬
пульсные аппараты работают на всей площади в режиме непре¬
рывно чередующихся пауз накопления воды в гидропневмоакку¬
муляторах и периодов ее выплеска под действием сжатого воздуха.
На системах синхронного импульсного дождевания снижаются
капитальные затраты на строительство сети напорных трубопро¬
водов, в первую очередь трубопроводов последнего порядка, име¬
ющих наибольшую протяженность, для устройства которых при¬
меняют трубы малого диаметра, снижаются затраты труда и по-
I ребность в сложной водораспределительной арматуре.
Синхронное импульсное дождевание используют для полива
многолетних насаждений, кормовых и других культур, прежде
всего на крутых склонах и расчлененном рельефе, а также на ма¬
номощных почвах, подстилаемых сильно фильтрующими или
практически не фильтрующими грунтами.
Далее приведены технологические параметры синхронного им¬
пульсного дождевания.
11|к-лслы давления в гидропневмоаккумуляторе, МПа:	Ртт = (0,4...0,6)/,,гах
нерхний Рщах	0,4... 1
иижний	0,2...0,6
1';тиус действия дождевального аппарата R, м	25...40
Г.н'ход воды, подводимый к одному аппарату Ярог, л/с	0,04...0,3
Продолжительность, с:
накопления так	30...300
иыплеска гвыш	1...4
<	|н'дпмя интенсивность дождя, р, мм/мин	0,0018
Число рабочих циклов за 1 оборот	60...90
Продолжительность олного оборота, мин	30...750
Системы СИД включают: водозаборное сооружение, насосную
i питию, линии связи, систему автоматизации управления поли¬
вами, оросительную сеть с импульсными дождевальными аппара-
1лми. Системы СИД, как правило, стационарные с подземной ук-
надкой трубопроводов. Оросительные трубопроводы из стальных
ipvf> можно прокладывать параллельно горизонталям местности
но ярусам с перепадом высот между ярусами не более 25 м. Для
опееисчеиия работы систем в узловых точках сети в колодцах или
па поверхности земли устанавливают запорно-регулирующую и
и (мерительную аппаратуру, генераторы и усилители командных
сигналов и др.
( истемы синхронного импульсного дождевания обычно пред-
i сшмснм отдельными блок-участками, в пределах которых авто¬
номно управляют режимом работы. Такой блок-участок обслужи¬
165

вает сезонно-стационарный комплект оборудования для стацио¬
нарного импульсного дождевания КСИД-10А и состоит из насо¬
сной станции, трубопроводной сети, импульсных дождевальных
аппаратов ДН-15, генератора командных сигналов (импульсов
снижения давления), датчика необходимости и интенсивности
водоподачи, пульта управления, гидроподкормщика ГПД-50,
контрольно-измерительного оборудования, системы аварийной
службы.
Насосная станция открытого типа, одно- или многоагрегатная,
с насосами типа ВКС и ЦНС. Сеть распределительных трубопро¬
водов выполнена из металлических труб диаметром 50...80...
100 мм. Поливные трубопроводы — полиэтиленовые диаметром
25 мм. По требованию заказчика трубопроводную сеть поставляют
для орошения участков с размерами 264 х 400, 320 х 264, 360 х 280,
408 х 240 м. Импульсные аппараты устанавливают по треугольной
или квадратной схеме, они работают автоматически по команде
генератора командных сигналов.
Генератор командных сигналов служит для периодического по¬
нижения давления в трубопроводной сети с целью создания сиг¬
нала, обеспечивающего одновременный выплеск импульсными
дождевателями накопленного объема воды. Он состоит из датчи¬
ка, исполнительного механизма и каналов связи. Датчик волопо-
дачи служит для автоматического включения или отключения на¬
сосной станции путем передачи дискретной информации о запа¬
сах воды в почве. В зависимости от сигнала, поступающего с дат¬
чика водоподачи, включается насосный агрегат, который подает
воду ко всем импульсным дождевателям комплекта. После напол¬
нения всех дождевателей водой до расчетного объема генератор
командных сигналов соединяет трубопроводную сеть с атмосфе¬
рой. Давление резко снижается в трубопроводе и происходит вы¬
плеск воды, после чего дождевальные насадки поворачиваются на
угол 4...6° и рабочий цикл накопление—выплеск повторяется.
Число циклов зависит от подачи насосной станции.
В случае неисправности (разрыв трубопровода, отказ генерато¬
ра командных сигналов и др.) система аварийной защиты выклю¬
чает комплекс.
Основной конструктивный элемент систем импульсного дож¬
девания — пневмогидроаккумулятор с гидроуправляемым запор¬
ным устройством и дождевальным аппаратом (рис. 2.39). Пневмо¬
гидроаккумулятор представляет собой воздушный бак, разделен -
ный перфорированным сводом и эластичной мембраной на две
части. Нижнюю часть предварительно заполняют сжатым возду¬
хом, в верхнюю — поступает вода. После наполнения всех аппара
тов водой до расчетного объема генератор командных сигналов ii;i
короткое время соединяет трубопроводную сеть с атмосферой.
166

Рис. 2.39. Схема импульсного дождевателя:
/ устройство для закрытия клапана; 2 — запорный
ч;мып; 3 — объем выплескиваемой воды; 4 — водо¬
подводящий трубопровод; 5 — сопло
Д;шление в трубопроводах резко по¬
нижается. При этом дождевальные
аппараты срабатывают одновременно
ii;i исей орошаемой площади.
Расчет элементов техники полива
и технологических параметров синх¬
ронного импульсного дождевания сводится к установлению тре-
пуемого числа дождевальных аппаратов выбранной конструкции
и.1 I га орошаемой площади и продолжительности паузы накопле¬
ния, определяющих удельную водоподачу. Расчеты приведены в
тра ночниках.
Техническая характеристика комплекта КС ИД-ЮЛ
11 копишь полива, га
До 10
* |и-дпий расход, л/с
10
l\iiH>*iee давление импульсного дождевателя, МПа
0,55...0,3
Максимальное давление на входе в импульсный дождеватель,
МПа
1,25
Чт но дождевателей в комплекте
60
< \1-ма расстановки дождевателей
hireтоиние, м:
По треугольнику
между дождевателями
40...44
между линиями дождевателей
34...38
1 |м'дпяя интенсивность дождя, мм/мин
Ичмстр трубопроводов,мм:
Не более 0,02
распределительных
50... 100
поливных
20...32
11|к>1иженность трубопроводов, м/га,
259
ii тм числе диаметром 20...32 мм
229
Hi к л ужинающий персонал, чел.
1 на 4 комплекта
2.S.3.9. ВЫБОР ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
Для дождевальной машины необходим анализ пригодности ее
но природным и хозяйственным условиям:
допустимым уклонам поверхности земли;
допустимым скоросгям ветра;
иодоиронипаемости почвы (для позиционных машин интен-
•	пнпость дождя должна быть меньше скорости впитывания воды в
почну, а поливная норма — меньше достоковой (см. раздел 2.5.1.1);
I короегь машин, работающих в движении, должна быть такой,
167

чтобы слой поданной воды не превышал слоя впитывания за вре¬
мя полива; для машин типа ДДА, подающих поливную норму за
несколько проходов, слой дождя за один проход не должен превы¬
шать слой впитывания за время прохода);
качеству дождя (в основном крупности капель);
площади, конфигурации и размерам полей, которые должны
быть согласованы с длиной и шириной захвата дождевальной ма¬
шины;
по виду сельскохозяйственных культур, в основном но их высо¬
те, которую сравнивают с возможностями машины;
потребности в электроэнергии, стоимости машин и ороситель¬
ной сети, наличию подготовленных кадров для эксплуатации ма¬
шин, наличию в хозяйстве другой дождевальной техники и др.
Экономическими показателями при сравнении дождевальных
машин могут служить (В. А. Щедрин) материалоемкость (затраты
металла на 1 га и на 1 л/с расхода воды), стоимость машины (на
1	га или на 1 л/с), затраты энергии (кВт на 1 га, кВт на 1 л/с). При
возможности применения нескольких типов дождевальной техни¬
ки проводят экономическое сравнение вариантов оросительной
системы с разной техникой.
Поливную технику совершенствуют но следующим направле¬
ниям:
улучшение качества дождя;
повышение производительности дождевальных машин;
махапизация, автоматизация, исключение ручного труда;
снижение материало- и энергоемкости машин, применение со¬
временных материалов;
использование модульных схем в виде мобильных сборно-раз¬
борных поливных установок.
2.5.4.	ВНУТРИПОЧВЕННОЕ ОРОШЕНИЕ
При внутрипочвенном (подпочвенном) способе полива (ВПО)
воду подают непосредственно в корнеобитаемую зону по внутри
почвенным увлажнителям, она поступает в почву за счет всасыва
ющей силы или под небольшим напором. В увлажнители вода по¬
ступает из трубопроводов или каналов. Внутрипочвенный способ
полива обеспечивает непрерывное снабжение растений водой и
соответствии с водопотреблением, создавая благоприятные вод
ный, воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы. Из всех
способов полива только ВПО соответствует требованиям,
предъявляемым санитарно-эпидемиологическими службами при
использовании сточных вод, так как нет соприкосновения сточ
ных вод с поверхностью почвы и вегетативной массой растений.
168

Этот способ орошения начали применять более 150 лет назад в
результате развития и совершенствования горизонтального дрена¬
жа на осушаемых землях, когда в отдельные промежутки вегетаци¬
онного периода происходило иссушение активного слоя почвы
и $-за высоких температур наружного воздуха и длительного отсут-
0	ния атмосферных осадков. В это время для поддержания необхо¬
димой влажности в активном слое почвы концы дрен закрывали, а
I» головы дрен подавали воду.
Применяют различные системы внутрипочвенного орошения,
с реди которых наиболее распространены трубчатые системы, ко¬
торые долговечны и просты в устройстве. Их выполняют из пори¬
стых труб или перфорированных пластмассовых и гончарных тру-
1>ок с зазорами в стыках. Глубина укладки 0,4...0,5 м, расстояние
между увлажнителями 0,7...2 м, длина 50...200 м, уклоны
I),002...0,004. Временные увлажнители устраивают из микропори-
сП.1Х полиэтиленовых трубок диаметром 16...20 мм, длиной до
100 м, которые прокладывают на глубине 15...30 см с расстояния¬
ми 0,3...0,5 м перед посевом на один сезон.
Трубчатые системы ВПО применяют не только для регулирова¬
ния водного режима почвы, но и для подачи в корнеобитаемый
гной почвы микроэлементов, бактериальных препаратов, удобре¬
ний, воздуха, химических реагентов, диоксида углерода и других
почвенных факторов роста и развития растений. Для смешивания
у/юбрений с поливной водой в трубчатых системах ВПО использу¬
ют емкости различного объема. Раствор удобрений впрыскивают в
магистральный водопровод при помощи инжектора.
Кротовые увлажнители представляют собой цилиндрические
иоиости в связном грунте, выполненные кротовыми машинами.
IК рекомендуют применять на тяжелосуглинистых или глинистых
мочках с хорошо выраженной капиллярностью. Кротовые увлаж-
ктели имеют диаметр 30...50 мм, глубину 0,4...0,5 м, расстояние
о,/...2 м, уклон 0,002...0,004, длину 50... 120 м (рис. 2.40).
Кротовые увлажнители выполняют кротовыми плутами и кро-
юна гелями, скорость движения при нарезке 3...5 км/ч. Большое
пминпие на качество закладываемых кротовин имеет влажность
иомиы на глубине их закладки. Оно обеспечивается при влажности
почвы 70...80 % ППВ, гак как в этом случае наблюдается наиболь¬
шая пластичность почвы.
Расход воды одного увлажнителя, л/с, для обеспечения поли¬
пной нормы
^=^ = -86^»	<2157>
1	ir ч расход воды из увлажнителя, л/с на 1 м его длины; т — поливная норма в
169

б
Рис. 2.40. Схемы распределения влаги из подпочвенных увлажнителей
(по В. Г. Остаичику):
а — при регулировании уровня грунтовых вод; б — подача воды из пористых увлажнителей;
в — напорная подача воды через щели в стыках; г — распределение влаги при наличии местно
го водоупора; д — подача воды из желобов открытой адсорбционной системы; ВЗ — влажное!ь
завядания: ВРК — влажность разрыва капилляров; ППВ — предельная полевая влагоемкость;
ПВ — полная влагоемкость
виде слоя воды, м; b — расстояние между увлажнителями; — длина увлажни
теля, м; / — время полива, сут. Длина увлажнителя должна быть такой, чтобы
подаваемая в увлажнитель вода могла в течение времени t достичь его конца.
Расчетный расход в голове оросительного трубопровода, пода¬
ющего воду в увлажнители,
Яуал ^
бэр—	^	—	Яуая^г
L — длина трубопровода, м; п — число увлажнителей.
Расход канала старшего порядка, подающего воду в ороситель
ные трубопроводы, определяют так же, как и при проектировании
поверхностного орошения.
Основная задача гидравлического расчета внутрипочвенных
трубчатых увлажнителей — обеспечение равномерного распреде -
170

him Iия воды по их длине, а следовательно, по всей орошаемой пло¬
щади.
Перфорированный увлажнитель рассчитывают, принимая за-
иисимость впитывания от пьезометрического напора линейной
q = ah,	(2.158)
I /и* </ — расход впитавшейся воды в расчете на 1 м длины увлажнителя, л/см; а —
параметр, зависящий от водно-физических свойств почвы и степени перфорации
ушшжнителей, м/с; h — пьезометрический напор в начале увлажнителя, м.
Схема системы внутрипочвенного орошения показана на ри¬
сунке 2.41.
Поливной режим устанавливают экспериментально полевыми
опытами в различных почвенно-климатических условиях, расчет¬
ными методами — по основным показателям водопотребления
культур при орошении, а также обобщением и анализом имеюще¬
юся опыта.
Минимальная поливпая норма определяется нормой добега-
имя. При этом должно выполняться условие: т min > (3...5) /пдоб,
| но тпоб — объем воды на единицу площади, обслуживаемой ув¬
лажнителем, которая впитывается в почву от начала подачи в ув¬
лажнитель до того момента, когда струя достигнет конечного се-
чгиия:
/Идоб Ю^увл/^А
| in- f/viu — расход воды в голове увлажнителя, л/с; b — расстояние между увлажни-
|| ршми, м; / — длина увлажнителя, м.
Время добегания, м/ч,
/лоб = /До,	(2.159)
I лг v„ — скорость движения воды в сливе увлажнителя, м/с.
1*ш\ 2.41. Схема си-
<	1гми внутрипочвен-
иого орошения:
I тючпик орошения;
1 шсосная станция;
I	П'ПКТПМС сооружс
инн. / и 5 распредели-
и ii.iii.ir и оросительные
||1у|мц||Ю)»оды; б — внут-
piiim'ihciinuc увлажните-
III / колодиы-пере-
| iut'i.1 irjui; <V - водоот-
MM.ii н л-	гпрационные
1|»У1)()1ЦК)П0ДЫ
171

Один из недостатков ВПО — проникновение значительной ча ¬
сти поливной воды под действием сил гравитации в нижние слои
почвы. Поэтому стремятся избежать сосредоточенного выхода
воды из внутрипочвенных увлажнителей, для чего в конструкции
применяют микропористые материалы и мелкую перфорацию.
ВПО также применяют для орошения овощных культур в за¬
щищенном грунте. Здесь наиболее приемлема трубчатая внутри
почвенно-увлажнительная сеть, которая хорошо сочетается с обо¬
гревом теплиц. Воздух в теплице обогревается радиаторами во¬
дяного отопления, а для обеспечения нужной температуры почвы
в холодные периоды вода, питающая систему, подогревается чере $
смесители, смонтированные в местах выдела воды в распредели¬
тельные трубопроводы. Для обогрева почвы применяют паровоз
душную смесь и пар. Пока корневая система растений малоразви¬
та, высокая температура воды не опасна, но с развитием корневой
системы надо следить, чтобы она не превышала 45 °С.
Внутрипочвенное орошение термальными водами применяют
на стадионах с целью сохранения зеленого газона для продления
спортивного сезона.
Разработан машинный способ ВПО, основанный на механизи¬
рованной подаче воды на заданную глубину одновременно с рых¬
лением почвы. При этом вода подается к агрегату под напором по
гибкому шлашу, затем по рабочим органам (полым лапам) вво¬
дится в почву. Напор в шланге создает передвижная насосная
станция, находящаяся у водоисточника. Гибкий шланг во время
полива наматывается на специально навешенную на трактор ка
тушку, вращающуюся синхронно со скоростью движения агрегата
(при движении к середине гона), затем разматывается (при движе¬
нии от середины к концу гона). Длина шланга 150 м, диаметр
89 мм, глубина подачи воды в почву 25...35 см. Оросительная сеть
для подачи воды состоит из подземных оросительных трубопрово
дов с гидрантами, давление на гидрантах 0,6...0,7 МПа.
Агрегатом управляет один тракторист, за смену он может поли п.
5...8 га. Для проведения поливов агрегатом не требуется планировки
орошаемого поля. При использовании агрегата для ВПО сточными
водами насосную установку оборудуют фекальным насосом.
Трубчатые системы ВПО применяют для подъема и регулирова
ния уровня пресных грунтовых вод в зоне избыточного увлажнения
при двустороннем регулировании водного режима переувлажнен¬
ных почв (см. раздел «Осушительно-увлажнительные системы»).
Увлажнение почвы путем регулирования уровня пресных грум
товых вод, называемое за рубежом субирригацией, в засушливом
зоне осуществимо при наличии сплошного водоупора под всей
орошаемой площадью и при отсутствии вредных солей в почве и
воде (такие условия имеются в поймах рек ледникового питания).
172

Ii таких условиях воду подают в заложенные под почву увлажните-
ми относительно редкого расположения (через 10...100 м) при
(•низком уровне пресных фунтовых вод и водоупора.
2.5.5.	КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ
Капельное орошение представляет собой разновидность микро¬
орошения, т. е. локального увлажнения корнеобитаемого слоя по¬
мпы. Такое увлажнение экологически безопасно, резко сокращает
потребность в поливной воде, применимо на землях со сложным
и фезанным рельефом. К системам микроорошения помимо ка¬
пе щ. ного также относят подкроновое или надкроновое микродож-
ппшше сильно распыленной водой малой интенсивности с площа-
имо увлажнения 1,5...5 м2,атакженизконапорное(1...1,5 м) капель¬
ное орошение с повышенным до 20 ji/ч расходом капельниц.
Главная особенность капельного орошения — увлажнение не-
и учительной части объема почвы, приходящейся на одно расге-
1111 с. При размещении одной капельницы у дерева площадь зоны
уинажнения на легких по гранулометрическому составу почвах не
превышает 1 м2, а на тяжелых — не более 2...3 м2, глубина актив¬
ного промачивания не превышает 1... 1,5 м при поливной норме
/О 150 л на дерево. Ориентировочные сведения о растениях, по¬
минаемых капельницами, приведены в таблице 2.37. Характерные
юигуры увлажнения при капельном орошении тяжелых и легких
но гранулометрическому составу почв показаны на рисунке 2.42.
2.37. Некоторые параметры капельного орошения
Культура
Глубина
распростране¬
ния корней, М
Ширина
междурядий,
Параметры расчетной зоны
увлажнения, м
м
глубина
диаметр
Фруктовые деревья
Нш1пф;|дники
1,5...2,2
0,6... 1,5
ОО ^
(N
0,7...1
0,6...0,8
1,5...2,5
1,2...2
Расчет оросительных норм при капельном орошении основан
ил анализе водного баланса двух зон: увлажняемой при поливах и
1'ш 2.42. Характерные контуры при
капельном орошении:
I	иг м'лых по гранулометрическому со-
i	ы иv ночи; 0 — легких; 1 — поверхность
пичим. капельница; J— очаг переув-
М+111П1ЮЙ почвы; 4 — очаг нормально
vihii ми-иной почвы; 5 — очаг частично
п» • • мнимом почвы; 6 -- граница распро-
•	||1||11Г||мн увлажнения; В и // — диаметр
ii	глуОшш контура увлажнения
173

неувлажняемой в междурядьях, причем корни растений в основ¬
ном сосредоточены в первой зоне и частично захватывают вторую
зону. Наименее изучено расходование влаги на испарение и
транспирацию. Прямой способ измерения — взвешивание боль¬
ших лизиметров объемом около 50 м* и массой около 100 т, в ко¬
торых помещается вся корневая система и растет одно взрослое
дерево. Такие единичные лизиметры построены на некоторых
станциях сети Гидрометслужбы. Главным методом остается ана¬
лиз уравнения водного баланса, основанный на периодическом
измерении фактических влагозапасов в почве. Анализ этих иссле¬
дований, выполненный бывшим УКРНИИГИМом, позволил раз¬
работать способы расчета испарения и транспирации фруктовыми
деревьями:
= ВД^рсн,	(2.160)
где £ip — расходование влаги всем деревом на транспирацию, л, за вегетацию или
поливной период; — биологический коэффициент, зависящий от породы дере¬
ва, площади кроны и облиственности дерева; £(, — потенциальная испаряемость,
которую можно определить, например, по формуле Н. Н. Иванова [см. формулу
(2.37)1, зная декадные значения температуры и влажности воздуха; /,,крон — пло¬
щадь проекции кроны на земную поверхность, примерно соответствующая пло
щади распространения корневой системы.
По расчетам А. И. Голованова биологический коэффициент
примерно равен для яблони 0,55; черешни и абрикоса — 0,5, пер¬
сика — 0,45.
Это главная расходная статья баланса, помимо которой имеет
место физическое испарение с увлажняемой Еуъ и неувлажняемой
Ещъ зон (л/дер. за вегетацию или поливной период). Площади
этих зон зависят от площади увлажнения и площади питания
(площади, приходящейся на одно дерево и зависящей от схемы
посадки FJly м2), а так как последняя в несколько раз превышает
первую, то оба эти испарения становятся значимы:
^ув Уув^о(^д “ ^крон)^ув/^д>	(2.161)
^нув “./нув^о(^д ” ^кроп)^нув/^л»	(2.162)
где FyBm Fuув — площадь увлажняемой и неувлажняемой зон, м2: FHyB = Fn — FyB\JyXi%
fwув — коэффициенты редукции физического испарения в зависимости от влажно
сти верхних слоев почвы увлажняемой и неувлажняемой зон, ориентировочно
они равны 0,25. .0,3 и 0,4...0,45 соогветственно.
Оросительная норма капельного орошения, л/дер. за сезон,
М = £ф + Еуъ + £^ув — Ос — A W,	(2.163)
где £ф — влага, расходуемая деревом на транспирацию, л/дер.; ЕуЬ и £||ув — фи ш
ческое испарение с увлажняемой и неувлажняемой зоне, л/дер.; Ос — сумма иг
174

могфсрных осадков за поливной период, л/дер.; A W— сработка весенних запасов
пн.н и и почве, л/дер.
Приме р. Определить оросительную норму для капельного полива яблони в
i |»(\цмееухом году на севере Крыма. Поливной период длится с 1 мая по 10 сентяб¬
ри, hi это время выпадает 148 мм осадков. Испаряемость по формуле Н. Н. Иванова
iii ног период составила 667 мм. Схема посадки яблони 6x6 м, или плошадь пи-
i.iiши одного дерева, составит Fa = 36 м2; сумма осадков, выпадающих на эту пло-
iii.iiii., 148 • 36 = 5328 л/дер.; площадь кроны взрослого дерева /гкр0н== 25 м* При
биологическом коэффициенте = 0,5 транспирация одного дерева £ф =
0,5 667 • 25 = 8338 л. Площадь увлажняемой зоны для среднесуглинистой по¬
чий принята Ауз =1,5 м2, а /гнув= 36 • 1,5 = 34,5 м2.
Испарение с увлажняемой зоны будет = 0,4 • 667 • (36 • 25) • 1,5/36 = 122 л/дер.,
л г нсуилажняемой — £„ув = 0,3 • 667 • (36 • 25) • 1,5/36 = 2110 л/дер.; с неувлажняе-
мой юны из-за ее большой плошади испарение существенно — в 17 раз больше,
при »том надо иметь в виду специфику климата рассматриваемого региона с ощу-
iiiMUM количеством летних осадков.
Примем, что к началу поливного периода влажность корнеобитаемого слоя
<	in шиит 80% ППВ, а к концу уменьшится почти до влажности завядания. Воз¬
можная сработка весенних запасов составит ДИ^=3120 л/дер.
Оросительная норма, вычисленная по формуле (2.169),
М— 8340 + 2110 + 122 - 5328 - 3120 = 2124 л/дер.
1акая норма, равномерно распределенная по полю, составит на 1 га всего
•I 11 10000 * (36:1000) = 590 м^Да, или незначительное количество воды по срав-
in-Hiiio с испаряемостью, равной 6670 м3Да.
Гасчет поливной нормы и межполивного периода. Примем глуби¬
ну увлажнения 1 м, тогда при площади увлажняемой зоны 1,5 м2
гг о(уьем Wyв = 1,5 м3. При диапазоне регулирования влажности
1	)ПГ1В и при ППВ = 0,364 объема поливная норма т =
1000 - 1,5 Иу^Юмакс — сомин) = 190 л/дер. При расходе капельницы
N К) л/ч продолжительность полива составит около I сут, т. е. в
и-чгние сугок будет полит один модуль. За вегетацию понадобится
II	.12 поливов.
Для расчета графика полива можно воспользоваться графоана-
1111ическим способом А. Н. Костякова (см. «Режим орошения»).
Мни упрощения расчета подекадный водный баланс можно состав-
hi м. только для увлажняемой зоны
А^увд = OcFyai - £ф - £увл - СК + т,	(2.164)
I и	(>t •	отток из увлажняемой зоны преимущественно в горизонтальном направ-
и ими . т —	поливная норма. Все статьи баланса рассчитывают в л/дер.
Используя закон движения влаги при неполном насыщении,
имгсм
0Т = авди(1 —	(2.165)
I и i#„ коэффициент, учитывающий дополнительный вертикальный отток влаги
175

из увлажняемой зоны в подстилающий слой, примерно ав = 1,1...1,2; ta — относи
тельное время,
ta = t/т,
где t — продолжительность межполивного периода, сут, находят подбором; т —
время стабилизации потока, сут;
т — RувСдУ
здесь Лув — радиус увлажняемой зоны; Q — коэффициент влагоемкости почпы.
вычисляют из зависимости каркасно-капиллярного потенциала от влажности гю
чвы в зависимости от ее гранулометрического состава и структуры [см. формулу
(2.76)]; к^ — коэффициент влагопроводности при неполном влагонасыщении
[формула (2.77)].
Основные элементы сети при капельном орошении — капель¬
ницы — устройства, позволяющие подавать малые и устойчивые
во времени расходы воды (1,5...8 л/ч). Истечение воды из них ка¬
пельно-струйчатое, некоторые конструкции снабжены ре1улято
ром расхода. Выпускают поливные гибкие шланги со встроенны¬
ми водовыпусками. Задача капельниц погасить большой напор \\
трубопроводе до значений, обеспечивающих медленное истечение
из сопла капельницы. Некоторые капельницы самоочищаемыс,
другие допускают ручную очистку, т.е. промывку от наносовчи
других включений.
В бывшем СССР выпускали капельницы «Молдавия-1», «Тав¬
рия-1», ВНИИводполимер-3, Узгипроводхоз-2 и др. В Россию им
портируют более совершенные капельницы из США, Израиля.
Системы капельного орошения различают:
по конструкции:
стационарные — предназначены для полива многолетних
насаждений (садов или кустарников) и в теплицах;
стационарно-сезонные — для полива однолетних культур;
сезонные — для орошения однолетних культур, монтирую!
и демонтируют ежегодно;
размещению поливных трубопроводов:
с укладкой по поверхности — сорняки уничтожаются герби
цидами;
расположением на шпалере — для полива плодовых и деко
ративных культур;
укладкой ниже поверхности почвы — строительство ведут на
участках, еще не занятых культурами;
степени автоматизации:
автоматические — все технологические операции выполни
ются автоматически;
с частичной автоматизацией;
с ручным управлением;
176

\ арактеру увлажнения:
локальное увлажнение — капельницы устанавливают непос¬
редственно у каждого дерева или куста при поливе декоратив¬
ных культур, если густота растений 1...2,6 тыс. на 1 га;
полосовое увлажнение — капельницы устанавливают вдоль
ряда растений, применяют при густоте стояния растений более
2,6 тыс. на 1 га.
Методы очистки воды, сосгав и расчетные параметры водоочи-
t iiii.ix сооружений и устройств зависят от качества воды в источ¬
нике орошения, требований капельниц и применяемых устройств
пиоматики.
Системы капельного орошения включают: насосную станцию,
vtrii приготовления удобрений, узел очистки воды, трубчатую
проси тельную сеть с регулирующей и запорной арматурой, микро-
иоцоиыпуски-капельницы на поливных трубопроводах, гидротех¬
нические сооружения на сети, линии связи и систему автоматиза¬
ции, лесополосы, дороги (рис. 2.43).
Па насосной станции устанавливают низконапорные насосы,
фильтры для предварительной очистки воды и сорозадерживаю-
IIIно устройства.
Магистральные и распределительные трубопроводы строят из ac¬
orn оцементных труб марок ВТ-6, ВТ-9 и ВТ-12 или полиэтилено-
Ш.1Ч, с глубиной укладки 0,7... 1 м.
11оливные трубопроводы могут быть наземными или подзем¬
ными с глубиной укладки не менее 0,5 м, изготавливают их из по¬
ни н'илена.
Мри наземном (поверхностном) расположении поливные тру¬
бопроводы размещают вдоль рядов сада, виноградника и других
I	пн.скохозяйсгвенных культур;
пч крепят к стволам растений
шпалерной проволокой на вы-
t огс 0,5...0,7 м над землей или
vk нпдывают непосредственно по
Put. 2.43. Схема системы капельного
орошения:
/ подошборный узел; 2— напорообразую-
|щщ у «ел: 3 — головная задвижка; 4 —
фшм.гр; S - водомерное устройство; 6 — ма-
имчпр: 7— устройство для приготовления и
Iнниш 1 н грубы удобрений; 8 — каналы связи;
11	и И> магистральный и распределительный
фуыицхжоды; // — дистанционно управляс-
ыч шдмижка; /2 - - поливные трубопроводы;
П i .нкчи.ницы; 14 — датчик необходимости
полипа; /5 - пульт управления
ШШШ4Й
тттттпт,
ш ш
тттппь
шиш
,11
■12
177

поверхности земли в приствольной полосе. Диаметр поливных
трубопроводов составляет 12...32 мм. Расход хозяйственного
(внутрихозяйственного) трубопровода равен сумме расходов одно
временно работающих поливных трубопроводов. Обычно поли
вные трубопроводы объединяют в группы (модули), из которых
полив ведут одновременно.
Очистные сооружения в зависимости от качества воды в истом
нике могут включать: сороудерживающие решетки; бассейны-от
стойники; фильтры грубой очистки, а перед поступлением воды и
оросительную сеть — фильтры тонкой очистки и, если необходи¬
мо, установки для обезжелезивания воды.
В голове системы предусматривают узел подготовки и подачи к
оросительную воду химических реагентов и удобрений. Химиче¬
ские реагенты (медный купорос, хлор) и бактерицидные добавки
необходимы для борьбы с зарастанием трубопроводов водоросля
ми, бактериями, грибами. Концентрированный раствор удобре¬
ний или реагентов готовят в емкости (гидроподкормщике), затем
под давлением впрыскивают в магистральный трубопровод.
Основные параметры (диаметры трубопроводов, скорости дви
жения воды по ним и потери напора) определяют по формулам
гидравлики при напорном режиме.
2.5.6.	ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Оросительная система — инженерная гидромелиоративная си
стема, предназначенная для орошения земель, т. е. для регулиро
вания показателей мелиоративного режима на землях с дефици
том естественного увлажнения. Основные задачи оросительной
системы — забрать воду из источника орошения; доставить ее к
орошаемому массиву в нужные сроки и в требуемых количествах и
распределить между отдельными хозяйствами, угодьями и полями
севооборотов; создать оптимальную для растений влажность по
чвы, т. е., по А. Н. Костякову, «превратить воду из состояния со
средоточенного тока в состояние почвенной влаги»; отвести из¬
лишки поверхностных и подземных вод. Выделяют следующие
элементы оросительных систем (рис. 2.44):
источник орошения;
головное водозаборное сооружение;
оросительная сеть;
техника полива;
водосборно-сбросная сеть;
коллекторно-дренажная сеть;
гидротехнические сооружения на сети;
сооружения и устройства по утилизации сбросных и колл с к
торно-дренажных вод;
178

Гии. 2.44. Элементы оросительной систе¬
мы:
/ источник орошения; 2 — головное водо-
инюрнос сооружение; 3 — гидротехнические
«ппружспия; 4 w 5 — магистральный и нагор-
HMil каналы; 6, 8 м 9 ~ участковый, внутрихо-
шПггиспный и межхозяйственный распреде¬
лили; 7 — поливной участок; 10 — лесопо-
-||им; II — водосбросная сеть; 12 — дороги;
13 — поливные борозды
дорожная сеть;
лесные полосы и насажде-
11 Чо
мни;
средства контроля, связи, управления, в том числе средства ав-
тмлгизации;
объекты энергетического обеспечения;
мания и сооружения службы эксплуатации;
орошаемые земли со специфической организацией территории
(поливные участки и т. п.).
Оросительная система представляет собой агроинженерный
комплекс, призванный обеспечить коренное улучшение неблаго¬
приятных природных условий, повышение почвенного плодоро¬
дия с целью получения высоких урожаев, с наиболее эффектив¬
ным использованием земельных и водных ресурсов, без отрица-
к'иыюго воздействия на окружающую территорию.
Источники орошения входят в состав оросительной системы
мии.ко в отдельных случаях, когда для орошения небольших уча-
■	1кон создают небольшие водохранилища, пруды, копани.
Источниками воды для орошения могут быть реки в их есте-
1 ним и юм или зарегулированном состоянии, моря, озера, местный
поигрхностный сток, поступающий в пруды и водохранилища или
и кумулируемый в толще грунта, сточные, сбросные, коллектор-
ио цршажныс и подземные воды.
(>сновные требования к источнику орошения — дать воду в не-
|плодимом количестве и нужного качества. Желательно орошае¬
мый массив располагать вблизи водоисточника. При проектирова¬
нии оросительной системы необходимо знать гидрологические ха-
рлмтристики источника орошения, гидрогеологию и топографию
местности. По ним можно установить возможную площадь оро¬
шения; необходимость регулирования источника орошения и не-
оочоднмость улучшения качества воды; схемы водозабора и пода¬
чи поды на орошаемый массив.
( огласование режима водоисточника и режима орошения осу-
шге тиля ют регулированием водоисточника, приспособлением ре¬
179

жима орошения к режиму водоисточника и одновременным регу¬
лированием водоисточника и режима орошения.
Качество оросительной воды оценивают в соответствии с агро¬
номическими (плодородие почв, предупреждение процессов засо¬
ления, осолонцевания и содообразования, урожайность, качестко
и сохраняемость продукции); техническими (содержание микро¬
элементов, радиоактивных веществ, pH и др.) и экологическими
(содержание эпидемиологически опасных возбудителей болезней,
количество бактерий) критериями.
Головное (водозаборное) сооружение служит
для забора воды из источника орошения и подачи ее в ороситель¬
ную сеть. Выделяют три типа водозабора: бесплотинный, гоютип-
ный, с машинным водоподъемом. По способу забора воды из ис¬
точника орошения различают оросительные системы самотечные
и с машинным подъемом.
Оросительная сеть предназначена для подачи воды от
головного сооружения к элементам техники полива. Она должна
обеспечить плановую водоподачу, соответствовать организации
территории, не препятствовать проведению сельскохозяйствен¬
ных работ, иметь высокий технический уровень, наименьшие воз¬
можную протяженность, стоимость, эксплуатационные затраты,
учитывать потребности в воде других отраслей хозяйства, соци¬
альные нужды населения (энергетика, водный транспорт, здраво¬
охранение, сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение,
местная промышленность, рыбоводство, хозяйственные нужды).
Различают проводящую и регулирующую части оросительной
сети.
Проводящую сеть строят постоянной. Она предназначена для
транспортирования воды от источника орошения к орошаемым
массивам и распределения ее в пределах орошаемых массивов
между отдельными хозяйствами, угодьями, севооборотными уча
стками и полями. К проводящим каналам относят: магистральный
канал и его ветви, межхозяйственные и хозяйственные распреде¬
лители различных порядков, внутрихозяйственные распределите¬
ли. Проводящая трубчатая сеть состоит из магистрального (глав
ного) и распределительных трубопроводов разного порядка.
Регулирующей называют оросительную сеть на поле, она подво
дит воду к элементам техники полива.
Техника полива служит для равномерного распределе¬
ния воды по площади и перевода ее в состояние почвенной влаги
(см. раздел 2.5.2): при поверхностном орошении — поливные бо
розды, полосы, чеки; при подпочвенном — подпочвенные увлаж
нители; при дождевании — различные дождевальные устройства;
при капельном орошении — капельницы.
По конструкции оросительная сеть бывает:
180

открытая, состоящая из каналов в земляном русле, в том числе
с применением противофильтрационных конструкций, или из
попсов;
трубчатая, состоящая из напорных или безнапорных трубопро¬
водов, уложенных в земле, на поверхность вода поступает через
Iмдранты;
комбинированная, в которой основные крупные каналы от¬
крытые, остальная сеть закрытая, или воду от водозабора до хо-
шнства подают по трубам, а внутрихозяйственная сеть сделана в
нпде открытых каналов. Окончательное решение о том, какие эле¬
менты сети будут открытыми или закрытыми, принимают на ос-
иоиании технико-экономического сравнения вариантов, исходя
и 1 конкретных природно-хозяйственных условий.
Сеть на поле устраивают временной, переносной, передвиж¬
ном, подземной, чтобы не мешать механизации сельскохозяй-
I	тонных работ. При поверхностном орошении она состоит из
мременных оросителей, выводных и распределительных борозд;
при поливе дождеванием — из временных оросителей, подземных
мни разборных трубопроводов; при внутрипочвенном и капель¬
ном орошении — из подземных трубопроводов.
Водосборн о-с бросная сеть предназначена для сбора
п о тода избыточных поверхностных вод с полей и для сброса воды
ii t оросительных каналов при окончании их работы и авариях.
Коллекторн о-д ренажная сеть служит для пониже¬
нии уровня грунтовых вод и отвода избыточных грунтовых вод с
и рритории оросительной системы, ограждения от подземных вод,
поступающих на территорию со стороны. Коллекторно-дренаж-
П.1Ч сеть состоит из дрен различных конструкций, внутрихозяй-
<	пк’пных и межхозяйственных коллекторов. Вода отводится в во-
ишриемники.
Гидротехнические сооружения на сети служат для
регулирования уровней и расходов воды вканалах (регуляторы), для
М'шспортировки воды через искусственные и естественные пре¬
нии-гния — водопроводящие сооружения (акведуки, дюкеры, тон-
пени), для сопряжения бьефов — перепады и быстротоки, для учета
тки.! — водомерные сооружения. Гидротехнические сооружения
in ц.ицают автоматами по учету воды, регулированию ее уровней и
Расходов, средствами централизованного дистанционного контро-
14 п управления. Для наблюдения за уровнем грунтовых вод на
| ip< ипаемой территории устраивают сеть наблюдательных скважин.
Д о р о г и проектируют для обслуживания оросительной сис-
м-мы, передвижения сельскохозяйственных машин, проезда авто-
|р.1нспорта. Полевые дороги устраивают для проезда на поле;
инуфихозяйственные дороги — для сообщения между полями, с
W ,1,1.1.(тми и полевыми станами; межхозяйственные — для связи
181

каждого хозяйства с железнодорожными станциями, пристанями,
административными центрами; эксплуатационные — для обслу¬
живания оросительной системы.
Лесные полосы и насаждения сокращают ско¬
рость ветра, уменьшают испарение из почвы, накапливают снег к
зимний период, улучшают гидрологический режим на террито¬
рии. На мелиорируемой территории размещают следующие виды
лесных полос и насаждений: полезащитные, приканальные, дре¬
нажные, придорожные, прибрежные, приводоемные, пастбища
защитные, озеленительные и пограничные.
Средства контроля мелиоративного состояния ороша¬
емых земель включают различные приборы и устройства для из¬
мерений показателей мелиоративного режима земель: наблюда¬
тельные скважины и пьезометры для контроля уровней, напоров,
минерализации и химического состава подземных вод; площадки
отбора проб для определения водно-физических и физико-хими¬
ческих свойств почв; датчики влажности; влагомеры; солемеры;
гидрометрические посты на оросительных и сбросных каналах и
коллекторах; метеорологические посты и другое оборудование.
Средства управления, автоматизации, связи
служат для эксплуатации системы, управления ее работой. Они
включают пульты управления и линии связи с датчиками контро
ля за мелиоративными показателями и гидротехническими соору
жениями. Современные автоматические системы управления обо¬
рудуют информационно-советующими и управляющими элект
ронно-вычислительными комплексами, поддерживающими на
оросительных системах оптимальные режимы работы и оператин
но учитывающими изменения метеоусловий, состояния земель,
элементов оросительной системы, организационно-хозяйствен
ных условий.
Объекты энергетического хозяйства входят в со
став современных оросительных систем. Электроэнергия на ороси
тельных системах нужна для работы насосных станций, подающих
воду в оросительную сеть, создающих напоры для техники поли»;»,
откачивающих дренажные воды; для средств автоматического ум
равления сооружениями, связи; для производственных и жилых
построек, ремонтных баз, мастерских, гаражей и прочих объектом.
Служба эксплуатации системы управляет работой всех элементом
системы, контролирует их состояние, осуществляет ремонт, а также
мониторинг мелиоративной системы и мелиорируемых земель.
Проектируют оросительную систему на основе планов межхо
зяйственного и внутрихозяйственного землеустройства. Орошас
мые земли являются территорией размещения всех элементом
оросительной системы. Оросительную систему располагают ни
землях разных видов собственности: одного (внутрихозяйственная
182

оросительная система) или нескольких (межхозяйственная ороси¬
тельная система) хозяйств, ассоциации крестьянских хозяйств и
i ельскохозяйственных предприятий и даже нескольких админист¬
ративных районов. Площадь орошаемых земель в хозяйствах зави-
ш г от технической оснащенности их и трудоемкости возделыва¬
ния культур. Земли крупных хозяйств делят на производственные
участки. Производственные участки разбивают на севооборотные
участки и участки вне севооборотов. Севооборотные участки в за¬
висимости от специализации хозяйства и основной культуры в се-
и< (обороте подразделяют на рисовые, зерновые, кормовые, овощ¬
ные и др. В хозяйствах с овощным направлением площадь ороша¬
емых севооборотов меньше, чем в хозяйствах с зерновыми или
кормовыми культурами.
( евооборотные участки делят на поля. Число полей и их пло¬
щади зависят от состава культур в севообороте, природных и хо-
ишетвенных требований к технической оснащенности хозяйства.
Постоянные внутрихозяйственные каналы, дороги и водосбро-
•	ные каналы должны проходить только по постоянным границам.
Га (мощение угодий и расположение постоянных границ называют
итипизацией территории.
При организации территории крестьянского хозяйства, пло¬
щадь которого, как правило, не превышает 100 га, на них лучше
и* н о создавать один севооборот (в животноводческих хозяйствах —
Н’рмокой, в овощеводческих — овощной и т.д.), а садовые, ягод¬
ные и огородные культуры размещать на приусадебном участке.
Площадь в границах оросительной системы, занятая посевами
< ельскохозяйственных культур и насаждениями, полив которых
предусмотрен проектом, является орошаемой площадью нетто Fm
(поливная). Площадь пол каналами, сооружениями, дорогами,
нтимми полосами, постройками, а также под небольшими участ-
1.1МИ в границах орошаемой площади, но не орошаемыми по по-
чнешю-мелиоративным и другим условиям, называют площадью
«ичуждений. Сумму поливной площади и площади отчуждений
на tt.utiiiOT орошаемой площадью брутто ^бр-
<	темень использования земельного фонда оросительных си-
•	1ем характеризуют коэффициентом использования орошаемой
площади КЗИ, который должен быть не ниже 0,85...0,9,
КЗИ = FHT/F6f>.	(2.166)
Нее технико-экономические показатели проекта оросительных
| in юм определяют на 1 га нетто и на единицу проектной продук¬
ции растениеводства.
И »ависимости от конкретных природно-хозяйственных усло-
niiil па оросительной системе могут отсутствовать отдельные эле¬
183

менты. Так, на внутрихозяйственной системе нет магистральных и
межхозяйственных каналов. При наличии достаточно хорошей ес¬
тественной дренированности подстилающих грунтов отпадает не¬
обходимость в искусственном дренировании почв и, следователь
но, в коллекторной и дренажной сети.
В отдельных случаях применяют замкнутые схемы сети с по¬
вторно-последовательным использованием оросительной воды.
Подпитывание сбросными, а в отдельных случаях и дренажными
водами каналов оросительной сети — наиболее распространенный
пример повторного использования воды. Возможны еще более
короткие схемы движения воды, когда вода непосредственно
из открытых дрен поднимается насосами на орошаемые участ
ки. В зоне неустойчивого увлажнения практикуют использование
существующей дренажной сети как элемента поливной техники
(системы двойного действия), когда по окончании полива форм и
руется обратный ток воды по тому же комплексу сооружений.
2.5.6.1.	ОТКРЫТАЯ ПРОВОДЯЩАЯ СЕТЬ
Открытая проводящая сеть состоит из каналов различных кон
струкпий: в земляном, облицованном, экранированном русле,
лотковых. Особенность открытой сети — необходимость положи
тельных уклонов по трассам каналов и командование (превыше
ние) старших каналов над младшими. При поверхностном само¬
течном способе полива необходимо также командование уровня
воды в канале над поверхностью земли.
Открытая проводящая оросительная сеть бывает постоянной и
временной. Постоянная сеть проходит по постоянным границам
угодий, а на полях проектируют временную сеть, которая не ме¬
шает сельскохозяйственным работам. Постоянная проводящая
сеть включает:
магистральный канал (МК) — крупное сооружение с расходом,
как правило, более 10... 15 мус, большой протяженности, часто
имеет свое название (например, Донской МК с расходом в голоие
250м3/с и длиной 112 км; Северо-Крымский МК — 300 м3/с п
405 км; Каракумский МК — 800 м3/с и 1500 км). Магистральный
канал и его ветви подают воду от водозаборного сооружения на ис¬
точнике орошения в межхозяйственные и хозяйственные каналы;
межхозяйственные каналы различных порядков распределяю!
воду между отдельными хозяйствами, т. е. подают воду в хозяп
ственные каналы;
хозяйственные и внутрихозяйственные каналы распределяю!
воду внутри хозяйств между производственными участками, сено
оборотами, поливными участками;
184

участковые распределители — это самые младшие каналы от¬
крытой постоянной сети, они подают воду непосредственно на
ноля;
усадебные каналы для полива участков частного сектора, ого¬
родов, садов, парков, скверов, зеленых насаждений, прифермских
кормовых участков и других поливных угодий на территории
усадьбы.
В зависимости от рельефа местности и площади системы оро¬
сительная сеть может включать не все перечисленные каналы.
Постоянные каналы проектируют по командующим (вышерас-
иоможенным) границам обслуживаемых площадей, с положитель¬
ным уклоном по трассе, минимально возможной протяженности
<рис. 2.45).
МХР
14
Рис. 2.45. Расположение оросительной сети на севооборотном участке (пример):
I пили laGopHoe сооружение из межхозяйствснного распре/ютителя; 2 — подпорное сооруже¬
на . / нодомер; 4 —дороги; 5, 13 — водовыпуски в участковый канал и во временный ороси-
||/ii., и трубчатый переезд; 7— участковые каналы; 8— концевое сбросное сооружение: 9—
ж,томные борозды; 10 — направление поверхностного полива; 11 — поливные полосы илибо-
I'ihhu. 12 временные оросители. 14 - лесополосы; 15— севооборотный канал;(Т)
поля севооборота
185

Трассу МК намечают из условий командования над орошаемой
площадью, устойчивости русла, экономичности и в соответствии с
геоморфологией местности. При орошении террас речной долины
в равнинной части крупные МК трассируют по склону долины,
т. е. вписывают в рельеф местности с расчетным уклоном, обеспе¬
чивая командование и экономичность. Трассирование выполняют
отрезками небольшой длины так, чтобы разность отметок начала
и конца каждого отрезка канала обеспечивала заданный уклон.
Возможны два направления трассирования — при заданном
месте водозабора и при заданной площади орошения. В первом
случае место водозабора выбирают из условий комплексного ис¬
пользования водных ресурсов, удобства строительства плотины,
водохранилища, головного сооружения. МК трассируют в сторону
орошаемой территории, высотное положение его определяет от¬
метка головного водозабора, поэтому он может командовать не
над всей территорией. Площадь, подкомандная МК, составит зону
самотечного полива, выше МК орошение возможно только при
машинном водоподъеме.
При заданной площади орошения трассирование ведут от ко¬
мандующей точки этой площади к источнику орошения. При под
ходе МК к реке возможны варианты водозабора: самотечный бее-
плотинный, если уровень воды в реке выше требуемого уровня
воды в МК; самотечный плотинный, машинный (насосной стан
цией) или перенос водозабора выше по течению, если уровень
воды в реке ниже требуемого уровня воды в МК. Выше по тече¬
нию возможно устройство бесплотинного самотечного водозабора
с продлением МК вдоль реки, если уклон ее превышает уклон
МК. Длина продленного (головного) участка МК,
д j VMK-VP+AZ
aZ*.k=	,	(2.167)
где VMK, Vp — отметки уровня воды в реке и МК в месте подхода протрассирован
ного МК; Az — потери напора в водозаборном сооружении; /р, /N)K — уклоны реки и
МК на головном участке А/.мк.
Варианты водозабора сравнивают по экономическим показате¬
лям. Стоимость самотечного бесплотинного водозабора самая
низкая. На пологих равнинах, где уклон реки мал, требуется боль
шая длина головной части МК. При небольших площадях орошс
ния целесообразен машинный водоподъем из реки в МК.
Трасса МК может встречать резкие изменения рельефа (возвы
шенности, понижения). На головной и холостой (транзитной) чл
сти МК возвышенности могут быть пересечены или обойдены
186

фассой МК. Понижения могут быть преодолены трассой МК в
поход, в насыпи, в дюкере, в акведуке, при этом вариант выбира¬
ют из технико-экономического сравнения.
Масть МК, раздающую воду в младшие каналы, называют рабо¬
чей. При расположении рабочей части МК вдоль горизонталей
местности он имеет одностороннее командование, на нем нет
крупных сопрягающих сооружений, а межхозяйственные распре-
иенитсли — двустороннего командования, на них могут быть пост¬
роены гидроэлектростанции. Если МК проектируют по наиболь¬
шему уклону местности, он имеет двустороннее командование, на
нем могут быть сопрягающие сооружения, а также ГЭС, при этом
межхозяйственные распределители — одностороннего командо-
иания.
Межхозяйственные каналы подают воду к командующим отмет-
ым хозяйств. Их проектируют по границам хозяйств, но возмож¬
ности меньшей протяженности и с наименьшим числом водовы-
/1Г ион в каждое хозяйство.
внутрихозяйственные каналы (хозяйственные, севооборотные,
\час тковые, усадебные) должны проходить по постоянным грани¬
цам, командовать над обслуживаемой площадью, иметь положи -
ими,ный уклон трассы и наименьшую возможную протяженность,
<>|)еспсчивать независимую подачу воды каждому севообороту и
усадьбе. Пример расположения открытой оросительной сети на
i	енооборотном участке показан на рисунке 2.45.
Открытые постоянные каналы всех порядков в различных об-
•пщонках или лотках проектируют на плане по тем же правилам,
чю и каналы в земляном русле, но допускают более значительные
vк ионы, так как в них меньше опасность размыва русла.
(>i крытая сеть на поле состоит из временных оросителей и вы-
шжпых борозд, которые устраивают с такими расстояниями, что-
|>ы обеспечить подачу воды в регулирующую сеть (борозды и по¬
чием расчетной длины) или к дождевальной технике (см. рис. 2.26
н \ И)). На рисунке 2.45 временная сеть показана на полях (Т) и (2)
пи поверхностного способа полива, на поле(6) — для полива дож-
|ецал!.ными машинами ДДА-ЮОМ или ДДН-70.
Временная сеть на поле имеет сравнительно невысокую сто¬
имость, однако она создает помехи механизированным сельско-
ммнйственным работам: потери полезной площади составляют
' I %, потери на фильтрацию — 4...5 %, требует затрат труда на
маре 1ку и заравнивание.
Некоторые особенности в пределах поля имеет открытая оро-
I	тельная сеть на рисовых системах в связи с подачей больших
расходов воды в рисовые чеки. Рисовые системы рассмотрены в
ра теле 2.5.7.
Чостоинства открытой проводящей сети: самотечная подача
187

воды по сети; доступность для наблюдений, обслуживания, рс
монта; меньшая стоимость по сравнению с другими типами сети.
Недостатки: снижение коэффициента земельного использования
из-за отчуждения площадей под каналы и вдоль них; строгие тре
бования к рельефу и уклонам местности; потери воды на фильтра
цию в грунт и испарение; фудности автоматизации управления
работой сети.
Каналы являются препятствием при изменении границ угодий,
устройстве транспортных и других коммуникаций. В то же время
они улучшают безводный однообразный ландшафт; способствуют
обводнению и озеленению территории, улучшая условия жи шп
населения; обеспечивают потребности различных отраслей хозяй
ства и социальные нужды населения.
Конструкции оросительных каналов. При обосновании конст
рукнии канала определяют высотное положение уровня воды но
отношению к поверхности земли, форму поперечного сечения,
материал покрытия и экрана. Возможные случаи высотного поло
жения канала показаны на рисунке 2.46.
Сечение в неглубокой выемке применяют, когда не требуется
командование уровня воды в канале над поверхностью земли. Та
кие условия бывают на холостых участках магистральных и меж
хозяйственных каналов и на открытой сети при поливе дождена
нием. Сечение в полувыемке-полунасыпи устраивают для рабочей
части оросительных каналов при поверхностном способе полипа,
требующем командования уровня воды в канале над поверхностью
земли. Сечение в насыпи необходимо для создания командования
канала на малоуклонных местностях и при пересечении каналом
пологих понижений. Сечение в глубокой выемке характерно для
головных участков магистральных каналов и при пересечении ка
налом небольших возвышенностей, холмов. Канал на косогоре ус
траивают при поперечном уклоне местности. Для повышения уе
тойчивости таких каналов требуется крепление низовой дамбы и
перехват поверхностных вод с верхнего склона.
Форма поперечного сечения каналов в земляном русле может
быть различной (рис. 2.47). Ее выбирают из условий устойчивости
русла, экономичности сечения, возможности механизированного
строительства и ремонта. Наиболее распространено трапецеидаль
ное сечение. Для крупных каналов применяют параболические и
сложные сечения. В слоистых грунтах возможно полигональное
сечение; для временной сети иногда применяют треугольное сече
ние.
Каналы в земляном русле имеют наименьшую стоимость стро
ительства, но у них есть существенные недостатки: неустойчи
вость русла, размывы дна и откосов, обрушения и оползания oi
косов, большие потери воды на фильтрацию в грунт. Поэтому
188

■С?
<
м	►
'ггуууууу ууу ууу ууу
я*
с
У#'
У ///
/•••--с.-.-.-.
' уугуууууу у///// ууу	z
Рис. 2.46. Типовые сечения оросительных каналов:
и нгглубокой выемке; б — в полувыемке-полунасыпи; в — в насыпи; г — в глубокой выем-
• ii к-.шпла на косогоре; / - резерв; 2 - кавальер; 3 — закрепляющие зубья; 4 — нагорный
«ii.hi. Ь м В — ширина канала по дну и по верху; h — глубина воды; mi, т2 — заложение отко-
•и \liti превышение бровки канала нал уровнем воды; а — ширина дамбы по верху
и пмомичсски и экологически целесообразно применять на кана-
|.1ч тщитные покрытия и экраны или применять искусственные
l»v< на (см. раздел 2.5.6.4). Покрытием, облицовкой, одеждой кана-
м н.I пинают слой защитного материала, уложенного на дно и от-
*	ш |,| канала. В зависимости от материала покрытия оно может
189

Рис. 2.47. Формы попсрсчнмч
сечений каналов в земляном
русле:
а — трапецеидальное; б — понп
гональное; в — параболическое,
г — сложное
укреплять русло, снижать фильтрацию воды из канала или вы пол
нять сразу обе функции. Экраном называют слой непроницаемого
материала, уложенного по периметру сечения под небольшим
слоем грунта, защищающего экран. Экраны устраивают для спи
жения фильтрации воды из канала.
Крепление русла позволяет увеличить скорость течения воды и
соответственно уменьшить площадь поперечного сечения канала,
сделать откосы более крутыми, уменьшить ширину канала по вер
ху и площадь отчуждений под канал. Поперечное сечение обли
цованных и экранированных каналов выполняют часто трапецеи
дальной формы по условиям производства работ. Выбор защитно¬
го материала для канала зависит от его стоимости, прочности,
долговечности, степени надежности и защиты, наличия местных
материалов.
Иногда технически и экономически целесообразно примене
ние лотков (рис. 2.48). Их применяют для уменьшения фильтра
ции воды из канала; на участках в насыпи; на скальных грунтах;
на неустойчивых, просадочных, пучинистых грунтах; на косого
рах; при повышенных скоростях воды в канале; для устройства
быстротоков и акведуков.
Лотковые каналы представляют собой сборные железобетон
ные конструкции, состоящие из отдельных лотковых звеньев дли
ной 5...8 м, установленных на опорах (см. рис. 2.48). Достоинства
лотковой сети: малые потери воды, отсутствие размыва и зарасти
ния русла, возможность обеспечить командование, индустриалi.
ные методы строительства. Недостатки лотковых каналов: труд
ности транспортирования лотков, их хрупкость, несовершенство
стыков между лотками, отсутствие средств механизации для очис
тки каналов от наносов.
Коэффициенты полезного действия оросительной сети. Объемы и
расходы воды, полезно используемой на оросительной системе,
меньше объемов и расходов воды, забираемой из источника, па
значение потерь воды изо всех элементов оросительной сети в
процессе ее транспортирования. Степень полезного исполыова
ния воды при транспортировании ее по оросительной сети оцени
вают коэффициентом полезного действия оросительной сети (КИЮ
Он равен отношению объема или расхода воды, поданной к >ло
190

1'ис. 2.48. Общий вид и поперечные сечения лотковых каналов (размеры в м):
ч на рамных опорах; б — на сваях; в — на стойках; г — на плитах; 1 — лоток; 2 — свая; J, 5 —
и чпинмй раствор; 4— стойка; 6 — фундаментная плита; 7— песчано-гравийная подготовка;
«V— опорная плита; L — длина свай; И — высота лотка; т — заложение откосов
мп I гам техники полива на поле, к общему объему или расходу
помы, полученной в голове сети.
11	ри определении КПД сети обычно учитывают потери воды на
||м|||1.грацию в грунт, так как остальные потери (на испарение, эк-
I	нмуагационные) составляют небольшую часть от всех потерь
II	К %). В трубопроводах нет потерь воды на испарение и филь-
Iрацию, поэтому для трубчатой сети принимают запас расхода
in hiм I ...3 % на случайные утечки.
Для отдельного элемента сети (канала или его участка) при
ip.ni tи гной подаче воды постоянным расходом КПД равен отно-
IIH IIIIK) расхода воды в конце элемента сети QK к расходу воды в
г-ii* начале Q„
л — QJ Qv.i
•	(1	0„ — Q,ют (Спот ~ потери волы на рассматриваемом участке сети).
Лия канала или трубопровода, распределяющего воду в млад¬
шие шсмснты сети, КПД определяют как отношение расхода
in миной воды к расходу полученной воды в голове этого кана-
м пни трубопровода. Например, для севооборотного канала
191

Лео = ^Оьг.уч/Оьг.со» где Qbr.co, Qbxy4 — расходы воды, получаемые
севооборотным и участковым каналами в их начале, Z(?br y4 — сум¬
ма расходов одновременно работающих участковых каналов.
КПД оросительной сети учитывает потери воды во всех звеньях
сети, его находят как произведение КПД отдельных составляю
щих сети. Например, для оросительной сети севооборотного уча
стка т)с со = г|со' Луч ’ Лво. где r^, т^, -псо — коэффициенты полезно
го действия отдельных элементов оросительной сети — временно
го оросителя, участкового и севооборотного каналов.
Обычно КПД всегда меньше 1, но может превышать и ее, на
пример, когда канал по пути подпитывают грунтовые воды (на
пойме). По нормативам он должен быть для системы МК и его
ветвей не менее 0,9; для остальных распределителей — не менее
0,93; для временных оросителей — 0,95—0,96; для участковых ка
налов в земляном русле — 0,9—0,92; для участковых каналов в бе
тонированном русле — 0,97—0,98; для выводных борозд принима
ют Лв.б =1.
Определение расходов оросительных каналов. Распределение н
использование воды во всех элементах оросительной сети осуще¬
ствляют по взаимоувязанным внутрихозяйственным и общеси
стемным планам. Внутрихозяйственные планы водопользования
составляют на основе графиков гидромодуля для севооборотных
участков, усадьб, отдельных орошаемых участков с учетом оргапн
зации труда в хозяйстве. Общесистемный план водораспределеиии
составляют по внутрихозяйственным планам водопользования,
увязывают с режимом водоисточника. Обычно хозяйства получа
ют воду непрерывно в течение вегетационного периода. Поочс
редкое распределение воды хозяйствам (водооборот) допускают
при небольших площадях орошения, в периоды малого погребло
ния воды, в маловодные годы при недостатке воды в источнике
орошения.
Согласно планам водопользования и графикам гидромодуля
проводящая сеть, кроме распределителей последнего порядка
(участковых каналов), постоянно действующая, т. е. работает мегь
поливной сезон, участковые каналы и временные оросители пери
одически действующие.
Расчет расходов нетто начинают с младших постоянно дейстиу
ющих каналов (севооборотных и усадебных), так как для них име
ются расчетные ординаты графиков гидромодуля. Максимальные
и минимальные расходы нетто для севооборотного канала опрсде
ляют по формуле
Qcfo.m Q^c/oMi	(2-1М)
где q — расчетная ордината графика гидромодуля, л/(с • га); Fc /0	—	площадь	и
вооборотного участка нетто, га.
192

Расходы нетто старших каналов определяют суммированием по
участкам расходов нетто отходящих от них младших каналов. Для
постоянно действующих каналов расчетными расходами при про¬
ектировании каналов считают, м3/с, л/с: максимальный Qmzx\ ми¬
нимальный (?min и форсированный Qf.
Максимальным считают расход брутто (см. далее) в расчетном
течении, подсчитанный по максимальной ординате графика гид¬
ромодуля. По максимальному расходу определяют поперечные
размеры каналов и проверяют канал на устойчивость в отношении
размыва и заиления.
Минимальный расход принимают Qmin = 0,4 Qmax и проверяют
командование уровней воды в каналах старшего порядка над уров¬
нями воды в младших каналах. Если командование не обеспечива-
<• I ся, то на старшем канале проектируют подпорные сооружения,
ус танавливая их число и место.
В отдельные периоды эксплуатации системы по каналам пода¬
ют повышенные (форсированные) расходы (например, в том слу¬
чае, когда изменяется режим орошения, структура посевов или
при изменившихся климатических условиях: для среднесухого
тда было два полива по 600 м3/га, а для сухого потребовалось еще
ii	на полива). Форсированный расход находится умножением ко¬
эффициента форсирования Kf на максимальный расход.
Коэффициент форсирования принимается в зависимости от мак-
( нмального расхода: при Qmax менее 1 м3/с Кг = 1,2; 1...10 м3/с - Кг=
1,15; 10...50 м3/с -Kf= 1,1; 50...100 м3/с - Kf = 1,05; при макси¬
мальном расходе более 100 м3/с — Kf= 1. Каналы внутрихозяй-
i I пенной сети, работающие периодически, не форсируются.
Расходы нетто участковых каналов и временных оросителей
помучают делением расхода старшего канала на число одновре¬
менно работающих младших, которое принимают в соответствии
I технологией поливов, организацией труда, в увязке с послепо-
мшшой обработкой поля. Обычно расходы нетто участковых кана-
нж бывают в пределах 100...250 л/с, временных оросителей —
Ю, ХО, выводных борозд — 10...25 л/с. При дождевании расходы
нетто временных оросителей равны расходу дождевальной маши¬
ны, а число машин, одновременно работающих на одном поле,
определяют из условия своевременного полива ноля.
Расходы нетто учитывают только потребности растений в воде, но
при работе каналов происходят потери воды на испарение, фильтра¬
цию 11 жеплуатационные утечки, поэтому в каналы подают расходы
npv I то, превышающие расходы нетто на значение потерь воды.
Расход магистрального канала в голове системы:

или
a.K.br = ^L,	(2.170)
Лм.к
где QM Kbr — расход брутто магистрального канала в голове системы, м3/с;	<>р
лината графика гидромодуля системы, л/(с*га);	—	площадь оросители» >п
системы брутто, га; КЗИ — коэффициент земельного использования сисгсмм
(средневзвешенное значение); т)с — коэффициент полезного действия системы
(средневзвешенное значение); (?fbr — расход брутто для одного мелиоративном*
района; т|м к — коэффициент полезного действия магистрального канала.
Расход брутто, предназначенный для /-го мелиоративного рай
она,
__ QjFj.bT КЗИ,	Q 17|)
100&П/С	’
где <?,• — ордината графика гидромодуля для /-го мелиоративного района, л/(с im),
F/br — плошади, орошаемые из каналов (трубопроводов), обслуживающих мслш»
ративный район, брутто, га; КЗИ, — коэффициенты земельного использомшы
для мелиоративного района; г|/с — коэффициенты полезного действия системы
межхозяйственных распределителей, обслуживающих мелиоративный район.
В гидравлическом расчете холостой части магистрального к;»
нала определяют размеры поперечного сечения, скорости воды п
уклон, с которым будут проектировать и трассировать на место
сти магистральный канал.
Для остальных постоянно действующих каналов расчетные
расходы брутто определяют последовательно от младших каналом
к старшим. Расчеты выполняют для самого невыгодного случая
работы каналов по расчетной трассе, имеющей наибольшую про
тяженность. При самотечном поверхностном орошении на рас¬
четной трассе показывают только одновременно действующи**
временные оросители, каналы, потери на фильтрацию, а при дож
девании — трубопроводы, их длину, расходы.
Расчетный расход нетто участкового распределителя, л/с,
Gyp П1 “ 0B.O.nt^>
где QB0.br — расход временного оросителя брутто, л/с,
& .o.br бв.о.м/Пв.с»
Qb.o.m “ расход временного оросителя нетто, л/с; Лв.о — коэффициент полсшшн
действия временного оросителя: п — число временных оросителей, одноврсмснии
получающих воду из участкового канала.
Чтобы получить расход брутто участкового распределители, к
194

расходу нетто добавляют потери на фильтрацию
Gyp.br Oyp.nt бф»
(2.172)
I 'I' (Л|> — потери волы па фильтрацию по длине участкового распределителя, л/с,
I и » - удельные потери от расхода на 1 км, % (см. разд. 2.5.6.3); С?ур.т — расход
I iiiiitfia. нетго, м3/с; / — длина канала, км.
Аналогичными определяют потери во внутрихозяйственной и
чп шйственной распределительной сети.
Расчетный расход хозяйственного распределителя (нетто) или
itiivi рихозяйствснного равен сумме расходов брутто (не округлен¬
ных до стандартного значения), одновременно работающих участ-
I иных распределителей:
Погори определяют по зависимости (2.173), но берут £>урп( и I
ми хошйственного распределителя.
\о (яйственные распределители форсируют, поэтому определя-
МИ форсированный (QJ) и минимальный (Qmin) расходы.
Расчетные расходы межхозяйственных распределителей и ма-
I in грального канала устанавливают по участкам.
Гаечетный расход Qnl в голове каждого участка равен сумме
p.i. ходон брутто (Оьг) младших каналов, одновременно получаю¬
щих коду изданного старшего канала на этом участке, плюс поте¬
ри поды на фильтрацию на этом участке.
11плученные расчетные расходы по всей длине расчетной трас-
<	i i округляют до стандартного значения в большую сторону. Стан-
ыртыс расходы каналов: 150, 200, 250 и т. д. с градацией через
•ti н/с до 2000 л/с, а дальше — 2,1; 2,2; 2,3 и т. д. с градацией че-
р>-1 •>, I м'/с до 10 м3/с.
1‘лс ходы брутто для лотков и трубопроводов
' i|, ко к|>фициент полезного действия лотка или трубопровода.
(>п|К‘дсление расчетных расходов при поливе затоплением. Полив
птпгмисм осуществляют на рисовых оросительных системах,
(2.173)
(2.174)
(2.175)
(2.176)
195

при этом для каналов выделяют следующие расходы: (2П1ах — макси¬
мальный расход, соответствующий периоду создания слоя воды n;i
рисовом поле, по нему определяют пропускную способность k;i
налов, м3/с; Qm— минимальный расход соответствует периоду
поддержания слоя воды на рисовом поле, м3/с.
Максимальный расход канала, м3/с,
0тях=1’1Гм<1соКв,	(2.177)
1000л
где Fnt — гшощадь нетго, обслуживаемая каналом, га; qco — максимальная ордшы
та графика гидромодуля севооборота, л/(с * га); Къ— коэффициент водооборотл,
KB = t3Jt0,	(2.178)
где Ъ к — время первоначального затопления рисовых карт на всей оросится ыюм
системе, сут; /0— время первоначального затопления обслуживаемой данным k:i
налом площади, сут; п — коэффициент полезного действия сети.
Продолжительность затопления всех посевов риса tXK на рисо
вой системе не должна превышать 20 сут.
Минимальный расход, м3/с,
О	• - ^нт9тм	/9 |7Ц)
тш 1000л ’
где ^min — минимальная ордината графика гидромодуля, соответствующая перио
ду поддержания слоя воды на рисовом поле, л/(с ■ га).
Расход воды на чек, л/с, при его затоплении
Q4 = F4qu	(2.180)
где q\ — удельный расход при заливе чеков, принимают 12...30 л/(с • га).
Расход на весь севооборот, м3/с,
Ос о “ (7max^co.nt >	(2.1S I)
где — площадь рисового севооборота, га.
2.5.6.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ
К поперечным сечениям оросительных каналов предъявляю!
ряд требований. Сечения должны быть статически устойчивыми
(не размываться и не заиляться), обладать наибольшей пропуск
196

мои способностью, потери на фильтрацию должны быть
минимальными.
Размыв в канале происходит в результате движения воды с
|>(>лмной скоростью. Максимальная или критическая скорость vKp
М1ШСИТ от грунта и степени шероховатости дна и стенок канала,
чем плотнее 1рунт и меньше шероховатость, тем больше критиче-
| кая скорость; от значения гидравлического радиуса; от количе-
<	та и качества наносов: мелкие глинистые наносы, отлагаясь на
пне канала, понижают шероховатость, а крупные — повышают
шероховатость и уменьшают критическую скорость.
Критическую скорость на размыв при гидравлическом радиусе,
in- ранном 1, вычисляют по формуле А. А. Черкасова
' "r vKii — критическая скорость, м/с; Укр.о— табличное значение скорости при R =
I, к — гидравлический радиус, м; а — показатель степени, в среднем равный
ii. I. с унеличением связности грунтов он увеличивается.
Гели нет данных о гидравлических элементах канала, то крити¬
ческую скорость на размыв определяют по эмпирической зависи¬
мости С. А. Гиршкана
vKp = №,	(2.183)
I dr К — коэффициент, зависящий от грунта, принимают для тяжелых фунтов 0,6;
•ни г()слних — 0,62; легких — 0,58; Q — расчетный расход канала, м3/с,
пни пользуются справочниками.
11ри движении потока по руслу канала наблюдается турбулент¬
ным режим. Наряду с горизонтальной составляющей имеется и
игр шкальная составляющая, которая обусловливает взвешивание
Hill юсов.
Заиления не будет, если значение вертикальной составляющей
и ► а жегся больше гидравлической крупности наносов — скорости
пеглапия данной фракции на дно канала. Транспортирующую спо-
ч ihi юс гь потока и критическую скорость при заилении определяют
по эмпирическим зависимостям, например Е. И. Замарина:
мри 2 < W < 8 мм/с
I ii v скорость течения воды в канале, м/с; W — гидравлическая крупность ча-
•	шм (|н*дпсго диаметра, мм/с; R — гидравлический радиус канала, м; / — уклон
мм
VKp VKp.0^W>
(2.182)
при 0,4 < W <2 мм/с
(2.184)
(2.185)
197

Незаиляющая скорость, м/с,
или
(2.186)
(2.187)
где А — эмпирический коэффициент, А = 0,33 при W < 1,5; Q — расчетный рас
ход канала, м3/с.
Для каналов периодического действия vn3 принимают 0,3 м/с.
Скорость заиления зависит от глубины воды в канале, с повыше¬
нием глубины воды в канале она увеличивается. В глубоких кана¬
лах (более 4...6 м) может одновременно происходить и размыв и
заиление, это неустойчивое русло. Если требуется пропустим,
большой расход, то увеличивают ширину канала по дну.
Коэффициент формы русла
где р — коэффициент формы русла, равный отношению ширины канала по дву к
глубине воды в канале; Q — расчетный расход, м3/с; м — коэффициент заложе¬
ния откосов.
При Q = 1 м3/с и т = 1 р = 2.
Русло, устойчивое в отношении размыва и заиления, имеш
большую ширину и меньшую глубину, это широкое и неглубокое
русло.
Канал гидравлически наивыгоднейшего сечения, т. е. с макси¬
мальной пропускной способностью, будет при максимальном зна¬
чении гидравлического радиуса. Русло, обеспечивающее макси¬
мальную пропускную способность, имеет большую глубину и
меньшую ширину, т. е. это глубокий и узкий канал.
Оросительные каналы рассчитывают по формулам равномерного
движения воды в открытом русле, используя формулу Шези v= C\[Ri
Для расчета необходимо знать расходы Qmax, Qmin, Qf, расчсг
ный уклон дна канала /, коэффициент шероховатости п принима
ют но справочникам в зависимости от грунта и расхода. При Q •
<	1 м3/с для каналов непрерывного действия в земляном русле в
связных и песчаных грунтах п = 0,025; для каналов периодически*
го действия — 0,0275; для временных оросителей — 0,03; для капа
лов с бетонной облицовкой п = 0,012...0,014; т — коэффициеш
заложения откосов, принимают 1...1,5.
В результате расчета определяют: b — ширину канала по дну,
м; И — глубину наполнения канала, м; v — скорость движения
воды, которую необходимо сравнивать с критической в отноик-
нии заиления и размыва: vmax < vKp; vmin > vH3.
P = 3yfQ~m’
(2.188)
198

Расчетную скорость в канале принимают vp = (l...l,05)vll3;
имощадь живого сечения, м2:
S—Q /vp;
(моченный периметр, м,
X = b+2hyj\+m2;
I ндравлический радиус, м,
R = yJS-
« о м|)фициент Шези, м°’5/с,
C=-Ry.
п
Для практических расчетов значение коэффициента Шези до¬
пускается принимать по гидравлическим справочникам. Для при¬
паи жемных расчетов y = \,5>Jn при R< 1 и y-l,3yfn при R> 1.
Задачу решают подбором: задают стандартную ширину b и для
|м шичных глубин h определяют последовательно S, %, R, С и рас-
мщную характеристику, м3/с,
K=SCyfR.
( I роят график зависимости K=f(h), а затем находят значения
Iисходных характеристик /Гтах, Кт\„, Kf, м3/с, по формуле
K=Q/J1,
I |Г (> - расчетный расход, М3/с, принимают соответственно С?тах. Стт> Q/-
Но графику находят соответствующие значения Атах, Л|111П, hf
I	’lyiMin, при которых обеспечивается пропуск максимального, ми¬
нимального и форсированного расходов. Затем определяют ско-
|ioiи. поды в канале при пропуске форсированного или макси-
M.iiii.iioio (если канал не форсируется) расхода воды и сравнивают
| <• < критической скоростью в отношении размыва и заиления;
II	ни условие не выполняется, т. е. в канале идет размыв или заи-
■Ц-mu', го расчет продолжают.
199

в
Если канал сложного полигонам ы ют
сечения (рис. 2.49), то вычисляют шири
ну канала по верху, м,
В = 2m\dcl + 2m2dc2 + b, (2.1 SO)
где ni\, mi — заложение откосов; dcb dc2 — их ш.ко
ты, м.
Hv. ь.чу. ivattiti iiujuiiu-	,-r	о
нального сечения	Площадь	живого	сечения,	Nr:
S = iS| + S2;
S= (b + m\dc\)dc\ + (b + m,dci + nt2dC2)dc2.
Смоченный периметр, м,
X=b+2dclijl+mf +2dc2yj\+m2.
Далее расчет проводят так же, как для каналов трапецеидально
го сечения.
Гидравлический расчет лотков параболического сечения им
полняют по формулам равномерного движения. При большой
скорости потока в лотке распределение воды затрудняется, по:>то
му лотки параболического сечения не следует проектировать с ук
лоном больше 0,0035 (при п = 0,012).
Площадь живого сечения, м2, для параболического сечения
где В — ширина лотка по верху, м; h — глубина воды в лотке, м.
Ширину лотка можно найти из уравнения параболы, проходя
щей через начало координат,
где р — параметр параболы. Для лотков с глубиной d,< 1 м р = 0,2; при </, > I м
Р = 0,35.
Смоченный периметр, м,
(2.190)
В = 2yj2pd,,
(2.191)
X = Adf,
(2.19.»)
200

I дс cx = B/h.
По результатам расчетов строят графики зависимостей Q =/(А)
и v =/(Л) и определяют И и v. Полная высота лотка, м,
// = А + ДА,	(2.194)
I щ- лй — превышение верха лотка над уровнем воды, зависит от скорости и глуби¬
ны поды в лотке. Если v < 1 м/с и Л< 1 м, то ДЛ > 10 см, если v > 1 м/с и Л> I м, то
\/<	10...20 см.
Полученную высоту округляют до стандартной 30; 40; 50; 60;
/0; 80; 90; 100 и 120 см.
Лотковую сеть проектируют на внутрихозяйственных каналах,
работающих периодически, поэтому их не форсируют.
Увязка уровней воды в каналах. Самотечная подача и распреде-
неиие воды по орошаемой площади возможны только при коман¬
довании старших каналов над младшими, а младших — над повер-
мюстью земли. Поэтому под командованием понимают превыше¬
ние уровня воды в старшем канале над уровнем в младшем, а во
иременном оросителе — над орошаемой поверхностью.
Высота командования зависит от назначения канала. При по-
Iюрхпостных самотечных способах полива для подачи воды в по¬
ни иную сеть уровни воды во временных оросителях должны быть
на 0,05...0,1 м выше орошаемой поверхности при поливе по бороз¬
дам и на 0,1...0,2 м — при поливе по полосам. Максимальный уро-
тм1ь воды в участковом распределителе должен командовать над
уровнями воды во временных оросителях на значение потерь
(1),05...0,15 м) в водовыпусках.
Гак как для оросительных каналов постоянного действия уста¬
навливают три расчетных расхода (минимальный, максимальный
и форсированный), а для каналов периодического действия — два
(минимальный и максимальный), то увязка уровней воды, соот-
тчегвующих расчетным расходам, зависит от условий работы со¬
прягающихся каналов. При сопряжении каналов постоянного
нгиствия необходимо, чтобы максимальный уровень воды crapule¬
nt канала в точках водозабора был выше форсированных уровней
поды младших каналов.
Каналы постоянного дейсгвия с каналами периодического дей-
•	мши и последние между собой сопрягают по максимальным
уровням воды в них. Значение командования должно составлять
0,05...0,15 м.
201

Командование может обеспечиваться при свободном или под¬
порном уровне воды в старшем канале. Уровни воды в каналах
поднимают, устраивая в них перегораживающие (водоподпорные)
сооружения.
При пропуске минимальных расходов, т. е. при минимальном
глубине наполнения канала, командование обеспечивается только
посредством создания подпоров в точках водовыпусков.
Положение уровня воды в лотковом канале, м, при подаче воды н
поливные шланги находят из условия создания на каждом гидран¬
те свободного напора
Н„ = 3,5DW + ДАГ,	(2.195)
где Dm — стандартный диаметр поливного шланга, м; Лйг — потери напора на гид
ранте 0,15...0,2 м.
Уровень воды в лотковом канале, м, в точке водозабора должен
превышать отметку поверхности земли на
Н — Нл + Ahw,	(2.1%)
где Ahw — потери напора в водовыпуске 0,15...0,2 м.
Для сифонных водовыпусков превышение уровней воды над
поверхностью земли должно быть не менее 0,5 м, а дна лотка над
поверхностью земли при подаче во временные оросители — не бо
лее 1,5 м.
Продольные профили. Основным рабочим чертежом при строи
тельстве оросительных каналов является продольный профиль, на
котором указывают все проектные размеры, высотные отметки и
объемы земляных работ. Строят продольные профили в соотвсг
ствии с требованиями отраслевого стандарта.
На спланированных площадях продольные профили времен
ных оросителей не строят. Для увязки уровней устанавливаю!
только отметку уровня воды в голове временного оросителя. Па
неспланированных площадях со сложным рельефом, не обеснечп
вающим естественного продольного уклона временных ороси п-
лей, предусматривают создание земляной подушки за счет срс юк
и подсьшок для получения командного уровня. Высота земляных
подушек обычно не превышает 0,3...0,5 м, откосы не менее 1 : I
Для установления размеров и расположения земляной подушки
по трассе временного оросителя строят продольный профиль по
верхности земли. На участках с обратными уклонами нанося i
проектную линию спланированной трассы так, чтобы обьом
срезки несколько превышал объем подсыпки. На безуклонпы.ч
202

участках линию проводят с минимальным допустимым уклоном
(/	0,0002). Все отметки и размеры выписывают под профилем.
Превышение гребня дамбы канала над максимальным уровнем
иоцы принимают по нормативам (табл. 2.38).
Ж. Превышение гребней дамб и бровок берм каналов над максимальным уровнем
воды
исход воды в канале, м3/с
Превышение гребней дамб и бровок берм каналов, см
без облицовки с грунтово¬
пленочным экраном
с облицовкой
До 1
20
15
1...10
30
20
10...30
40
30
30...50
50
35
50... 100
60
40
Построение продольных профилей внутрихозяйственных, хо-
шйственных и межхозяйстаенных распределителей и увязку уров¬
ней воды выполняют в той же последовательности. Только в кана¬
лах постоянного действия дополнительно показывают форсиро-
нанный уровень воды, относительно которого вычисляют отметки
I ребня дамб.
Если расчетный уклон канала меньше среднего уклона местно-
i гп, то проектирование продольного профиля выполняют с при¬
менением сопрягающих сооружений (перепадов). Число и места
ич расположения определяются рельефом местности и протяжен¬
ностью канала. Сопрягающие сооружения обычно совмещают с
иодоподпорными и располагают их ниже водовыпусков в младшие
каналы. Ширину дамб каналов по верху и ширину берм принима¬
ют из условия производства работ и удобства эксплуатации. Попе¬
речное сечение канала строят для одного или нескольких харак-
и'рных сечений с указанием пикета и основных параметров.
Проектирование продольного профиля лоткового канала. Лотко-
Ш.1С каналы проектируют на опорах с возвышением их дна над по¬
верхностью земли не менее 0,2 м и не более 4 м. Превышение от¬
меток воды в младших (участковых) лотковых каналах над поверх¬
ностью земли в точках водовыпусков должно обеспечивать подачу
необходимого расхода воды в зависимости от способа полива и
мша водовыпуска. Лотки с различной глубиной сопрягают, совме¬
щая дно смежных лотков. Глубину лотка для каждого участка ка¬
нала назначают из условия превышения боргов лотка над макси¬
мальным уровнем воды не менее чем на 0,1 м.
Особенности проектирования оросительной сети на просадочных
юмлях. Просадочные явления распространены на новых, ранее не
орошавшихся землях, сложенных лессовыми грунтами.
Просадочные свойства грунтов проявляются при их увлажне¬
203

нии, что обусловливается расклинивающим и смазывающим дсп
ствием молекул воды, проникающих в места контактов частиц
грунта, разрушением структурных агрегатов и сопровождаете и
уменьшением прочности пород и их доуплотнением.
Вдоль каналов образуются террасы и трещины глубиной
12... 15 м и шириной до 1 м. Опускание поверхности земли досги
гает 2...2,5 м. Каналы теряют командование, затрудняется распре
деление воды.
Для устранения просадочных явлений при строительстве оро
сительной сети на лессовых грунтах предусматривают защитимо
мероприятия в соответствии с Временными указаниями по проек
тированию оросительных систем на просадочных грушах
(ВСНУ-66).
Борьбу с просадками ведут двумя способами: предупреждаю!
возможность проявления просадок устройством каналов-лоткон
или закрытой оросительной сети; ускоряют процесс просадки с
наименьшим ущербом для сооружений.
Основное мероприятие на каналах, проходящих в земляном
русле, — предварительная замочка по трассе канала. Для этого се
чение канала выполняют неполным профилем и пропускают воду,
что вызывает просадки. Места просадок уплотняют, трещины ia
сыпают, дамбы и подушки отсыпают из пригодного для этих не
лей фунта.
Оросительную сеть в лессовых грунтах строят со значительным
увеличением объемов земляных работ.
2.S.6.3.	ПОТЕРИ ВОДЫ В КАНАЛАХ И ИХ РАСЧЕТ
Все виды потерь оросительной воды можно объединить в еле
дующие основные группы: 1-я — потери воды из оросителыних
каналов на фильтрацию и испарение с водной поверхности; 2-я
потери с орошаемого поля на фильтрацию и испарение; 3-я
эксплуатационные потери, утечки и холостые сбросы из канало».
4-я — технологические потери.
Потерь 3-й группы не должно быть на системе, это показа гель
плохой службы водопользования; 2-я группа потерь должна бы п.
значительно сокращена в результате выполнения научно обосно
ванного режима орошения и применения высокой агротехники
при качественно выполненной планировке. Эта группа потерь он
ределяет коэффициент использования воды, который должен
быть не менее 0,9...0,95. Потери 4-й группы определяются техно
лопией возделывания сельскохозяйственной культуры.
Основные виды потерь — это потери из оросительных канал он
(1-я группа), от которых в большой степени зависит значение ко
204

м|)(|и1циснта полезного действия канала и всей системы. При про-
<мпронании эти потери устанавливают расчетом.
При расчете потерь воды на фильтрацию из оросительных ка-
icuiou имеет место два основных случая: первый — каналы работа-
пн длительное время; второй — каналы работают периодически
(мну грихозяйственные распределители).
Постоянно действующие каналы. Ахадемиком А. Н. Костяковым
пня каналов, работающих длительное время при безнапорной
фнш.грации, установлено, что потери воды на фильтрацию в еди¬
ницу времени на единицу длины в трапецеидальном русле про¬
порциональны смоченному периметру канала
0ф = 0,011бЛфЛ (b/h + 2v yjl+m2),	(2.197)
1СЛ|> — объем воды на фильтрацию в трапецеидальном русле, м3/(с • км); Кф —
| и м|к|)ициснт фильтрации, м/сут; b — ширина канала по дну, м; h — глубина воды
н I..'ишле, м; v — коэффициент, учитывающий капиллярное боковое растекание, v
шишirr от свойств грунта: легкие v = 1,1; тяжелые v = 1,4; т — коэффициент за-
|*>м'иия откосов каналов.
Для трапецеидальной, параболической и полигональной форм
поперечного сечения каналов, м3/(с • км), расход воды на фильт-
р.нипо вычисляют по формуле Н. Н. Павловского
0$ = 0,01 \бКф(В + 2А),	(2.198)
I иг II - ширина но урезу воды в канале, м.
1хли нет данных о размерах поперечного сечения канала, то
погори на фильтрацию, м3/(с • км), определяют по эмпирическим
мнисимостям С. А. Гиршкана
<2Ф = 0,63 КфМ	(2.199)
| и- А,|, измеряют в м/сут; a Q — в м3/с.
Можно пользоваться также эмпирическими зависимостями
V II. Костякова, устанавливающими связь между потерями воды
и июйствами грунтов, % на I км,
о	= А/QT,	(2.200)
I и /I и т — зависят от водопроницаемости грунта:
3,4
или легких о= —тгг',
£0.5
205

для средних а=-
для тяжелых а=
С — расход нетто, м3/с.
При близком залегании уровня грунтовых вод создается подпор
фильтрационного потока. Расчеты весьма сложны, поэтому огрл
ничимся некоторыми зависимосггями:
где У — коэффициент, зависящий от глубины залегания грунтовых вод.
С. Ф. Аверьянов предлагает следующую зависимость:
где К\ — коэффициент капиллярной проницаемости при полной влагоемкостп к
учетом защемленного воздуха в порах гру?гга,
здесь W — полная влагоемкость грунта с учетом защемленного воздуха; W0 — mi
пиллярная влагоемкость; р — пористость грунта; Як — максимальная высота ка
пиллярного поднятия воды в грунте, м.
Потери воды в каналах на испарение составляют небольшую
часть потерь и их определяют по зависимости
где Qu — потери воды на испарение, м3/(с км); h — глубина воды в канале, м; с
слой испарившейся воды, м/суг; т — заложение откосов.
Каналы, работающие периодически. Когда каналы работают ис
риодически, то грунт водой не насыщен, поэтому вначале пропс
ходит впитывание, а затем фильтрация. Потери вычисляют по tii
висимости А. Н. Костякова
Qj, = 0,0116	(1 ■+0,5	(В + 2И),
В
(2.20?)
G, = 0,01 \6he(b/h + 2т),
(2.201)
(2.201)
где: Qu — потери воды из канала, м3/(с км); —
воды в почву за период работы канала, м/сут.
206
— средняя скорость впиты нация

Каналы периодического действия в единицу времени теряют
йоды на фильтрацию больше, чем каналы постоянного действия.
2.5.6.4.	ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ЭКРАНЫ И ОДЕЖДЫ
НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛАХ
В целях уменьшения (устранения) потерь воды из ороситель¬
ных каналов на фильтрацию предусматривают создание противо-
фшп. грационных одежд или облицовок, гидроизоляций и водо¬
непроницаемых экранов из естественного фунта, нефтяного би-
I	ума и пластмассовых пленок. Жесткие облицовки выполняют из
иг гона, сборного или монолитного железобетона.
Критерием для оценки и выбора противофильтрационных ме¬
роприятий служит слой воды, теряемый из канала через смочен¬
ный периметр в течение суток. Если из канала теряется слой воды
понес 30 см, то противофильтрационное мероприятие предусмат-
рпиают обязательно, а 5...10 см — канал работает удовлетвори-
П'Щ.НО.
1$ отдельных случаях при неблагоприятных инженерно-геоло-
шчсских условиях (просадочные, оползневые грунты, косогорные
участки и др.) потери воды из оросительных каналов не допуска-
it I ни.
Экраны из естественного грунта. П ротивофильтрационные эк-
Ii.iим проектируют по периметру канала. Создают слабоводопро-
пнцаемый слой из естественного грунта путем уплотнения русла
I	.шала динамическим методом специальными машинами или уда¬
рами плиты массой 0,5...3 т, которую сбрасывают экскаватором с
нысоты 1...3 м многократно в зависимости от толщины создавае¬
мою экрана, влажности фунта. Желаемое уплотнение обеспечи-
наггся при влажности фунта: на легких почвах 16... 18 %, средних —
М)...22, 'тяжелых — 22...26 % массы. Допускается отклонение 4...5 %
(нмимальной влажности. При повышенной влажности качество
VII ношения значительно снижается. (На Азовской оросительной
11к-, теме при строительстве применяли этот метод, но из-за близ-
юго расположения уровня грунтовых вод достигнуть уменьшения
потерь не удалось.)
11ротивофильтрационная эффективность экрана
п ~ Q$\/С?ф2>	(2.205)
I in- (>,|,| - потери иолы на фильтрацию до уплотнения; С?ф2 — потери воды на
фиш.]рацию после уплотнения.
11огсри на фильтрацию, м3/(сут • м2),
207

до уплотнения
Qf\= K$\J\
и после уплотнения
0/2 = Кр2^2,
где и Кф2 — соответственно коэффициенты фильтрации до и после уплопи¬
ния, м/сут; J\ и J2 — 1радиенты напора до и после уплотнения.
Основные показатели качества ударного уплотнения: толщина
создаваемого экрана; водопроницаемость, которая характеризует
ся коэффициентом фильтрации Кф и плотностью грунта до и нос
ле уплотнения. С увеличением толщины экрана потери уменыиа
ются, но она имеет свой экономический предел: для малых капа
лов толщину экрана принимают 50...70 см, а для больших капа
лов — 70... 100 см.
Экраны из пластмассовых (полиэтиленовых и хлорвиниловых)
пленок. Технология строительства экрана зависит от размеров ка
нала. Большой канал отрывают с перебором по периметру на гои
щину защитного слоя (0,3 м), поверхность канала обрабатывается
гербицидами, в русле канала укладывают пленку толщинои
0,2 мм, края пленки закрепляют выше максимального уровня
воды и создают защитный слой из мелкозернистого грунта, чтобы
не порвать пленку сначала по дну, а затем — по откосам.
На малых каналах применяют траншейный метод, при котором
отрывают траншею, дно углубляют на толщину защитного слоя но
сравнению с проектной отметкой, все обрабатывают гербицида
ми, по дну и откосам укладывают пленку, которую закрепляю!,
траншею полностью засыпают грунтом и по трассе канала канаио
копателем отрывают нужное русло.
Облицовки из асфальтобетона (вяжущего нефтяного битума с м
полнителем из песка и щебня). Отрывают канал нужного профиля с
перебором на 5... 10 см, что соответствует толщине облицовки. 11о
верхность канала выравнивают и обрабатывают гербицидами. Ле
фальтобетон вырабатывают на заводе и при температуре 200 °С до
ставляют к месту укладки. Затем загружают в асфальтобетоноук
ладчик и распределяют по периметру канала. Излишки материапа
срезают шаблоном, уплотняют вибратором.
К асфальтобетону предъявляют требования достаточной жсс i
кости, чтобы удерживаться на откосах, и пластичности, чтобы не
образовывались трещины.
Бетонные и железобетонные облицовки. Несмотря на высокую
стоимость, они получили распространение в ирригационном
практике строительства. При хорошем качестве и правильной >м
плуатации такие облицовки служат долго.
Основное назначение облицовок — уменьшение потерь воды
208

и.I фильтрацию и предотвращение размыва каналов. При скорости
I••чсиия воды до 4 м/с устраивают бетонные облицовки, а если
i кпрость более 4 м/с, то проектируют железобетонную облицовку.
И мвисимости от водопроницаемости железобетонные обли-
иоики делят на 3 группы: 1-я — сравнительно водопроницаемые
иошщовки, в сутки теряется слой воды 1...5 см; 2-я — слабоводо-
нроиицаемые, слой теряемой воды не более 1 см/сут; 3-я — водо¬
непроницаемые, потери воды практически равны нулю. Когда об-
•пщонки нужны для сокращения потерь воды на фильтрацию и
жжмшения КПД, применяют облицовки первой группы. Если ос¬
пинкам цель — предотвращение подъема уровня грунтовых вод
нни борьба с оползнями и деформациями, то устраивают облицов-
I и ) й или 3-й группы.
И конструктивном отношении все облицовки делят на моно-
нпшыс и сборные, которые могут быть однослойными и много-
I	НоЙПЫМИ.
Однослойные облицовки сборной конструкции состоят из от-
1ГП1.11ЫХ плит, имеют много швов, которые заделывают битумом.
II	\ относят к 1-й группе.
Когда требуется почти полная гидроизоляция, применяют мно-
iiii нойные облицовки.
Гол щина облицовки зависит от размеров канала, климатиче-
11	их условий (промерзания, резких колебаний температуры) и от
ммийственно-экономических условий. Бетонная облицовка для
I ручных каналов делается толщиной 10... 15 см, а для малых —
/ К) см (рис. 2.50).
оОлицовку сборной конструкции для крупных каналов делают
f> К) см, а для малых каналов — 4...6 см.
Монолитную бетонную облицовку укладывают непосредствен-
чч па поверхность грунта, в котором выполнено русло. В больших
ыпаиох предусмотрены продольные швы.
<Ммшцовку сборной конструкции на малых каналах также укла-
'1ыиакут без предварительной подготовки на грунт, а на крупных
I	лианах — на тщательно спланированную пссчано-гравелистую
цп/|Г|>то»ку, чтобы она плотно опиралась на поверхность.
I'iii' 2.50. Монолитная облицовка малого (а) и большого (б) оросительных каналов
209

Г'jdpo-
изоляция
Рис. 2.51. Многослойная
облицовка оросительного канала
Многослойная облицовка. Ее кои
струкция не зависит от размерен кл
нала. На поверхность канала шиш-
сится основание из железобетона и
прокладывается гидроизоляция и i ру
лонных материалов (толь, рубероид,
пленка). Гидроизоляция покрыпаегси
защитным слоем из монолитного ими
сборного железобетона или бетона (рис. 2.51). Если применяется
сборный материал, то поверх гидроизоляции делается цементная
стяжка, а затем на нее укладываются плиты. Необходимо учес п.
усадку и возможность образования трещин в результате измене
ния температуры, а поэтому предусматривают усадочные швы.
Поперечные швы в монолитной облицовке делаются при со
пряжении дна с откосами в больших каналах и по откосу, если
длина его более 6 м. При близком залегании грунтовых вод no i
можно выпучивание грунта при его промерзании, поэтому ирг
дусматривается дренаж.
Для создания комбинированных облицовок крупных каналом
(рис. 2.52) представляют интерес листовые полимерные матерка
лы на основе бутилкаучука или полиолефинов толщиной 1...2 мм
С этой целью предлагают вариант комбинированной облицопкм
из бутил каучуковой облицовки без защитного покрытия на дне и
части откоса канала и бетонопленочной облицовки в зоне волмо
вого и ледового воздействия.
Применение данной комбинированной облицовки снижап
стоимость строительства противофильтрационной защиты, сокра
щает сроки строительства, уменьшает шероховатость русла и упе
личивает его пропускную способность.
В качестве листовых полимерных материалов для создания
комбинированных облицовок могут быть использованы материа
лы на основе бутилкаучука «бутилкор» с толщиной 1...2 мм и (>п
тумно-полимерных композиций с армирующей основой «армоЬн
Рис. 2.52. Комбинированная облицовка с использованием полимерного материн ш
/ — сборные железобетонные плиты; 2 - полиэтиленовая пленка; 3 — листовой бутилкаумукп
вый материал; 4 — соединительный шов; ФУВ — форсированный уровень воды
210

I Mi» голшиной 3 мм. Кроме того, для этой цели можно также ис¬
тиц, юнать полимерные листы из композиций на основе полиоле-
фнпои.
2.S.6.5.	ТРУБЧАТАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ
{а крытая оросительная сеть представляет собой систему трубо-
пршюдов с сооружениями и арматурой, выполняющих функции
рас'иредсления воды и подачу ее на орошаемые поля. Ее достоин-
I	та: отсутствие потерь воды на фильтрацию и испарение, коэф¬
фициент полезного действия сети не менее 0,98; высокий коэф¬
фициент земельного использования, достигающий 0,97; улучше-
пиг условий механизации сельскохозяйственных работ; облегче-
пiif распределения воды по площади при сложном рельефе;
тжышение производительности труда поливальщиков; создание
Maiоириятных условий для автоматизации поливов.
11едостатки закрытой оросительной сети: потребность в трубах,
чм> шачительно повышает капитальные затраты; необходимость
•	о та пия напора в сети при малых уклонах месгности.
lit) устройству закрытая оросительная сеть может быть выпол-
иг па с подземной или надземной укладкой труб. Применяют и
II	каптированную сеть, в которую воду подают и по каналам, и по
фуиопроводам.
Дня трубчатой оросительной сети применяют напорные трубы:
in 1кч- гоцементные, железобетонные, пластмассовые, а в ряде слу¬
чаен и стальные.
Применение стальных труб допускается на участках с внутрен¬
ним цанленисм >1,5 МПа, при прокладке трубопроводов под до-
puiaMH, через водные и овражно-балочные префады, в пучинис-
||.г\ и иросадочных грунтах, в сейсмоопасных районах.
ia к рытая оросительная сеть состоит из магистрального, рас¬
пределительных трубопроводов различного порядка и поливных
ФМюпроводов. В зависимости от размера обслуживаемой орошае¬
мой площади, способа орошения отдельные звенья сети могут от-
| viснижать.
11<> расположению в плане закрытой оросительной сети наибо-
ич- типичные схемы показаны на рисунке 2.53. Выбор схемы зави-
М11 от рельефа местности, площади орошаемого участка и его
I инфпгурации, способа и техники полива.
11олн1шыс трубопроводы, на долю которых приходятся 70...80 %
протяженности сети, располагают прямолинейно и параллельно
ipvi другу, от распределительных трубопроводов они отходят под
нримым углом или близким к нему. Расстояние между поливными
|||\1>о1 фонолами зависит от технологических параметров поли-
шиш тсхиики.
211

т
[°к,
I	I	I I ,	I	I
L L -L 4 J _|
11,1,1,
'	I	I И|	I	I
1	1	\3\[ I	1	I
НЬ-гЧ-гН-,
I I 11, I ,
г
[°к, [©к,
-1~
._L_
I
-Г-
'41
Г |
-1- п-
— I— -I-
I I
Т Т
_1
•-+—	f —
_|	|_.
1 _А.	1
-I	ь--
•	-L	1
^7
T.J
!/5 2
\skf
[к, •
1 1 1 1
1 1 1 1
! kN !
| 1 1 1
1 1 1 1
1 1
1 1
1 1
!/г !
I I
1 3 1
1	L/il	1
1 »
1	1
04,
[£к;
Рис. 2.53. Типовые схемы закрытых оросительных систем:
а...в — Т-, Ш- и П-образиые сети; /— насосная станция; 2— поливной трубопровод;.? и /
распределительный и магистральный трубопроводы
Длину поливных трубопроводов назначают из условия макси
мального использования их во времени, т. е. площадь, поливаем.чи
из данного трубопровода, должна быть равна площади, обслужи
ваемой машиной за сезон.
Закрытая оросительная сеть по условиям движения волы в rpv
бопроводах может быть безнапорной (трубопроводы работают не
полным сечением) и напорной (трубопроводы работают полным
сечением).
Для забора воды из безнапорной сети требуется применение
специальных установок с насосными станциями или сифонов.
212

Напорную закрытую сеть подразделяют на самонапорную и с
машинной подачей воды.
И самонапорной сети вода движется под напором, создаваемым
иргкмшением величины естественного падения местности над
шачепием потерь напора в трубопроводах, когда выполняется ус-
моннс
liL	(2-206)
I in' / средние уклоны отдельных участков трубопроводов; I. — длины отдельных
учиг гкои трубопроводов, м; Uiw — суммарные потери напора по участкам трубо-
11|11)111>ДОП, м.
Основным фактором, влияющим на целесообразность строи-
H'in.ciua самонапорной закрытой оросительной сети, является ук-
■II hi местности. Проектируют ее при уклонах местности более 0,003.
Типы трубчатых оросительных систем. Закрытые оросительные
| иг темы по устройству классифицируют на стационарные, полу-
•	мцнонарные и передвижные.
И стационарной системе все элементы, составляющие ороси-
м'иьную систему, занимают постоянное (стационарное) положе¬
ние па орошаемой территории.
Оросительная система, сочетающая стационарные элементы с
pii мюрными трубопроводами, относится к полустационарной сис¬
теме.
It передвижной системе все трубопроводы — разборные и пере-
тижпые.
Стационарная система наиболее совершенна. Она позволяет
пч ii кос тью автоматизировать полив. Характеризуется большими
I .шн тальными затратами при минимальных эксплуатационных
Iисходах и затратах труда.
11олустационарные системы характеризуются промежуточны¬
ми показателями между стационарными и передвижными. Они
Hiiiiixwiec распространены.
11средвижные системы наиболее дешевы, но требуют больших
пират труда при поливе.
Скрытые системы применяют при поверхностном, внутрипоч-
ih'hiiom, капельном орошении и дождевании.
(лкрытая оросительная сеть может быть тупиковой и кольце-
III m
1упиковая сеть — это разветвленная система трубопроводов,
мина м которых движется водном направлении. Достоинства тупи-
I ihioii сети: уменьшение протяженности сети, снижение капи-
i.uii.iiMx затрат на строительство. Недостатки: недостаточная на-
и I нос ть подачи волы, сильное разрушающее действие гидравли¬
ки i-.oro улара, увеличенные диаметры трубопроводов.
213

В кольцевой сети образуют замкнутые контуры трубомроио
дов —кольца, вода в которых движется в разных направления
Кольцевание уменьшает диаметр трубопроводов, обеспсчинао!
бесперебойную подачу воды при авариях. Однако кольцевание
увеличивает общую протяженность трубопроводов и количеспм»
арматуры на них.
При орошении закрытую сеть проектируют, как правило, гунн
ковой. Парное кольцевание (см. рис. 2.53, в) целесообразно, koi на
длина трубопроводов в 2 раза и более превышает расстояние меж
ду ними.
Расчетные расходы трубопроводов и параметры сети. При ороше
нии дождеванием максимальный расход в голове оросительною
трубопровода брутто, л/с,
ZGjlm
&p.6p=J-^— .	(2.207)
где 0д м — расход дождевальной машины, л/с; п — число одновременно работай»
щих дождевальных машин на оросительном трубопроводе; tit — коэффициент по
лезного действия трубопровода.
При работе дождевальные машины ДДА-100 МА и ДДН-МИ)
забирают воду из временных оросителей, а дождевальная машина
«Кубань» — из открытых облицованных каналов.
Максимальный расход временного оросителя и облицованною
канала-оросителя определяется расходом дождевальной машины с
учетом коэффициента полезного действия, так как на одном оро
сителе работает одна дождевальная машина.
Максимальный расход брутто распределительного трубопроио
да любого порядка равен сумме максимальных расходов одноире
менно работающих оросительных трубопроводов с учетом ко >ф
фициента полезного действия системы этого распределителя.
Закрытая оросительная сеть должна обеспечивать подачу и рас
пределение воды в пределах орошаемой площади в соответствии с
графиками полива. За расчетный принимают максимальный рас¬
ход. Устанавливают расходы начиная с последнего звена — поли
вных, затем распределительных и магистральных трубопроводои
при самом неблагоприятном расположении одновременно работа
ющей поливной техники на орошаемой площади относителыи>
водозаборного сооружения.
Гидравлический расчет трубопроводов заключается в подборе
их диаметров, определении потерь напора для установления нео(>
ходимого полного напора в голове закрытой сети при соблюдении
условий допустимости скоростей движения воды. Исходные дан
ные для расчета: расход и длина трубопровода, материал труб.
214

Расчет тупиковой сети проводят в такой последовательности:
вычисляют экономически наивыгоднейший диаметр, м,
(2.208)
I hi I - коэффициент для асбестоцементных труб, А = 0,75...0,95; стальных —
и,1) 1.1; железобетонных 1...1.25; Оьр— расход брутто, м3/с.
11олученный диаметр округляют до стандартного Z)CT и вычис-
iMior среднюю скорость движения воды, м/с,
(2209)
( редняя скорость движения воды должна превышать крити-
■м «кую на заиление, м/с, которая при мутности воды до 10 кг/м3 и
I |ivnмости частиц 0,25...0,5 мм
/ОЛбн'^т
V"3=v Г	(2210)
» и iv средневзвешенная гидравлическая крупность наносов, мм/с; g — ускоре-
uni (in )()одного падения, м/с2; р — мутность оросительной воды, кг/м3; X — коэф¬
фициент гидравлического сопротивления.
Погори напора, м, подлине трубопровода
I I длина трубопровода, м.
Мссгные потери, м, принимают равными 10 % потерь подлине
Ам =	0,1й/;	(2.212)
| уммариые потери, м,
АП = А, + АМ.	(2.213)
<><’<>(к*ппость расчета поливных закольцованных трубопроводов
имючаегся в установлении расчетных расходов, поступающих в
ш I ми кольца.
Расходы обычно определяют для случая, когда вода забирается
it MiiiMmiiec удаленной точке кольца (рис. 2.54).
215

Как правило, закольцованную сч*м.
w принимают одного диаметра ил ус но
вия равенства расходов постугшюмшч
в каждую ветвь
Gi = ft = 0,5ft	(2.21*1)
где Q — расход воды, поступающий и школь
цованный участок поливных трубоиромодои
м3/с.
Рис. 2.54. Схема к гидравличе¬
скому расчету трубопроводов при
парном кольцевании
Диаметр ветвей кольца вычисли ни
из условия равенства потерь напора в ветвях кольца:
Получаем
2gDcr "2gDa
Qjh
Q,=
Jh+S'
(2.2 h)
(2.2I(>)
Потери напора в ветвях определяют по формулам (2.21 К
2.220).
Необходимый расчетный напор в закрытой сети
Нс= Hg+ Хйп + Ав + Иу,
(2.21/)
где Ик — геодезическая высота подъема воды, м; Uin — суммарные потери напор.!
в сети по трассе от насосной станции до самого невыгодного гидранта, м; /#„
потери напора во всасывающих и присоединительных трубопроводах насоишп
станции (0,75... 1 м); hr — свободный напор на гидранте, м.
Если при анализе расположения в плане закрытой сети выбран,
расчетную трассу трубопроводов не удается, то устанавливаю! ш
возможные варианты, определяют полный напор для каждого и i
них и за расчетный принимают вариант с наибольшим напором
В трубопроводах закрытых оросительных систем наблюдаю и и
переходные гидравлические процессы вследствие запуска, опера
тивных, аварийных переключений и отключений насосных ai р<-
гатов и поливной техники. Переходные гидравлические прощчч ы
сопровождаются изменением давления в сети, что вызывает она»
ность разрушения трубопроводов из-за гидравлического удара.
216

Максимальное повышение давления в сети вычисляют по фор¬
мулам:
при отсутствии явления разрыва сплошности потока
Нуъ 2#спгг +10 при j — ^стат»
(2.218)
(2.219)
при возникновении явления разрыва сплошности потока
I ш- //у„ — давление ударной волны, МПа; Ясгаг — статическое давление в рассмат-
1>ш1псмой точке, МПа; а — скорость распространения ударной волны, м/с; v —
I кирость движения волы в трубопроводе, м/с.
Статический напор в трубопроводах определяют как разность
ш моток выхода воды в атмосферу в интересующей точке и уровня
ноны в источнике орошения.
Расчеты выполняют для двух значений скорости распростране¬
нии ударной волны
для металлических и железобетонных труб omin = 500 вГТО1Х= 1000
для асбестоцементных труб	отш = 300 огткх = 600
Полученное значение ударного давления сравнивают с до¬
пускаемым пределом прочности труб. Для предотвращения раз¬
рушения трубопроводов от гидравлического удара на ороси-
!спиной сети устанавливают гасители удара, клапаны для вы¬
пуска и впуска воздуха, предохранительные клапаны, водовоз-
нумшые баки.
Продольные профили по трассе трубопроводов. Продольные
профили трубопроводов строят по течению воды, слева напра-
1и>, начиная со старшего распределительного трубопровода. По-
•	фосние начинают с изображения продольного профиля по-
ш-рчпости земли по трассе трубопровода, осей водовыпусков в
мнлцшие трубопроводы, мест установки гидрантов. Намечают
тиожение трубопровода в вертикальной плоскости (определя-
нн щубину выемки, отметки дна траншеи, оси и верха трубо-
иронода).
(2.220)
217

Глубину заложения трубопроводов принимают в зависимости
от глубины промерзания грунтов, как правило, не менее I м or
поверхности земли до верха труб для трубопроводов, испытмнаю
щих воздействие наземного транспорта. Максимальная глубина
заложения трубопроводов, считая от верха трубы, допускается но
более 2 м. Нулевые уклоны для трубопроводов не рекомендуются
Уклон трубопровода к месту опорожнения должен быть не mcikv
0,001. При сопряжении участков трубопровода с различными дна
метрами положение трубопровода в вертикальной плоскости ус та
навливают относительно дна траншеи с использованием асиммег
ричных переходов или оси трубопровода с применением симмс г
ричных переходов.
На профиле показывают поперечные сечения траншеи. Тип
траншеи (прямоугольного, трапецеидального и комбинированно
го сечения) принимают с учетом гидрогеологических условий,
способа производства работ и глубины укладки. Ширину траншеи
по дну принимают в зависимости от диаметра труб (с запасами по
сторонам трубы 0,25—0,35 м).
Гидротехнические сооружения на трубчатой сети. Эксплуатация
закрытой оросительной сети невозможна без оборудования ее гид¬
ротехническими сооружениями: распределительные колодцы, ко¬
лодцы для установления арматуры, опоражнивающие колодцы и
гидранты, шдранты-водовыпуски, водозаборы из каналов, дели
тели статического напора, упоры.
Распределительные колодцы предназначены для регулирона
ния распределения воды между звеньями закрытой сети. Колодцы
устанавливают в начале трубопроводов, ответвляющихся от рас
предслителей старшего порядка, и за ответвлениями. В колодцах
на трубопроводах устанавливают задвижки. Из арматуры на зак
рытой сети кроме задвижек используют вантузы, обратные и пре¬
дохранительные клапаны (гасители гидравлического удара, регу
ляторы давления и др.). Вантузы предназначены для автоматичсс
кого удаления воздуха, устанавливают их в повышенных перелом
ных точках профиля трубопровода и тупиках, а обратные клапаны -
для предотвращения обратного тока воды.
Предохранительные клапаны устанавливают для снятия попы
шенного давления в трубопроводах, опоражнивающие колодцы и
гидранты — для опорожнения трубопроводов. Их располагают и
пониженных местах по трассам трубопроводов. Сбрасывают поду
в естественные понижения местности, кюветы дорог. Если само
течный сброс невозможен, то воду откачивают через гидранты не
редвижными насосными агрегатами или выпускают в опоражпи
вающие колодцы с водопроницаемым дном («мокрые колодцы»)
Для строительства колодцев используют железобетонные кольиа.
стеновые панели.
218

I идранты-водовыпуски — самые многочисленные сооружения
па шкрытой сети. Они предназначены для подачи воды к дожде-
иаш.пым машинам и установкам, каналам и временным оросите-
ним. Оборудуют ими поливные и распределительные трубопро-
ноды.
Упоры устраивают на поворотах, концах трубопроводов, при
иеиеиии потока с использованием тройников и крестовин, т. е. в
мечтах, где стыки асбестоцементных и железобетонных труб могут
потерять герметичность под действием приложенных к ним сил,
мм и.таемых движением воды.
С амонапорные трубопроводы дополнительно оснашают соору-
ичшями для забора воды из каналов и других источников и дели-
м'нмми статического напора, назначение которых ограничивать
нгпствующий напор в трубах при сокращении и прекращении по¬
пами йоды.
2.5.6.6.	ВОДОСБОРНО-СБРОСНАЯ СЕТЬ
I водосборно-сбросную сеть каналов проектируют для организа¬
ции сбора и отвода с территории оросительной системы: поверх-
inH i noro стока (ливневых и талых вод); воды из распределителей
и оросителей при технологических сбросах, опорожнении и ава¬
риях; сбросной воды с полей при поверхностном поливе и дожде-
II,шип.
Иодосборно-сбросная сеть должна обеспечивать своевремен¬
ный отвод воды в водоприемник без нарушения режима работы
■	ж>|>ужений оросительной системы и затопления орошаемых
и ме.чь, иметь минимальные протяженность и число пересече¬
ний с оросительной и коллекторно-дренажной сетью, комму¬
никациями. Ее проектируют по границам поливных участков,
iioiirii севооборотов, как правило, по пониженным элементам
||Г1п.ефа.
Ипдосборно-сбросная сеть состоит:
и t полевых водосборов, собирающих излишки воды на полях;
ироиодящих водосбросных каналов, отводящих воду из поле-
ш.|\ нодосборов, от аварийных и концевых сбросных сооружений
на каналах;
«и раждающих каналов, защищающих орошаемые земли от по-
■	I уимепия на них поверхностных вод с вышележащей территории.
11<>неиые водосборы обычно представляют собой борозду, наре-
laimvio но нижнему краю поля, выводящую собранную воду в
мм/ниий сбросной канал, который часто совмещают с кюветом
нпщ-иой дороги. Сбросная сеть старшего порядка может состоять
и I I талон в земляном русле, лотков. Для отвода воды из трубча¬
219

той сети устраивают сбросные трубопроводы, идущие от сброснмч
колодцев на оросительных трубопроводах до ближайшего с(>р«н ■
ного канала на границе поля.
За расчетный расход воды в каналах водосборно-сбросной сот
в зависимости от расположения и порядка канала принимаю!
наибольший из расходов поверхностного стока 10%-й обеспечен
ности с территории орошаемого участка или поверхностною
сброса при поливах.
Расчетный расход аварийного сброса из магистрального капала
равен 0,5(2тах в канале у аварийного сброса.
Расчетный расход водосборно-сбросных каналов принимаю!
не более 30 % суммы максимальных расходов одновременно дои
ствуюших оросительных каналов, сбрасывающих в него воду. Ра*
четный расход концевых сбросов для каналов в земляном русле
принимают 0,25...0,5 максимального расхода постоянного ороси
тельного канала на концевом участке. В некоторых случаях подо
сборно-сбросные каналы проверяют на пропуск талых или ливне
вых вод с обслуживаемых ими территорий.
Параметры каналов устанавливают по максимальному расходу
при равномерном режиме работы. Пропуск расчетных максималь
ных расходов по каналу намечают при уровне воды на 15...20 ем
ниже поверхности земли.
На рисовых оросительных системах обязательно проектирую!
водоотводящую (сбросную) сеть, для которой устанавливают мак
симальный и минимальный расход:
О	= 1>5/нт^ах bqQ	/9	2	>	I	)
V^maxBo	mnn	’	V.Z.Z.	U
где С?™,* во — максимальный расход водоотводяшего канала» м3/с; 1,5 — ко:и|>фи
циент запаса; — площадь (нетто), обслуживаемая каналом, га; ^хво — макси
мальная ордината графика гидромодуля сбросного стока, л/(с • га); а — ко)ффп
циент, принимаемый для младших коллекторов равным 1, для старших — 0,/\
о	.	- ^нт^тш поа
^тшво" 1000 ’ (
где и, — минимальный расход водоотводяшего (сбросного) канала, м1/1
Чттео — минимальная ордината графика гидромодуля сбросного стока, л/(с • ы)
Уровень воды в водоотводных каналах всех порядков проск ги
руют на 0,5 м ниже отметки поверхности прилегающего к нему
самого низкого чека.
220

2.5.7. РИСОВЫЕ ОРОСИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
2.5.7.1.	РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ РИСА
Рис — основная продовольственная зерновая культура для
Польшей части населения земного шара. Это яровое теплолюбивое
н очень влаголюбивое растение. В отличие от других культур рис
иилястся растением-гидрофитом, которое не нуждается в почвен-
мом кислороде, а получает кислород через листья и стебли. Для
прорастания семян верхний слой почвы увлажняют; в фазах куще-
нни, выхода в трубку и выметывания метелки на чеках (участках
ноля, огражденных валиками) создают слой воды переменной глу¬
бины от 15 до 25 см; перед уборкой воду сбрасывают (рис. 2.55).
Отопление применяют в целях борьбы с сорняками, регулирова¬
ния теплового и солевого режимов.
Вегетационный период риса 90... 150 сут. Выращивают его в ри-
(оных севооборотах вместе с люцерной и другими сопутствующи¬
ми кормовыми культурами. Доля риса в севообороте должна быть
около 50 %. В России рис выращивают в Приморском крае, Ниж¬
нем Поволжье, на юге европейской части России.
В связи с необходимостью создания и поддержания слоя воды
нм поверхности земли при орошении риса затрачивают больше
йоды, чем для других культур. Оросительная норма риса, м3/га
(рис. 2.56),
М = Е- Р + Wx +	+	+ WA + Ws + 1Уь (2.223)
I	мг К — суммарное водопотребление риса за вегетационный период; Р — осадки
in ипхггационный период: Щ — объем воды, идущий на заполнение до полной
мши <>емкости слоя h от поверхности земли до уровня грунтовых вод или водоупо-
\и\, \Уг — объем воды, требуемый для создания слоя на поверхности земли; Щ —
•	пи-пи воды, расходуемый на боковую и глубинную фильтрацию; Щ — количество
ионы, фильтрующееся через оградительные земляные валики, и утечки в сооруже¬
ниях; — объем воды, необходимый на создание проточности в чеках; —
hi и,см иолы, затрачиваемый на сбросы воды из чеков.
Гш . 2.55. Режим орошения
punt (слой затопления чека):
I при глубоком затоплении
I |'Pi In)|мД)1л с сорняками); И —
111ч I применении гербицидов.
»|ч н.1 ипгпщии: /— всходы; 2 —
. \ни ши’, J - выход в трубку;
I	шк'гснис; 5 — созревание
221

t£ ^
И/, Л 1 1
w2 IP
/ \А/
f/fh — — —
//П/т iw )Ш /7/7,
/// /ш ш
w,
/ ли ///t//m
'Zsg,
У////77).
*3гп
Рис. 2.56. Схема для определения оросительной нормы риса
Суммарное водопотребление риса определяют методами, они
санными в разделе 2.5.1. Коэффициент использования осадкой ра
вен 1.
На заполнение расчетного слоя И, м, требуется объем воды И |.
м3/га:
Wx=hp( юпв-oi),	(2.2.Ч)
где р — средняя пористость слоя Л, % объема почвы; сопв — влажность при иол unit
влагоемкосги расчетного слоя И, % р (пористости); со| — средняя влажность слои h
перед затоплением, % р.
Значение W\ существенно зависит от мощности слоя h. Напри
мер, при А = 1 м W\ = 1,5...2 тыс. м3/га; при h = 3 м И (
4,5...5,5 тыс. м3/га. Поэтому рисовые участки целесообразно ц;н
мещать на землях с близкими грунтовыми водами или при бли i
ком водоупоре.
Объем воды, м3/га,
W2 = 104,	(2.22М
где Иъ — глубина слоя воды в чеке, м.
Объем боковой и глубинной фильтрации определяют методами
теории фильтрации жидкости в пористой среде. Упрощенно ж»
можно сделать, используя уравнение Дарси для скорости филыjki
ции воды в грунте
v = kJy	(2..VM
где к — коэффициент фильтрации грунта; J — фадиент напора, J = Д////, (А//
разность напоров между рассматриваемыми сечениями в фильтрационном ишп
ке; L — длина пути фильтрации между этими сечениями).
Расход фильтрующейся воды
Q = vS,	(2.1? h
где S — плошаль поперечного сечения фильтрационного потока.
222

Пример. Определить объем глубинной фильтрации за период / при
пню поды на поверхности земли й„, глубине до слабопроницаемого водоупора А,
с |1п(псм коэффициенте фильтрации грунта к, коэффициенте фильтрации и мощ-
iiiiriH слабопроницаемого водоупора к\ и Т\, через который происходит глубин-
iiiin фильтрация (Н\ — напор в подстилающем водоносном пласте).
('корость фильтрации: v = k{(h+ А„ — Н{)/1\.
Расход фильтрующейся воды на площади 1 га: Q = /0* v.
(Кгьсм профильтровавшейся воды за период t. Щгл = Qt.
Гели v = 0,01 ■ 0,5 / 5 = 0,001 м/сут; Q = 10 м3/сут на 1 га, то fV3r„ = 10 • 100 =
КИК) м3/га.
< >0ьем боковой фильтрации за время г при наличии слоя волы в чеке А,:
v = k(h + h„ - hn)/L;
Q = vPhn;
^Збок = Qt/F,
i in’ I — длина зоны влияния боковой фильтрации; Р — периметр затопленного
умггка; Агв — мощность потока грунтовых вод, м; F — площадь рисового участка,
и
П.шример: v = 0,2(3 + 0,2)/20 = 0,032 м/сут;
0	= 0,032 - 12 000 10 = 3840 м3/сут;
H-W = 3840 • 100/500 = 768 м3/га.
Ьоковая фильтрация с рисовых полей может ухудшить мелио-
|м1пиное состояние окружающих земель. Для перехвата фильтра-
пиопных вод рисовые участки офаждают дренажной сетью. Дре¬
наж увеличивает фильтрацию, что должно быть учтено в расчетах
'• ii.nK- Для снижения потерь на боковую фильтрацию рисовые
ми темы целесообразно располагать на пониженных элементах
|н'щл‘фа.
()Г>1.ем WA зависит от технической оснащенности оросительной
•	п- темы и может быть определен по опыту эксплуатации анало-
I пчных систем.
Проточность воды на рисовых чеках создают в целях регулиро-
иииия теплового и солевого режимов в слое воды и верхнем слое
кичим. Необходимость такого регулирования и интенсивность
нритчпости определяется климатическими и почвенно-химичс-
11- ими условиями; fV5 может составлять 5...20 % оросительной
1||1|>М1>1.
Иоду из чеков сбрасывают, когда необходимо уменьшить слой
мимы в фазу кущения, при внесении удобрений, обработке полей
Н1мик;иами, перед уборкой урожая. Объемы сбросных вод вычис¬
тим но формуле (2.225), где под Л„ понимают сбрасываемый слой
|1Н1||.|.
1	о и щи па слоя воды на рисовых полях и режим его регулирова-
ini'i i,iвися г от сорта риса, опыта и традиций страны. Например, в
Пинии есть сорта риса, растущие под слоем воды до 1,6...6 м, в
I' т.и’ и Вьетнаме слой воды поддерживают в пределах 5... 15 см, в
223

СНГ — 10...25 см. На 24 % площадей рис выращивают без загопнг
ния при регулярном орошении.
Слой воды на рисовых чеках изменяют по фазам развития р;к
тений: посев семян проводят в незатопленную почву, затем с» |дл
юг слой воды 5...7 см; после появления всходов слой воды увели
чивают до 10...12 см, затем с ростом сорняков до 25 см; в пнч.шг
фазы кущения слой воды уменьшают до 5 см; в фазу молочном
спелости поддерживают слой 12... 15 см; в стадии восковой спою
сти всю воду с чеков сбрасывают. Продолжительность оросите ш.
ного периода риса составляет 90... 120 сут.
Оросительная норма риса в зависимости от природных уело
вий, режима орошения, сорта, технического состояния ороси ге и I.
ной системы, опыта изменяется в широких пределах. Она можп
составлять от 500 до 3000 мм и больше.
График гидромодуля для рисового участка составляют по пери
одам, соответствующим режиму затопления и сброса воды (перио
начальное затопление, поддержание слоя воды, сбросы воды, ут*
личение слоя). График строят сплошным и не разделяют на oi
дельные поливы. Ординаты гидромодуля определяют для отдои,
ных периодов по объемам подаваемой воды и продолжительности
периодов.
В период первоначального затопления воду подают в объеме,
достаточном для заполнения расчетного слоя h, создания расче!
ного слоя воды на поверхности й„, и на суммарное водопотреГш-
ние за период:
q{ — (Е\ + W{ + W2) Ю3/86 400/, =0,0116(£, + W{ + W2)/t{, (2.22K)
где q\ — ордината гидромодуля в период первоначального затопления,/j, cyi
л/(с • га); Ei — суммарное водопотрсбление за период /|, м3/га.
При измерении W\, W2j Е\, мм,
<7, =0,116(£, + Щ + W2)/tx.
Продолжительность периода t\ определяется организационно
хозяйственными условиями и агротехническими требованиями и
не должна превышать 15...20 сут.
В период поддержания постоянного слоя воды в чеках t2 нсоо
ходимо подавать воду для суммарного водопотребления, прогоч
ности, боковой и глубинной фильтрации, потерь через валики:
д2 = 0,0116 (Е2 + Щ + WA + W5)/t2	(2.2 >'))
или
224

q2 = 0,0116 (Е2 +Щ + W4)Knp/t2,
пн- Ж3, V/ь, W5 — подсчитывают за период /2, м3Да; Кпр — принятый коэффи¬
циент проточности (обычно 1,05...1,2);
при увеличении или снижении слоя воды в период г3 в уравнение
I п/фомодуля следует добавить слагаемое:
±Д IV = 104±Дй,	(2.230)
а /н- Ah — соответственно увеличение или снижение слоя воды, м;
?з = 0,0116 (£3 + Щ + WA + ДИ^)АпРАз,
ни' Wh Wt, Доопределяют за период /3 в м3/га.
Наибольшую ординату графика гидромодуля имеет период
первоначального затопления. Эта ордината является расчетной
и|>п определении пропускной способности каналов и сооружений.
I In различных системах она составляет qx = 1,5...2,5 л/(с • га).
(бросную сеть рассчитывают на период сброса воды с чеков
тред уборкой урожая
Обр = ЛВЮ4 • 105/86 400/сбр = 116 VW. (2-231)
| и (>(11|, — расчетный расход сброса воды, л/с; Л„ — сдой воды в чеке перед нача-
шм i lipoca волы, м; 1фГ — продолжительность периода сброса воды из чека, сут.
Длительное затопление поверхности земли ухудшает свойства
ипчш.1 — нарушает структуру, уплотняет, вымывает питательные
iirinvcrua, нарушает химические и микробиологические процессы.
'1н я носстановления плодородия почв посев риса чередуют с дру-
I ими сельскохозяйственными культурами — рисовые севооборо-
•	(.1 Но опыту СНГ и рисовых севооборотах содержание риса не
НН1МЮ превышать 65...70 %, а остальную долю составляют лю-
шрпа, клевер, кукуруза, соя, озимая пшеница.
I рафик гидромодуля для рисового севооборота составляют по
пиычпым правилам путем сложения шдромодулей отдельных
I \ иыур с учетом доли их содержания в севообороте. Максималь¬
ные ординаты гидромодуля для рисовых севооборотов могут дос-
iiii .ш» 1,5...2,5 л/ (с • га). Пример графика гидромодуля для рисо-
iioio севооборота, содержащего 57 % риса и 43 % люцерны, пока-
I	hi на рисунке 2.57.
111	уравнения (2.230) следует, что значительная часть воды на
рш иных системах тратится непроизводительно. Так, по данным
II	I» la ii цена, слагаемые водного баланса рисового поля могут со-
| 1.1нин11>:
225

t?,nfc‘2a)
2J3
zfr
гр
tjs
#
Ofi
№
°-°' I n
Май
1
Ш-
i I л
ИЮНЬ
СП /
n
I J1 Ш
Июль
a
~nr
I [Л i ш
'агуст
Рис. 2.57. График гидромоду
ля риса:
I — рис; // — соиутспиуюшт*
культуры. Фазы вегсг.щш| /
всходы; 2— кущение; .1 шлчпн
в трубку; 4 — цветение; 5 ш
зревание
Составляющие баланса	Е	W{ + W2	Щ + Щ	Щ	И/,,
% оросительной нормы	35...66	9...12	11...35	6...14	4...7
Ввиду больших затрат воды на рисовых системах необходимы
мероприятия по экономии воды, направленные на снижеииг
объемов WV..W^
2.5.7.2.	КОНСТРУКЦИИ РИСОВЫХ СИСТЕМ
Рисовые системы размещают в районах, имеющих благопршм
ные климатические условия и достаточные водные ресурсы, iu
землях с уклонами менее 0,005...0,0025. В первую очередь рисош.и
системы рекомендуют размещать на землях с неблагоприятными
для возделывания других орошаемых культур почвенно-мелиор;|
тивными условиями.
Инженерная рисовая система состоит:
из водопроводящей сети, доставляющей оросительную воду и »
источника орошения до рисового поля;
регулирующей сети, обеспечивающей поддержание нужное»
водного режима на рисовом поле;
водоотводящей и дренажной сетей, служащих для удаления и i
лишних поверхностных и грунтовых вод с территории системы, л
также для защиты прилегающих площадей от подтопления;
гидротехнических сооружений для регулирования расходом и
уровней воды во всех звеньях системы;
дорожной сети, лесополос, линий связи и водомерных уп
ройств, служебных зданий для нужд эксплуатации.
Основной элемент орошаемой территории в границах хошп
226

i ih;i — севооборотное поле, которое разбивают по возможности на
рашювеликие поливные карты, а карты — на чеки. Устройство
(нс,ч звеньев рисовой системы должно быть подчинено требовани-
нм, которые вызваны спецификой культуры затопляемого риса:
под рисовые системы желательно выбирать площади с тяжелы¬
ми но гранулометрическому составу почвами и спокойным релье¬
фом;
рисовая система должна обладать возможностью двустороннего
регулирования почвенной влажности, т. е. обеспечивать поверх¬
ностное осушение рисовых полей в посевной период и во время
\1>орки и более глубокое просушивание полей в межполивной пе¬
риод;
или создания равномерных слоев затопления поверхность чеков
лпнжна быть спланирована под горизонтальную плоскость;
уровень воды в картовом оросителе должен на 25...30 см превы-
I м.I п. поверхность самого высокого чека для создания необходи¬
мой глубины затопления в период борьбы с просянкой и на 15...20 см
м опальное время;
уровень воды в водосборной сети на незасоленных землях дол-
*••11 держаться в подпоре для уменьшения фильтрации;
иодоотводящая сеть на засоленных землях должна работать и
I,1	к црснажная.
I аким образом, современная инженерная рисовая система дол¬
ит:
обеспечивать беспрепятственное выполнение ссльскохозяй-
I шейных работ, снижение эксплуатационных затрат и стоимости
I	i рои тсльства;
иметь коэффициент полезного действия не менее 0,85;
обеспечивать плановое водопользование, исключающее воз-
ми кность засоления и заболачивания земель;
рассолять ранее засоленные земли;
обеспечивать оптимальный поливной режим, допускающий
ии | а точно широкое изменение состава культур; иметь коэффи¬
циент {емельного использования не менее 0,9;
оьеспечивать автоматическое регулирование процессов водоза¬
бора и распределения воды, применение средств телемеханики
I'14 миспетчерского контроля и управления;
предупреждать ветровую и водную эрозию на орошаемых и
приметающих богарных землях.
()сиопные типы конструкций рисовых систем. Рациональное ис-
IIUHI. юаанис земли, воды и трудовых ресурсов при возделывании
ри« .1 и (пачительной степени определяется типом рисовой систе¬
мы и прежде всего ее специфическим звеном — поливной картой,
II.|	шеиеииой на спланированные чеки. В России применяют два
и. шитых типа рисовой карты: карта Краснодарского типа и кар¬
227

та-чек широкого фронта подачи и сброса воды. Карта Краснодар
ского типа с теми или иными вариациями является основной но
всех зонах рисосеяния России. Карта-чек широкого фронта чатои
ления появилась позднее и она более распространена в рисоачо
щих районах Дальнего Востока.
Поливная рисовая карта — первичный элемент орошаемой iep
ритории, занятой рисовыми севооборотами. По периметру она 01
раничена младшими каналами оросительной и водоотводной спи
и имеет длину 400... 1500 м, обычно 800... 1200 м и ширину 150...
250 м. Несколько смежных рисовых карт образуют поле сенооЬо
рота, группа севооборотных полей — севооборотный участок. 1'п
совую карту делят на горизонтальные площадки (чеки) понереч
ными валиками. Число и размер чеков на карте зависят от рельефа
и общего уклона местности. Площадь чеков должна быть не мемгг
2	га, а длина одной из сторон — не менее 200 м, так как сельскохо
зяйственные работы обычно проводят внутри чеков. При блат
приятном рельефе вся карта может представлять собой единый
чек, тогда се называют картой-чеком с широким фронтом загон
ления.
Воду на поливную карту можно подавать либо из картовых оро
ситслей, проходящих в насыпи с уровнями воды, командующими
над поверхностью чеков (карта Краснодарского типа), либо и i
оросителей-сбросов, проходящих в выемке, путем их переполпе
ния (карта широкого фронта затопления и сброса).
Карта Краснодарского типа (рис. 2.58, а) представляет собой
прямоугольный участок, по одной из длинных сторон которого
проходит картовый ороситель, а по другой — картовый сброс. Но
перечными валиками карта разделена на чеки, оснащенные вод»*
выпусками из картового оросителя в чек и из чека в сброс.
По мере накопления опыта строительства и оснащения риоо
вых систем более мощными машинами и механизмами отдельные
узлы карты изменяли и совершенствовали, однако принципы, по
ложенные в основу ее проектирования, остались неизменными:
карту располагают по направлению основного уклона место
сти, перпендикулярно горизонталям;
оросители, как правило, проектируют двустороннего командо
вания;
вдоль каждой карты со стороны, противоположной оросителю,
проводят картовый сбросной канал, предназначенный для отпо и
поверхностных и грунтовых вод;
ширину карты обычно принимают не менее 200 м для возмож
ности ведения сельскохозяйственных работ внутри чеков, но » «а
висимости от рельефа и необходимого междренного расстоянии
ширина может быть от 150 до 250 м, длину карты принимаю!
700... 1500 м, а площадь карты — 10...35 га;
228

|:Г
^'1
, N
j///1 v
k ,
Г*1
/ N
V
I
°] V
v 1
JN
\ ^
k*
v 1
1 ^
j? ,
v 1
^ N
V 1
, 'J
N7 I
г ^
v >
V ]
\
0 ^
V
Г ^
’к ,
V |
, 4
1 ^
j/ ,
V
k 4
о У J
v 1
s. ^
1
^ N
Г v
k >
V 1
, S
1 ^
•L.J
Nr 1
LJ
Г v
u^_
.
“ j
г ^
U
^ 1
A
///-///
3	2
iv-iv
8
V-V
11
и
Ъ-JbU
\
f1
IT
14
VII/
i-
13
J-
-vm
Mz
&_Jb-xsj
VI
Jl,
о
о
o'*
о
Vlll-V/ll 14
WW*$)?^Z^77?~W
-V/
О
о
°Л2
/-/
A
_L
//-//
fy"
JJ 11 JJJ
Рис. 2.58. Конструкции рисовых оросительных систем:
if IiiironiiM карта Краснодарского типа; б — рисовая карта с широким фронтом заггоппения и
111|им и, /, > — хозяйственный и участковый распределители; 3 — дорога; 4 — лесополоса; 5 —
шкшпынуск с переездом: 6 — водовыпуск в чек; 7— сбросное сооружение; 8v\ 9-- картовыс
п|ич им hi, и сброс; 10— переезд; //и 12 — участковый и хозяйственный коллекторы; 13 —
концевое сбросное сооружение с переездом; 14 — ороситель-сброс

чеки устраивают «сквозные» — поперек карты от оросителя к
сбросу;
площадь чеков не должна быть меньше 2 га;
планировку поверхности чеков выполняют с точностью ±5 см.
а при лазерном контроле — ±3 см;
продольные и поперечные валики устраивают постоянными,
непереходимого типа, трапецеидального сечения с высотой
поверхностью более высокого чека 40...50 см, шириной по ncpw
40...50 см и с заложением откосов 1,5...2;
по периметру чеков для их более равномерного затоплении и
осушения устраивают канавки трапецеидального или треугольно
го сечения глубиной 20...30 см от спланированной поверхносш
чека;
вода из оросителя в чеки, из чеков в картовый сброс посту! мп
через постоянные гидротехнические сооружения.
Сопоставление различных схем карт и внутрикартовой сети но
казывает, что карта Краснодарского типа достаточно рационпль
на. Однако и этот тип регулирующей сети не лишен недостатком
процессы распределения воды и поддержания слоя воды м че
ках достаточно сложны и трудоемки;
поперечные валики снижают производительность труда при
проведении сельскохозяйственных работ, затрудняют персе i/i
сельскохозяйственных машин из чека в чек;
предуборочное осушение карты, разбитой на отдельные чеки
происходит неравномерно из-за «террасности» чеков.
Более совершенны рисовые карты-чеки с широким фронтом
затопления и сброса (рис. 2.58, б).
При проектировании карты-чеки располагают длинной сторо
ной параллельно горизонталям местности. Вся карга предстанлжч
собой единый чек, спланированный под горизонтальную гиюс
кость. Вместо картовых оросителей и картовых сбросов устраши
ют каналы двойного действия — оросители-сбросы, которые ни
таются из участкового распределителя и отводят воду в участко
вый коллектор. Затопление карты-чека происходит по всей длине
оросителя-сброса при его переполнении. Вода из распредели геи я
последнего порядка через сооружение в голове оросителя-сбросл
заполняет его доверху, а затем через необвалованную бровку выхо
дит па поверхность чека. Сооружение в конце оросителя-сброса м
это время закрыто. Осушение карты-чека происходит в обратном
порядке.
Сравнивая карту-чек с картой Краснодарского тина, можно oi
метить следующие достоинства первой, которые обеспечивают но
конструктивное решение:
затопление карты-чека происходит в два раза быстрее, чем кар
ты Краснодарского типа, так как вода на карту подается сплоиi
230

		 (|>ронтом протяженностью 800... 1000 м, а не через 5... 10 водо-
I напусков;
но сравнению с обычными картами сброс с карты-чека проис-
mhi.ii г также в 2...2,5 раза быстрее, так как вода поступает в сброс¬
ной капал не через водовыпускные сооружения чека, а сходит в
проси гель-сброс по всей его длине;
коэффициент земельного использования возрастает на 4...5 %,
уменьшается протяженность каналов и валиков;
необходимость устройства водовыпусков из оросителей в чеки
и и I чеков в сбросные каналы исключается, что создает лучшие
V' иония для внедрения автоматизации водорегулирования;
отсутствие валиков и водовыпусков повышает производитель-
iioiи, поливальщиков не менее чем в 2 раза, соответственно сни-
ыюгси эксплуатационные затраты;
планировка карты-чека под одну отметку дает возможность по¬
ни ш п> уровень воды в оросительной сети, так как на карте нет са¬
мим) высокого чека, по которому определяется проектный уро-
||| in. оросителя, и повысить уровень воды в водоотводящей сети,
пп. как на карте нет самого низкого чека, определяющего проект¬
ным уровень в сбросной сети;
г i;i топленной карты-чека потери возможны только через одно
•	иоружение в конце оросителя-сброса и в результате фильтрации
пн горцу карты в групповой сброс;
условия производства сельскохозяйственных работ улучшают-
i ч, производительность повышается на 10...20 %;
при обслуживании карт авиацией потери семян, дорогостоя¬
щих гербицидов и удобрений, вносимых с самолета, снижаются на
I К %.
Однако несмотря на перечисленные технические преимуще-
| пт, карты-чеки имеют и серьезные недостатки, ведущие к увели¬
чению стоимости планировочных работ и ухудшению мелиора-
нннюго состояния почв. В процессе эксплуатации рисовых систем
•	ним типом регулирующей сети выявились следующие недо-
I	1.11 к п:
и панировка поверхности карты-чека площадью 9. -25 га ведет к
ниш.имению срезок и насыпей почвы и подстилающего грунта,
| и>имости планировочных работ, снижению плодородия;
интенсивный вынос водорастворимых солей к поверхности по¬
чни. ра шитие процессов вторичного засоления;
гмыкание фунтовых вод с поверхностными и формирование
|-.п triina застойных вод на всей территории системы, в связи с чем
iin’ina шболачивается;
но шикновение эрозии смыва наиболее плодородного слоя по¬
чта с поверхности полосы карты, примыкающей к оросителю-
I lipncy.
231

Поэтому в тяжелых мелиоративных условиях при благоирти
ном рельефе карты-чеки рекомендуют применять только с пост
янно действующими дренами и при соответствующем техники
экономическом обосновании.
Положительные примеры использования карт-чеков имеются и
Приморском крае, где этот тип регулирующей сети получил шн
рокое распространение.
Конструкции рисовых карт по мере накопления прои том
ственного опыта и расширения технических возможностей непрс
рывно изменяются и улучшаются. Карта Краснодарского niii.i
долгое время оставалась основной во всех зонах рисосеяния. Ом
нако в каждом отдельном случае учитывался комплекс местных
условий от орографии до организационно-технических возможно
стей конкретного хозяйства.
Конструкции совершенствовали в следующих направлениях:
увеличивали площади чеков до 4 га и более;
ширину карты, особенно на почвах с легким гранулометриче¬
ским составом, с 200 до 400 м;
строили оросительные каналы в насыпи с двусторонним м>
мандованием и применением противофильтрационных меропрпя
тий или закрытых трубопроводов;
уменьшали разности отметок смежных чеков до 0,3 м;
устраивали противофильтрационные завесы, совмещенные г
закрытыми дренами, для снижения негативного влияния терр.и
ности на границах смежных чеков;
применяли дренажную сеть закрытого типа при возделывай им
риса на участках надпойменных террас, особенно в пониженияv.
отводили раздельно сбросную и дренажную воду через проме¬
жуточный сбросной канал при глубине дрен и коллекторов на си
стеме > 3 м;
применяли конструкции оросителя, совмещенного со сбросом
для ускорения затопления и отвода сбросной воды и сокращении
срока просушки рисовых чеков, а также отвода поливной номы
при поливе сопутствующих рису культур для карт с двусторонним
командованием оросителя;
использовали карты с двусторонним затоплением и сбросом
для ускорения отвода поверхностной воды и предуборочной про
сушки карты;
переходили на строительство трубчатых систем для повышении
коэффициента земельного использования и коэффициента поле i
ного действия рисовых систем.
На основании изучения и обобщения опыта строительства ри
совых систем в специфических условиях Приморского края с м\ч
сонным климатом была предложена конструкция рисовой карп.1
широкого фронта залива чеков Дальневосточного типа.
232

И зависимости от рельефа на рисовой системе могут быть при¬
ми см: карта-чек, когда плоскость всей карты выполняют под одну
отметку, или карта с каскадом отдельных чеков. Выбирают тот
ими иной тип карт на основании технико-экономического сравне¬
ния объемов работ по планировке и стоимости гидротехнических
i ооружений.
'•>га конструкция оправдана для незаселенных земель с пресны¬
ми грунтовыми водами. На засоленных землях дельты Волги в Ас-
флханской области построены рисовые системы с картами-чека¬
ми широкого фронта залива. Конструкция карт-чеков изменена
но сравнению с применяемой в Краснодарском крае. Различие
ммпочается в том, что ороситель-сброс проходит посередине кар-
11.1	чека от распределителя к сбросу и затопление происходит по
•	ii к* стороны оросителя-сброса; карты отделены друг от друга от-
| гчными дренами с расстоянием 240...270 м и глубиной 2,5...3 м.
Карты-чеки рекомендуют применять в условиях ровного и без-
\ к ионного рельефа, если по стоимости планировки вариант с кар-
ими-чеками превышает вариант с чеками площадью 2...4 га не
uouee чем на 10...20 %. Площадь отдельных карт-чеков рекоменду-
Ю1 принимать не более 16 га.
2.5.7.3.	СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РИСОВЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ
МОДУЛЬНОГО ПРИНЦИПА
Применяемые интенсивные технологии возделывания риса и
I омутствующих культур предъявляют следующие требования к
I оиструкциям рисовой системы:
обеспечение оптимального мелиоративного состояния земель
k;ik основы получения высоких урожаев риса и других культур;
возможность оперативного, активного и направленного управ-
нгния режимом орошения;
создание условий для достижения высокой производительно-
t ти труда на поливе и при проведении сельскохозяйственных ра-
tio г;
высокие технико-экономические показатели, долговечность и
высокая надежность работы всех элементов системы.
Ii результате анализа конструкций рисовых систем и учитывая
||кТювания, предъявляемые интенсивной технологией возделыва¬
ния риса, были выделены основные направления совершенствова¬
нии конструкций рисовых систем.
Поле севооборота (не чек и не карта) — первичный элемент
i ni-темы, конструкция которого должна максимально удовлетво¬
рять требованиям возделывания как риса, так и сопутствующих
куньгур рисового севооборота. Это связано с тем, что для риса и
233

культур, возделываемых в рисовом севообороте, требуются p;i 1
личные водный, воздушный и тепловой режимы почв, сгюсоОы и
сроки полива.
Конструкция рисовой системы должна обеспечить каждому
структурному подразделению рисоводческих хозяйств (отделе!ни*,
звено) одинаковые условия по срокам затопления и сброса йоды
поэтому очередность водоподачи и сброса допускают только ii;i
поле севооборота. При рекомендуемом 3-кратном водооборогг
оптимальная конструкция поля севооборота должна включать
равновеликие чеки и кратное трем число чеков, поливных учлп
ков, картовых оросителей и сбросов.
Оптимальная площадь чеков на современных рисовых система
составляет 4...6 га, что подтверждается опытом строительства и >м
гшуатации рисовых систем в различных зонах рисосеяния страны,
а также анализом затрат на основные технологические операции
по возделыванию риса, включая обработку почвы, посев и уборку
урожая.
Поэтому целесообразна унификация размеров чеков, полипных
участков (карт) и полей севооборотов, что позволит перейти im
модульный принцип проектирования рисовых систем.
На основе многолетнего опыта проектирования, строителями
и эксплуатации рисовых систем в основных зонах страны разраГш
тана конструкция, названная система Кубанского типа. Внедрение
такой системы обеспечило повышение эффективности и качсстпа
проектирования, строительства, освоения и эксплуатации ороша
емых земель.
Особенность новой конструкции заключается в том, что они
разработана из конструктивных модулей системы, каждый из ко
торых является севооборотным полем, где происходит весь техно
логический цикл рисового севооборота. Из модулей комплектуй»!
участки севооборотов и всю систему в целом.
Принципиальная схема конструкции системы «Кубанская» но
казана на рисунке 2.59.
Модуль системы содержит:
участковый распределитель (канал последнего порядка проио
дящей сети), прокладываемый по оси поля;
коллекторы и дрены, расположенные по границам поля;
три типовых ячейки, оконтуренные дренами, сбросами и кои
лекторами (каждая типовая ячейка состоит из двух поливных уча
стков и представляет собой элементарную площадку дренирона
ния, получившую название «клетка дренирования»);
шесть поливных участков, содержащих по четыре чека и расно
лагаемых в два ряда между участковым распределителем и коллп-
торами (площадь чека 6 га — оптимальная для современных ипжг
нерных рисовых систем);
234

Рис. 2.59. Модуль рисовой системы Кубанского типа (поле севооборота):
• ыршпй распределитель (2-го порядка); 2 — дороги вдоль сгарших каналов, совмещенные
I’iMii.iMii; 3 — междучековые валики; 4 — сброс; 5 — полевая дорога; 6 — старший коллектор
и» порядка); 7 — чековые канавки; 8- участковый распределитель; 9 — дренаж; 10 — оро-
ч.1 к., // -гидротехническое сооружение; 12 — участковый коллектор; 13 — эксплуатацион¬
ник 111нк* »д (совмещенный с дамбами); 14 — типовая ячейка; 15 — поливной участок
иоду на чеки подают только из оросителей в насыпи, устраива-
N.I4 посередине участка;
моисиые дороги, прокладываемые по линии раздела чеков для
i m и напряженного движения, каждая из которых обслуживает с
|ц\\ сторон чеки и имеет выходы на дороги, построенные вдоль
и м in ж старшего порядка;
мл илуатационные проезды, совмещенные с дамбами участко-
ш.|\ распределителей и коллекторов;
•и мжыс канавки (по контуру чеков);
I илротехнические (типовые) сооружения на каналах и дорогах;
| си. каналов открытого или закрытого типа.
235

По основным показателям оросительная рисовая система 'Kv
банская» имеет значительные преимущества перед другими (tx>
лее высокий КПД и КЗИ, повышение производительности ipva.i
при проектировании, строительстве, освоении и эксплуатации),
а также:
лучшее вписывание в рельеф местности;
улучшение условий эксплуатации; повышение (при неоЬчо/ш
мости) степени дренирования орошаемых площадей; возможно! 11.
стандартизации на основе унификации всех элементов системы,
создание условий высокой организации водопользования и аию
матизации водорегулирования; обеспечение применения высоко
производительной поливной техники при орошении сопутствую
щих культур в рисовом севообороте; применение в вариашс с и
крытой сетью низконапорных трубопроводов.
Однако несмотря на несомненные достоинства, «Кубанская
система имеет и недостатки:
вторичное засоление земель вследствие выпора более холодных
и минерализованных грунтовых вод в примыкающих к расирощ
лителям и картовым оросителям зонах чеков, а также вдоль мг t-
дучековых валиков на низких чеках;
затруднение полива сопутствующих культур рисового cuikmhhi
рота с помощью серийно выпускаемой дождевальной техники:
не обеспечивается ресурсосберегающая технология ороишшч
риса.
Рисовая оросительная система с закрытым картовым дренаж* и
предназначена для оптимального управления водно-воздушным
режимом в зоне аэрации почвогрунтов и обеспечивает оптимлш.
ное мелиоративное состояние рисовых полей равномерно на ш > п
площади (рис. 2.60).
Многолетние травы на системе поливают форсированным i.i
топлением чеков через чековые водовыпуски с повышенной нр<>
пускной способностью [гидромодуль 30...40 л/(с • га)].
Преимущество данной конструкции в том, что широко рл шн
тая дренажная сеть системы работает автономно, осуществляя oi
точный промывной режим потока ирригационно-грунтовых шн
зоны аэрации почвогрунтов, чем обеспечивается поддержан не он
тимального мелиоративного состояния рисовых полей.
С учетом современных требований разработаны конструктпч
ные модули с совмещенной функцией подачи и сброса на оаюш
карт-чеков. Построенные в европейской зоне рисосеяния п Ы) i
годы карты-чеки широкого фронта затопления и сброса воды ii.i
ряду с целым рядом достоинств имеют и недостатки. Основном
недостаток — отсутствие дренированности в период вететлтш
риса, что сказывается как на его урожайности, так и на урожаши»
сти сопутствующих сельскохозяйственных культур.
236

I*ui-. 2.60. Модуль рисовой си-
I мчим с закрытым картовым
дренажем:
/	/. 13 — распределительный,
v 'im I копий и сбросной каналы;
> иодовыпуски в участковый
I	Mi п|нжлителъ, карпговыс ороси-
I* ми п чеки; 3 — чек; 6 — коллек-
к>||. /и 8 — картовый и чековый
И" нижи; 9 — карта; 10 и 14 —
I	щиоиые оросители и сбросы;
II	к 1>|Юсное сооружение; 12 —
дорога
К конструктивных модулях с использованием карт-чеков,
предназначенных для засоленных земель, кроме оросителей-сбро-
м»и устраивают открытые или закрытые картовые дрены. При
Mi'MpciiHOM расстоянии 400 м сооружают спаренные оросители-
♦	иросы, а при междренном расстоянии около 200 м — оросители-
>	иросы двустороннего командования. Сопутствующие культуры
щ к по поливать напуском или дождеванием. На засоленных зем-
-1чч ширина карт-чеков определяется междренным расстоянием, а
мри применении дождевальных машин ее назначают кратной ши¬
рине шхвата машин.
<	)росители-сбросы на картах широкого фронта затопления и
(проса можно делать проходимыми для сельскохозяйственной
и чники в виде ложбин треугольного сечения глубиной 0,2...0,3 м
| оI косами 1 : 3 или 1 : 4.
Поливные карты друг от друга отделяют картовыми дренами
I	помпой 2...3 м. Приведенные конструкции рисовой системы
моеспечивают повышение степени дренирования рисового поля и
up.iK гнчсски не вызывают увеличения стоимости строительства
mivнехозяйственной сети.
с оирсменное направление технического совершенствования
про* и гель ных систем — это создание оросительных систем закры-
то,'ч типа в трубопроводах. Такие оросительные системы могут
| и m i печи гь решение проблемы экономного использования земли
п по/im. Схема рисового поля Краснодарского типа с закрытой
ищи игольной, картовой и дренажной сетями показана на рисун-
м * (> I.
237

Рис. 2.61. Схема рисового поля с закрытой сетью (размеры в м):

Картовые дренажно-сбросные каналы могут быть выполнены в
индс совмещенных трубчатых дрен-сбросов для совместного отво-
'i.i дренажно-сбросных вод диаметром от 200 до 400...500 мм в на¬
правлении к открытому коллектору. Над дреной-сбросом уст-
раинают проезд-валик шириной 3 м.
Конструкции с закрытой сетью на основе карт Краснодарского
и Кубанского типов могут иметь вид конструктивных модулей.
Значительная часть воды, подаваемой на орошение риса (до
Ш...70%), возвращается в дренажно-сбросную сеть. Использова-
Iню дренажно-сбросных вод рисовых систем для орошения сель¬
скохозяйственных культур — значительный резерв экономии вод¬
ных ресурсов, а также и водоохранное мероприятие, предотвраща¬
ющее поступление пестицидов в водоприемники. Во избежание
опасности ухудшения мелиоративной обстановки при орошении
| г мирохозяйственных культур дренажно-сбросными водами по¬
целовалась разработка специфических приемов.
Наиболее эффективный способ защиты водных ресурсов от
ни ризнсния — использование на рисовых системах частичного во-
1>1юйорота. В этом случае слабоминерализованную, но содержа¬
щую остатки ядохимикатов сбросную воду с поверхности рисовых
чемж не смешивают с дренажной, а подают в распределительный
к.шал, где ее разбавляют первичной оросительной (речной) водой
н направляют на орошение. Дренажную воду, имеющую повы¬
шенную минерализацию, но практически не содержащую ядохи¬
микатов, отводят в водоприемники автономно действующей сетью
щенажных каналов.
()росительная рисовая система с частичным водооборотом:
позволяет полностью использовать атмосферные осадки, изли¬
шек которых, смешиваясь с водой на чеках, будет по картовым и
i.iнее по участковому распределителю-сбросу поступать к насос-
н**и станции, перекачивающей их в распределительный канал, и
м «томить поливную воду (до 25% оросительной нормы риса,
и'in V..4 тыс. м3/га);
обеспечивает охрану водоприемников от загрязнения остатка¬
ми пестицидов и их метаболитов;
сохраняет оптимальное мелиоративное состояние орошаемых
м'меш, созданием разветвленной автономно действующей дренаж-
IIUII сети.
Оросительная система с применением дождевальных машин
I 1Д 100М, ДДН-70, ДДН-100 (рис. 2.62) состоит из чека, участ-
I мш.1\ и картовых распределительных водопроводящих каналов,
I .iproithix и участковых водоотводящих каналов, чековых оросите-
и и еЬросов, чековых дрен-оросителей. Вдоль участковых и кар-
мЧИ.1Ч иодопроводящих и водоотводящих каналов устроены доро-
III пжмещенные с дамбами каналов. Водопроводящая и водоот-
239

Рис. 2.62. Рисовая ороситслышм гш
тема с применением дождсшип.пмч
машнн:
1*8— участковый и картоный подоомнмш
щие каналы; 2 — сбросные сооружении
Зи 9 — чековые оросители-сб|хк ы и и|н
ны-ороситсли; 4 — чек; J — до|нмл. о
головное сооружение; 7 — копипи.и- i п
оружения; 10 и 12— картоиыс и уч.и «м»
вый распределительные капа мы
водяшая сети увязаны с ширинои захвата при поливе серийно шл
пускаемых дождевальных машин ДДА-ЮОМ, ДДН-70, ДДН 100
При этом участковые водопроводящие и водоотводящие капа им
проложены по контуру модулей севооборотных полей. Ороси ie
ли-сбросы располагают в середине, а дрены-оросители — но i |u
ницам чеков. Чековые оросители-сбросы выполняют с про шип
фильтрационной защитой, например в бетонированном русле и ни
в лотках.
Данная оросительная система разработана в Кубанском пк у
дарственном аграрном университете и проектном институте К у
баньгипроводхоз. Для полива сопутствующих культур с примсие
нием дождевальной машины ДДА-100 МА рекомендуется так+<
конструкция оросительной системы с равновеликими чеками и
межчековым дренажем.
Разработаны конструкции рисовых систем с использонапием
широкозахватной лождевальной техники. Оросительная систем(i
для полива риса и сопутствующих культур с применением дож/и
вальной машины «Волжанка» разработана Кубаньгипроводхо и>м
на базе системы с равновеликими чеками. Оросительная систем.) •
применением широкозахватной дождевальной машины фроитлш.
ного действия «Кубань» представляет собой типовой модули, >ш
ляющийся полем севооборота. Из таких модулей-блоков ком мне t
туют оросительную систему.
При проектировании рисовой системы определяют:
КПД оросительных каналов различных порядков и ороси rein,
ной системы в целом;
1^~П	1
1	Г	А
А
!
К / л.
3 - J
i i
\ 4Л
1
14 А
ю-л
J J
ГУ А
L i
М 5 •
J J
1 /а
i 1
j J
; А
I !
v 1
1
^ 1
г 4
к 1
1
MU
b—^
ЕЛ*
12 '
г - I
\ ^

7 v
п
Г Ы
V V
к ч
к 4
I
Y v
к 4
к 'З
t 4
i
г ^
к 4
V N
✓ Ч
I
f \
12	и	1
£	l!	^
240

максимальные расходы или потенциальную пропускную спо¬
собность каналов оросительной и водоотводной сети;
минимальные расходы каналов оросительной и водоотводной
сети;
суммарный водозабор оросительной системы и распределение
его во времени;
возможность использования дренажно-сбросного стока для
орошения.
Определение расчетных расходов каналов рисовой системы
рассмотрено ранее. Младшие каналы рисовой оросительной сети
должны обеспечить затопление самого высокого чека на подко-
мандной им площади в период первоначального затопления (мак¬
симального расхода оросителя) слоем 10...15 см и в период под¬
держания слоя затопления (минимального расхода оросителя) —
слоем до 25 см.
Участковые распределители и картовые оросители, как прави¬
ло, проектируют с горизонтальными дамбами и горизонтальным
дном. Все старшие каналы оросительной сети проектируют как
обычно, т. е. с положительным уклоном дна и дамб.
Автоматизацию водораспределения рекомендуется выполнять:
на внутрихозяйственной сети, включая водовыпуски в чеки,
с редствами гидравлической автоматики, обеспечивающей поддер¬
жание постоянных уровней в нижних бьефах всех регулирующих
сооружений (перегораживающих и водовыпусков);
межхозяйственных каналах средствами электрогидравлической
литоматики в сочетании с телемеханикой.
Для автоматизации водораспределения необходимо, чтобы на
кодовыпусках с расходом до 1 мус перепады уровней воды нахо¬
дились в пределах 15...20 см, на перегораживающих сооружениях с
гем же расходом — 15 см, на всех регулирующих сооружениях с
расходом более 1 м3/с — 20...25 см.
2.5.7.4.	РАСЧЕТ ДРЕНАЖА РИСОВЫХ СИСТЕМ
Научной основой разработки эффективных проектов рисовых
систем и выбора технического решения для достижения постав¬
им шой цели (прибавка урожайности, снижение себестоимости
продукции) являются формирование и регулирование требуемого
мелиоративного состояния почв. Для этого на рисовых системах
необходимо строительство дренажа.
Различают пять видов дренажа: отсечный, картовый, внутричс-
коный систематический, притеррасный, приканальный (разгру-
ЮЧ11ЫЙ).
Отсечный дренаж устраивают по границам рисовых систем и
241

полей. Он предназначен для защиты массивов, прилегающих к
рисовым полям, от подтопления и вторичного засоления, a i-;ik ж г
для ограждения территории рисового севооборота от избыточном!
притока грунтовых вод извне.
Картовый дренаж устраивают по границам рисовых карч Он
предназначен для поддержания уровня грунтовых вод в меж но
ливной и поливной периоды под сопутствующими культурами па
глубине, равной норме осушения.
Внугричековый дренаж устраивают на тяжелых почвах с ко ><|>
фициентом фильтрации 0,1...0,2 м/сут для активизации luiyipu
почвенного стока в межполивной период и организации проммн
ного режима орошения в поливной период.
Задача притеррасного дренажа, устраиваемого по границам
смежных чеков, — защита низких чеков от выклинивания груши
вых вод на них в период возделывания риса и сопутствующих
культур рисового севооборота.
Приканальный (разгрузочный) дренаж устраивают под дам(м
ми глубоких каналов для защиты откосов дренажно-сбросных и
коллекторных каналов от оплывания и разрушения.
На рисовых системах, как правило, дренажную сеть совмещанм
со сбросной, поэтому ее проектируют в виде открытых каналом
дрен. Так как рисовые системы России обычно расположены и
низовьях и поймах рек, то необходимо учитывать многослойно»
строение фунтов. Чаще всего покровные пойменные отложении
суглинистого или глинистого типа (пойменный аллювий) подо и
лаются более древними отложениями руслового аллювия и нидг
песчаных или слоистых песчано-суглинистых отложений. Эго \а
рактерное гидрогеологическое строение надо учитывать при ныЬи
ре расчетных формул. Расчетная схема для дрен, ограждающих ри
совос поле, и систематических дрен на полях, занятых сопутсшу
ющими культурами, показана на рисунке 2.63. Расчеты ведут ни
формулам А. И. Голованова.
2	3	4	q	5
В/2
В
В/2
1 — плоскость отсчета напоров; 2— рпинии
поле; 3 — ограждающая открытая дрсил. I
поле, занятое сопутствующей культу|к><|. ч
Рис. 2.63. Расчетная схема дренажи ни
массиве орошения риса:
систематическая открытая драм
242

Прежде всего надо назначить такое расстояние В между систе¬
матическими дренами, чтобы ширина поля с сопутствующими
I VмI.гурами была кратна В. В процессе расчета проверяют глубину
чреиы, ограждающей рисовое поле, к которой с одной стороны
примыкает затопленный чек, а также глубину систематических
мрем, перехватывающих поток грунтовых вод со стороны рисового
моим и воспринимающих инфильтрационную нагрузку q с полей с
I пиутствующими культурами (фильтрационные потери из ороси-
и'щ.пой сети и промывку засоленных почв).
Максимальный напор, определяющий минимальную глубину
I	рутовых вод:
на нервом междренье
Я, = Яр - CLq;	(2.232)
па «тором междренье
tLo+<P0-Hp з qB2
Фп	8гТ
Я, = Яр - СХ0 - В-2—£	р- -	(2.233)
I к //,, — напор воды на рисовом поле, отсчитываемый от уровня воды в огражда-
iHiiirli дрене, м; С — коэффициент сопротивления, м -1,
1ГЛ\+Во/<^)-Нс-^ЛВ+ЗФс)
с=—	~—1-241:	(2.234)
Д)-|-1о(1+Д)/<^))
/АI ft » Фс: Ф0 и Фс — фильтрационные сопротивления ограждающей и система-
Iп'п гкой лрены, м:
ф0=0,73 у- ig —*4
ко и
кТ 4 Т”
0С =0,73 -7—lg —
кп и
•	in 1, А к /’; к0 и Т0 — коэффициенты фильтрации, м/сут, и мощность, м, соответ-
I in 11110 хорошо проницаемых и покровных слабопроницаемых отложений; 7^ =
/,,	0,5//до;	Т'0	=	70	—	0,5//дс	(Ядо	и	//лс	—	глубины	ограждающей	и	системати-
н I н>11 дрен, м); и — смоченный париметр дрен, м; Нс — q — инфильтрационная
п н |»у ik;i с полей, м/сут; В — расстояние между систематическими дренами, м;
I	и прицеленная длина фильтрационного потока, м:
(2.235)
243

здесь L — расстояние от крайнего валика до оси ограждающей дрены, м; оьычми
10... 15 м; а — коэффициент, м-1,
а=(А1
•	\&ТТ0’
Lp — половина ширины междренья на рисовом поле, м; h — понижение уроппч
грунтовых вод на рисовом поле в предуборочный период, м,
Л = ЯД0
[l-e"®4»'],	(2.21<0
где р = fi/40o;	-31;	,=	//,;
во — испаряемость в данный иериод, м/сут; b — коэффициент испарения; ( — ш
носительное время; т — параметр стабилизации грунтового потока, сут; ц — ко м|>
фициент водоотдачи; Нк — максимальная высота капиллярного подъема и im
кровных отложениях, м; t — время с момента сброса воды с поверхности mck.i п
выхода систематических дрен из подпора, сут.
Минимальную глубину фунтовых вод для ограждающего меж
дренья вычисляют по формуле
Ядо = Яд0 - Яь	(2.237)
а для систематического междренья
= Яде - Я2.	(2.2.W)
Фильтрационный отток с рисового поля в дренах, м3(сут • м),
0Р = кТС,	(2.2 V»
а также приток на 1 м длины ограждающей дрены, м3/сут,
Н о ~ CL)
Qo=kT	(2.210)
и к систематической дрене
0с=кТС{Фй+^ Яр)+|qB.	(2.2 II)
На рисовых массивах с засоленными почвами лучший эффск i
по рассолению дает глубокий (более 2,5...3 м) закрытый дрена ;к
244

11	pit угом желательно иметь раздельную дренажную и сбросную
<	ем. по избежание заиления дрен. Для этого необходимо предотв¬
ратить оползание откосов дрен и прорыв воды из чеков в сбросы.
При закрытом дренаже и раздельной дренажно-сбросной сети по-
'IV'kiiot высокий КЗИ, так как при открытом глубоком дренаже
поноса отчуждения доходит до 25...30 м.
2.5.8. ИСТОЧНИКИ ВОДЫ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ОРОШЕНИЯ
Источниками воды для регулярного орошения могут быть: по-
игрмюстные водотоки и водоемы (реки, водохранилища, озера,
моря), местный сток, подземные, сточные, сбросные, дренажные
и морские воды. Для одноразового орошения используют воды
мег гиого стока.
При выборе источника оросительной воды прежде всего оце¬
нивают пригодность его воды для орошения.
2.5.8.1. ТРЕБОВАНИЯ К ПОЛИВНОЙ ВОДЕ
Хорошее качество воды — важнейшее условие экологически
•	м-юмасного функционирования оросительных систем, так как
mi (о влияет на макро- и микробиологическую активность почвен-
i toll (шоты, на процессы засоления, осолонцевания, содообразова-
iiihi почв, загрязнение почв, грунтов и грунтовых вод, урожай-
тип, сельскохозяйственных культур, качество продукции, со-
vp.iiuiocTb конструкций самой оросительной системы. Поэтому к
i .поству оросительной воды предъявляют следующие требования:
и1нч почивать нормальный рост и развитие сельскохозяйственных
i vn.ryp и поливаемых зеленых насаждений, получение высоких
\ р«» кас» сельскохозяйственных культур и продукции требуемого
| песта, сохранение и улучшение плодородия почвы; не ухуд-
п м 11. качество фунтовых вол; не оказывать разрушающего воздей-
■	пши на конструкции оросительных систем.
Комплекс требований к качеству оросительной воды формиру-
I и я и конкретных условиях объекта орошения и должен учиты-
ii.ui. вид сельскохозяйственных культур, особенности климата,
' пот гна почвы, дренированность территории, глубину и хими-
•|| I кий состав фунтовых вод, материалы конструкций гидросоо¬
ружений и поливной техники.
Р,1 (работаны критерии оценки качества оросительных вод —
ч «июгические, агрономические, технические, экономические.
дологические критерии определяют требования к ороситель-
ш >н поде с позиций охраны окружающей среды.
245

Агрономические критерии рассматривают влияние ороси inn.
ной воды на почвенное плодородие, сельскохозяйственные куш.
туры и качество продукции земледелия.
Технические критерии разработаны по условиям обеспечении
сохранности и долговечности инженерных сооружений и техпи
ческих средств полива.
Экономические критерии оценивают экономические риски <м
орошения водой пониженного качества.
Оросительная вода должна иметь положительные свойства дня
достижения цели орошения, а отрицательные свойства MOiyr про
являться только в определенных допустимых пределах. Выдели к и
две группы показателей, оценивающих свойства воды и содержи
ние в ней веществ: 1-я группа — необходимых для нормального
функционирования агрогеосистемы; 2-я группа — оказывающих
отрицательное воздействие на функционирование отдельных >.ме
ментов агрогеосистемы.
Показатели качества оросительной воды: температура воды; «.o'-
держание механических примесей; водородный показатель pH,
минерализация воды и химический состав растворенных вещеам.
бактериальные примеси.
Температуру оросительной воды 10...25°С считают оптимаш.
ной для сельскохозяйственных культур, допустимо — 10...35 Г
Повышение температуры снижает активность кальция, может уве
личить pH почвенного раствора. В условиях континентальною
климата температура оросительной воды подвержена суточным
колебаниям, которые не оказывают вредного воздействия на рае
тения, но вызывают изменения pH оросительной воды (и соотвп
ственно почвенного раствора) и содержания в ней некоторых не
ществ, например СО3 , Са2+, HCOJ. Увеличение щелочности оро
сительной воды при повышении ее температуры объясняется спи
жением активности кальция при неизменной активности натрии
При орошении подземной водой, а также забираемой из горных
рек и глубоких слоев водохранилищ ее температура может ока
заться недостаточной. Повышенная температура бывает у под «ем
ных и сточных вол. Температуру воды регулируют в бассейнах
терморегуляторах или в каналах достаточной протяженности 1.1
счет естественного теплообмена с внешней средой.
Водородный показатель pH оросительной волы непосредствен
но влияет на кислотно-щелочную реакцию почвенного раствора
Оптимальный диапазон pH оросительной воды находится в пцпн*
лах 6,5...8 при температуре 15...25 °С при поверхностном поливе и
15...30 °С при дождевании.
Кислотно-щелочной показатель оросительной воды характерн
зует агрессивность воды по отношению к бетону. Воду считаки
малоопасной для бетона при pH > 6,5, умеренно опасной при
246

I'll (>,5...5,5 и опасной при pH < 5,5. Воду с щелочной реакцией
(pi I • 7) применять в системах капельного орошения не рскомен-
iwioi, воды с pH 7...8 умеренно опасны, с pH > 8 опасны.
Механические примеси (наносы) в оросительной воде имеют
|чиюе значение в зависимости от размеров частиц и их количе-
| та. Извещенные частицы размером менее 0,001 мм (ил) имеют
\|нИ)|)ительную ценность, их следует пропускать на поля. В то же
и|и ми они кольматируют поры почвы, снижают скорость вгшты-
1М1ШН, а при высыхании образуют корку на поверхности, что тре-
iivri периодического рыхления. Пылеватые фракции наносов
(Ц.001...0,05 мм) как удобрение малоэффективны, но могуг улуч¬
ши п. структуру почвы. Частицы крупнее 0,05 мм (песок) не пред-
| 1.1И11ЯЮТ ценности для растений и почвы, они заилякгг ороситель-
и\1о сеть, могут нарушить работу сооружений, дождевальных ма¬
нит, капельниц. Для дождевальных машин вода не должна содер-
•	т. твердые примеси с размерами частиц более 0,2...0,5 мм. Для
I ш тем капельного орошения малоопасна вода с содержанием
шш-шеиных частиц менее 30...50 мг/л, умеренно опасна —
>0 100, опасна — более 100 мг/л.
Минерализация оросительной воды и ее химический состав
im him для растений, продукции, почв, фунтовых вод, материалов
■ т. сооружений, техники. Химические особенности ороситель-
mm поды в основном характеризуют общим содержанием раство-
I» ииых солей, катионами Na, Са, Mg и анионом НСО3. При сни-
п пип общей минерализации уменьшается содержание катионов
In и Са и увеличивается НС03, что создает опасность образова¬
нии соды. Оросительная вода с очень низкой минерализацией вы-
it.iii.icr разрушение минеральной части почвы, поэтому установ-
и н нижний оптимальный предел минерализации 0,2 г/л. При-
■	v it пню перечисленных ионов в воде также необходимо для ра-
I ii'iinii.
Увеличение минерализации оросительной воды ведет к засоле¬
нию почв, повышению осмотического давления почвенного ра-
■	тира, что неблагоприятно для развития сельскохозяйственных
| \ im vp. В почвах с pH < 7 повышение концентрации почвенного
I■ ь шора способствует десорбции иона водорода и поглощению
I пионов Са, Mg, Na. В связи с этим использование воды повы-
им ином минерализации для орошения почв Нечерноземной зоны
I •1 ры\ лесных, дерново-подзолистых) способствует увеличению
|||| степени насыщенности основаниями, что положительно для
формирования почвенного плодородия.
I» черноземных и каштановых почвах, имеющих высокую ем-
п и п. поглощения, увеличение концентрации почвенного раство-
I»1 приводит к десорбции Са2+ и поглощению Na+ и Mg2+, а в
>	п и noii и сухостепной зоне — к засолению и осолонцевамию
247

почв. В пустынной зоне орошение водой повышенной минерами
зации вызывает засоление и магниевое осолонцевание.
Верхний предел общего содержания растворенных солей и про
сительной воде определяют двумя основными характеристиками
почв — гранулометрическим составом и емкостью поглощения
Допустимое содержание солей в оросительной воде снижаени i
увеличением емкости поглощения почв и содержания илнгыП
фракции.
По характеру и степени воздействия оросительной воды на но
чвы выделено 4 класса качества оросительных вод, отражающих
опасность развития процессов общего и хлоридного засолении,
натриевого и магниевого осолонцевания и содообра ioitai шн
(табл. 2.39).
2.39. Почвенно-мелиоративная классификация качества оросительных код
Класс
качества
воды
Минерализация воды, г/л
Содержание ионов, мг ■ экв/л, но uviirint
опасности развития процессов в почпач
Почвы
тяжелого
механиче¬
ского
состава и с
ППК>30
Почвы
среднего
механиче¬
ского
состава и с
ППК 15-30
Почвы
легкого
механиче¬
ского
состава и с
ППК<15
Хлорид¬
ного
засоле¬
ния С1-
Наггрис-
вого
осолон¬
цевания
NaVCa2*
Магние¬
вого
осолон¬
цевания
Mg^/Ca2*
Сод(кИ»|*а ю
№111114
(СО; UKd.i
(Са" 1 Мг' )
I неопас- 0,2...0,5	0,2...0,6	0,2...0,7	<2	<0,5	<1	<1
ный
II мало- 0,51...0,8 0,61... 1	0.71...1.2	2,01...4	0,51...1	1,01...1,5	1,01	. 1. >'»
опасный
III	умерен- 0,81...1,2 1,01... 1,5	1,21...2	4,01...Ю	1,01...2 1,51...2,5	1,26.	М
но опасный
IV опасный >1,2	>1,5	>2	>10	>2	>2,5	> 2.S
Применение оросительной воды I класса не имеет ограниче¬
ний, такая вода не ухудшает плодородие почвы, поверхностные и
подземные воды, не снижает урожайность сельскохозяйственных
культур и качество продукции. Использование вод II, III и IV
классов в разной степени опасно. Оросительную воду II клана
считают малоопасной, так как она не снижает качество npojivi-
ции, не ухудшает поверхностные и подземные воды, но мо*п
снизить на 5...10% урожайность слабосолеустойчивых кулмур
При недостаточной дренированности возможно засоление почиы
Умеренно опасная вода III класса неблагоприятно влижч n«i
плодородие почв, снижает на 10...25 % урожайность сельскохо пт
ственных культур слабой и средней солеустойчивости, ней sCn'Aim
засоление почвы, осолонцевание и содообразование.
Орошение водой IV класса считают опасным для почв и inn.
скохозяйственных культур слабой и средней солеустойчиногш
урожайность которых снижается на 25...50 %. Возможно исколи in
248

юшие такой воды для орошения солеустойчивых культур на лег¬
ких песчаных почвах при хорошей их дренированности.
Минерализация оросительной воды сильно влияет на урожай¬
ность сельскохозяйственных культур. Солеустойчивость растений
оценивают по снижению их урожайности при повышении мине¬
рализации воды (табл. 2.40).
2.40. Группы солеустойчивости культурных растений (по С. Я. Бездниной)
Культуры
Признак
технические
кормовые
овощные и
бахчевые
плоловые и
ягодные
Очень
сильно
устойчи¬
вые,
С|оо <
<	3,5 г/л
Сильно
устойчи¬
вые, С100 <
<	2,5 г/л
Спабо-
устойчи-
кые,
Cioo <
<	0,8 г/л
Ячмень корот-
коостисгый,
свекла сахар¬
ная, ломкоко-
лосник ситни¬
ковый, сафлор,
рожь, овес,
пшеница
Пшеница
обыкновенная,
пшеница твер¬
дая, рапс, яч¬
мень Богдана,
ячмень яровой,
хлопчатник,
соя, джугара,
сорго, кунжут
Средне¬
устойчи¬
вые, С юо <
<	1,3 г/л
Рис посевной,
сахарный
тростник,
пшеница Са¬
ратовская 29
Фасоль обык¬
новенная, го¬
рох посевной,
лен культур¬
ный, подсол¬
нечник, куку¬
руза, гречиха,
люпин желтый,
бобы
Пырей рус¬
ский, пырей
гребенчатый,
трава бермуд¬
ская, свекла
кормовая,
ячмень на
сено
Житняк Волос-
нец, ячмень
на фураж, ов-
сянница высо¬
кая, пырей си¬
бирский, овес
на сено, пше¬
ница на сено,
кострец колю¬
чий, донник
белый, люцер¬
на Оранже¬
вая 115
Вика посев¬
ная, кукуруза
на силос, су¬
данская трава,
сесбания, про¬
со кормовое,
райграс
Клевер розо¬
вый, белый,
луговой, гиб¬
ридный, ежа
сборная, бобы
кормовые, лю¬
церна посевная,
тимофеевка
луговая
Спаржа
Тыква обык¬
новенная,
баклажаны,
свекла крас¬
ная, арбуз
Патиссон, ка¬
пуста спарже¬
вая, брюс¬
сельская ка¬
пуста, томат
настоящий,
шпинат ого¬
родный,
огурец, репа
Картофель,
дыня, турнепс,
горох, перец,
редис, чеснок,
тыква, лук
обыкновенный,
морковь обык¬
новенная, фа¬
соль обыкно-
Персик, гру¬
ша, инжир,
малина, мин¬
даль, ежеви¬
ка, смороди¬
на, грейп¬
фрут, клубни¬
ка, абрикос
обыкновен-
249

lIpOthHMrilln'
Культуры
Признак
кормовые
овощные и
! шюлопме к
технические |
1
бахчевые
; и год н Mi-
венная, ка- ный, ipcnuilt
пуста белоко- орех, крм
чанная, цвет- жоннмк, н)>
ная капуста, лони, iimh.ii.
салат-латук, виноград,
редька огород- вишни, чгр
ная, сельде- поели», i nn
рей обыкно- ва, шюмд пн
венный	сладкий
Примечание. Сюо — минерализация оросительной воды, при которой пн
тенциал урожайности сельскохозяйственных культур составляет 100%.
Разработана классификация оросительных вод для культур рл •
личной солеустойчивости. В этой классификации выделено
4 класса качества воды, обеспечивающих урожайность сельском*
зяйственных культур на уровне 100% (А), < 100...75 (Б), < 7S.
50 (В), < 50...0 % (Г).
Влияние минерализации оросительной воды на растения и «мг
няется в течение вегетации, в первые фазы развития у болышш
ства растений отмечают повышенную чувствительность к солям
Влияет и климатическая зона: в прохладном климате растения Гм»
лес солеустойчивы, чем в жарком и сухом.
При анализе пригодности оросительной воды важно содержа
ние в ней бора. Дня многих сельскохозяйственных культур neolt
ходима концентрация бора 0,2 мг/л, а концентрация 1...2 мг/л
опасна. Повышенное содержание бора практически на все psicie
ния оказывает негативное влияние. Классификация оросительный
вол по опасности содержания бора для различных ссльскохо «м h
ственных культур приведена в таблице 2.41.
2.41. Классификация оросительных вод по степени опасности содержания бора,
мг/л, и бороустойчивость культур
Класс воды
Устойчивые культуры
Среднеустойчи вые
культуры
Чувствительные
культуры
I Неопас¬
ный
< 1
< 0,67
< 0,33
II Мало¬
опасный
1...2
0,67... 1,33
0,33...0,67
III Умеренно
опасный
2,01...3
1,34...2
0,68... 1
IV Опасный
3,01...3,75
2,01...2,5
1,01...1,25
250

Продолжение
К11. их коды
Устойчивые культуры
Среднеустойчивые
культуры
Чувствительные
культуры
Нмсоко-
> 3,75
> 2,5
> 1,25
опасный
Примечание. Устойчивые культуры: тамариск, спаржа, морковь, сахарная,
I прмппая, столовая свекла, люцерна, гладиолус, лук, брюква, капуста, салат; сред-
ш устойчивые: подсолнечник, картофель, хлопчатник, томат, душистый торо¬
пи к, редис, овощной горох, маслина, ячмень, пшеница, кукуруза, дыня, овес, пе-
рч1. чувствительные: грецкий орех, фасоль, слива, груша, яблоня, виноград, ин-
щр. хурма, вишня, абрикос, апельсин, авокадо, лимон, грейпфрут.
Оросительная вода некоторых источников нередко содержит
тксичные вещества, наиболее распространенные из которых —
мгф re продукты, тяжелые металлы, пестициды. Они влияют на
pm: г, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур, на
I ичсетво сельскохозяйственной продукции, накапливаются в пло-
|,|\, юрне, кормах, почве, мигрируют в грунтовые воды. Выделено
чпмре лимитирующих признака вредности воды от содержания в
иги загрязняющих веществ:
фитотоксичный, когда оросительная вода оказывает негатив¬
ное воздействие на всхожесть, рост, развитие и урожайность рас-
и ими, качество сельскохозяйственной продукции;
гранслокационный по способности веществ, содержащихся в
иоде, накапливаться в растительной продукции;
иодно-миграционный по способности загрязняющих веществ
мигрировать по почвенному профилю и загрязнять подземные и
попсрхностные воды;
санитарно-токсикологический по негативному воздействию на
почвенный микробиоценоз и плодородие.
( тепень опасности содержания некоторых химических элемен-
пш в оросительной воде и предельно допустимые концентрации
<	11ДК) их приведены в таблице 2.42.
2.42. Классификация некоторых химических элементов по степени опасности
их содержания в оросительной воде
ПДК в
Лимитирующий признак вредности
Показатель
ороситель¬
ной воде,
мг/п
фитоток¬
сичный
транслока¬
ционный
водно¬
миграци¬
онный
санитарно-
токсиколо¬
гический
1
Стронций
7
1
2
3-2-2
1
(млло-
Алюминий
5
2-1-1
1
3-2-1
1
шмсиый)
Литий
2,5
2-1-1
1
2
1
2
Железо1
5 (0,3)2
3-2-1
1
3-2-1
2
{умеренно
Цинк1
1
3-2-1
З4
3-2-1
2
шмекый)
Марганец1
0,2
3-2-1
2
3-2-1
2
Хром (Сг3+)
0,5
1-2-2
2
2
2
251

//родолжппп
Класс
Показатель
ПДК в
ороситель¬
ной воде,
мг/л
Лимитирующий признак нрелпенш
фитоток¬
сичный
транслока¬
ционный
водно-
миграци¬
онный
i c;iiiiiiii|iii<>
юыикпип
| Ш'ИМ Mill
Молибден
0,01
1-2-2
2
1-2-3
)
Ванадий
0,1
2
2
2-3-3
у
Вольфрам
0,05
2
2
1
У
Висмут
0,1
2
2
1
>
Фтор
1
3-2-1
2
3
у
Борт
о,з3
3-2-1
2
3
Селен
0,02
1-2-2
3
1-2-3
i
3
Никель
0,2
3-3-2
3
\
(опасный)
Медь1
0,2
3-3-2
3
3-2-2
\
Хром (Ci*+)
0,1
2-3-3
3
2
\
Кобальт1
0,05
3-3-2
3
3-2-1
\
Свинец
0,03
3
3
2-1-1
\
Кадмий
0,01
3
З4
3-2-2
\
Ртуть
0,005
3
3
3-2-2
\
Бериллий
0,1
3
2
2
\
Мышьяк
0,05
3
2-3-3
2
1	В микродозах необходимы для растений (микроэлементы).
2	В скобках для капельного орошения.
3	В зависимости от бороустойчивости сельскохозяйственных культур.
4	Накопление в генеративных органах растений.
1, 2, 3 — классы опасности соответственно для кислых, нейтральных и шптч
ных почв.
Можно отметить, что для оросительной воды ПДК некоторый
элементов (молибден, медь, кобальт, бор) более строгие, чем ллч
воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового исполыоил
ния, что объясняется высокой токсичностью элементов и сшкои
ностью их накопления в почве (см. табл. 2.42).
Степень опасности содержания в оросительной воде пес ниш
дов, ПДК их в воде и лимитирующие признаки вредности приме
дены в таблице 2.43.
2.43. Классификация пестицидов по степени опасности их содержания
в оросительной воде
Класс
I
(мало¬
опасный)
Пестициды
ПДК в оросительной
воле, мг/л
| Лимитируи
| признак 11|кч
Дактал
1
1
Дилор
0,1
1
Поликарбацин
2
ФГ. 1
Прометрин
3
ФГ, 1
Трихлорацетат натрия
5
ф|
Цинеб
0,03
T, С 1
252

Продолжение
Класс
Пестициды
ПДК в оросительной
воде, мг/л
I Лимитирующий
;признак вредносп
К
2,4-Д аминная соль
0,2
Т, ВМ
(умеренно
Далапон
0,2
Т, ВМ
опасный)
Карбофос
0,05
Т, ВМ
Пропанид
0,1
ФТ, сг
Симазин
0,02
ФТ, Т, СТ
Трефлан
1
сг
Хлорофос
0,05
Т, ВМ
Ялан (ордрам)
0,07
Т, СТ
Рогор
0,03
Т, ВМ, СТ
III
Атразин
0,5
ФТ, Т, СТ
(опасный)
Гексахлорбутадиен
0,01
ФТ, т, сг
дат
0,1
ФТ, Т, СТ
ПХК (полихлоркамфен)
0,005
ФТ, Т, СТ
ПХГ1 (полихлорпинен)
0,2
ФТ, Т, СТ
Севин
0,1
Ф г, т, сг
Метафос
0,02
ФТ, т
Гептахлор
0,05
ФТ, Т, СТ
ГХЦГ
0,02
ФТ, Т, СГ
Гранозан
0,0001
ФТ, Т, СТ
Примечание. ФТ — фитотоксичный, Т — транслокационный, ВМ — вод¬
им миграционный, СТ — санитарно-токсикологический.
{агрязняющим элементом может быть и азот, являющийся
имя растений необходимым питательным элементом. В ороси-
Ш1МЮЙ воде азот чаще всего встречается в нитратной форме.
Но многих странах (США, Венгрия и др.) ориентировочно до¬
пустимую концентрацию (ОДК) нитратного азота в ороситель¬
ной воде принимают 5 мг/л. Для растений важно общее содер-
ыпие азота в оросительной воде во всех формах (нитратного
N'n,, аммонийного NH4, органического). Концентрация общего
.1 «на больше 5 мг/л негативно влияет на многие культуры. На¬
пример, у зерновых наблюдают полегание растений, сахарная
•	пекла и виноград снижают урожайность и сахаристость. В рас-
п'инях и почве накапливаются нитраты, из которых затем могут
мира юваться нитриты и далее нитрозоамины, опасные своим
I итсрогенным и мутагенным действием. Содержание азота в
ионе больше 5 мг/л стимулирует рост водорослей в трубах оро-
I тельной сети.
Для работы сооружений и материалов оросительных систем не-
o	i.iiоприятно содержание многих веществ в оросительной воде
(том. 2.43а).
253

2.43а. Классификация оросительных поп
Пока.ктм111 н>
Степень
опасности
Агрессивность по отношению к бетону
Опасность
развитии
коррозии
ООраичшшм'
pH
Суль^
фаты
Магний
Аммоний
Угольная
кислота
ГрУД1К1ЦПГ|
| 1К)|ШМ1.|Ч
| карОпнаши
мг/л
Индекс Ланжсны**
I (мало¬
опасно)
<6,5
< 200
< 100
< 15
< 15
0
0
2 (умерен¬
но опасно)
6,5—5,5
200...
600
100...
300
15...30
15...30
0...-0,5
0... ю,.
3 (опасно)
<5,5
> 600
> 300
> 30
>30
< (-0,5)
> (10,»
* Индекс Ланжельс (индекс насыщения) предложен В. Ф. Ланжелье и 1*> И» i
как показатель возможности растворения или осаждения карбоната кшм.цпн м
воде. Он равен разности значений pH изучаемой воды и pH воды при рашкшгг
2.5.В.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ВОДЫ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ
Россия относится к странам, хорошо обеспеченным водными
ресурсами благодаря обширной территории и географическому
положению. Статические запасы воды (озера, болота, ледники,
подземные воды) оценивают в 96 958 км3, а средний многолетним
объем суммарного стока (включая вышеперечисленные источим
ки, речной сток, почвенную влагу и приток с территорий других
стран) — 8296 км3/год, что значительно превышает ресурсы дру| их
стран (кроме Бразилии).
Забор воды на нужды сельского хозяйства России составляй
существенную долю водопотребления — 25...29 % общего колмчг
ства воды, забираемой из природных источников отраслями ил
родного хозяйства, из них на орошение и обводнение — 14... IS
Однако распределение водных ресурсов по территории Росгин
неравномерно и не соответствует потребностям в них. Всдуммп
сельскохозяйственные водопотребители расположены в Южном и
Приволжском федеральных округах, где имеется 61 % орошаемой
земель, а потребление воды на орошение и обводнение составит !
90 % общероссийского, в то же время эти регионы менее обсч in
чены водными ресурсами.
При выборе источника воды для орошения анализирую! пи
характеристики: качество волы, расходы и объемы воды в иеюч
нике, уровни и напоры воды, местоположение источника.
Качество воды в природных источниках нередко ухуднккмщ
из-за антропогенного загрязнения: сбросов загрязняющих ш
ществ в различных отраслях хозяйства, загрязнения атмосферы и
254

но г Ш1СИИ опасности для сооружений
И • UCI.IIU1 иоды
Опасность засорения капельниц
II
Сухой
остаток
Взвешен¬
ные
вещества
Марга¬
нец
Железо *
Сероводо¬
род
Микроб¬
ные
популяции
Скорость
биообраста¬
ния
мг/л
шт/л
г/м2 за 100 ч
7
< 500
<50
(< 30**)
<0,1
< 0,1
<0,5
< 10000
<0,5
..К
500...
2000
о
8
0,1...1,5
0,1—1.5
0,5...2
10000...
50000
0,5
■X
> 2000
> 100
> 1,5
> 1,5
> 2
> 50000
>0,5
ним насыщении СаСОз- При К>0 СаС03 выпадает в осадок; при У<0 вода кор-
рппшппо-активна.
++ Для саморегулирующихся капельниц.
тмосферных осадков, несовершенства технологических процес-
<	пи и промышленности и сельском хозяйстве.
Для сохранения и улучшения качества воды в источниках необ-
мшимы природоохранные меры, не допускающие подавления ан-
фпногенным загрязнением естественных процессов самоочище-
иия природных вод.
Доступные для орошения объемы воды в водоемах и расходы
\нщ\л и водотоках определяют оросительную способность источника —
площадь, которая может быть орошена его водами в год расчетной
мигспеченности при проектной структуре посевов, оросительной
i	i i и, способе полива. Оросительная способность источника огра¬
ничена возможным суммарным объемом воды, забираемой из во-
н>\|>;п1илища, или максимальным расходом воды, забираемой из
|Н‘М1,
F* = Л И^ор/А/ср, или Fm = r| Qop/gmax,	(2.242)
| мг ц КПД оросительной сети: Wop> Qop — соответственно объем и расход воды,
мымгнпиюй из источника на орошение; Л/ср - средневзвешенная оросительная
ипцм.1 нетго для всей оросительной системы;	максимальная ордината гид-
l»i 1Молуля для всей системы.
I loin,мнение оросительной способности источника возможно
п\ н*м перераспределения расходов и объемов воды во времени при
шшиии водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования.
IVжим уровней и напоров воды в источнике имеет значение
при определении типа и конструкции водозаборного сооружения.
Мее соположение источника и его удаленность от орошаемой
255

площади определяют длину магистрального канала и i лампою
трубопровода, которые являются наиболее дорогими элементами
сети.
2.5.8.3.	ОРОШЕНИЕ ИЗ РЕК
Реки — наиболее распространенные источники орошения. II i
них получают воду более 95 % орошаемых площадей. Речной с-им
в России составляет в средние по водности годы 4264 км* (II ‘‘и
мирового стока). По территории России протекают более 2,5 мин
больших и малых рек. Но распределение речного стока першит
мерно: на районы севера и северо-востока приходится 80 % рем но
го стока, на западные и юго-западные — менее 20 %, хотя ноет-
дние наиболее обжиты и в них сосредоточено 3/4 населения, '/,
промышленности и сельского хозяйства. Южные районы страны
все острее ощущают дефицит поверхностного стока.
Распределение речного стока неравномерно во времени как по
годам, так и в течение года. Большая часть стока проходит и пгри
оды половодья и паводков. Режим расходов рек определяется и*
точником их питания и географическим положением. По тину нм
тания выделяют реки: равнинные атмосферного, грунтового и см»*
шанного питания; горные ледникового и атмосферно-ледникопот
питания; степные, являющиеся разновидностью равнинных и oi
личающисся от них меньшей водосборной площадью и резко ньцм
женной неравномерностью стока. По географическому положении ■
выделяют реки европейской части страны, Сибири и Дальнею
Востока, различающиеся режимами распределения стока.
У большинства равнинных рек, кроме Дальнего Востока, ii.i
водковые (максимальные) расходы проходят весной, меженпьи
(минимальные) — летом, что не соответствует режиму орошении
сельскохозяйственных культур. Объемы весеннего стока SO'», и
обеспеченности составляют в лесостепной зоне 370...225 м’/га, и
степной 225...75 м3/га. Внутригодовое распределение поверхти i
ного стока для разных районов России приведено в таблице 2.11
2.44. Внутригодовое распределение поверхностного стока, % годового стоки
Район РФ
| Весна
Лето-осень \
(ЦМ.1
Север и центр европейской части России
55...65
25...35
И) Ч)
Западные области России
30...50
30...35
20 4.
Запад ная Сибирь
45...55
35...45
До 10
Дальний Восток
30...40
55...65
1
Для болсс полного использования стока рек возможно их гг
зонное и многолетнее регулирование — создание водохранилищ
256

наполняемых весенним стоком. Однако создание водохранилищ
нм равнинных реках вызывает много отрицательных последствий:
нольшие площади затопления ценных (часто пойменных) земель;
подтопление соседних земель; изменение режима стока ниже по
|гчспию реки; нарушение условий жизни рыбы, водоплавающей
н гицы, прибрежных животных и растительности; опасность для
населения в случаях аварий на плотине. Поэтому регулирование
пока равнинных рек требует экологического и экономического
пиоснования.
Горные реки имеют максимальные расходы воды летом в ре-
«ультате таяния снегов и ледников, что согласуется с режимом по-
I ребления воды для орошения. Создание водохранилищ на гор¬
ных реках для более полного использования их стока в основном
жопомически целесообразно и экологически допустимо, но опас¬
но для населения горных долин.
Степные реки обычно имеют 80...95 % стока в весенний паво-
/кж, а летом сильно мелеют и даже пересыхают. Годовые объемы
I I ока степных рек изменяются в десятки раз. Ввиду дефицита
йоды в степной зоне сооружают многочисленные водохранилища
и нруды, которые часто вызывают подтопление окружающих зе¬
мель.
По химическому составу воды рек в основном гидрокарбонат-
пые и имеют сравнительно низкую естественную минерализацию
(0,2...0,5 г/л) почти на 90 % водосборных площадей. В южных райо¬
нах 6% площадей водосбора имеет минерализацию вод 0,5... 1 г/л.
Геки Северного Кавказа имеют сульфатный состав воды, а реки
Прикаспийской низменности — хлоридный.
Химический состав и минерализация речных вод изменяются в
ынисимости от природных и антропогенных факторов. Воды ос¬
новных рек России (Волга, Кубань, Дон, Урал, Печора, Обь, Ени¬
сей, Лена и др.) загрязнены, а их притоки часто сильно за-
I	рязнены. Наиболее распространенные загрязняющие вещества —
нефтепродукты, фенолы, соединения металлов, аммонийный и
нитратный азот, легкоокисляемые органические вещества и мно¬
гие другие. Так, в бассейне Волги практически все водные объек¬
ты загрязняются нефтепродуктами, азотом, соединениями цинка,
меди, ртути. Степень загрязнения волжских водохранилищ — от
спабой до сильной. Отмечается деградация малых рек под воздей-
i	тписм сельскохозяйственного производства. Воды рек Москвы и
Оки средне и сильно загрязнены соединениями меди, железа,
нитратным и аммонийным азотом, нефтепродуктами, фенолами.
И бассейне р. Кубань основными загрязняющими веществами яв-
ииются соединения железа и меди, взвешенные вещества, нитрат¬
ный азот, фенолы. В бассейне р. Дон поверхностные воды харак¬
теризуются как загрязненные и чрезвычайно загрязненные, вода
257

содержит хлорорганические пестициды, соединения меди и |> i v м i.
легкоокисляемые органические вещества. В бассейне р. Ур;1л полы
содержат соединения меди и цинка, аммонийный и нитратный
азот, легкоокисляемые органические вещества.
2.5.8.4.	ОРОШЕНИЕ ВОДАМИ МЕСТНОГО СТОКА, ЛИМАННОЕ OPOUILHHf
Регулярное орошение водами местного стока. Местным стоком
называют воды временных поверхностных водотоков, обра tyio
щихся or весеннего снеготаяния и ливневых дождей, или мапы.ч
рек, не имеющих самостоятельного хозяйственного значения hei
регулирования. Для местного стока характерна сильная ишепчн
вость во времени и кратковременность больших расходов, $адер
жание поверхностного стока в периоды максимальных расходом
снижает пик половодья в реках, выравнивает их режим, умсньпм
ет опасность эрозии почв и роста оврагов. Создание колос мои
улучшает ландшафт, имеет хозяйственное и оздоровительное нм
чение. Оросительные системы, работающие на местном с том
обычно бывают небольшие — несколько сотен гектаров.
Для регулярного орошения местный сток задерживают п ii.i
капливаюг в водохранилищах сезонного и многолетнего регул про
вания. Плотину и водохранилище целесообразно устроить и у ikom
месте речной долины, в балках, оврагах, чтобы уменьшить длину
плотины и площадь затопления. Фильтрационные потери и» но
дохранилища будут меньше, если по его дну и под плотиной «пи¬
тают слабопроницаемые грунты. Возможно также покрытие лола
водохранилища и верхового откоса плотины противофильграин
онными материалами, под плотиной — устройство противофимм
рационных стенок и завес, а в теле плотины — экрана или ядра
Для уменьшения затопленной площади и мелководий водохрани
лище может быть ограждено дамбами.
Расчетную обеспеченность стока при проектировании сии см
обосновывают технико-экономическим сравнением вариангон ни
стоимости системы, размерам орошаемой площади, получаемой
продукции, экономической оценке затопленных земель, ciohmoi
ти защиты подтопленных земель.
Гидрологические наблюдения и расчеты позволяют определи 11.
объем стока, собираемый в водохранилище в год расчетной of к»
печенносги, который составит полный объем водохранилища
И'полн- Рабочий объем водохранилища
И'раб = ^полн - WM0,	<2. ЛИ
где — мертвый объем водохранилища, определяемый санитарными грпинм
258

MiniMii, условиями рыборазведения и содержания водоплавающей птицы, сроком
» iv i-i >м мод охранил ища.
11олезный объем водохранилища
И'полезн = ^раб ^пот>	(2.243а)
'	>■••[ — потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию.
11опсзный объем водохранилища используют водопотребители,
it him числе на орошение.
Пример системы орошения на местном стоке показан на ри-
I \ мкг 2.64.
Лиманное орошение. Лиманное орошение — одноразовое ув-
ыик-пие почвы паводковыми водами в ранневесенний невегета-
шпншый период. Запас влаги, создаваемый в результате лиманно-
m прошения, используется сельскохозяйственными культурами
и in i-i гественным травостоем в период их вегетации.
Ошовные площади лиманного орошения расположены в за-
. Мининых степных и полупустынных, малонаселенных районах,
I	и иругие способы орошения не могут получить развития.
Достоинства лиманного орошения: простота и дешевизна стро-
1111411.1'тка и эксплуатации, отсутствие машинного подъема воды
iiii пониженные элементы рельефа, уменьшение образования ов-
||||пц и эрозии почвы. Недостатки: одноразовость увлажнения,
in р.ншомерность глубины увлажнения и поспевания почвы по
и'ннилди лимана, изменение объема стока и площади увлажнения
пн юдам, опасность подтопления
пи нерасположенных земель, огра¬
ниченность применения по укло¬
нам нонерхности земли.
11	родолжительность затопления
him.та («шисит от скорости впиты-
шппн поды, т.е. от водопроницае¬
ма in почвы и грунта. Выращивае-
ii.ii* и чимане сельскохозяйственные
| \ туры должны либо выдерживать
м шипение, либо их высевают пос-
н нпп гынания воды.
I'm 2.М. Схема расположения водохрани¬
лища:
(мшим.-!. 2 паводковый водосброс; 3 —
< 		И шмкшбор; 4— магистральный канал;
pm ирс делительные оросительные каналы:
6 орошаемый участок
259

Различают лиманы — естественные, представляющие сооои п
тественные понижения, затопляемые стоком талых и лнннемыч
вод без вмешательства человека, и искусственные, создаваемые и
зависимости от рельефных условий различными системами «гмин
ных оградительных валов или плотин с комплексом других пени
ходимых сооружений.
Системы искусственного лиманного орошения по Koiicipvi
тивным особенностям и капиталоемкости существенно отлич.шм
ся от систем регулярного орошения.
В общем виде система искусственного лиманного орошения
совокупность инженерных сооружений: плотин, прудов, во/ioxp.i
нилищ, водоудерживающих и водораспределяющих валов, к;ш.>
лов, водосбросных сооружений и водообходов.
Лиманное орошение имеет особенности. На системах лим.т
ного орошения возможна автоматизация водораспределснии г ж
пользованием простейших устройств и сооружений. Системы ми
манного орошения имеют низкую капиталоемкость при с грим
тельстве и малую трудоемкость при эксплуатации. Помимо шин
лиманное орошение оказывает мелиорирующее воздействие м.* м
соленные почвы, которые промываются 3...5-летним затоплением
Лиманное орошение — эффективное средство борьбы с ножи mi
эрозией. Особенно противоэрозионное влияние лиманного ори
шения проявляется при задержании ливневого стока, гак к;и
именно он вызывает наиболее опасные эрозионные прокси и
В этом случае одновременно с задержанием весенних талых iu>;t и
летнего ливневого стока происходит задержание твердого сты
образовавшегося в результате смыва почвы стекающими с пони
сборов потоками.
Виды лиманов. Лиманы, создаваемые одним валом пт
дамбой, называют простыми, или одноярусными, а несколькими
рядами валов — ярусными, или многоярусными. Ярусы, и икни
очередь, могут быть разделены валами на секции (рис. 2.65. а)
По глубине наполнения лиманы подразделяют на мелковожн.п
(15...40 см), среднего наполнения (40...70 см) и глубоководны'
(более 70 см).
Лиманы, расположенные на разных элементах рельефа, имени
особенности.
Лиманы водораздельных плато располагают на повышенных > и
ментах рельефа с наличием большого числа замкнутых иони и
ний. Уклоны одноярусных лиманов — менее 0,0003, многояруч
ных — 0,0003...0,001; мелководные лиманы небольшой плот.ни
устраивают с помощью земляных валов, задерживающих с mi и
верховой части водосбора.
Лиманы на пологих склонах, расположенные в верхней ч;и ш
склона, используют только склоновый сток, а в средней и ни жиг и
260

б
Рис. 2.65. Схемы лиманов, заполняе¬
мых водой из водохранилища:
а — расположенных продольно; б — то же
кольцеобразно; в — многоярусно; / — пло¬
тина; 2 — насосная станция; 3— напорный
бассейн; 4 — магистральный канал для ре¬
гулярного орошения; 5 — канал для подачи
воды для лиманного орошения; б — соору¬
жение для выпуска воды в лиманы; 7— во¬
доудерживающий вал лимана; 8 — соору¬
жение для сброса воды из лимана; 9 — во-
дообход у концов оградительных валов;
10—	направление поверхностного стока;
11—	водоудерживаюший вал; 12 — уровень
воды в лимане; 13 — водообход у концов
оградительных валов; 14 — направляющий
вал; ДИ — подтопление вала верхнего лима¬
на слоем воды нижнего лимана
•им |яч склона — и склоновый сток, и сток, сформировавшийся в
ишижинах, лощинах и овражно-балочной сети; уклоны в этом
' iviac для одноярусных лиманов менее 0,0003, для многоярус-
Н1.1Ч 0,0003...0,005.
( клоповые лиманы — мелководные, их ярусы наполняют пооче-
|м ино, начиная с верхнего. В нижние ярусы вода поступает из верх¬
них через водосливы-водообходы, специально устроенные в теле
нммоудерживающих валов по их концевым (боковым) частям и pa¬
in чающие автоматически. Порог водосливов-водообходов устраи-
H.IIOI па отметке нормального подпертого уровня, поэтому они на¬
ши.ног работать автоматически при наполнении каждого выше-
|* кащего яруса сверх расчетной глубины. Для предотвращения
iu 1М1.ПКЖ в местах расположения водосливов-водообходов гребни
ич п иодосливную часть крепят бетонными плитами или другими
м>| "'риалами. Склоновые лиманы могут состоять из одной или не-
•	I шп.ких секций в зависимости от их площади и объема использу¬
261

емого стока. При многосекционной схеме в верховой част пн мл
на (яруса) устраивают водораспределительный вал, который чгре1
водосливы и специальные водовыпуски распределяет воду mi* .ту
секциями.
Лиманы в естественных замкнутых понижениях харакгерту
ются небольшими уклонами и неблагоприятным водным рели
мом, который выражается в общем переувлажнении, заболочен
ности низовой и засолении периферийной частей. Эффект инк
при мелиорации замкнутых понижений устраивать в их члим\
ярусные системы лиманов мелкого затопления, обесиечмнлт
щих относительно равномерное распределение объема наио/н о
вого стока по всей их площади. Системы лиманов в замкпуп-|\
понижениях имеют в плане кольцеобразное расположение пн
доудерживающих валов по горизонталям замкнутого попи ке
ния (рис. 2.65, б).
Лиманы на потяжинах и лощинах бывают как мелкого, г.и н
глубокого наполнения. Лиманы мелкого наполнения целесоо(>рл i
но устраивать ярусными с площадями каждого яруса не Mt4n<
4...5 га. По обоим концам водоудерживающих валов в каждом яру
се устраивают водообходы.
Лиманы глубокого наполнения устраивают при среднем умни и
поверхности не более 0,001. Они могут быть как одноярусными
так и многоярусными. Каждый водоудерживающий вал н и ом
случае оборудуют не только боковыми водообходами, но и донны
ми водовыпусками, предназначенными для опорожнения яру* >н«
Лиманы в пойме степных рек и их притоков образуются пун'М
устройства глухой земляной плотины в русле реки, которая со шп
ет подпор весенним паводковым водам, в результате чего они им
ходят из берегов реки и разливаются по прилегающей территории
Для удержания воды на определенной площади от плотины ye i рл
ивают валы, образующие ярусы глубоководных лиманов. Кнж/н.ш
ярус оборудуют водообходами, предназначенными для перену( i i
воды в нижерасположенный ярус, и водовыпусками для опорк t-
нения лимана после впитывания в почву расчетного объема иолы
Уклоны поверхности лиманных участков колеблются в предсых
0,0003...0,001 (рис. 2.65, в).
На системах с глухой земляной плотиной в русле реки неа. мл
водковый расход воды попадает в лиманы. Для возможности pei у
лирования продолжительности затопления лиманов вместо i hvmmi
плотины применяют разборную шлюзовую или водосливную инк
тину, позволяющую после наполнения лиманов сбросить но pyi h
реки излишние паводковые объемы воды.
По условиям наполнения различают:
лиманы непосредственного наполнения, расположенные ш
водораздельных плато, склонах, в потяжинах и лощинах, замкну
262

Iмч понижениях, а также в поймах степных рек и их притоков,
п.июлняются талыми водами без предварительной их аккумуля¬
ции в прудах;
лиманы, питаемые сбросными водами из водохранилищ и пру-
iHMi, — ярусные лиманы мелкого и глубокого наполнения, распо¬
ложенные на площадях с уклонами 0,0003—0,001.
Систему ярусных лиманов мелкого наполнения создают ниже
11	пора плотины на пологом 6epeiy временного водотока с укло-
и;|ми менее 0,001. Для подачи сбросных вод из водохранилища
(пруда) в систему мелкоярусных лиманов устраивают специаль¬
ный канал, порог которого имеет отметку НПУ водохранилища
(пруда). Этот канал можно совместить со сбросным трактом. Ка¬
пли в концевой части оборудуется специальными водосливами-
.111 томатами, подающими воду в распределительный ярус систе¬
мы лиманов.
!хли ниже створа плотины, образующей водохранилище
труд), коренные берега временного водотока расширяются и по¬
чиняются признаки пойменных террас, то в этом створе целесооб-
iu то создавать ярусные лиманы глубокого наполнения, питаемые
| оросными водами водохранилища (пруда). Боковые водообходы
иоцоудерживающих валов должны в этом случае обеспечивать
пропуск расходов сбросного тракга водохранилища (пруда).
Пиманы комбинированного затопления сооружают на площа-
1чv, прилегающих к ливнеотводящим трактам (сбросным коллек-
lopiiM) оросительно-обводнительных систем и имеющих уклоны
и.(>003...0,001. Наиболее целесообразна и экономически эффек-
шнма в этом случае система ярусных лиманов комбинированного
мигания, использующая воды местного стока и оросительной сис-
к-мы (всевозможные сбросные воды и попуски оросительной
тшы). На такой системе исключается основной недостаток ли-
м.нмюго орошения — одноразовость затопления и изменчивость
прощаемой площади в различные годы в зависимости от объема
шн синего или ливневого стока, возможно повторное летнее за-
юммсние ярусов для получения второго урожая или дополнитель¬
ных укосов кормовых кульгур и трав.
( истему лиманов комбинированного затопления ириурочива-
I»м к ливнеотводящим трактам оросительных каналов, шоссейных
и железных дорог, катастрофическим сбросам или коллекторам.
| иг тема лиманов в этом случае предс тавляет собой 4...6 секций
(чругов), расположенных по обе стороны подводящего канала.
И каждую секцию (ярус) вода поступает автономно. Все ярусы
шюрудованы боковыми водообходами и водовыпускными соору-
н ииями, которые соединены между собой раенределительно-
<	ирогиым каналом. При устройстве такой системы лиманного
"рошеиия предусматривают три основных режима ее работы:
263

при достаточном объеме талых вод вся система загаплшыгн ч
весной водами местного стока;
малом стоке талых вод затапливают один или несколько яру
сов, а остальные заполняются водами оросительной системы,
минимальном стоке талых вод или его отсутствии ярусы who л
няют весной водой из оросительной системы.
Наличие в каждом ярусе водовыпускных сооружений и р;и пр»:
делительно-сбросного канала, соединяющего их, дает boimo*
ность заполнять ярусы водой в любой очередности, что очгт.
удобно при выращивании культур с различными сроками попчи и
созревания.
Норма лиманного орошения — объем воды, необходимый для * о
здания в расчетном слое почвы запасов влаги, достаточных плч
получения планируемого урожая возделываемых сельскохо^и
ственных культур или естественных трав (табл. 2.45).
2.45. Нормы лиманного орошения нетто для основных сельскохозяйсгоснш.^
культур
Культура
Плановая
урожайность, т/га
Коэффициент
водопотребл ения,
м3/т
Норма juiMiiiнн *11
орошении. М'/lil
11шеница:
озимая
2
2000
2600....Р1И)
яровая
1,8
2300
2800... МОИ
Кукуруза:
на зерно
2,5
1600
2200 . ГМ )0
на силос
30
150
2600... .< М)о
Средневзвешенная норма лиманного орошения нетто он речи
ляется по зависимости, му га,
Кг = */*( ^ппв - W0) - Ос+ £,	(2..4 1)
где к/ — коэффициент, учитывающий потери волы, связанные с проникиоигтп »
ее за пределы расчетного слоя почвы (для глубоководных лиманов kt- 1Л им
мелководных kt= 1,3); И — глубина расчетного слоя почвы, м (для трав, кукур\ »»•
и других кормовых культур h — L5 м при сумме годовых осадков Ос > ЗМ) мм и
Л=2м при Ос < 350 мм); И'ппв — запас влаги в метровом слое почвы, con ми ,
ствующий предельной полевой влагоемкосги, м3Да; IV0 — запас влаги в мпршпи
слое почвы перед затоплением, м3/га; Ос — осадки за период наполнения н шн
держания слоя воды в лиманах, м3/га; Е — потери воды на испарение, м'/м. I
= Е5 + £*; Es — испарение с поверхности снега, м3/га; Ew — испарение с ноши hi
поверхности за время стояния воды в лимане.
Норму лиманного орошения рассчитывают для среднесу\ою
года. При близком залегании пресных грунтовых вод (1	1 mi
объем фунтового подпитывания можно принимать не иол**»
500...600 м3Да. При возделывании на системе лиманного ироии
264

ния набора сельскохозяйственных культур в составе севооборота
норму лиманного орошения рассчитывают для каждой культуры,
*а расчетную принимают средневзвешенную величину.
Проектирование лиманов. Средняя глубина, м, затопления глу¬
боководных лиманов
где Мп1 — оросительная норма нетто, м; Л1КУГ — слой потерь воды на испарение и
фильтрацию через валы, м; — средняя скорость впитывания воды в почву ли¬
мана, м/сут; / — расчетная продолжительность паводка, аккумулируемого в лима-
ие, сут.
Максимальная глубина воды, м, у вала одноярусного глубоко-
водного лимана или первого его яруса при многоярусной схеме
равна удвоенной средней глубине, а максимальная глубина второ¬
го и последующих ярусов
где Amin — минимальная глубина воды у вала вышерасположенного яруса, кото¬
рую для создания более равномерного увлажнения всей площади яруса принима¬
ют 0,05. ..0,1 м.
Строительная высота, м, удерживающего земляного вала
где 1,1 — коэффициент запаса на усалку земляного вала; ДА — превышение гребня
luuia над НПУ, равное для глубоководных лиманов 0,5... 1 м.
Проектную отметку основания вала первого яруса определяют
н соответствии с особенностями рельефа местности. По вычислен¬
ным отметкам трассируют валы всех ярусов системы глубоковод¬
ных лиманов, после чего определяют площадь каждого яруса и его
объем (вместимость).
На протяжении всего времени работы лимана от начала его за-
I пиления до опорожнения выделяют четыре характерных периода:
1	— затопление лимана до расчетной глубины, в процессе кото¬
рого площадь затопления изменяется от 0 до F„, а почва лимана
находится в замерзшем состоянии;
2	— поддержание слоя воды в лимане, когда в затопленный ли-
мли продолжают поступать талые воды. В этот период площадь
мимана равна расчетной, а почва лимана частично оттаяла. Талые
поды, поступающие на систему, переливаются из яруса в ярус по
нпдообходам. Этот период длится до окончания паводка;
3	— впитывание воды в почву лимана без сброса ее. Продолжи¬
^nt Л/nt ^пот vcp^>
(2.245)
(2.246)
К	1,1 (Amax “I" ДА),
(2.247)
265

тельность этого периода определяют из условия, что к копну пи и
почву лимана должен впитаться объем воды, равный 90...95 % р.и
четного;
4	— опорожнение лимана, к концу которого увлажнение ном ни
достигает расчетного значения, т. е. соответствует норме jiiim;iii
ного орошения.
Водный баланс рассчитывают отдельно для каждого ярус;! t и
стемы глубоководных лиманов. При определении расчетных
сбросных расходов сооружений, предназначенных для прокусы
паводков редкой повторяемости, на глубоководных лиманах нсоо
ходимо учитывать их регулирующее влияние, выражающееся п
уменьшении расхода вследствие его трансформации в лиманах
При проектировании мелководных ярусных лиманов исходник
информацией являются: план водосборной площади в масштабе
1:100 ООО; план участка проектирования лиманов в маспмп»м
1: 2000 или 1 : 5000 с сечением горизонталей через 0,25 м; расч«м
ный гидрограф паводка заданной обеспеченности; максимальным
расход; продолжительность и обьем паводка; максимальный рас
ход 5%-й обеспеченности; характеристики впитывающей споено
"ности почвы в период паводка; средневзвешенная норма дим;ш
ного орошения.
Устанавливают возможную площадь лиманного орошения, н<
ходя из условий водообеспеченности и организационно-хо »т
ственной целесообразности при КПД системы лиманного ороми-
ния 0,85—0,9, с учетом землеустройства территории, сущестнут
щих границ землепользований, интересов землепользователи!
наличия гражданских и промышленных объектов, автомобшн.
ных дорог и др. Намечают верхнюю границу затопления лимана
определяют среднюю и максимальную глубину затопления лима
на, положение ограждающего вала и ширину лиманов пернот
яруса. Загибы водоудерживающих валов делают под углом
45...65°. Между секциями оставляется пространство для устрой
ства водообходов, предназначенных для сброса паводковых ион и
нижерасположенные ярусы лиманов. Между секциями лимамоп
располагают распределительные валы, которые не позволяют на
водковым водам идти мимо секций лиманов. Вычисляют или
щадь (нетто) лиманов первого и последующих ярусов и время нч
наполнения.
Сооружения на системах лиманного орошения предназначены
для пропуска паводка, распределения паводковых вод между ра i
личными лиманами и системами лиманного орошения, cf>po< ,i
излишков паводковых вод, регулирования увлажнения почны и
лиманах, опорожнения лиманов.
Первый вид сооружений применяют при устройстве поймеи
ных лиманов глубокого наполнения. Их обычно выполняю! и
266

ниде разборной шлюзовой или водосливной плотины. При уст¬
ройстве сооружений такого типа на степных реках, балках и дру¬
гих водотоках помимо лиманного орошения предусматривают
также создание водохранилища для нужд обводнения, для регу¬
лярного орошения, если вместимость его достаточна.
Ко второму и третьему видам относятся разнообразные соору¬
жения, как капитальные, сложные гидросооружения, так и про¬
стейшие земляные.
Для регулирования и распределения паводковых вод между ли¬
манами и системами лиманного орошения используют земляные
направляющие валы, перераспределяющие сток на водосборе;
юмляные водосборы по краям валов; автоматы-водосливы с ши¬
роким порогом, устраиваемые для перепуска излишков паводко-
иых вод из одного лимана в другой.
В валах системы ярусных лиманов мелкого наполнения устраи-
нают водовыпуски. Они работают автоматически при создании
проектного слоя воды.
Обычно в лиманах мелкого наполнения в качестве водовыпуск¬
ных сооружений применяют водообходы. Водовыпуски трубчатые
и открытого типа устраивают на лиманах глубокого наполнения и
на лиманах мелкого наполнения в случае, если водообходы не
обеспечивают опорожнения лимана в требуемые сроки.
±5.8.5. ОРОШЕНИЕ ПОДЗЕМНЫМИ И МОРСКИМИ ВОДАМИ
Орошение подземными водами. Подземные воды распростране¬
ны по всей территории России. Суммарные прогнозные запасы
подземных вод составляют 350 км3, потенциальные эксплуатаци¬
онные — 72 км3, в том числе для территорий бассейнов Каспий¬
ского и Азовского морей — 4,5 км3. Поливают подземными вода¬
ми менее 2 % орошаемых площадей в основном из-за высокой
( юимости их получения.
Подземные воды делят на верховодку, грунтовые и артезиан¬
ские. Верховодка представляет собой временные водоносные гори-
юпты, которые образуются на линзах и прослойках слабопрони-
иаемых грунтов в результате просачивания атмосферных осадков,
иоиерхностных и оросительных вод.
Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли водо¬
непроницаемом или слабопроницаемом слое.
(/тезиапские воды залегают в водопроницаемых грунтах, за¬
ключенных между водонепроницаемыми слоями, заполняют все
live готы в пласте, имеют напорный режим. В связи с этим в арте-
шапских скважинах уровень воды поднимается выше отметки
нскрытия, а иногда выше поверхности земли.
267

Для орошения используют эксплуатационные запасы перчи и \
горизонтов подземных вод. Орошение подземными водами цене
сообразно при постоянных или периодических дефицитах поиерх
ностных вод и при избытке подземных вод, требующем осушении
земель.
Качество подземных вод как источника орошения записиi <ч
условий формирования водоносного горизонта: геологическим•
строения, фильтрационных свойств грунтов, взаимодействия ии
доносных пластов, связи с поверхностными водами, удален пост
or источников загрязнений. На территории России во многих ре
гионах для подземных вод характерно повышенное содержание
сульфатов, хлоридов, железа, фтора, брома, бора, маршнни
стронция. Верхние водоносные горизонты подземных вод ишем
сивно загрязняются промышленными предприятиями (40
сельскохозяйственным производством (20%), жилищно-комму
нальным хозяйством (9 %). Особенно сильное химическое чагри i
нение подземных вод отмечают в Приволжском, Сибирском, 11.сн
тральном и Южном федеральных округах. Основные загряшии*
щие вещества — соединения азота, фенолы, нефтепродукты. (>ем
зол, многие тяжелые металлы, а причины бактериалыннп
загрязнения — нарушение правил хранения и внесение и iiomus
животноводческих стоков.
Забирают воду из скважин при помощи буровых и шахтных м>
лодцев, горизонтальных водосборных галерей, а также путем кл
птажа ключей и родников. Колодцы бывают шахтные и трубча i ыс ,
а также комбинированные: верхняя часть — шахтный кололен
нижняя — трубчатый. Шахтные колодцы строят глубиной /н>
30...40 м, стены шахты крепят железобетонными кольцами, лер*
вянным срубом.
Трубчатые колодцы представляют собой скважину, стенки км
торой укреплены трубами диаметром 60... 100 см. Водоприемну»'
часть оборудуют фильтром, а колодцы — глубинными насосами
подачей 50...100 л/с и более. Оросительная способность одного лр
тезианского колодца до 200 га.
Площадь орошения подземными водами обычно не преиыпшп
100 га, оросительная сеть может быть закрытой с применением
различных дождевальных машин.
Для накопления получаемой подземной воды при отсутствии
поливов в ночные часы и межполивные периоды можно усгрни
вать бассейны суточного и недельного регулирования, в которых
еще и прогревают воду. Для сезонного и многолетнего регулирп
вания запасов подземных вод известно использование синкии
нальных геологических образований — замкнутых прогибов вот»
проницаемых пластов, в которые фильтруется или закачиваем»
вода в периоды отсутствия ее потребления.
268

Иоду в аккумулирующие бассейны подают погружными насо-
сами по трубопроводам, затем оросительная насосная станция
шГжрает ее и подает в напорные трубопроводы оросительной
гг ги.
Насосную станцию и аккумулирующий бассейн желательно
располагать в центре массива, образуя один гидротехнический
v 1сл, что снижает затраты энергии для подачи воды на полив,
уменьшает диаметры труб, снижает стоимость строительства.
Число артезианских скважин зависит от их дебита, поливной
нормы и площади орошения. При малодебитных скважинах уст¬
раивают аккумулирующий бассейн объемом, м3,
Vq — QcKBfi(t /н.с)>	(2.248)
1 'i'- (?скн — дебит скважины, м3/ч; п — их число; t — расчетная продолжительность
|i:ii>oru артезианских скважин в сутки (принимают 20...22 ч); /н.с — продолжитель-
иисть работы оросительной насосной станции в течение суток, ч.
Достоинства использования подземных вод на орошение: бли-
м)сть водоисточника к орошаемому участку, сокращение длины
просительной сети, отсутствие механических примесей в воде, в
отдельных случаях возможность самотечной подачи воды на поля
п i аккумулирующего бассейна, часто — совмещение целей ороше¬
ния и осушения участка.
Недостатки: высокая стоимость водоподъема; снижение эф¬
фективности использования подземных вод при большой глубине
ич залегания и малый дебит скважин; в некоторых случаях высо¬
кая минерализация этих вод, низкая температура воды, отсутствие
и иоде удобрительных илистых частиц; опасность истощения запа¬
сом подземных вод.
Орошение морскими водами. Морская вода имеет значительную
минерализацию. Так, минерализация вод Азовского моря состав¬
ляет 12 г/л, в Каспийском море она увеличивается с севера на юг
or 5 до 15... 18 г/л, а минерализация океанической воды — до
Ш...40 г/л. Минерализация морской воды снижается вблизи устьев
крупных рек, как, например, в северной части Каспийского моря
под влиянием стока р. Волги, составляющего 80 % стока рек бас¬
ами ia Каспия.
Опыт орошения морской водой имеется в районах с дефици-
юм пресной воды для полива отдельных выносливых культур
на хорошо проницаемых почвах и грунтах, не накапливающих
•	они и периодически промываемых невегетационными осадка¬
ми. Использование морской воды ограничено из-за содержания
многих токсичных химических элементов, в том числе хлора,
иагрия, магния, сульфатов, вызывающих засоление и осолонце-
иание почвы.
269

Однако морская вода содержит и большое количество микро
элементов и органических веществ, необходимых растениям
Ионный состав морской воды сбалансирован так, что вредное
действие одних ионов уравновешивает присутствие других.
При изучении влияния морской воды на развитие рас гении
было установлено, что многие сельскохозяйственные растении уч
тойчивы к высокой концентрации солей. Такой водой можно ни
ливать зерновые культуры, многолетние травы, плодовые куны у
ры, зеленые насаждения, декоративные деревья и кустарники и
прибрежных зонах.
Орошение проводят оросительной нормой для озимой шпени
цы 2000...2500 м3/га; тм многолетних трав — 4000...5500 м '/га на
песчаных почвах.
При орошении морскими водами используют прибрежные via
стки, почвенный покров которых представлен песчаными, суме»
чаными и легкосуглинистыми хорошо проницаемыми почками
имеющими достаточную естественную дренированность и огточ
ность грунтовых вод. Территория должна иметь спокойный роль
еф с уклоном поверхности не более 0,003.
В составе сооружений оросительных систем могут быть: мор
ское водозаборное сооружение, насосная станция, напорный rpv
бопровод, бассейн-накопитель, распределительная сеть, кол пег
торно-дренажная сеть, поливная сеть, дождевальные машины пни
поливные трубопроводы.
При организации орошения на прибрежных землях с пологими
склонами применяют самотечные системы орошения, исполь ivu>
щие нагонно-сгонные явления моря. В этом случае отсутсгнуин
дорогостоящие водозаборные сооружения и насосные cranium
Орошение осуществляется следующим образом: при преоблапа
нии ветров со стороны моря вода поступает по широким
(20...40 м) ложбинообразным оросителям-сбросам против уклона
местности. Высота нагона может превышать 1,5...2 м. Из оросиie
ля-сброса вода через водовыпуск двойного действия поступаем на
обвалованные участки, по площади которых распределяется pa»
личными способами.
При устройстве на прибрежных низинах многоярусных меп
ководных лиманов вначале наполняют первый ярус (или друиш
с учетом отметки нагонной волны), затем через водообходы
второй, третий ярусы и т.д. При необходимости избыточно!
количество воды из вышележащего яруса перепускают в ниже
лежащий с помощью водовыпусков. Водоудерживающие и eipv
енаправляющие валы устраивают с пологими (1:5) засеваемы
ми откосами. Из последнего яруса воду сбрасывают через нош»
выпуски.
При выборе способа полива учитывают гидрохимически и ре
270

•mim источника, климатические, рельефные, почвенно-мелиора-
иишые, хозяйственные условия и состав проектируемых севообо¬
ротов или виды сельскохозяйственных угодий. Применяют дожде-
папие с помощью машин, имеющих иизкорасположенные дожде-
илньные насадки, атакже машины типа ДДА-100 ВХ и ДЦПА-140.
При дождевании наиболее эффективны вечерние, ночные и поли¬
пы рано утром, которые позволяют уменьшить отрицательное воз¬
действие морской воды.
На участках со спокойным рельефом и уклонами до 0,002 воз¬
можны поливы поверхностным способом по полосам. При боко-
иых уклонах 0,001—0,003 возможен полив по бороздам или бороз-
лонанным полосам, а при возделывании многолетних насажде¬
ний — капельное орошение.
2.5.8.6.	ОРОШЕНИЕ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ
Сточными водами называют стоки разных отраслей хозяйства,
образующиеся после использования воды в производственном
процессе. Сточные воды сбрасывают в водные объекты в огром¬
ных объемах. Так, в последние годы в среднем они составили
>1,7 км3, из них загрязненные — 36,5 %. Основной объем загряз¬
ненных вод поступает от жилищно-коммунального хозяйства
<(»> %) и промышленности (31 %) (табл. 2.46).
2.46. Объемы сбросов загрязненных сточных вод по отраслям экономики России
Отрасль экономики
1900 г.
I 1995 г.
2002-2007 гг.
(в среднем за год)
млрд м3
%
| млрд м1 |
%
млрд м3
%
Ктшщно-коммунапь-
III К* ХОЗЯЙСТВО
11,6
42
12,5
51
12,2
62
1 !|юмышленносгь
13
47
8,6
35
6,2
31
< гльское хозяйство
2
10
3,2
13
1,2
6
Прочие отрасли
0,3
1
0,2
1
0,2
1
II 1 о го
26,9
100
24,5
100
19,8
100
Загрязнители сточных вод — нефтепродукты, взвешенные ве¬
щества, фосфор, азот, сульфаты, хлориды, фенолы, жиры, масла,
тединения цинка, меди, железа, никеля, хрома, синтетические
ионерхностно-активные вещества. Органические загрязнения со-
•	кшляют примеси растительного и животного происхождения,
органические кислоты. Биологическими загрязнителями являются
и,1 именные микроорганизмы, вирусы — возбудители различных
миолеваний, яйца гельминтов, а питательными элементами в
271

сточных водах — азот, фосфор, калий, микроэлементы, нонсим.и
микроорганизмы.
Сточные воды бывают промышленные, хозяйственно-С>ытш.м\
животноводческие, ливневые, смешанные. Орошение ими поит
ляет экономить чистую воду природных источников, умепыни и,
загрязнение рек и водоемов от сброса в них сточных вод, мокни,
зовать содержащиеся в стоках полезные почвам и растениям иг
щества, получить большой экономический и природоохранным
эффект. Почвы и грунты очишают фильтрующиеся воды or mi и»
гих вредных веществ.
Так как в сточных водах содержится много вредных неиич-1 и и
часто избыточное количество полезных, то перед испольюшнш
ем их подвергают механической, химической и биологическом
очистке. На орошение используют очищенные сточные иолы
удовлетворяющие требованиям к содержанию примесей, хими
ческому составу, санитарно-гигиеническим и ветеринарным но
казателям.
Химический состав промышленных стоков зависит от мним и
технологии производства. Из них чаще используют сточные ионы
пищевой промышленности (сахарных, гидролизных, крахм;ин.
ных, консервных заводов, сыродельных, масло- и молокшаноцои
пунктов первичной переработки плодов и овощей и пр.);
легкой промышленности (текстильных и тонкосуконных фни
рик, кожевенных заводов, ковровых объединений);
химической промышленности (заводов минеральных удоорг
ний, газоперерабатывающих, химико-фармацевтических кию/ти
и др.).
Наибольшую удобрительную ценность имеют сточные ионы
пищевой промышленности, текстильных, бумажных, азотпо iv
ковых предприятий.
Хозяйственно-бытовые стоки образованы канализационными
сточными водами крупных бытовых и коммунальных объемом
поселков и городов. Они содержат много азота, фосфора, к;ищи
органических веществ, а также вредные щелочные вещеспш, »>о
лезнетворные бактерии, яйца гельминтов.
Животноводческие стоки получают после отделения тиерлом
фракции навоза. Они содержат много органических вещестн и чи
ляются ценным удобрением, однако требуют обеззаражии;пшч
Наиболее рационально их использование для орошения и удоирг
ния кормовых культур.
Ливневые воды — это стоки городской сбросной сети or сн .п
ков и поливов. Они содержат механические примеси, нефтью
дукты, тяжелые металлы и другие загрязнения от транспорт
Удобрительная ценность различных сточных вод привелом и
таблице 2.47.
272

2.47. Классификация сточных вод по удобрительной ценности
Hiючник сточных вод
Содержание
элементов
питания, мг/л
Удобрите льна ценность и
рекомендации по применению
I- |in\M;iiiMii»iL\ крахмало-паточ-
iii.it ытхммические, гидролиз-
щ|» химико-фармацевтические
«шрпмгим, мясокомбинаты,
м< и» п маслосыродельные
мннпм, жииотноводческие
» имIпн*К1Ы И др.
•	» II и п.ю, дрожжевые, консерв-
Hi h пииты, пункты первичной
•11|*:1Гн>• кп плодов и овощей,
ни *|ц.| но производству мине-
I ii.iii.ix удобрений, пластмасс,
чприяшм химической про-
Н ШНЮНПОСТИ и др.
mi lit июнно-бытовые, текс-
nHi.iiiiH к целлюлозно-бумаж-
1м промышленность, пред-
*»1111ч I им 1ижелого машиностро-
мпи, 1ошюшектростанции и др.
N > 100
К20 > 70
Р205 > 30
Са > 100
N = 50... 100
К20 = 30...70
Р205 = Ю...30
Са > 100
N < 50
К20 < 30
Р205 < 10
Са = 50...70
1	— высокая; требуют, как
правило, разбавления чистой
водой и дополнительного вне¬
сения фосфорных удобрений
2	— средняя; необходимо вне¬
сение N, Р, К до нормы, реко¬
мендуемой для данной зоны
при обычном орошении
3	— низкая; необходимо вне¬
сение полной нормы мине¬
ральных и органических удоб¬
рений
При проектировании режима орошения сточными водами сле-
«s I' I исходить из требований сельскохозяйственных культур и
Ч‘'»имн естественного увлажнения (восполнять дефицит влаги),
s ‘in I i.iii(iгь удобрительные свойства сточных вод (при необходимо-
III	шр.'шичивать их подачу, а недостающее количество воды до-
гч|иж1ь из источников орошения с природными водами); соблю-
!т. г;ши гарно-гигиенические условия.
I пшжую норму удобрительных поливов, м3/га, определяют ис-
=.• -hi и i содержания основных питательных элементов в сточной
inI и'
МСТ=^,	(2.249)
// ожидаемый вынос питательных веществ из почвы с урожаем, кг/га; П —
и |* ► <иIно питательных веществ в почве, кг/га; Кп — коэффициент исиользова-
тт.м мпI Iгол1>мых веществ растением из почвы (N — 0,5; Р — 0,1...0,15; К —
| о •»). д,, — коэффициент использования питательных веществ растением из
пп.is иод (N и Р — 0,6...0,7; К — 0,6); С - содержание питательных веществ в
... , ki/m‘.
I	( -in тдовая удобрительная оросительная норма из-за высокой
ii	ii ц*п ivjii>iюй ценности сточных вод оказывается меньше ороси-
п.моп нормы, рассчитанной по дефициту водопотребления, то
I* инину оьсспечивают подачей чистой воды.
273

Участки для орошения сточными водами выбирают гак, мшим
не было опасности загрязнения поверхностных и грунгоиыч шш
окружающих земель, создания антисанитарных условий для н.и •
ления и животного мира. Орошение осуществляют с соблюдением
мер предосторожности и под постоянным контролем сое гоя пи и
почв, поверхностных и грунтовых вод. Поливают сточными том
ми травы, кормовые корнеплоды, зерновые, зернофуражные, i и
лосные культуры, древесно-кустарниковые насаждения.
Орошение сточными водами может быть круглогодичным u in
гетационным. При вегетационном орошении для приема стоком и
зимний период устраивают пруды-накопители или поля фиимра
ции. В период вегетации воду из прудов-накопителей исмолмуин
на орошение, а осадок — на удобрения. На полях филыраиии
сельскохозяйственные культуры не выращивают, на них сточим»
воды очищают за счет фильтрации через почву и фунт.
При поливе сточными водами применяют поверхностный * им
соб, дождевание, подпочвенный. По экологическим и санитарии
гигиеническим условиям наиболее подходит подпочвенный пш
соб полива, но он пока дорог и несовершенен. Создают так па ii.i
ваемые ирригационные поля утилизации (ИПУ).
Воздействие систем утилизации сточных вод на приро/шую
среду нужно оценивать, используя полный и объективный гс-опи
темный или ландшафтный подход, в частности рассматривая при
блему очистки сточных вод, т. е. задержание и трансформацию t и
держащихся в них веществ, с позиций геохимических барьером
Самый действенный барьер на пути биогенов — растительный но
кров, так как многие растения способны усваивать большое ич м>
личество, многолетние злаковые травы могут усвоить от 200 ни
500 кг чистого азота, фосфора — 60...120, калия — 300...600 ы im
1	га посевов в год в зависимости от климатической зоны. Почка
тоже служит мощным барьером на пути биогенов, связыиая ич
процессами сорбции, переводя в неподвижную, нерастворимую
форму, почвенные микроорганизмы также участвуют в усвоении н
превращении биогенов.
Подстилающие почву слабопроницаемые грунты, осоЬепнн
мелкоземы с высокой сорбционной способностью, также iti.u i\
пают в качестве барьера, сорбируя биогены в виде катионов,, a i im
анионов — замедляя вертикальные потоки влаги. При определи и
ных гидрогеологических условиях может иметь место латералиныи
барьер, если поток грунтовых вод разгружается по своему пут и
виде восходящих потоков влаги, подпитывающих почвенный < ;mii
на прилегающей пониженной фации. Эта ситуация реализуем я и
месте примыкания супераквальных фаций к элювиальным.
Наконец, необходимо организовывать барьеры на пути
можного поверхностного стока части поливных вод во избежать
274

1< н 11 рос гранения стоков на соседние территории. Обычно этого
ин пн лют планировкой поверхности, применением соответству¬
ющем техники полива, не допускающей стока поливных вод, ог-
|ч ь пением участков валиками.
11|>и поливе дождевальными машинами, особенно дальнест-
р\ Иными, нужно иметь барьер против переноса сточных полн¬
ит,i\ иод ветром на соседние участки, особенно на населенные
ним гм. Этот барьер реализуется правильным выбором располо-
•' мим И ПУ с учетом розы ветров, а также посадкой лесных полос
ни ф.шицам орошаемого участка.
I	.iKiiM образом, утилизация сточных вод и экологическая ее бе-
пимпшеть сводится к использованию, созданию и управлению
I i химическими барьерами на пути загрязняющих веществ. Исхо-
ы in )гою, можно наметать конкретные правила создания ирри-
I	митпных полей утилизации животноводческих стоков и выбора
in in их расположения.
Ио первых, на участке надо выращивать кормовые культуры,
имфеиниющие большое количество азота и дающие большую зе-
u Hvio массу при орошении, как иравило, это районированные в
мимом местности многолетние злаковые травосмеси.
Но ншрых, на участке должны быть достаточно плодородные
				им, обеспечивающие высокую продуктивность выращивае¬
ма культур, выступающих в качестве главного барьера на пути
	пои. По гранулометрическому составу почвы должны быть
\ I шпистыми или тяжелосуглинистыми с большим количеством
ii	-и ич фракций и, следовательно, с большой сорбционной ем-
ц| 11.Ю Па легких песчаных почвах размещать такие участки
ill и. HI
II	I |»е гьих, подстилающие почвенный слой грунты должны со-
" !• 1,1п. достаточно много мелкозема с высокой сорбционной ем-
||| н.ю для перехвата потока биогенов, например лёссовидные
\i тпки. Грунтовые воды должны располагаться на глубине не
			 м, естественный отток фунтовых вод должен быть дос-
■	н i'm ним, чтобы не происходил их подъем в результате орошения.
II	|1|ю1 пином случае при их подъеме и строительстве искусствен-
И'||ц мрепажа будут провоцироваться большие нисходящие потоки
и in м п недопустимое загрязнение подземных вод, а также воз¬
ит m i проблема сброса загрязненных дренажных вод.
И • и’тертых, режим орошения должен гарантировать мини-
11 н.пые нисходящие потоки влаги в почве, что достигают неболь-
"iiiMii починными нормами, достаточно низкой предполивной
н и I нос м.к>, использованием техники полива, равномерно рас-
■	|(|* н апотей поливную воду по полю; все это диктует необходи-
||| и. применения дождевания с невысокой интенсивностью, а
	 	 хорошей планировки поверхности. Полив затоплением или
275

по бороздам не подходит из-за больших поливных норм п ынп.
шой неравномерности увлажнения.
В-пятых, желательно располагать ИПУ вблизи пониженны1»
элементов рельефа, на которых можно организовать восходимип
токи влаги в почву для перехвата горизонтального iiotok;i ч.и шч
но загрязненных подземных вод, использования потерянного ,i »»»
та и снижения загрязнения поверхностных источников, и ко юры*
разфужается поток грунтовых юд, формирующийся под И11V
В-шестых, ИПУ надо располагать на сравнительно выроин» н
ных землях со спокойным рельефом и с уклонами не более О.пп ■
По границам участка надо устраивать валики для недоиуми ннч
поверхностного стока поливных вод, а также лесополосы ширм
ной не менее 10 м со стороны дорог и 15 м — со стороны насемгн
ных пунктов. При применении средне- и дальнеструйных до* ж
вателей расстояние от границ ИПУ до населенных пунктом, при
изводственных объектов и дорог общего назначения должно tu.i 11
не менее 200 м. По возможности ИПУ следует располагать с ум
том направления господствующих ветров.
Естественно, что ИПУ нельзя располагать в границах noimo\
ранных зон поверхностных и подземных водных объектов, ими м»
сторождениями подземных вод питьевого или лечебного каче» i и i
не перекрытых надежным водоупором, в пределах санитарных юм
курортов и зон отдыха. Выбор участка для ИПУ обязательно < о
гласовывают с соответствующими организациями.
Непременное условие создания и функционирования И11V
мониторинг (постоянное наблюдение) за составом сточных ион
особенно за содержанием в них болезнетворных бактерий и юн.
минтов, за качеством урожая (содержанием в нем нитратом, гя м
лых металлов), если продукция идет на корм скоту, за стенам.ю
загрязнения почв, грунтов и подземных вод как на самом уча» 11- ■
так и за его пределами.
Нужно обеспечить надлежащие санитарно-гигиенические v»
ловия для работников, обслуживающих ИПУ.
Экологическая безопасность функционирования ИПУ но мн»»
гом обеспечивается правильными режимом и технологией пони
вов, подбором надлежащей концентрации стоков в полит юн
воде. Этого можно достичь, осуществляя долгосрочные, не мни
20 лет, прогнозы развития экологической обстановки при ра пип
ных сценариях поливов сточными водами, для чего надо им» п
достоверные математические модели передвижения влаги, ф.мм
формации, потребления и перемещения соединений азота, учит
вающие специфику природных условий.
Рассмотрим эффективность полива сточными водами к усмоии
ях сухостепного Ставрополья с весенним увлажнением 50 мм и.
личеством осадков за теплый период 365 мм, испаряемо» п.и<
276

.0 мм и дефицитом увлажнения 465 мм. Это Восточнопредкав-
*	к п кия провинция каштановых почв, естественная дренирован-
	п. достаточная, грунтовые воды залегают на глубине 6...7 м.
11|>и иыращивании злакобобовой смеси трав без орошения урожай
"И,| невелик — 4,3 т/га при внесении азота с удобрениями 40 кг/га
п г мтодной фиксации азота 20 кг/га. При разложении гумуса в
l« пн маге аммонификации доступными становятся 26 кг/га ам-
,ш иного азота, при этом вынос азота с урожаем 64 кг/га, потери на
н шмрмфикацию 22 кг/га (среднемноголсгний баланс азота нуле-
|ч hi) 11ри очень малой промываемости почвы — около 6 мм/год и
иршисм перехвате азота корневой системой многолетних трав его
ш.итс и грунтовые воды ничтожен, концентрация не превышает
п I г/и, среднемноголетняя глубина фунтовых вод на участке рав-
и I ь.S м. Ежегодно из растительных остатков образуется около
I Hi I г/га нового гумуса [см. формулу (2.25)], минерализация гуму-
I подсчитанная через аммонификацию, равна 520 кг/га, в сумме
. |чим) I ка гумуса в год не превышает 0,39 т/га. При начальных за-
|| |» ач гумуса, равных 5 % массы сухой почвы в 0,5 м слое почвы, или
ЧП1 i/i а, запасы гумуса уменьшатся в течение 60 лет до 277 т/га,
и hi n;i 7,7 %. Это надо компенсировать периодическим внесением
мр|.|||пчсских удобрений (навоза).
Мри регулярном орошении пресными водами среднемноголет-
нич оросительная норма составит 408 мм (с колебанием но годам
■ни /00 мм), промываемость составит 45 мм/год, подъем грунто-
иыч под 0,5 м. Чтобы удвоить урожай (до 8,8 т/га), надо увеличить
норму пкутных удобрений до 100 кг/га, фиксация азота из-за луч¬
им и» йодного режима возрастет до 30 кг/га, аммонификация уве-
iiHiiioi незначительно — до 29 кг/га, а денитрификация — до
1 ’ 11/га. Вынос азота с урожаем составит 130 кг/га, 2 кг/га азота
нычынается нисходящими токами влаги, его содержание в грунто-
i*i.i ч подах становится заметным — 3,6 мг/л, но не превышает до-
п\| шмого 10 мг/л, содержание азота в сене неопасно — 1,4 %. Из-
i:i мн ипчения урожайности ежегодное количество новообразован¬
ии! и I умуса удвоится — 265 кг/га, но с нисходящими токами влаги
I и п. растворимого гумуса будет вымываться, при растворимости
м \ivi а 0,35 кг/м3 и ежегодной промываемое™ почвы 45 мм, или
I .и м ‘/га, вымыв составит 158 кг/га, что почти перекрывается еже-
|ц И1ЫМ приростом новообразованного гумуса. Поэтому заметного
				сработки	гумуса при аккуратном орошении, т.е. без
н и.пой промывки почвы, наблюдаться не будет.
•ффскгивность и безопасность полива подготовленными,
•	■и. пораженными и разбавленными сточными водами животно-
		 фермы во многом зависит от концентрации азота в no¬
nunion иоде. Гак, при концентрации 25 г/л урожайность и баланс
ни 1.1 н сравнении с его внесением в виде туков практически не
277

меняются, несколько возрастает концентрация азота в груш омы ч
водах — до 4,3 мг/л. При увеличении концентрации азота н шиш
вной воде до 40 г/л ситуация резко ухудшается: его содержишь1 и
грунтовых водах увеличивается до 12 мг/л, что выше допустимо!"
увеличиваются потери на денитрификацию — до 57 кг/га, урожаи
ность немного снижается — до 8,4 т/га, из-за «перекормки - .i ю
том растет его количество в сене.
При поливе сточными водами возникают организацией шы*-
трудности из-за неравномерной по годам потребности и оромь
нии, приходится строить пруды-накопители, что дорого и не(и- и»
пасно, азот при длительном хранении улетучивается. Потому не
лесообразно рассмотреть полив по так называемому жесткому i |ы
фику: с постоянными поливными и оросительными нормами пи
все годы, отличающимися естественным увлажнением. Мри
восьми поливах в каждый год и концентрации азота в воде Л i i
среднемноголетняя промываемость почвы увеличится из- «а п<•(*«•
поливов во влажные годы до 77 мм, урожайность снизится и i м
недополивов в сухие годы на 0,5 т/га, грунтовые воды подпимуи ч
до глубины 5,5 м. Загрязнение фунтовых вод почти не измени и и
вынос азота за год возрастет с 3 до 6 кг/га, но за счет разбаши-iшч
ситуация формально не ухудшится. Следовательно, такой «жс-i i
кий» фафик полива экологически допустим и будет несколько и<
шевле.
В целом строго регламентированный полив сточными жнымн
при подходящих природных условиях является эффекпишмм
природоохранным мероприятием, а также позволяет экономии,
минеральные удобрения, в данном случае 120 кг/га чистого a to u и
год.
2.5.8.7.	ОРОШЕНИЕ СБРОСНЫМИ И КОЛЛЕКТОРНО-ДРЕНАЖНЫМИ ВОДАМИ
Сбросные воды с орошаемых площадей, собираемые и опиши
мые водосборно-сбросной сетью, на оросительных системах /и>
стигают 30...50 % водозабора. Они образуются по нескольким при
чинам:
отвод излишков поверхностных вод с орошаемых площадей
опорожнение оросительных каналов, аварии, технические п<
поладки;
сбросы лишней воды из водохранилищ в многоводные годы
отставание освоения орошаемых площадей от строители мм
магистральных каналов и разводящей сети;
технологические сбросы и организация проточности воды и ч*
ках на рисовых системах;
непроизводительное использование оросительной воды u t ш
278

iiмочоп организации внутрихозяйственного водопользования и от-
I \ и гния ночных поливов;
несогласованность режимов работы хозяйственных водозабо-
I ii и 1
Качество сбросных вод обычно соответствует качеству ороси-
iriii.in.ix вод, если они не смешиваются с коллекторно-дренажны-
•III. но в отличие от оросительных вод сбросные могут содержать
in I мщилы, смываемые с поверхности полей при нарушениях тех-
iiitiioi ий их применения.
Но 1можность использования коллекторно-дренажных вод на
прошение зависит от их качества. При отсутствии в воде токсич¬
ных солей и агрохимикатов дренажные воды можно подавать в
просительную сеть. Чаще всего такая возможность бывает при от-
I ичках подземных вод вертикальным дренажем. Кроме того, кол-
и I юрио-дренажные воды могут содержать элементы минераль¬
ною питания растений и полезные микроэлементы в количестве,
и ре пытающем их содержание в речной воде, попавшие в подзем¬
ные поды при неправильном хранении удобрений и внесении их
п toы точных доз. Такие воды имеют удобрительную ценность. Од-
нill' о в этих же водах часто встречающимися токсичными веще-
I та ми являются пестициды, вымываемые из почвы инфильтра-
шиншмми водами.
Горизонтальный дренаж, работающий на засоленных землях,
hi моли г воду высокой минерализации, которую можно только до-
н.ишить к оросительной воде, определяя необходимое соотноше¬
ние минерализованной и пресной воды по содержанию иона, наи-
(1ПЦ1Ч- превышающее ПДК. В зависимости от гранулометрического
мн i.iна почв коллекторно-дренажные воды при их минерализа¬
ции менее 5...6 г/л используют на орошение непосредственно или
ра (Иавляют речной водой. При более высокой минерализации эти
ионы применяют для промывки засоленных земель, а также для
поиивон солеустойчивых растений-галофитов, выращиваемых для
|.н реиления движущихся песков и применяемых в качестве кор-
моиых добавок.
Распространенный вариант утилизации дренажных вод — их
in иарспие. Для этих целей используют специальные сооруже¬
но»! искусственные пруды-испарители или естественные пони-
м пия для аккумуляции стока. Площадь пруда-испарителя опре-
•II итог но объему дренажного стока, слою потерь воды на испаре-
нin и па фильтрацию. Недостаток этого метода — значительный
щ но»!, территории под пруды-испарители.
(>/1нн из методов утилизации сбросных и коллектор! ю-дренаж-
Н1.1Ч иод оросительных систем — естественное вымораживание.
| >иреенсние дренажных вод этим методом основано на эффекте
ра 1/и псиия замерзающей минерализованной воды на пресные
279

Рис. 2.66. Схема опреснитель¬
ного комплекса с использовани¬
ем естественного выморажи¬
вания:
1 — подводящий коллектор; 2 — ак- —j
кумулирующий бассейн; 3 — опрес- /
нительныс площадки; 4 — система
подводящих и отводящих трактов;
5	— пруд — испаритель рассолов;
б—хранилище пресной воды; 7 —
потребитель пресной воды; 8 —
регулирующее сооружение
-\
кристаллы и рассол, последний отделяется (фильтруется) и t лепя
ного массива в начальной стадии весеннего таяния. Пресная жми
получается в результате таяния массива после отвода остаточных
рассолов. Для проведения вымораживания дренажный сток и и-и
лое время года аккумулируется в бассейне (рис. 2.66). С настуннс
нием зимы он самотеком поступает на опреснительные плошаж- и
представляющие собой обвалованные участки (чеки), где нрот
ходит намораживание льда. После образования слоя льда моим и >
стью 0,5...0,6 м подледную воду сбрасывают в пруд-испармгпи.
Туда же подают первые порции воды, образовавшиеся при гаи ни и
льда весной. Опресненную воду хорошего качества аккумулирую!
Для уменьшения фильтрационных потерь с поверхности oripn пи
тельных площадок рекомендуется создание в них противофиш.
трационного экрана из промороженного на глубину 5... К) гм
предварительно увлажненного фунта. В летний период чекм п«
пользуют в сельскохозяйственном обороте.
2.5.8.8.	МЕЛКОДИСПЕРСНОЕ И АЭРОЗОЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ
Мелкодисперсное и аэрозольное орошение предназначены ими
регулирования микроклимата над полем. Их применение наиИо
лее эффективно и целесообразно на территориях со сложным рг
льефом, большими уклонами, при дефиците водных ресурсоа, нм
сокой сухости климата. Опыт их применения есть в Пополам
Центрально-Черноземном регионе, на юге Урала и Северном Кап
казе, для которых характерны постоянные и периодические iat v \и
и суховеи, а также неблагоприятные условия зимовки двухлетие
и многолетних культур. Дисперсные распылители образуют кап ми
диаметром менее 0,5... 1 мм, а туманообразующие установки со ми
ют облако мелкораспыленной воды с диаметром капель Ш()
500 мк. Распыление над полем 100...400 л/га в жаркие часы сунн
позволяет за 1,5...2 ч снизить температуру воздуха на 6...I2 "(' и
повысить его влажность.
280

11|жменение мелкодисперсного и аэрозольного орошения в со-
•н'шши с обычным дождеванием позволяет улучшить микрокли-
м.н к приземном слое воздуха, режим питания растений, устано-
14111. оптимальные температурный и водный режимы растений,
I (коиомить поливную воду и повысить урожайность сельскохо-
1'iiici псиных культур. Технические средства можно также исполь-
loii.m. для борьбы с болезнями и вредителями растений, внесения
микро- и макроэлементов.
11елесообразность применения мелкодисперсного и аэрозоль¬
ном. орошения зависит от природно-климатических (климат, ре-
■и.гф, обеспеченность водой, качество оросительной воды) и хо-
1чттнепно-экономических условий (состав и особенности сель-
| ю\о !яйственных культур, их физиологические потребности, ус-
loiiiiu козделывания, ресурсообеспеченность).
Дня правильного выбора режима мелкодисперсного и аэро-
юмыюго орошения нужно иметь сведения не только о числе дней
I критическими температурами и влажностью воздуха, но и о про-
11Н1ЖП гельности этих периодов в течение суток. Например, для
I мртфсля продолжительность такого периода в течение суток в
июне составляет 6...7 ч. Поддержание дневных температур воздуха
и пре делах физиологически оптимальных показателей очень важ¬
но дня повышения продуктивности посевов в условиях жаркого
1 а и мл та. Хорошие результаты дает применение мелкодисперсного
и .1 фшолыюго орошения для борьбы с суховеями в степной зоне
ил (югарных и орошаемых массивах и для защиты растений от за-
MopOlkOB.
{.пиита растений от заморозков с помощью мелкодисперсного
и л м'оюльного орошения основана на повышении температуры
при и'мпого слоя воздуха или растений, которое осуществляется за
■	мп тепла, выделяемого при переходе воды из одного физическо-
|ц состояния в другое. Мелкораспыленная вода замерзает непос-
pi iu nteiiHO на поверхности растений или в атмосфере. При этом
и мж-ратура инверсионного слоя воздуха повышается.
11ротивозаморозковое мелкодисперсное и аэрозольное ороше¬
ние можно широко применять в садах, виноградниках, на цитру-
■	оных плантациях. Разрабатываются технологии их применения
ой регенерации корневой системы озимых культур после небла-
тнрпмшых условий зимовки.
<	нетемы мелкодисперсного и аэрозольного орошения могут
оыи. передвижными, полусгационарными и стационарными.
11среднижные системы с машинами типа ТОУ, опрыскивателя¬
ми (>11 150, ОВТ-1 и ОН-400 рекомендуют использовать для аэро-
	иного орошения на небольших массивах, примыкающих к ес-
|> ( |iu-нным водоисточникам (озеро, пруд, река). Сторона прямо-
ми'и.пого поля, перпендикулярная водоисточнику, должна рав¬
281

няться половине пути, на котором машина при заданной скоро<. mi
движения израсходует объем воды из прицепной цистерны ими
навесной емкости. Например, для ТОУ-5 при норме ушыжипшч
800 л/ra и радиусе захвата 100 м эта длина будет равна 500 м. Miiyt
ри участка через каждые 100 м нужно прокладывать дороги шири
ной 2,5...3 м с учетом направления господствующих ветрои.
Созданные во ВНИИГиМ установки аэрозольного орошении
типа ТОУ относятся к типу машин, снабженных транспортов
емкостью, заполненной жидкостью для диспергирования. Жил
кость диспергируется скоростным газовоздушным потоком, пи/м
ваемым с помощью отработавшего свой ресурс авиадниi л им»
ГТД-ЗФ. Установка работает следующим образом: атмосферным
воздух засасывается в компрессор, сжимается там и поступим и
камеру сгорания, куда подается топливо. Разогретый дм
1000... 1100 °С воздух с продуктами сгорания направляется и диу\
ступенчатую газовую турбину, служащую приводом комщхчюрд
а затем поступает в суживающее сопло с температурой 400...'1:>0 <
Здесь золовоздушная смесь циркулирует со скоростью 400...450 м/»,
расширяется, создавая давление, близкое к атмосферному. I l;i иы
ходе из сопла в струю газовоздушной смеси подается вода и i игр
форированных по длине патрубков, соединенных с водорасиреле
лительным коллектором гибкими шлангами, которые украшены
на шарнирах, позволяющих сводить и разводить их по отношении •
к оси струи. Из сопла смесь воды и воздуха выходит в виде турну
лентной двухфазной струи и распределяется по полю. Черс i пем>
торое время скорость струи уменьшается, капли воды выпадакн и \
потока и осаждаются на листьях растений.
Полустационарные системы включают водопроводящук» сен,
для передвижных дождевальных машин, состоящую из подземhi.iv
или надземных (разборных) трубопроводов. На них через клжны.
200 м располагают гидранты. Для заправки емкостей машин по/юн
трубопровод должен иметь пропускную способность, обеспечши
ющую заправку цистерн в течение 5...7 мин.
К полусгационарным относят и оросительные системы е до *
девальными машинами типа ДДА-100 МА. В этом случае ороен
тельная сеть сохраняется такой же, как и при обычном дожлпм
нии, но у нее уменьшается пропускная способность, за исклю'и
нием регионов, где обычное дождевание необходимо сочег.п i. i
мелкодисперсным орошением.
Использование ДДА-100 МА для мелкодисперсного орошении
представляет большой интерес. Как показывает опыт ряда научно
исследовательских институтов и хозяйств, дооборудование агреы
та для этой цели несложно и может быть выполнено'силамн
зяйств. Эго оборудование заменяет уже имеющееся на ДДА-1 ОС) М \
или дополняет его. Производительность переоборудованной
282

ДДА-100 МА достигает 50 га за вегетационный период. При этом
ДДА-100 МА становится универсальным агрегатом, с помощью
которого можно проводить обычное и мелкодисперсное ороше¬
ние, вносить микро- и макроудобрения, вести борьбу с болезнями
п вредителями и др.
Определенный опыт по использованию агрегата ДДА-100 МА
пня мелкодисперсного орошения накоплен в хозяйствах Ростов¬
ской области. С 1970 г. в этих хозяйствах используют переобору¬
дованные агрегаты ДДА-100 МА для мелкодисперсного орошения
к.*г>новых и овощных культур. Вместо разбрызгивающих заводских
насадок на них установлены специальные распылители. Струя
поды, вылетающая с большой скоростью из отверстий распылите-
1юй диаметром 0,8...30 мм, ударяется об отражатель, диспергирует-
14 на капли диаметром 0,025...1,5 мм и равномерно распределяет¬
ся по орошаемому участку. Расход воды одним распылителем и
радиус факела распыла зависят от диаметра регулируемых отвер-
стий распылителей и создаваемого насосом напора воды. Диаметр
отверстий насадок увеличивается от середины к кон дам. Давление
к магистральном трубопроводе при поливе должно быть не менее
0,3 МПа. За каждым агрегатом закреплено 50 га, при этом ско¬
рость его движения во время работ не превышает 411 м/ч, расход
поды в сутки (четыре полива) составляет 6 м3/га.
Мелкодисперсное орошение семенников кормовых культур
проводят дождевальной машиной ДДА-100 МА, оборудованной
щелевыми дефлекторными насадками с регулируемым конусооб-
рашым дефлектором, установленными вместо короткоструйных
кругового действия (серийного производства). Конструкция ще-
Ш-1ЮЙ насадки для образования мелкодисперсного дождя гидроди-
иамическим методом разработана в Мелитопольском институте
механизации сельского хозяйства. Принцип создания заключается
и следующем: между сопловой частью и дефлекторным устрой¬
ством образуется круговой регулируемый конусообразный зазор, в
исм формируется тонкая конусообразная пленка воды, которая
при свободном движении в воздухе вследствие соударений и тур¬
булентности распадается на мелкие капли диаметром 0,3...0,6 мм.
( корость движения агрегата 0,65 км/ч, давление на выходе из на¬
соса 0,5 МПа, а из насадки — 0,47 МПа. Разовая норма увлажне¬
ния 2,5 м3/га. Опыт показывает, что проведение мелкодисперсно-
ю орошения серийными дождевальными машинами ДДА-100 МА
и обычных производственных условиях после некоторой реконст¬
рукции этих машин технически осуществимо и эффективно.
В засушливом климате Волгоградской области применяют аэро-
юльное орошение сельскохозяйственных культур дождевальной
машиной ДДА-100 МА с использованием дополнительного обору-
цования и насадок-распылителей конструкции ВолжНИИГиМ.
283

Каждая насадка состоит из трех деталей: полиэтиленового пиv>n-|».i
приваренного к полиэтиленовой распределительной трубе: ним и»
вого вкладыша из капрона с двухзаходовой резьбой — для обеаи-и-
ния завихрения потока воды перед выходом ее из отверстия и 11 л i < >
нечнике; наконечника из капрона с диаметром выходного отер
стия 2 мм.
Стационарные системы мелкодисперсного орошения нроек ш
руют двух типов: для увлажнения листовой поверхности и дня vn
лажнения приземного слоя воздуха. Первые представляют счин.п
густую сеть трубопроводов, расположенную на некоторой ni.n оч
от поверхности земли в зависимости от высоты растений. Дня i и
пового (эталонного) участка площадью 3,24 га рабочие трубоиро
воды диаметром 40...80 мм укладывают через каждые 30 м (W»*» м)
Вся протяженность труб, приведенных к диаметру 200 мм, сое мм
ляет 44,5 м/га. На рабочих трубопроводах по сетке 30 х 30 м уем
навливают струйные аппараты с диаметром сопла 3,2 мм. Длине
ние в сети 6...7 кПа. Эталонный участок увлажняется в темп пи
100 с. По данным ВНИИГ'иМ, в течение часа за 36 циклом i
увлажнена площадь 116,5 га.
Системы для увлажнения приземного слоя воздуха преда линч
ют собой сеть трубопроводов: распределительных диаметром
20...50	мм, укладываемых через 100 м; проводящих диаметром
50...80	мм, укладываемых по границе участка, и стояков выеоюп
10...15	м диаметром 40...50 мм, устанавливаемых по 1...2 на 1 гл л
по границе участка в направлении, перпендикулярном гоеион
ствуюшим ветрам, через 20...30 м. На верху стояка на поперечном
патрубке (антенне) диаметром 10...20 мм и длиной 510 м мопшру
ют 6... 12 насадок с диаметром отверстия 1...2 мм. Расход воды 'и
рез стояк 0,14...0,18 л/с. Напор у насадок 2,4 кПа. Эталонным ям
ляется участок площадью 49 га (700 х 700 м), увлажняемый иеире
рывно, с суммарным расходом воды 13...14 л/с и с удельной про
тяженностью трубопроводов, приведенных к диаметру 200 мм
примерно 35 м/га.
ВНПО «Радуга» создало новую конструкцию стационарно!! си
стемы, предназначенной для регулирования микроклимата при
земного слоя воздуха на плантациях многолетних насаждении
Система состоит из насосной станции, трубопроводной сети и
мелкодисперсных дождевателей, которые устанавливают на уч.и i
ке между деревьями согласно выбранной схеме. Каждый дождем,*
тель закреплен четырьмя растяжками и шпалерным столбом hi
высоте 2,5 м, что не препятствует механизированной обраЫнн
участка как в междурядьях, так и в рядах деревьев. Дождеиатси.
представляет собой стояк высотой 10 м, на котором шарнир! к> v<
тановлена штанга с центробежными форсунками, рассчитанными
на расход 0,006...0,015 л/с. Вода из насосной станции через р,м
284

предел ительную сеть поступает но стояку к распылителям и раз¬
брызгивается ими на капли диаметром 200...600 мкм. Полученное
и ре (ультате облако аэрозольного дождя разносится по увлажнен¬
ному массиву ветром.
Стационарная система работает в режиме чередующихся цик¬
лон увлажнение—пауза. Продолжительность увлажнения 20...30 мин
и швисимости от метеоусловий и водоудерживающей способно-
I i n листьев. Продолжительность паузы зависит от интенсивно-
пи процессов испарения и восстановления температуры листь-
I II и приземного слоя воздуха. При размещении дождевателей
ил участке обязательно учитывают преобладающее направление
иг гра.
Мелкодисперсное и аэрозольное орошение применяют также в
помещениях теплиц.
2.5.8.Э.	ОБВОДНЕНИЕ ТЕРРИТОРИЙ. ОРОШЕНИЕ ПАСТБИЩ
Под обводнением понимают совокупность водохозяйственных
мероприятий, направленных на обеспечение водой безводных и
м.шоводпых районов пугем освоения местных водных ресурсов и
при их недостатке — путем переброски воды с других территорий.
•	Юиоднение должно удовлетворять потребности населения в воде
н.| хозяйственно-питьевые нужды, на водопой животных и полив
I смьскохозяйственных культур.
Основные районы обводнения: Среднее и Нижнее Поволжье,
( торный Кавказ, Калмыкия, степные районы Центрального и
Поточного Предкавказья, Ростовская область, характеризующие-
<ч неустойчивым увлажнением, неравномерным распределением
I юка в течение года. Среднемноголетний слой стока в этих райо¬
нах составляет 0,1...0,5 л/(с • км2), или 30...160 мм/год. Почти весь
шноной объем стока проходит весной во время таяния снега, а в
к'чспие вегетационного периода для сельскохозяйственных куль-
ivp и на другие нужды воды не хватает.
11оложение осложняется тем, что имеющиеся естественные во-
/югоки в жаркие периоды времени часто пересыхают. В этих усло-
нинх обводнение территории решается с помощью одноразового
и.жоиления и использования вод местного стока, в первую оче-
ргщ. талых вод весеннего периода, а также с помощью строитель-
I I нм обводнительно-оросительных систем, позволяющих искусст-
игмиым пугем увеличить густоту гидрографической сети на обвод-
ти мой территории. В пустынных районах естественная речная
*	т. составляет 0,2...0,3 м/га, в предгорных районах — 1... 1,8 м/га.
(икюднение считают удовлетворительным, если густота сети водо-
юкон 1,5...2 м/га.
285

Воду по каналам подают в малые реки с целью повышении ич
водоносности, увеличивая число прудов и водохранилищ, устрой
ства водопойных пунктов для животных.
Воду в обводнительно-оросительные системы подают и » гам is
крупных рек, как Волга, Иртыш, Дон, Кубань, Терек, Ьгорщ.н-
и др.
На европейской территории России на базе строи темы i на
крупных обводнительно-оросительных каналов, таких как К у
бань-Егорлыкский, Кубань-Калаусский, Невинномысский, IV pi
ко-Кумский, Кумо-Манычский и др., образовались соответствуй*
щие обводнительно-оросительные системы (ООС). Так, Право
Егорлыкская и Лево-Егорлыкская системы обеспечивают оЬиоа
нение на территории более 2 млн га и орошение земель n.i
площади около 300 тыс. га.
Построенная в 60-х годах прошлого века одна из крупнеишнч
на Ставрополье Кубань-Калаусская обволнительно-оросигелыыч
система стала источником обводнения более 3 млн га и оропн-нич
около 200 тыс. га земель.
Строительство Палласовской ООС было начато в 1967 г. с про
екгным вводом орошаемых земель на площади 15,5 тыс. га н
476 тыс. га обводнения. В 1972 г. была пущена первая очерпм.
Палласовской ООС с водозабором из Волгоградского водохрами
лища плавучей насосной станцией с подачей 9 м3/с в магистрат,
ный канал для полива построенных на базе вод реки Topi ун
1,7 тыс. га орошаемых земель, а также на пополнение реки Гор
гун.
В 1975 г. вошли в строй еще две плавучие насосные станции <
водозабором из Волгоградского водохранилища 26,4 м3/с. Даигг
из МК протяженностью 102 км насосные станции второго по/и.
ема воду перекачивают на орошение и хозяйственно-бытш.и
нужды 14 хозяйствам-водопользователям Палласовского района
одному совхозу Николаевского района, Республике Казахстан, а
также для пополнения водохранилищ Торгунского каскада.
Магистральный и распределительные каналы общей протяжен
ностью 388 км запроектированы в земляных руслах. Всего на ()(><
имеется 416 ГТС, 21 насосная станция, 166 км трубчатой ороси
тельной сети. Полив на системе предусмотрен дождеванием с н<
пользованием машин ЛК «Кубань», «Фрегат», ДКШ-64.
Строительство Палласовской системы было призвано реши п.
проблему нехватки воды в регионе, однако привело квозникноие
нию новых проблем, обусловленных несовершенным режимом
орошения и низким техническим состоянием системы. В peivm.
тате орошения больших массивов на всех фациях (на повышени
ях, склонах и понижениях) сформировался неблагоприятный ион
ный режим; так как при проектировании системы не были учтены
286

| 'и>,*иые условия данной местности, имеющей комплексный по-
I |><И1 с шсоленными почвами и с солонцами, воду подавали рав¬
номерно на всю территорию без учета свойств каждого из пред-
I i.житных в регионе типов почв. Кроме того, не было учтено
hi («-распределение влаги и солей по элементам микро- и мезо-
ргщ.сфа (падин и западин).
Ьшчигельная часть поливных вод шла на питание грунтовых
ниц, н результате чего уровень грунтовых вод (УГВ) стал прибли-
+ .Ш.СИ к критическому (особенно в приканальных зонах магист-
p.un.noio и распределительного каналов), сформировался гидро-
мпрфный режим ранее автоморфных и полугидроморфных почв.
Чииамика УГВ под одной из западин на орошаемых землях пока-
iiHi.i на рисунке 2.67. Как видно из рисунка, УГВ значительно
1НИШШ1СЯ. На участках с критически высоким УГВ был построен
ирщаж, но его работа была неэффективна по причине его локаль-
мни> характера. Общей сбросной сети на Палласовской ООС про-
■	I him не предусмотрено.
и низком техническом состоянии системы свидетельствуют
кипения КПД системы на протяжении ее функционирования,
нмпрые все время были около 0,65 и никогда не поднимались
мшш? 0,8. В результате подъема уровней грунтовых вод с 7 до
1	* м тпасы воды в почве увеличивались, а оросительные нормы
■	I in кались. На первом этапе развития орошения оросительные
I'm l.(i7. Оросительные нормы расчетные брутто (о), фактические брутто (б) и УГВ
И'1 iiiinmiiiit* («) при орошении больших массивов на Паллассовской оросителъно-об-
водиительной системе
287

нормы были высокими (8...6 тыс. м3/ га), далее они постопеннп
снизились до 1...2 тыс. м3/га вследствие подъема УГВ. Полмшм.и
нормы в течение всего периода орошения сохранялись на уроши
800...500 м3/га, а число поливов сокращалось. Местные усноипч
требуют оазисного орошения падин (замкнутых понижении)» и<
пользованием прилегающих возвышенностей в качестве cvmmu
дренажа. Этот пример показывает необходимость тщаicjii.iими
учета природных условий полупустынных районов.
Одна из особенностей обводнения — многоцелевое иснош. ю
вание водных ресурсов: на водоснабжение, на хозяйственные и
промышленные нужды, на орошение и другие цели, «ключам и
гидроэнергетику. В Ставропольском крае воду подают из норм мн.
ев реки Кубань с помощью Усть-Джегутинского головною п>»>р\
жения, и в 100 км от реки она поступает в Калаусскую (386 км) и
Ставропольскую (219 км) ветви. На базе использования этих мни
построен Большой Ставропольский канал. На обводняемой м-р
ритории сооружено до 200 прудов, множество копаней, колодиеи
фильтров, подана вода в пересыхающие речки. Речной нош hi
обеспечены местные поселки, фермы, полевые станы и т. д.
При разработке схем и проектов обводнения территории учи
тывают всех водопотребителей независимо от их ведомственном
принадлежности, выделяют пункты их компактного располо+.г
ния, которые называют центрами обводнения.
Участок территории, получающий воду из одного центра пн
воднения, называют районом его (этого центра) обводнения.
Пункты непосредственного потребления воды (фермы, iio/iu
пойные площадки, поселки и т.д.) — первичные центры обпо/ин
ния. Если эти центры из-за отсутствия своих водоисточников (ими
по другим причинам) получают воду из водоисточника, paciiomi
женного за пределами обводняемого района, то его называют ю
нальным центром обводнения, а общую территорию всех нернич
ных районов, получающих воду из этого зонального центра, и»
ной обводнения этого центра. Воду на обводнение можно пила
вать не только из каналов обводнительно-оросительных ети-м
но и из других источников:
из прудов, наполняемых весенними талыми водами и собираю
щих ливневые стоки;
копаней, заполняемых талыми водами;
шахтных колодцев (при близком залегании фунтовых вод),
буровых скважин (при глубоком залегании подземных вол),
каптажных устройств, служащих для сбора грунтовых вод и ip
Основные требования, предъявляемые к водоисточникам:
вода должна быть пригодна для коммунально-бытовых и чн
зяйственных нужд;
запасы воды должны удовлетворять все потребности;
288

водоисточник по возможности должен располагаться вблизи
места водопотреблепия;
небольшие капиталовложения.
Основой выбора водоисточника служит себестоимость 1 м3
пилы, поданной потребителю.
Каждый центр обводнения обслуживает определенный участок
мрригории хозяйства с размещенными на нем водопотребителя-
ми Иоду из зонального в первичные центры обводнения подают
in* каналам, трубопроводам и другими способами.
lice первичные центры обводнения подразделяют на стацио¬
нарные, потребляющие воду в течение всего года (населенные
пункты, промышленные предприятия, фермы и т.д.), и полевые,
tit которых получают воду только те потребители, которые нахо-
14 к я па полевых угодьях.
11о степени удовлетворения потребностей в воде различают три
|н ионных формы обводнения территории: экстенсивное, ограни¬
ченное и полное.
Экстенсивное обводнение заключается в строительстве только
пидоисточников: каналов, прудов, колодцев, копаней и др. Воду
н I них забирают простейшими способами, водопой животных осу¬
ществляют непосредственно из каналов, прудов. Предполагается,
*||о каждый крупный водоисточник может обводнить территорию
pu/шусом до 5... 10 км.
11ри экстенсивном обводнении даже при достаточной произво-
III	юньности водоисточника потребители испытывают недостаток
и иоде. Вследствие малого использования производительности во-
мпгточника эксплуатационные расходы на его содержание, отне-
н’нпыс на весьма малый объем фактически забранной из него
пп/и.1, будут значительными, что увеличивает себестоимость воды.
Ограниченное обводнение территории включает наряду с устрой-
i	том водоисточников применение дополнительных сооружений
и устройств, облегающих забор воды и использование ее в хозяй-
| пн-иных целях. К таким сооружениям могут быть отнесены:
насосная станция для подачи воды по трубам в резервуары, из
I оюрмх вода будет подаваться в корыта для водопоя скота;
нодопойная площадка, устраиваемая ниже водохранилища,
пн.н одаря чему устраняется необходимость водопоя животных не¬
посредственно из самого водохранилища, что улучшает экологи¬
ческую обстановку в зоне водохранилища, на нижерасположен-
		 1с мл и воду можно подавать самотеком;
|к>jwI ioj гьемные ycrai ювки;
ра шичпме средства малой механизации для подъема воды из
iii.imпых колодцев, расположенные в населенных пунктах и т. п.
При ограниченной форме обводнения увеличиваются расход
ион 1,1 потребителями и соответственно коэффициент использова¬
289

ния основных фондов. Однако и в этом случае требования мини
потребителей выполняются не в полной мере.
Полное обводнение предусматривает строительство кодот тч
ников, водозаборных сооружений, насосных станций, очистим'* и
водораздаточных сооружений и устройств, регулирующих |н* и-ри\
аров, водопойных площадок с корытами. Во время стойлоного ■ о
держания воду скоту подают в автопоилки. На орошаемых уч.и i
ках применяют различные средства механизации полива (до к/и
вальная техника, гибкие шланги и др.).
Обводнение и орошение пастбищ. Пастбища — это земсиин.и
угодья с травянистой растительностью, используемые для паси.иы
животных. Различают пастбища природные, или естественны!1, и
искусственные (культурные), т. е. с сеяными травами.
Животных на естественных пастбищах снабжают водой но k.i <•
дой из трех форм обводнения, на культурных пастбищах, км к np.i
вило — по схеме полного обводнения.
Водопойные пункты на естественных пастбищах являются игр
вичными центрами обводнения, их проектируют по возможней ш
в центрах пастбищ. Границы каждого пастбища определяются |ы
диусом водопоя R, представляющим собой расстояние от иски»
пойного пункта до границ пастбища. Территорию, находящуюся и
фаницах пастбища, называют районом водопоя.
Радиус водопоя зависит от климатических условий мсстшн in
(урожая трав) и вида животных. В стенных и лесостепных районач
для взрослого крупного рогатого скота R = 3...4 км; для молпчпмч
коров — 2,0...2,5; для молодняка — 2...3 км; меньшие значении
R — для пастбищ с лучшими кормами. В условиях холмистом м он
ражной местности радиус водопоя уменьшают на 30...40 %. 1*.и
стояние от водопойного пункта до наиболее удаленной точки рам
она водопоя определяют не по прямой, а по фактическому иут
следования животных.
Площадь пастбища, обслуживаемая одним водопойным пут
том, составляет 11...50 км2. Расстояние от водопойного пупки ми
стойбища (места отдыха животных) должно быть не мат
1,5...2 км, при этом сток с последнего не должен загрязняй, нот»
источник.
На культурных пастбищах водопойные пункты проектирую! im
площадках отдыха скота. Водопойный пункт должен обслужмиаи.
гурт численностью не более 2000 голов овец, 250 голов крушин и
рогатого скота или 250 лошадей. Для поголовья гурта опрсдсняин
часовые, суточные и годовые расходы воды. Для этого состанминч
календарные фафики выпаса животных и определяют срам ми
нормы потребления воды животными, л/сут: коровы молочные
100, коровы мясные — 70, быки и нетели — 60, молодняк и>
2лет —30, до шести месяцев — 20, лошади рабочие — 60, опмп
290

и пин uue — 10 и т. д. В жарких и сухих районах приведенные нор-
м.| уипшчивают на 25 %.
Количество воды, необходимое для удовлетворения различных
■	и• I pi-tnюстей в	ней	(водопой, купание,	уход за животными, мойка
mu vni.1 и т.	п.),	—	норма пастбищного	водоснабжения.	Расчет ее
щнмюцяг за сутки, за сезон, за год.
<	у точная норма пастбищного водоснабжения, л/(сут • га),
W= Nq,	(2.250)
N кормовая производительность пастбища, гол/га; q — норма суточного
.< чппл иолы на одно животное, л/(сут - гол).
Кормовая производительность пастбища — это максимальное
и и по животных, которые могут быть прокормлены в течение
I I Vi ii;i 1 га пастбища в выпасной период,
N = y/(kt),	(2.251)
\ урожай зеленой или сухой массы трав с 1 га пастбища за период пастьбы,
•	si, А количество зеленого или сухого корма, приходящегося на одно живот-
п гугки, кг; / — продолжительность использования пастбища, сут.
Но суточной норме пастбищного водоснабжения определя-
I и |i:u чод воды в течение суток всеми животными на пастбище,
’V,‘	Qcyr = WF,	(2.252)
/ площадь пастбища, га.
Но суточному расходу можно определить требуемую подачу
, омы и иыпасной сезон.
К г 11,турные пастбища (КП) — высокопродуктивные, плано-
|ню п интенсивно используемые сельскохозяйственные угодья
>	in t.iioniioro выпаса скота. На орошаемых культурных пастбищах
| н|‘ ||) цода расходуется на орошение трав и на пастбищное водо-
			 Один гектар КП может прокормить 1...2 головы круп-
I	и н о рота того скота за сезон, гектар орошаемых пас тбищ —
■	юнон (рис. 2.68).
Нон пастбища можно использовать поймы рек, низинные луга
и мимаиы, осушаемые земли, суходолы и склоновые земли, участ-
и ириногающие к фермам. Почвы должны обеспечивать плот-
ii	ю /и рмину, способную выдержать механические воздействия от
iiHI.ll кшюшых.
1’,и сюямие от фермы до дальнего загона принимают не более:
i i юрон — 1,5...2,0 км; для телят и овцематок с ягнятами —
291

0,5... 1 км; для мясного скота, молодняка старше 6 мес и опт пн
2,5...3 км. Если благоприятные земли для организации кумыурни
го пастбища или водоисточник находятся на значительном
нии от фермы, то целесообразно устройство летнего лагери m
всем оборудованием вблизи пастбища. Рельеф участка донн и
быть спокойным, уклоны — соответствовать выбранной ivxhih •
полива. В качестве источника орошения могут исполь юи.нм ч
реки, озера, пруды, водохранилища, каналы, скважины.
Скот делят на хозяйственные группы: молочные короны, и-п
та, овцы ит. д. Крупные стада разбивают на гурты с числам кн м.щ
скота в следующих пределах: коровы — 200...250 голой, молошпи
крупного рогатого скота — до 300, телята — до 100, онцм - <т
1000 голов.
При устройстве КП применяется постоянная и временпаи и t
городи. Постоянную изгородь устанавливают по границам п.н i
битного массива и вдоль скотопрогонов (см. рис. 2.68). Иргм< н
13'
17
N
13
AJ
“V
17
17
-4—
"12
4
11
18 19	20
Ш
14 9
22 8
23
22
11
13
,17
13
Рис. 2.68. Схема расположения загонов и со¬
оружений на орошаемом культурном пастбище:
а — для полива одного гурта; б - двух гуртов А и Б\
I...10— номера загонов; 11 — зона отдыха; 12— во¬
рота; 13 — постоянная изгородь; 14 — распредели¬
тельный трубопровод; 15 — насосная станция; 16 — водоисточник;
17 — скотопрогон; 18 — поливной работающий трубопровод; /Я
20— гидранты на поливном трубопроводе; 21 — поливной трубо¬
провод собираемый; 22 — гидранты на распределительном грубо-
проводе; 23 - временная изгородь; 24— водопойное корыто
- 23 1 14 J
/
pz	.
г 2 1
2
1
т
г 3 1
1
3
1
г 4 1
1
4
г 5 !
5
11
.
-42 6 Ч ]
0
i
г 7 ■
/
1
-- 8 !
8
1
Z 9 23 •
д сп
г Ю 1
„ Г'
12
Г 13 !
13 10
‘«I
16
№
292

•	n.H* переносные электрические изгороди применяют для огора-
И1Н.111ИЯ загонов и выделения участков порционного стравлива-
iiini- Границы загонов и расположение скотопрогонов увязывают с
|>|нн шсльной сетью. Постоянные изгороди выполняют из жердей
п in проволоки на деревянных или железобетонных столбах, элек-
фм'к'ские — из одного ряда проволоки на изоляторах.
11по|цадь орошаемого культурного пастбища (ОКП) можно оп-
|и ипшгь, пользуясь данными таблицы 2.48.
’ IK Площадь ОКП, необходимая для выпаса одной коровы (числитель) или овцы
(знаменатель), га
Зона
Травосмесь
бобово-злаковая
I. • имуюипя	0,4	0,32
I'| пгичшоя	0,34	0,28
*	к ними	0,30/0,04	0,3
пт м'пная	0,27/0,033	0,28
<	Кноиная площадь пастбища, приходящаяся на один гурт,
F0 = Nf
N поголовье гурта, гол.;/— норма выпаса, площадь ОКП, приходящаяся на
•	■ Iиv шпону скота, га.
Число основных загонов на площади F0
N0 = t0/tc,	(2.253)
/и продолжительность отрастания трав после стравливания (соответствует
|«н«»му стравливания на всей основной площади пастбища F0)y сут; /с — продол-
ми п.пос п» стравливания трав в загоне, сут, /с = 2...3 сут.
11	чошадь основного загона, м2,
F3 = F0/N0.	(2.254)
Ирсми	отрастания	трав для южных районов составляет
и ’ I су г, для	северных	— 25...30 сут.
P.11мсры загонов увязывают с числом скота в гурте и принятой
Hinii-.oii полива. Ширина загона зависит от числа голов скота и
Min pit 111.1 tarona, приходящейся на одну голову. Наиболее рацио-
■| I ii.n.iH форма загона — прямоугольник с соотношением сторон
I ' I • I.
Нормальный травостой в загонах в зависимости от почвенных
■	I щ фпгсологических условий, состава трав и вида животных со-
293

храняется 5...8 лет. При частичном выпадении трав проноля i мин
сев их. Загоны с сильным выпадением трав перезалужакм ‘ 11м
проведения этой операции необходимо иметь резервные i.iiumii
число которых составляет около 20 % основных.
Считается, что для выпаса одного гурта требуется имен. Ш
12	загонов с учетом резервных и ремонтных.
На каждом участке гурта предусматривают места для огдым! и
водопоя скота. Эти зоны занимают 5... 10 % общей площади t vpi.i
Для прогона скота от фермы или летнего лагеря до настышм и
внутри его к каждому загону устраивают скотопрогоны, ( кип
прогон от фермы до пастбища имеет ширину 10...20 м. Ширни i
ворот для захода (гурта) в загон составляет 6...8 м. На широкич ш
гонах иногда устраивают по два прохода, чтобы уменьшим, ни
вреждаемость Дернины.
При проектировании ОКП желательно, чтобы все загоны ьычн
равновелики, имели одинаковую конфигурацию и расиолпиши ■
компактно. Это наиболее удобный вариант для работы дождеи.мн.
ной и другой техники. Источник орошения должен иметь ot>ei п.
ченность не менее 95 %, чтобы гарантировать проведение мплшиш
и получение необходимого количества кормов. Влажность почин
необходимо поддерживать близкой к оптимальной, в прой ми
между ППВ и 0,7 ППВ на суглинистых идо 0,6 ППВ на легкий ни
чвах.
Оросительная сеть может быть стационарной, передни timii
или комбинированной. Закрытую сеть выполняют из асбсс мни
ментных, полиэтиленовых и реже стальных труб. Воду молаим
помощью стационарных и передвижных насосных станции. I'*i>
ход насосной станции определяется потребностями на ороиютн
и на водопой скоту.
Расчетный поливной режим ОКП имеет свои особенно! ш
учитывая, что пастбище занято монокультурой — травой, мнорми
за период ве1-етации стравливают животными 4...7 раз и более
Перед началом пастбищного периода составляют графики ин
ливов и стравливания с учетом времени на проведение агроп-чнп
ческих мероприятий по уходу за травостоем. В зависимое ш щ
природно-климатических условий и типа травостоя продопш
тельность цикла стравливания составляет 20...30 сут.
Полив каждого загона обычно начинают через 2...4 cy i мш ч
стравливания, чтобы обеспечить уход за загоном (подкос ос га и мн
травы, сгребание ее и вывоз, внесение удобрений). Время ме i <
поливом и началом стравливания в загоне должно быть не мен»
4...6 сут, чтобы успеть подсушить почву перед началом ныи.н >
скота и уменьшить повреждение дернины.
Основной способ орошения пастбищ — дождевание. Они.и
в пустынной и степной зонах при благоприятных почвашмч н
294

I1||>(‘(|>пых условиях применяют и поверхностные способы по-
>l|l|ia.
Поливные нормы зависят от расчетной глубины увлажнения,
ф.шулометрического состава почв и принятого способа ороше¬
ния. При дождевании и расчетной глубине увлажнения 0,4...0,6 м
■ни мегких, средних и тяжелых почв поливная норма составляет
■	шнттственно 30...50, 40...60 и 50...60 мм. При поверхностных
•	uoi oGax полива и расчетной глубине увлажнения 0,6...0,8 м соот-
||| I г гиен но — 60.. .70, 70.. .90 и 80... 100 мм.
Ныбор дождевальной техники зависит от конкретных условий:
р.пмсра и формы участка, удаленности его от водоисточника и
и1.|» <)||.1 подъема воды, рельефа местности, почвенных условий,
Iмничия препятствий для движения машин и др. Для орошения
ил 1(>ищ часто используют дождевальные машины ДДН-70,
1'1,П 100, ДДА-ЮОМА, «Фрегат», «Волжанка», «Ока». Площадь
iiiit Iнища должна быть увязана с сезонной нагрузкой дождеваль-
|цhi машины.
2.5.8.10. ВОДОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЗАСУШЛИВОЙ ЗОНЕ
Орошаемое земледелие России испытывает острый дефицит в
imiu'pxiiocTHbix водах, особенно пресных, поэтому актуальна про-
'нсмл экономии оросительной воды, рационального ее использо-
miiiiDi. Исследования ученых Российской академии сельскохозяй-
1 шгпммх наук показали, что необходимые для устойчивого разви-
П1Ч сельского хозяйства площади орошения не обеспечены вод¬
ными ресурсами (табл. 2.49).
' !*> Площади орошаемых земель для обеспечения устойчивого развития сельского
хозяйства засушливых регионов России, млн га
Ретон
Всего пригод¬
ных для оро¬
шения земель
Обеспечено
водными
ресурсами
Необходимо для устойчивого
развития сельского хозяйства
всего
обеспечено вод¬
ными ресурсами
Г"» 1 пПгкам Федерация
71,5
17,6
12,0
10,2
• игро Кавказский
15,3
2,0
1,8
1,8
\ 1 • Mil HI /КС КИЙ
21,7
3,2
4,0
3,2
»|< Pii.i Kiiii
12,1
1,6
1,9
1,6
1 Н1,1/И1(> ( пбирский
8,4
5,3
2,2
2,2
11м» 1ПЧ1К) С ибирский
5,0
4,9
0,8
0,8
1 III 1 р.ни.мо-Черноземный
6,8
0,6
1,3
0,6
P.I фпбатывают различные направления решения этой проблемы.
I Оптимизация доли орошаемых земель в общей площади
I	u.i кочозяйственных угодий. Орошают земли только там, где
•	>1 иI необходимо для придания устойчивости сельскохозяйствен¬
ному производству. Эколого-экономические расчеты целесооб¬
295

разных площадей орошаемых земель показывают, что » коим» i
ных условиях засушливых регионов России доля орошаемой и,ни
ни не должна превышать 40...60 % в степной зоне, 20...30 и
лесостепной и не более 20 % в зоне достаточного увлажнения I ,п
как орошаемые земли — наиболее крупные потребители поды, щ
сокращение орошаемых площадей может дать существенную «и»
номию природных вод.
2.	Оптимизация структуры посевов. Состав воздельиш'мыч
культур и структуру посевных площадей формируют в чаипсимо
сти от специализации хозяйства, эффективности выращиваемы')
культур, конъюнктуры рынка, однако приоритетность кулмур и
висит прежде всего от размеров и концентрации поливных шюим
дей, обеспеченности водными ресурсами. Изменение соопюпи
ния площадей менее влаголюбивых зерновых и более илагошшш
вых кормовых культур влияет на объемы потребляемой на ороии
ние воды. Рекомендуемое соотношение зерновых и кормоим
культур в зоне орошаемого земледелия приведено в таблице ’ 111
2.50. Примерная структура носевных площадей на орошаемой пашне
Удельный вес
зерновых культур в
целом по хозяйству, %
Доля орошаемых земель
от общей площади
пашни, %
Содержание, %, в структуре поссмон kvi
зерновых
КОрМОПМЧ
45...50
До 15
10...20
70..
15...30
20...40
40...00
Более 30
45...50
30...'1 1
55...60
До 15
20...40
55../>
15...30
40...50
35... 1'
Более 30
55...65
22... И)
В орошаемых севооборотах основная кормовая культурл ш»
церна (наиболее влаголюбивая культура). В зернотравяных н 1|м
вяно-пропашных севооборотах ее доля составляет до 25... И» '
площади кормовых культур, в кормовых (прифермских) сеионни
ротах — до 30...40 %, в специальных — до 40...50 %. В послс/шн-
годы разработаны технологии выращивания других мнопш-пш
трав, не уступающих люцерне по кормовой ценности. Одпико при
сокращении доли люцерны и замене ее другими кормовыми i.\ и
турами следует учитывать, что кроме высокой кормовой истин ш
люцерна еще и благотворно влияет на почвенное плодорожн
обогащая почву азотом и вынося токсичные элементы.
3.	Снижение водопотребления сельскохозяйственных Kym.isp
на единицу урожая за счет улучшения сортов растений и качп ми
семян, обеспечения минеральными и органическими удобрении
ми, повышения культуры земледелия, о чем было написано и |м •
деле 5.1.2.
4.	Рациональная организация территории, позволяющая coi |и
296

111 п> протяженность оросительной сети. При назначении постоян¬
ных границ (полей, севооборотов, усадьбы) целесообразно прини¬
мать поля возможно большей площади, границы прямолинейны¬
ми, конфигурацию полей правильную, а при назначении севообо¬
ротов — конфигурацию правильную и компактную, трассы ороси-
ши.ных каналов прямолинейными, сравнивая варианты трасс по
протяженности.
5.	Повышение коэффициента полезного действия ороситель¬
ной сети за счет снижения потерь воды в ней. Потери воды из
оросительной сети происходят на фильтрацию, испарение, эксп¬
луатационные утечки. Совершенствование конструкций сооруже¬
ний, своевременные текущие ремонты сети и сооружений позво¬
ляют снизить эксплуатационные потери воды. Испарение из ка¬
налов может быть уменьшено при проектировании каналов мень¬
шей ширины и посадкой затеняющих лесополос.
Основной объем потерь воды (более 95 % всех потерь) идет на
фильтрацию из каналов в грунт. Для снижения фильтрационных
потерь применяют следующие группы мероприятий:
уменьшение водопроницаемости 1рунтов, в которых прохо¬
дит канал, путем кольматации (вмывом глинистых частиц в
поры грунта), химической и химико-биологической обработ¬
кой грунта, искусственным оглеением (покрытием поверхно¬
сти русла канала глинистой пленкой с добавлением солей), си¬
ликатизации (пропитыванием слоя грунта раствором жидкого
стекла, что возможно на чистых песках);
применение покрытий и экранов из различных материалов
(бетонных и железобетонных монолитных и сборных, асфаль¬
товых, асфальтобетонных, асфальтобитумных, битумных, гли¬
няных, полимерных пленочных и др.);
замену каналов в земляном русле на лотковые и трубопроводы;
соблюдение графиков подачи воды в каналы и своевремен¬
ное освобождение каналов от воды при окончании поливов.
(>. Четкое соблюдение планов водопользования (подача воды в
каналы точно по графику и расчетными расходами).
7.	Совершенствование техники полива (более точное соблюде¬
ние поливных норм и сроков полива).
8.	Экономия воды на рисовых системах, которая может быть
шачительной. Для этого рекомендуют: выбирать местоположение
рисовых систем на пониженных участках местности со слабопро-
мицаемыми почвами и грунтами при близком водоупоре или ма-
юй глубине уровня грунтовых вод, при отсутствии подземного от-
пжа грунтовых вод, что уменьшает требуемые объемы воды для
первичного заполнения водой расчетного слоя грунта, сокращает
I пубинную и боковую фильтрацию; заменять постоянную проточ¬
ное ть воды в чеках периодической быстрой сменой ее; повторно
297

использовать сбросные воды рисовых систем на нижераспоно + г и
ных землях; уменьшать испарение с поверхности воды н 'ici .iv
внося в воду специальные вещества (например, жирные синри.п
образующие тонкую молекулярную пленку на поверхности тшм
которая препятствует испарению. Эти вещества постепенно p.i им
гаются на экологически безопасные элементы; планиронам. нщ i
рихозяйственное водоп ользование.
9.	Улучшение ортнизации труда на поливе и повышение кин
лификации поливальщиков.
10.	Стимулирование мер по экономии воды, например шмшп
за воду и другими мерами. Водопользование в сельском xoimiu mu
не является платным, его введение сдерживается низкой фнп.ии <■
вой базой и убыточностью многих предприятий. Водообеспечпик
сельского хозяйства имеет ряд технологических и экономнчг«-* мч
особенностей, которые не позволяют распространить на пот ли
ханизм платного водопользования, принятый в водообеспечении
других производственных отраслей. Возможная плата за йеною. m
вание воды в орошении состоит из двух частей. Одна чаем. • ш
траты водоподающей организации с учетом необходимых плит
лений на развитие ее деятельности. Другая, связанная с иоо м
новлением и охраной водных объектов, — плата за водокИнц!
В новых условиях хозяйствования, характеризующихся коммер
ческими отношениями, сельскохозяйственные водополыошие.ш
вынуждены будут финансировать из своих средств сложную пи и
му водоподачи, не характерную для других водопользовател и
В связи с этим, а также с недостаточно четкой регламеппнпн н
отношений собственности на ресурсы Федеральным накопим
«О плате за пользование водными объектами» не при timr и i
объектом платы пользование водными объектами для орошешм
мелиорированных земель сельскохозяйственными предпртмич
ми, крестьянскими (фермерскими) хозяйствами, садоводческими
и огородническими объединениями граждан.
11.	Повторное использование сбросных вод.
12.	Использование на орошение других источников полы
сточных, дренажных, морских.
13.	Регулирование поверхностного и подземного стока.
14.	Применение агролесотехнических мелиораций, что умет,
шает потребность в оросительной воде (например, для уаюиин
Ставропольского края примерно на 10 %).
2.5.9. ДРЕНАЖ НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ
Дренажами называют устройства для отбора и отведения тм
земных вод.
298

Назначение дренажа на орошаемых землях — поддержание не¬
обходимого водного режима в расчетном слое почвы или грунта
путем отвода грунтовых вод и понижения их уровня. Сопутствую¬
щей целью может быть использование дренажных вод для ороше¬
ния и промывок при удовлетворительном их качестве.
Отвод грунтовых вод с орошаемых земель дренажем необходим
и следующих случаях:
уровень грунтовых вод (УГВ) в естественных условиях стоит
нысоко, вызывая заболачивание и засоление земель;
ожидается подъем УГВ с началом орошения земель;
на рассматриваемом участке УГВ поднимается в результате
орошения соседних земель;
участок расположен в зоне подтопления водохранилища.
В этих условиях дренаж должен повышать дренированность
территории и поддерживать достаточную глубину уровня грунто-
III.IX вод.
Для прогноза возможного подъема уровня грунтовых вод после
начала орошения используют уравнение годового баланса грунто-
иых вод для проектных условий
ЛИф = П—О + Ф — g+P,	(2.255)
| ж* П — приток грунтовых вод по водоносному пласту с соседней территории или
и \ водохранилища; О — отток грунтовых вод с участка по водоносному пласту на
пк-едние территории; Ф — фильтрационные потери воды из оросительной сети;
у. 1Юдообмен между почвенными и грунтовыми водами; Р — подпитывание
фунговых вод из нижележащего напорного пласта,
гр-^ьез),	(2.256)
70
А), и Т() — коэффициент фильтрации и мощность раздельного слабопроницаемого
илиста; Лф — глубина грунтовых вод; Лпьез — глубина залегания поверхности пье-
iiiML'грического напора в нижнем напорном пласте. Все величины в уравнении
I ’ *s>) можно измерять в м3/га или мм.
11ри ДИ^р > 0 ежегодный подъем уровня грунтовых вод
ДЛгод= ДИ^Гр/104|1,	(2.257)
I «и- Л//|ол — подъем уровня грунтовых вод за расчетный год, м; — накопление
имi.uoii грунтовых год за расчетный год, м3/га; ц — коэффициент недостатка на-
(1.1 и u-п ия грунта в зоне подъема уровня фунтовых вод, доли единицы.
Продолжительность подъема уровня грунтовых вод от исход-
|ц >п до допустимой глубины ориентировочно составит, лет,
А: од (^нач ЛД01.)/Д/1Г0Д,	(2.258)
'11	h,юп — начальная и допустимая глубина УГВ, м.
299

Например: при AW^ = 500 м3/та и ц = 0,05 получаем Л//,,,,,
= 500/Ю4 - 0,05 = 1 м, при Л11ач = 10 м и Лдоп = 2 м продолжи и-щ.
ность подъема УГВ равна /под = (10—2 )/1 = 8 лет.
Если уровень грунтовых вод поднимается до Ляоп в течение iк
скольких лет после начала орошения, то строить дренаж неончо
димо одновременно с оросительной сетью.
Если подъем продолжителен (более 7...9 лет), то дренаж т-цг
сообразно построить позже, ко времени подъема уровня грунт
вых вод до отметок заложения дрен.
Дренажи различают: по продолжительности действия (нос ш
янный и временный); по расположению на территории (ciicic-m.i
тический, ограждающий, выборочный); по конструкции (три
зонтальный, вертикальный, комбинированный, лучевой).
Постоянный дренаж предназначен для работы в течение цепи
срока эксплуатации системы. Его параметры рассчитьшнкн ни
среднегодовую интенсивность отвода подземных вод периода и <
плуатации системы в год расчетной обеспеченности
9„осг = А^грГО7Ю4/,	(■'	’
где 0пост — интенсивность отвода грунтовых вод, м/сут; ДИ/™л — объем отпопимпП
грунтовой воды за год расчетной обеспеченности, м3/га; / — продолжи if и мни и
работы дренажа в году, сут. Горизонтальный дренаж работает весь ши (/
= 365 сут), вертикальный и лучевой дренажи требуют 1...2 мес для профиллкнн н
и ремонта скважин.
Проверяют проектные параметры дренажа для характерных m
риодов года (вегетационного, предпосевного) и лет разных о(м»
печенностей расчетами динамики грунтовых вол. Тогда же ощм
деляют возможные периоды поочередного отключения скипами
вертикального дренажа.
Временный дренаж требуется в период освоения засоленных и
мель (обычно 1...3 года), когда во время капитальных промыт и
постоянный дренаж не обеспечивает необходимой скорости сник
да промывных вод. Для временного дренажа расчетная инти и-мм
ность отвода воды, м/сут,
<7вр KipoM ~ Я пост?	( ?, ?(»М |
где — требуемая интенсивность отвода промывных вод, м/сут.
Расположение дренажа на территории зависит от источит •
питания грунтовых вод.
Систематический дренаж устраивают, если подъем уршиш
грунтовых вод вызван фильтрацией оросительных и повермкн i
ных вод Ф-gi при этомg< 0) и напорным питанием P. Chcivm.i
300

I	ический дренаж располагают равномерно по орошаемой террито¬
рии.
Ограждающий дренаж необходим при существенном притоке
но водоносному пласту с соседних земель или от водохранилища
(//) для перехвата этого притока. При наличии обоих видов пита¬
ния грунтовых вод применяют оба типа дренажа совместно.
Выборочный дренаж устраивают в отдельных понижениях не¬
большой площади, где уровень грунтовых вод выше допустимого.
При обосновании нагрузки на него следует учитывать увеличение
иритока со стороны окружающей территории при понижении
уровня грунтовых вол на небольшом участке. Например, для ло¬
кальной системы взаимодействующих скважин вертикального
(репажа (малой группы скважин) доля внешнего притока С?внеш в
суммарном дебите системы £)сум можно определить из решений
С.Ф. Аверьянова и Н. М. Решеткиной. Группу скважин считают
малой, если размеры области питания системы (границы пласта в
плане) значительно превышают размеры области влияния систе¬
мы:
бвнеш / Ос ум 1 /
2	*,№р)у
(2.261)
I цс а — параметр перетока волы в водоносный пласт под действием напора в ни-
ы лежащем пласте: при откачках из безнанорного пласта а-у]к2/khcpT2, при от-
шмках из напорного пласта о.=^]к2 /kTfy, к, /icP, Т — коэффициенты фильтрации
м мощности соответственно безнапорного и напорного водоносного пластов, из
инорых идет откачка воды; Аг2, Т2 — то же, для слабопроницасмой прослойки,
рл шеляющей два водоносных пласта; /?пр — приведенный радиус участка; для уча-
, 1Кон, близких по форме к кругу, У^ф=>//г/71 (F— площадь дренируемого участка);
мня правильных многоугольников по формуле В. И. Аравина R = 0,25 Пе™ [П —
т риметр участка, m — 0,54 (равносторонний треугольник), m = 0,89 (квад-
рлг), т= 1,33 (равносторонний шестиугольник)]; для неправильных много-
vinin.iiMKOB, по Ф. Форхгеймеру, ^1р=ф(П. гъ rh —»	— расстояния
oipiniiH многоугольника от его
тигра тяжести; п— число вер¬
шим многоугольника); K0(aRl}[)),
— специальные функции
(модифицированные цилиндри-
•nvMic функции Бесселя второго
ри/ia пулевого и первого поряд-
111). определяемые по справочни-
I .IM
(акисимость (2.261) в виде гра-
>|<пк,1 показана на рисунке 2.69.
Рис. 2.69. К расчету малой системы дренажа
301

Выбор конструкции дренажа определяется гидрогеологнчси и
ми условиями и экономическим сравнением вариантов.
Горизонтальный дренаж применяют, когда гидроп-
олошческий разрез сложен однородными или мелкослоистым и
грунтами и напорные воды отсутствуют. Горизонтальный дрпы i
бывает открытым и закрытым.
Для постоянного систематического дренажа открытые горн
зонтальные дрены применяют в устойчивых грунтах хорошем но
допроницаемости. Открытые горизонтальные дрены предылилн
ют собой каналы глубиной больше проектной глубины урони и
грунтовых вод, получающие воду из грунта через дно и огмиы
Поперечные разрезы систематического открытого горизонтально
го дренажа и ограждающей открытой дрены (ловчего капллл) мо
казаны на рисунке 2.70.
Расстояния между открытыми горизонтальными дренами оирг
деляют по значению qnocr. Расчетные формулы выбирают в кннн и
мости от гидрогеологического разреза территории (однородный
или двуслойный водоносный пласт, глубокий или близкий нот»
упор, дрена доходит до водоупора и т. д.).
Открытые дрены не должны препятствовать использованию и-
мель по назначению. На сельскохозяйственных землях расстояния
между ними не должны быть меньше 400...500 м (по размерлм но
лей).
Размеры поперечных сечений постоянных горизонтальных oi
крытых дрен определяют гидравлическими расчетами. Расчеты-
расходы вычисляют но модулю дренажного стока наиболее илнрч
женного периода расчетного года. Модулем дренажного стока ii.i
зывают расход воды, отводимый с единицы площади, л/(с • га),
где	—	объем	фунтовых	вод,	подлежащий	отводу за напряженный пермпч
расчетного года, м3/га; /(>асч — продолжительностъ расчетного периода, сут.
Рис. 2.70. Поперечный разрез по участку, осушаемому систематическим гори шп i и п.
ным открытым дренажем (а), и схема перехвата подземного притока с подоим »|м
ловчим каналом (б):
1 — поверхность земли; 2 — открытые дрены; 3 — водосбор; УГВ — уровень груитонмч им»
JIK — ловчий канал
Ящ> =	/86.4	/расч,
(2.?(i ’)
2
О
б
302

Расчетный уклон назначают на продольном профиле дрены.
Глубина постоянных открытых дрен обычно бывает 3...4 м, а на
незаселенных землях — 1.5...2 м, ширина по дну 0,4...0,8 м, зало¬
жение откосов зависит от грунта.
Открытый горизонтальный дренаж редко применяют в каче¬
стве постоянного и повсеместно его заменяют закрытым.
Расстояния между дренами В, м, вычисляют по формулам, ко¬
торые выбирают в зависимости от строения гидрогеологического
1>а !реза. Так, если дрены работают в однородном водоносном пла-
»те большой мощности (В/Т< 3, где Т — расстояние дрены от во-
цоупора), используют формулу А. Н. Костякова
I мг к — коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/ сут; Н — действующий
напор фильтрационного притока к дрене, т.е. превышение уровня грунтовых вод
шктредине между дренами над уровнем у дрены, м; ^пост — интенсивность отвода
| цунговых вод дренажем, м/сут; d — приведенный диаметр живого ссчения дрены
»/ ~ 0,5b + Иь (Ь — ширина дрены по дну, м; hb — глубина наполнения, м).
При близком водоупоре (В / Г > 3) используют формулы
<' Ф. Аверьянова:
■ к «' - коэффициент, учитывающий влияние водоупора на работу дрены;
в=
пкН
(2.263)
(2.264)
Формулы (2.263) и (2.264) решают подбором.
При очень близком залегании водоупора, когда практически
I	О, применяют формулу Ротэ

Расчетные формулы для других фильтрационных схем (miни и
слойные грунты, напорное подпитывание) приведены и пормл
тивной и справочной литературе. Примеры составления и реин
ния дифференциальных уравнений, описывающих приток ионы i
дрене в различных условиях орошаемых земель, изложены к |>;нм>
тах С. Ф. Аверьянова, П. Я. Полубариновой-Кочиной и др.
Для систематического горизонтального дренажа рассюямим
между дренами составляют 150...500 м и более, удельная пршм
женность 20...60 м/га.
Открытый горизонтальный дренаж используют в осношшм п
качестве временного при проведении промывок засоленных и
мель. Глубина временных дрен 1...1,5 м, ширина по дну 0,2...О,- м
заложение откосов 1... 1,5. Расстояния между временными лрпы
ми, м, при относительно глубоком залегании водоупора мо.мт
определить подбором по формулам:
А. Н. Костякова
В = -
nkh
. 8 1Ч
In——1
С. Ф. Аверьянова—Цюй Син-е
nkh
(2..’ьм
В = -
9вр1п-
2	В '
\l2dh
где к — коэффициент фильтрации слоя почвы и грунта в зоне действия лртм
м/сут: И — глубина временных дрен; — интенсивность отвода волы нрсмгмнм •
дренажем, м/сут.
При наличии постоянного слоя воды на поверхности юмии
(например, промывки при выращивании риса) применяют фо|*м\
лу В. В. Ведерникова
В=2,23(Л+ЛП0В) Р-,	(2	Ч.Ч|
\ 9вр
где Апов — слой воды на поверхности земли, м.
Расстояния между временными открытыми горизонтали!мм и
дренами обычно бывают 30...50 м.
Огкрытую ограждающую дрену, называемую часто ловчим i <
налом, устраивают при близком залегании безнапорного иодот»
ного пласта и неглубоком водоупоре. Ее проекгируют с расчеты ■
304

уклоном вдоль границы внешнего притока грунтовых вод по ли-
иии выклинивания или наименьшей их глубины. Ловчий канал
может впадать в открытый коллектор, магистральный осушитель¬
ный канал или непосредственно в водоприемник. Глубину канала
иашачают из условия врезки в водоносный горизонт не менее чем
на 0,3...0,5 м для обеспечения необходимого понижения УГВ. Глу-
()пна канала достигает 2...2,5 м и более.
Ширину зоны осушительного действия ловчего канала и сте¬
пень перехвата подземного притока можно вычислить по форму-
нам С. Ф. Аверьянова:
I 'м /(,,, Вв — ширина зон влияния JTK вниз и вверх по склону; L — длина ловчего
» пилил; Д — снижение уровня грунтовых вол на оси канала от первоначальной их
I <iунипы оо до уровня воды в канале; /„, /в — уклоны уровня грунтовых вод в сторо¬
ну ПК до его устройства; х — ширина зоны осушения ловчим каналом, обеспечи-
iHiи>i11ли проектную глубину грунтовых вод аи на защищаемой территории; q —
||.|г\од притока воды к единице длины канала с двух сторон; Т — первоначальная
имикость потока грунтовых вод на оси канала; d — приведенный лиаметр живого
« чшии канала, d= 0,5b +//в.
Для коротких ловчих каналов нужно учитывать обтекание их
шпиком грунтовых вод, что снижает ширину зоны осушительного
и истия Л К.
Параметры канала определяют гидравлическим расчетом, ско-
|ии m воды проверяют по условиям заиления и размыва русла.
При необходимости возможно крепление русла проницаемыми
.ын-риалами (обрешетка, одерновка, пористый бетон).
Достоинства открытого горизонтального дренажа: сравнитель¬
ной лешевизна и простота строительства по сравнению с другими
•	инструкциями дренажа, доступность для наблюдений и ре'монта.
lb/ин татки: существенное снижение коэффициента земельного
mi нши.юиания (на 6...10 %); неустойчивость, заиление, зарастание
11\| 1:1; препятствия для передвижения транспорта и техники по
||» имрусмой площади.
Вн = 0,5д//н; BR=\,5jLA/iR;
(2.269)
(2.270)
(2.271)
305

Закрытый горизонтальный дренаж — наиболее распропр.ми п
ный тип постоянного дренажа. Он представляет собой пронпн.к
мые трубопроводы, уложенные в грунт с расчетным уклоном < »■ у
шительное действие горизонтальной дрены обеснечишютси р;* им
стью уровней воды в дрене и на границе ее влияния и пропиппин
ем скорости движения воды в дрене (1...1,5 м/с) над скоро* и.н'
филырации воды в грунте (0,2...5 м/сут).
Поперечный разрез по систематическому закрытому горним*
тальному дренажу приведен на рисунке 2.71.
Глубину закладки горизонтальной закрытой дрены принимаем
из условия обеспечения проектной глубины уровня групгоимч пн 1
посередине между дренами
Няр>а + Н+ Ав,	(	' '/'I
где а — глубина проектного уровня грунтовых вод, когорую обосноишымн in ,»
ловий поддержания требуемого водного режима почвы, равномерности ск упи пи i
предотвращения вторичного засоления или других требований хозмйсшпини
использования земель; Н — превышение уровня фунтовых вод на междргиы m
уровнем у дрены, обычно Н= 0,5...1 м; Иъ — глубина воды в дрене (2...3 см), ни
рую можно не учитывать.
Максимальная глубина дрен ограничена возможностями мгчн
низации строительства, равномерности осушения и экономим,
скими соображениями (< 4 м). Глубина постоянных дрен (ti.in.ii i
3...4 м.
Расстояние между горизонтальными закрытыми дренами <*нр«
деляют по формулам для открытых дрен (2.263)...(2.268), п ют
рых а — внешний диаметр дрены, равный диаметру фильтра)пиш
ной обсыпки, а при ее отсутствии — внешнему диаметру д|кчи,1 •
ной трубы, м.
I I I М I I I
Рис. 2.71. Поперечный разрез по участку, осушаемому горизонтальным шкрмнн
дренажем:
/ — поверхность земли; 2— закрытая дрена; 3 — водоупор; УГВ — уровень грунтовых мин
глубина проектного уровня грунтовых вод; В — расстояние между дренами; // - иргнмии н<
уровня грунтовых вод на междренье нал уровнем у дрены; Т — расстояние от дрены ап И"
упора; q — интенсивность инфильтрационного питания грунтовых вол
306

Нин устройства дрен применяют неметаллические безнапорные
i|ivi'i.i. К материалу труб предъявляют требования прочности при
hi |ич* |дах по полю сельскохозяйственной техники, стойкости в аг-
|ч-( I никой среде, достаточно продолжительного срока службы (не
ii.	пег 50 лет). Закрытые дрены выполняют из гончарных (керами¬
ки ми), асбестоцементных, полимерных, пористобетонных труб.
I омчарные грубы наиболее распространены при строительстве
Чм'нажа. Их достоинства: долговечность, есть опыт службы этих
i|nii (юлсе 200 лет; простая технология изготовления и недорогое
шн I нос сырье (глина). Гончарные трубки выпускают круглыми и
мши игранными, длиной 33 и 50 см, внутренними диаметрами
■I| ’*»() мм. Для фиксации трубок удобно применять проницаемые
н мп массовые муфты. Трубки укладывают на дно траншеи впри-
п,и ipyr к другу с расстояниями в стыках 0,5...2 мм. Недостатки
мигмрных труб: плохая транспортабельность из-за хрупкости,
П'. ц.мым масса, неполная механизация и низкая производитель¬
на и. строительства гончарного дренажа.
I	|>уГ>ы из полимерных материалов (пластмассовые, полиэтиле-
импыг высокой и низкой плотности, поливинилхлоридные и др.)
.hi пк> применять при водопроницаемости фунта более 0,1 м/сут.
1Ь мммускают гладкостенными и гофрированными с толщиной
		к I...3 мм, лиаметрами 40...125 мм, с готовыми фильтрами из
пиитических защитных материалов. Трубы поставляют в бухтах
и hi in релками по длине дрен. Достоинства полимерных труб: ма-
1:и| масса, стойкость в агрессивной среде, хорошая транспорта-
1.	'П.ность, полная механизация и высокая производительность
11» hi гельства дренажа. Недостатки: высокая стоимостъ, недоста-
in'iiiati прочность труб.
Лгпесгоцементные, бетонные, порисгобетонные и другие тру-
<.|.| ii пн дренажа на сельскохозяйственных землях применяют реже.
Мида » дренажные трубы попадает через зазоры 0,5...2 мм меж-
г 		лриыми трубками, отверстия, прорези, щели в полимерных
м'ммч, через поры в пористобетонных трубах. Для предотвраще-
мнч иымыка грунта в дрены их защищают фильтром из песка, гра-
|иI• I ше(шя, минеральных материалов (стекловата, стекловолокно
м ip ) К фильтрующим материалам предъявляют следующие тре-
	мним: повышать водоприемную способность дрены, не созда-
мп, шачигельных сопротивлений притоку воды, прочность, ус-
niii'iniincru в агрессивной среде.
<	<нми фильтра подбирают так, чтобы потери напора в нем
■	I in не шачитсльны по сравнению с действующим напором. Для
•	mm подоироницаемость фильтра должна в 5...10 раз превышать
чшнпроницаемость грунта. Толщину фильтра рассчитывают из
шипи предотвращения суффозии частиц фунта, она обычно со-
, ншчег 15. .30 см. Объемные фильтры (обсыпка из гравийно-пес¬
307

чаных смесей, стекловата) увеличивают водоприемную пнимь
ность дрен. Применение искусственных волокнистых магсрн.ииж
в качестве защитных дренажных фильтров позволяет мсхапи ш|»'
вать строительство, однако они не увеличивают эффекгикиыН пн
аметр дрены, что в грунтах с низкой водоотдачей приводи г к i in н ■
ходимости уменьшения расстояний между дренами. В иесияшы
грунтах хорошей водопроницаемости фильтры не требуют!
Диаметр труб определяют гидравлическими расчетами по |м<
ходам воды и уклонам дрен для наиболее напряженного нориим i
работы дренажа в течение расчетного года. Расчетные раем мы
дрен определяют по модулю дренажного стока (2.262). I’jumh
воды в устье дрены, л/с,
где дир — модуль дренажного стока, л/(с • га); /лр — длина лрены, м; Н -
ния между лренами, м.
По длине дрены расход воды равномерно возрастает от 0 и ш
токе до Сдр в устье. Диаметр дрены, м,
где со — площадь живого сечения потока воды в дрене, ш = Qnv/1000 v, смции .
воды, л/с, v = CjlRi (С—коэффициент Шези, R — гидравлический рндиуг. ч It
= (1/4; / — геодезический уклон лрены); т| — степень наполнения дрены iionnll. и
= 0,5...0,7.
В соответствии с увеличением расхода воды по длине яргии
диаметры изменяются от 50 мм в истоке до 150...200 мм в уаы
Уклоны дрен назначают на продольном профиле дрены him
ловий обеспечения необходимой глубины дрены по всей сс лммм
и допустимых скоростей воды (для гончарных v = 0,3... 1,2 м/с, и i
пластмассовых 0,3...3 м/с).
Расположение горизонтальных дрен на плане увязывакп i |>,и
положением оросительной сети, рельефом, границами (рис. * /11
Па дренах через 200...250 м устраивают смотровые колодцы ни
наблюдений за их работой, осаждения наносов, промывки лр» и ш
наносов. При впадении дрены в открытый коллектор усгрлшми"
устья, в закрытый коллектор — смотровые колодцы.
Строительство горизонтальных закрытых дрен вы ион им и и
комплексно-механизированным, полумеханизированным иии (н
траншейным способами в зависимости от глубины уровня групп»
вых вод в период строительства.
Одр ?др4Р	4>
(.' '/1|
(.’. ’/It
308

1
1
1
1
1 S
1 !
1
I
1
1
1
■
| :
1
1
1
-1
1
1
1
	1
1 1
1 :
1 !
1 !
\i/
1
1
N
1
1
!
1 ■
| :
Zi..:
Рис. 2.72. Пример рас¬
положения системати¬
ческого горизонтального
закрытого дренажа на
орошаемом участке:
/ — севооборотный канал;
2 — участковый канал; 3 —
временные оросители; 4 —
закрытые горизонтальные
дрены; 5— границы полей;
6 и 7 — открытые коллек¬
торы младшего и старшего
порядка; / — напраЕ*ление
уклона местности
It устойчивых грунтах при глубине уровня грунтовых вод не ме-
ни' '> м траншейные дреноукладчики отрывают траншею шириной
ii ' .(),(> м, глубиной до 4 м, с заданным уклоном, укладывают дре-
М1Н ИЫС трубки и фильтровые материалы, засыпают траншею
и импнексно-механизированный способ). Качественная стыковка
Ф\|> требует частично ручной работы.
111>и использовании пластмассовых труб с фильтром из нетка-
ныч искусственных материалов применяют узкотраншейный спо-
| ihi строительства (ширина траншеи 0,15...0,3 м) с помощью мно-
|| и шипового узкотраншейного экскаватора.
И неустойчивых грунтах и при высоком УГВ (глубиной до
I	IЛ м) при строительстве пластмассового дренажа может рабо-
ми. I»сстраншейный дреноукладчик. Траншею при этом не разра-
ниыиают, в грунте прорезают щель, на дно которой укладывают
in и|н-|)ынную дренажную трубу и фильтровый материал. Бестран-
ии iiiiuii способ отличается высокой производительностью и пол-
пип механизацией работ.
11|>и глубине грунтовых вод менее 5 м для работы траншейных
i|ii иоукладчиков осуществляют водопонижение иглофильтровы¬
ми установками, но чаще применяют полумеханизированный
. пт <>() с троительства, при котором грунт разрабатывают олноков-
1111 м жскаватором, для понижения уровня грунтовых вод и от¬
иты полы устраивают канаву по дну, а дрены и фильтры уклады-
it шм иручпую на полке. Поперечные сечения дрен, построенных
II	и in (укладчиком, показаны на рисунке 2.73, а, полумеханизиро-
И'шным способом — на рисунке 2.73, б; ширина траншеи 0,5...0,6 м;
ширина полки 0,8...1,2 м, высота полки 0,3...0,5 м.
| >i раждающую горизонтальную закрытую дрену (головную дре-
m) (рис. 2.74) применяют в тех же гидрогеологических условиях,
ип и моичий канал, но по условиям хозяйственного использова-
пн'1 u-мель открытый канал нежелателен. Головную дрену распо-
I	и .нот вдоль границы притока грунтовых вод по линии наимень-
309

А.
б
Тр
а
Рис. 2.73. 1 (оперечные сечения закрытых горизонтальных дрен и kojuich юрой
а — при траншейном способе строительства; б — сечение с «полкой»; / — попсрхжни. » м ш
2— стенка траншеи или канала; 3— обратная засыпка грузом; 4 — укладка грумы иручщ.
5 — фильтровая обсыпка дрены; 6 — дренажная труба; 7 — водоотводная каким; А' м.нг
шей их глубины, врезая в водоносный пласт не менее чем h i
0,5... 1 м для получения достаточного перехватывающего дейппин
Глубина такой дрены доходит до 4 м и более, что в строители i м«
сложно и дорого.
Фильтрационные расчеты головной дрены проводят по ф»рм\
лам (2.269)...(2.271), в которых d — внешний диаметр дрены с уи
том фильтрационной обсыпки.
Уклон головной дрены должен быть не менее 0,003 по уокнипп
незаиления. Внутренний диаметр дрены принимают по мпп
125 мм и увеличивают по длине дрены в зависимости от рас чин i
воды и уклона. Толщину фильтрационной обсыпки принимаю! и>
менее 20...25 см.
Закрытый горизонтальный дренаж имеет существенные щ»
имущества перед открытым, так как он долговечен и надежен, и-
снижает КЗИ и не мешает механизированным работам, rprhw i
меньше ухода. Однако он намного сложнее по конструкции и /ю
роже, затрудняет контроль за исправностью дрен. Гори юш.нь
ный дренаж плохо справляется с напорностыо подземных пол
Вертикальный дренаж представляет собой иол им
ные водозаборы, чаще всего скважины, фильтры которых ус ганин
лены в водоносном пласте. Воду из скважин откачивают папи •
ми, за счет чего и снижается уровень грунтовых вод на илош.нп
вокруг скважины (образуется так называемая воронка деирт тн
—2
Рис. 2.74. Схема перехвата подземпою при
УГВ	тока	с	водосбора головной дреной
I — водосбор; 2— поверхность земли; J	и hi hi
ная дрена
310

11	pit наличии напорного питания грунтовых вод снизу фильтры
I и.1 г ни устанавливают в напорном пласте, из которого откачива-
н«« пилу для понижения напоров.
Игр шкальный дренаж целесообразно применять при наличии
и ш/фпгеологическом разрезе водоносных пластов высокой водо-
■	цммюднмости (к - Т> 100 м2/сут, где к — коэффициент фильтра¬
ции миноносного пласта; Т — его мощность). Особенно эффекти-
|»' и нс'ртикальный дренаж при наличии напорных подземных вод,
нмиптыиающих грунтовые воды. В этом случае подземные на-
ни|чи.1с йоды должны иметь хорошую гидравлическую связь с
Iмчпииыми водами, тогда при откачках подземных вод и сниже-
иин пье зометрического напора снижается уровень грунтовых вод.
Ирм иодопроводимости безнапорного водоносного пласта
МП» г ии) м2/сут целесообразно экономическое сравнение верти-
I м.миго и горизонтального дренажей.
Конструкция и общий вид скважины вертикального дренажа
111ЧИО показаны на рисунке 2.75.
а
Гш 2.75. Общий вид (а) и конструкция (б) скважины вертикального дренажа:
пит |»\||исть земли; 2 — слабопроницаемый покровный пласт; 3 — водоподъемная труба;
и н I и , ") фильтровая колонна труб; 6— водоносный пласт; 7— отстойник; 8 — фильтро-
|>| и in.1. О каркас фильтра; 10 и / / — динамический и статический уровни гтьезометри-
мин и.нюра к водоносном пласте; 12 — забивка плотным грунтом; 13 — стенка буровой
скважины; 14 — крепление устья скважины
311

Кроме скважины наземный комплекс вертикального /цнчы ■ i
включает здание станции с насосно-силовым оборудованием и
средствами автоматики, телемеханики, связи, энеркти'ич t и*
объекты (высоковольтную линию электропередачи (>...1(1 ill
трансформаторную подстанцию), водоотводящую сеть (капами
лотки, трубопроводы), подъездные дороги, контрольно и шгрн
тельные приборы. Площадка наземного оборудования uiiiiim ih
до 150 м2.
Расстояния между скважинами, их дебиты, понижения шим
мического уровня в скважинах определяются фильтрационными
расчетами и экономическим сравнением вариантов иарамгцмш
дренажа. Пример расчетной фильтрационной схемы сисюм.ин
ческого вертикального дренажа показан на рисунке 2.76.
При расстоянии между скважинами вертикального систем.ми
ческого дренажа 5дебит скважины (отводимый расход воды)
Q™=BHq+P),
(Л»ГЧ
где q и Р— интенсивности инфипьтрационного питания сверху и наиоришм in» i
питывания снизу водоносного пласта. При отсутствии напорных по/пемнмч шм
/>=0.
При наличии напорного питания понижение уровня грушоимч
вод способствует увеличению Р и тем самым снижает эффсч. иш
ность работы вертикального дренажа. Понижение уровня ш.г ш
метрического напора в водоносном пласте должно быть га him
чтобы обеспечить разность уровней грунтовых вод и пье юмгфн
ческих напоров, при которой происходит переток грунтоныч n<< i
вниз с интенсивностью q и снижение их уровня до проектном i п
бины а	.	гг
/ А	* то~°
д=к0 ——, откуда Д = q——
' ГГ*	/
Тп -а
ко
где Ао» То — коэффициент фильтрации и мощность слабопроницаемо! о шпк i
разделяющего грунтовые и напорные воды,
т. е. откачками следует понизить уровень пьезометрическом» щ
пора (УПН) посередине между
скважинами до глубины (а +Д).	j	|	о	J	J	<7|	и
Рис. 2.76. Расчетная схема систематическо¬
го вертикального дренажа (пример):
1 — поверхность земли; 2 — уровень грунтовых
вод; 3 — скважина вертикального дренажа; 4 —
фильтр скважины
312

Понижение динамического уровня в скважине S, обеспечиваю¬
щее требуемую глубину УПН, определяют фильтрационными рас¬
четами в соответствии с расчетной схемой работы дренажа, пока-
iMкающей литологическое строение толщи грунтов и источники
мигания водоносного пласта. Например, для расчетной схемы на
рисунке 2.76 при скважинах, доходящих до водоупора (длина
фильтра равна мощности пласта), и Р= 0 применяют формулу
S=
_ 0ж
2пкТ
R 4
In—-0,5
'Ф
(2.276)
| иг Лс. Т — коэффициент фильтрации и мощность водоносного пласта; R — приве¬
ла
чпмшй радиус действия скважины. R=-j=s0,56B\ Гф — радиус фильтра скважи¬
ны
Формулы для других расчетных схем и для неустановившегося
режима работы системы приведены в нормативной и справочной
шгературе.
При расчете параметров скважин проверяют скорости входа
поди в фильтр скважины во избежание вымыва грунта водой:
| |г vlis — расчетная скорость входа воды в фильтр, vBX = (2скв/2лГф/ф (/ф — длина
фшм.гра скважины); vKp — скорость, при которой начинается вымыв грунта в
| !• и.1жину, по формуле С. К. Абрамова vKp =65yfk.
Вертикальный дренаж также применяют в качестве ограждаю¬
щею для перехвата притока подземных вод по водоносному плас-
I v е нышерасположенной территории или со стороны водохрани-
iiuu;i. Скважины располагают одним или двумя рядами вдоль гра¬
ницы поступления подземных вод на защищаемую территорию.
Г.к че гы ограждающих скважин проводят в зависимости от строе¬
ния гидрогеологического разреза, положения фильтра скважины в
пплопосном пласте, условий питания пласта. Примеры расчетных
•	м м ограждающих рядов скважин показаны на рисунке 2.77. Рас-
и тыс формулы имеются в литературе. Например, А. Я. Олейник
I'.ii емлгривает работу прямолинейного ряда несовершенных сква-
•	ни большой протяженности и решает задачу методом фильтра-
Ш1Ч11ИЫХ сопротивлений, заменяя ряд скважин эквивалентной со-
||| ршепной траншеей. Понижения уровня фунтовых вод в безна¬
порном пласте или уровня пьезометрического напора в напорном
и мг iv на расстоянии х > В он находит по формуле
313

б
о
Рис. 2.77. Поперечный разрез ограждающего ряда скважин вертикального дрпшжи
о	— в безнапорном пласте; б — в напорном пласте: / — поверхность земли; 2 — уротчи. i |М и
товых вод; 3 — фильтр скважины; 4 — скважина; 5— уровень пьезометрического и,ширм
S(x,t) = Scerfc
2 yfai
at x
Г + -
A* '
erjc
'J* x 4
Фр +2yfai
Понижение уровня или напора вблизи ряда скважин (х =: 0)
S(0,t) = 5Ь
ф2
1-е perfc
\fai]
Фп
Погонный двусторонний приток к ряду скважин
Я = -
2SckT ф\
Фп
erfc
•Jai
Ф7
где Sc — понижение уровня воды в скважине; erfc — специальная функции <ч щ*
гумента, определяемая по таблицам или графику; а — коэффициент уроингпри
водности в безнапорном пласте и пьезопроводности в напорном пласте, а - U ji
(ц — коэффициент водоотдачи грунта водоносного пласта); t — время о г н,рьн*1
откачек; Фр — фильтрационное сопротивление на несовершенство лши Пнми.
ряда скважин и на несовершенство скважин, определяемое в зависимости <м ми
раметров фильтра, его положения в пласте, взаимодействия пластов.
Если в расчетных формулах принять Фр = 0, то получим форму
лы для расчета притока к совершенной траншее
S(x,t) =Scerfc
2 kTSc
(i.WH
314

11араметры системы вертикаль¬
ною дренажа обосновывают, рас-
(ми кривая несколько возможных
и.фиантов, обеспечивающих при¬
мерно одинаковое мелиоративное
лгпствие. Варианты отличаются
лз,
руб /га
В, м
II.||К1метрами	системы (расстояни- Рис. 2.78. Зависимость приведенных
ИМИ между скважинами система- затрат ПЗ вертикального дренажа от
I	ичсского и осаждающего дрена- расстояний между скважинами В
ш, дебитами скважин, понижениями динамического уровня в
них) и экономическими показателями (капитальными и эксплуа-
шцнонными затратами). Чаше всего сравнение вариантов прово-
<141 но сумме приведенных затрат, зависимость которых от пара¬
метров системы имеет вид, показанный на рисунке 2.78, где по
минимуму функции можно определить экономически оптималь¬
ное расстояние между скважинами вертикального дренажа.
И среднем значения параметров вертикального дренажа могут
ими, следующие: расстояния между скважинами 300... 1500 м, пло-
III,i/ц.	обслуживания одной скважины 10...200 га, дебиты 20... 100 л/с
и иолее, понижения динамического уровня в скважинах 5... 15 м,
шшмегр каркаса фильтра 300...500 мм, диаметр буровой скважины
1,2 м, глубина ее 30...100 м и более. Скважность каркаса филь-
i|>.i 25...30 %. В прифильтровой зоне скважины выполняют филь-
фпиую обсыпку толщиной не менее 15 см. Состав и толщину об-
| ммки определяют расчетами в соответствии с крупностью грунта
it ичодными скоростями притока воды в фильтр.
Режим работы скважин вертикального дренажа разрабатывают
и «оогветствии с данными о мелиоративном состоянии земель, в
\ ия 1ке с графиком нагрузок на энергосистему, с планами ремон-
м hi екиажин.
<	киажины систематическою вертикального дренажа распола-
мнч равномерно по площади, линейные ряды скважин — по кон-
ivpv подземного притока. Пример расположения систематическо-
in и ограждающего дренажа на плане показан на рисунке 2.79.
Гж 2.79. Схема размещения
шишкин вертикального дрена-
!“ HiiiK,». > - открытый коллек-
•I* <* «акрытые коллекторы,
• ■миишшпе воду из скважин
5
6
315

Достоинства вертикального дренажа: возможность рсгушчммм
ния его работы (управления режимом откачек), автомаги мнпя vh
равления, применимость в условиях напорности подземных шш
малые площади отчуждений, широкий диапазон возможныч ми
нижений уровня грунтовых вод, возможность использования щи
нажных вод на орошение. Недостатки вертикального дргп.п-.i
сложность и высокая стоимость строительства, оборудоилмпч и
эксплуатации, потребность в электроэнергии, сильное и глуЬонм
воздействие на запасы подземных вод, способное изменим, ги'<)<• >
геологические условия территории и гидрохимические харики ри
стики подземных вод.
Комбинированный дренаж представляет со(юн m
ризонгальные дрены с вертикальными скважинами-усили гпшми
Устройство комбинированных дрен и схема расположения п.ч ни
плане показаны на рисунке 2.80. Скважины-усилители самом нм
вающиеся и работают без насосов за счет разницы напоров м<м .
редине между скважинами и в месте их подключения. Их усцыи
вают из асбестоцементных труб на глубину 6...10 м до подстммат
щего напорного водоносного слоя. Горизонтальные дрены с му а. и
для отвода воды, поступающей из скважин, они могут быть <»i> pi.i
тыми и закрытыми. Расстояния между горизонтальными дрсн.шн
составляют 200...400 м и более, между скважинами-усилигемнмм
50...150 м.
Комбинированный дренаж можно применять в качестве снсп
матического и ограждающего в таких гидрогеологических усмоки
ях, где неэффективны горизонтальный и вертикальный дрена*и
слабопроницаемый пласт мощностью более 4 м подстилаемо
порным водоносным пластом малой мощности (<10 м). КомЬнмн
рованный дренаж не имеет широкого распространения ввиду ш
раниченности условий его эффективного применения.
а	б
Рис. 2.80. Конструкция (я, б) и расположение в плане (в) комбинированного дршптн
I — поверхность земли; 2 — слабопроницаемый пласт; 3 - водоносный пласт; 4 фи и ■
скважины-усилителя; 5— скважина-усилитель; б — открытая и закрытая горизонт л i. т-и ип
ны; 7 — открытый коллектор
316

I la орошаемых землях в качестве систематического возможно
применение лучевого дренажа, хотя из-за сложности и высокой
| и >и мости такого опыта пока нет. Лучевые дренажи применяют
k.ik береговые для забора фильтрационных речных вод. Лучевой
пропаж представляет собой шахтный колодец большого диаметра
I	горизонтальными лучами-дренами. Воду из колодца откачивают
и.1сосами. Схематично в разрезе и сверху лучевой колодец показан
n:i рисунке 2.81.
Лучевой дренаж можно применять в условиях, когда покров¬
ные слабопроницаемые грунты имеют мощность более 5 м, а под-
*	шлающий водоносный пласт — малую мощность и водонроводи-
моеть, так что применение других типов дренажа малоэффектив¬
но. В этих условиях лучевой дренаж может быть экономически
не несообразен ввиду большой площади обслуживания одним ко-
■юдцем — 100...400 га и более.
Ксли по i-идрогеологическим условиям возможно применение
и -скольких видов дренажей, то выбор осуществляют экономиче-
II	II м сравнением вариантов дренажа с учетом капитальных и экс-
ннуагационных затрат, ущербов природе, отчуждения земли, воз¬
можности использования дренажных вод.
Параметры постоянного систематического дренажа определя¬
ют по среднегодовой нагрузке расчетного года, однако в действи-
ieiii,пости интенсивность инфильтрации изменяется в соответ-
(I нии с осадками и поливами, а напорное подпитывание — разно-
I п.ю уровней грунтовых вод и пьезометрических напоров. Поэто¬
му н течение года уровни грунтовых вод и расходы дрен
н (меняются. Для определения этих колебаний можно иснользо-
Н.1П. приближенные расчеты по уравнению баланса грунтовых вод
и конечных разностях во времени. За расчетный интервал времени
3
п
—1 4
• • ■ • • • . • •
г
‘ ■» ■'.. -
о	2	5	6	6
Рис. 2.81. Лучевой дренаж:
I 11 ii.iiс 6	разрез; / — колодец; 2 - перфорированные грубы; 3 — поверхность земли; 4 —
уровень грунтовых вод; 5 — насос; 6 - водоносный пласт
317

изменение запасов грунтовых вод равно сумме поступлений п |>.н
ходов воды, т. е. статей баланса,
И(ЛК- Л„)// = е + Р- q,	(Л’HI)
где jLL — коэффициент водоотдачи грунта (при снижении уровня грушопмч ми-н
или недостатка насыщения (при повышении УГВ), который изменяется ип гщпм
грунта, во времени и от глубины грунтовых вод, но для упрощения расичпн ч.п м»
осредняется; Лк, hn — средние но междренью глубины фунтовых иод п ынш* и
начале расчетного периода; / — расчетный период (сезон, месяц, декада, пслппп
е — интенсивность инфильтрационного питания, средняя за расчетный шршн
м/сут, учитывающая осадки, поливы, фильтрационные потери из ороипглмпщ
сети, иснарение; Р — интенсивность напорного питания снизу, средняя м pm *н i
ный период, м/сут, Р = k2(hср — Н)/Т2 (къ Т2 — коэффициент фильтрашш н м«*ш
ность слабопроницаемого слоя, через который происходит напорное иными*
грунтовых вод, hcр — средняя за расчетный период глубина грунтовых или, /»(||
= (Лн - hK)/2; q — средняя за расчетный период интенсивносгь отвода i ру н тин
вод дренажем, которую можно рассчитать по формуле, принятой для онре/и-ипшн
междренных расстояний при средней за расчетный период глубине грунгоныч т. *
ЛсР, в которой Я=^(/^р-Лдр), Лдр — глубина УГВ у дрены.
Контрольные вопросы и задания
I. Что называют режимом орошения сельскохозяйственных культур? Чю н> >
ложено в основу его расчета? 2. Как оценить динамику запасов гумуса при м« им»
рации земель? 3. Что такое суммарное водопотребление сельскохозяйсиимнн.!
культур и как его рассчитать? 4. Расскажите об оросительной и поливной нор м
понятие и принципы расчета. 5. Охарактеризуйте методологию эколого- жоночн
ческого обоснования режима орошения. 6. Как рассчитывают водообмен и ними- 1
7.	Каково содержание понятий «способ орошения», «полив», «техника нпмтм
8.	Охарактеризуйте различные способы орошения. 9. Как определяют п.фнмщщ
элементов техники полива при поверхностных способах орошения? К) Канм«м
требования к элементам техники полива при орошении дождеванием? 11 К.и
дождевальную технику используют для орошения на землях сельскохозмйсчигнни
го назначения? 12. Что понимают под оросительной системой? Какие шгмиим
входят в ее состав? 13. Опишите рисовые оросительные системы и режим оршт
ния этой культуры. 14. Какие бывают источники оросительной воды и клин •
ней предъявляют требования? 15. Как рассчитывают дренаж на орошаемыs и
лях?
2.6. МЕЛИОРАЦИЯ В ИЗБЫТОЧНО УВЛАЖНЕННОЙ ЗОН1
Цель осушительных мелиораций — регулирование мелиорлпт
ного режима на землях, испытывающих постоянное или перпоми
ческое переувлажнение, препятствующее эффективному истин,
зованию земель.
Осушение заключается в недопущении поступления или м у и
лении отвода воды из расчетного слоя почвы и грунта, ношончт
щего регулировать водный и связанные с ним воздушный, ivihm
вой и питательный режимы.
318

Осушение как комплекс организационно-хозяйственных, тех¬
нических и агротехнических мероприятий проводят для коренно¬
го улучшения болотных (слой торфа более 30 см), заболоченных
(слой торфа менее 30 см) и избыточно увлажненных минеральных
1смель постоянного (подтопления и затопления земель) и крат¬
ковременного переувлажнения.
Более 75 % территории России и около 51 % территории стран
СНГ находится в зоне избыточного увлажнения, где осушительная
мелиорация исключительно важна, нередко определяющая для
рационального ведения сельскохозяйственного производства.
Осушительная мелиорация в сочетании с окультуриванием и ра¬
циональным использованием земли значительно повышает уро¬
жай в сравнении с естественным уровнем, а минеральные переув¬
лажненные земли выводит на уровень земель с естественным нор¬
мальным водным режимом и, как правило, повышает урожай¬
ность в 1,4...2 раза. В Российской Федерации осушаемые земли не
превышают 8...20 % нуждающихся в этом виде мелиорации пере¬
увлажненных земель в различных регионах. Для сравнения отме¬
тим, что за рубежом осушено 60...80 % и более всей площади болот
п заболоченных земель. Доказано, что экологически безопасна
юлько комплексная мелиорация, включающая несколько видов
мелиоративных мероприятий.
Выбор оптимального вида (или видов) мелиорации — сложная
•колого-экономическая задача. Для каждого региона определен
комплекс экологически безопасных мелиоративных мероприятий,
ко торый должен быть адаптирован к конкретному объекту мелио¬
рации.
Основное направление развития земледелия в XXI в. — переход
на адаптивно-ландшафтное земледелие на базе комплексной ме¬
лиорации, включающей увлажнительные, агротехнические, куль-
1	уртехнические, организационные и природоохранные мероприя-
ШН.
Увлажнительные мелиорации на осушаемых землях служат так¬
же для восполнения водного дефицита почв в засушливые перио¬
ды с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных
утдий, способствуют сохранению экологической устойчивости
мелиорируемых агроландшафтов и заключаются в двустороннем
рпулировании влажности в корнеобитаемом слое, особенно для
ii мголюбивых культур.
Осушительно-увлажнительные системы разделяют на водообо-
рктные, комбинированные, осушительно-аэрационные, осуши-
м-щ.по-вентиляционные и др.
Культуртехиические мероприятия — это комплекс мероприятий
по расчистке поверхности от древесной растительности, пней, по-
|рс(»енной в торфе древесины, камней, уничтожение кочек, мохо¬
319

вого очеса, разделки дернины, планировке поверхности, со ш.пшп •
и улучшению почвенного слоя. Экономическая целесо«Г>р;| ими и
проводимых мероприятий необходимо сочетать с эстегпчп м-и
функцией различных элементов агроландшафта, сохранением 1|м
диционных мест отдыха, существующих народных н|>омы< мни
и т. д. В сочетании с осушением культуртехнические ра(и>ты im
зволяют устранить мелкоконтурность сельскохозяйст|$снпы\ ут
дий и создать ноля правильной формы с требуемым водным рг + и
мом и выравненным плодородием почвы. Однако проколи и. и и
мероприятия следует ограниченно, в естественных ландшафты*
границах, не нарушая биологического и почвенного panioniipii
зия, сохраняя тем самым устойчивость ландшафтов.
Агротехнические мероприятия включают научно обоснонаипы*
приемы обработки почвы, возделывания сельскохозяйстш-нны*
культур, внесения удобрений, правильные севообороты. Афон-*
ника в сочетании с мелиорацией — надежная гарантия иысоинн
урожая, повышения производительности труда и снижения iaip.ii
на единицу сельскохозяйственной продукции.
Организационные мероприятия заключаются в создании спим*
боротных участков удобной формы и размеров, размещении
объектов, дорог, сооружений.
Природоохранные мероприятия проводят на мелиорируемом и
окружающей территориях, они направлены на минимизацию * •
можного негативного влияния мелиораций на все комионеты
природной среды.
При всех видах мелиорации необходимо предусматрина i и м>
роприятия по сохранению ландшафтов, созданию заповедник он и
заказников, повышению рекреационной и эстетической зилчими
ста агроландшафтов.
2.6.1.	ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫЕ ЗЕМЛИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ОСУШАЕМЫХ УГОДИЙ
2.6.1.1.	ВИДЫ ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Переувлажнение земель, приводящее к накоплению иолы ш
территории, наблюдают в неблагоприятных гидрологических и
гидрогеологических условиях.
Площади переувлажненных земель на территории СНГ к» ми
ляют почти 190 млн га, из них в РФ около 157 млн га. Осупипи-
земель проводят во всех природных зонах России, но нашими
интенсивно — в зоне избыточного увлажнения. Основная ч.н и
этих земель расположена в северо-западном и центральном раи<>
нах Нечерноземной зоны РФ (рис. 2.82), в Западной Сибири и ■
320

Гис. 2.82. Карта распространения заболоченных и болотных почв Нечерноземной
зоны РФ
Дальнем Востоке. В засушливой зоне переувлажнены низовья рек
Днестр, Волги, Сырдарьи, Амударьи и др. Массивы переувлаж¬
ненных земель имеют площади от нескольких до миллионов гек-
i:i|)OB.
Интенсивное сельскохозяйственное использование возможно
юлько при осушении этих земель. В мире площади осушаемых зе¬
мель составляют около 150 млн га, в СНГ — 18 млн га, в РФ —
1,75 млн га. На осушаемых территориях расположены земли раз¬
ною назначения: сельскохозяйственные, лесные, поселений и др.
11ереувлажненные земли подразделяют: на болота (с отложени-
чми торфа более 30 см), заболоченные земли (с отложениями тор-
■|i;i менее 30 см), переувлажненные минеральные земли (А. Д. Бру¬
силов). Их различают по наличию и мощности торфа, который
чипиется показателем длительности режима переувлажнения. Тор¬
321

фом называют органическую породу, содержащую в сухом г»и и>и
нии не более 50 % минеральных веществ и образующуюся и ре¬
зультате ежегодного отмирания и неполного распада бологпоП p.i
стительности в условиях повышенной влажности и ikvhh mm i
кислорода.
Ф. Р. Зайдельманом предложено все почвы, формироиапие m
торых сопровождается переувлажнением и появлением и м\ при
филе признаков гидроморфизма, объединить в обширную ipvimy
гидроморфных почв; в этой группе, в свою очередь, выделяй, ми
неральные гидроморфные и органогенные гидроморфные мочим
Минеральные гидроморфные почвы имеют устойчиные при
знаки гидроморфизма в виде оглеения, железо-марганцепмч, iv
мус-алюминиевых и карбонатных новообразований; пакоиш ми i
грубого гумуса или торфа до 30 см. Эти почвы характер» iviom ч
периодическим или постоянным переувлажнением.
Органогенные гидроморфные почвы имеют слой торфа 1мш*.
30 см, т. е. это собственно болотные почвы, формирую»цич я и
анаэробных условиях, обусловленных постоянным персуипа♦in
нием и застоем влаги.
Болото — постоянно увлажненный участок земной поперчим
сти с типичной гидрофильной растительностью, покрытый пи» ч
торфа мощностью не менее 30 см в неосушенном состоянии Ни
расположению на элементах рельефа и условиям водного им i.ним
различают низинные, которые занимают 52 % общей площапи *««•
лог, верховые и переходные болота — соответственно 33 и I >
(рис. 2.83, 2.84).
Формируются болотные почвы под влиянием болотообра и им
тельного процесса, включающего биогенно-аккумулятивпып и м>
таморфический элементарный почвообразовательный процеи ы
Рис. 2.83. Низинное болото грунтово¬
напорного питания:
/ — торф; 2 — водоупорный слой; 3 — водо¬
носный песок; 4 — водоупор; 5 — грунтовые
воды; 6 — линия пьезометрических напоров
Рис. 2.84. Образование низинном» im ш
та в результате выклинивания илипрннч
грунтовых вод:
I — глина; 2— торф; 3 - • пьезомс* i	• •
уровень; 4 — водоносный слой; .5 m» и-v» •
322

hi 'игкие. Торфообразование и оглеение протекают при избыточ¬
ном увлажнении атмосферными, застойными и слабопроточными
футовыми водами разной степени минерализации. Изучению
птиц ных почв посвящены работы В. Р. Вильямса, А. Д. Брудасто-
ии, И. II. Сукачева, Ф. Р. Зайдельмана и других ученых.
/'орфообразование — накопление на поверхности почвы расти-
II	mi.iii.ix остатков разной степени разложения и гумификации в
Vi (юпиих избыточного увлажнения*, которые вызывают недоста-
иlb кислорода и господство анаэробных процессов. В таких усло-
инчч биологические процессы заторможены. Разложение и гуми¬
фикация происходят более активно при летнем кратковременном
i пилении уровня почветю-грунтовых вод и поступлении кисло-
||ццл и почву. В нарастающем слое торфа элементы зольной пиши
и ,1 н»г остаются в форме органических соединений и постепенно
Ш.1ЧОНЯТ из сферы почвообразования (консервируются), сохраня¬
ли |. н торфяной залежи длительное время. Нарастает торф весьма
ли именно — 1,5...2 мм в год.
(Кжение — биохимический процесс, связанный с восстановле¬
нием и анаэробных условиях ряда минеральных соединений, глав¬
ным образом железа и марганца, в присутствии органического ве¬
щее гна с участием микроорганизмов. Почва приобретает сизый,
hi ни да зеленоватый или голубоватый оттенок с охристыми (ржа¬
ными) пятнами, прожилками по трещинам и ходам корней. Оглее-
||це сопровождается оглинением — образованием вторичных алю¬
мосиликатов, феррисиликатов, в состав которых входит закисное
I г мо к», развитием денитрификации. Кроме того, образуются фос-
i|iiiIи, закиси железа типа вивианита и трудно растворимых фос-
•jiiiioii железа. Одновременно изменяются физические свойства
I 'итого горизонта: повышается плотность, теряется структура,
уменьшаются пористость и водопроницаемость, утяжеляется гра¬
нулометрический состав. Торфяные болотные почвы формируют-
| н под специфической влаголюбивой олигогрофной, мезотрофной
н нпотрофной растительностью. Многие виды болотной расти-
и'щ.пости, особенно мхи, способны поглощать большое количе-
I ню йоды (влагоемкость сфагнума достигает 3000 % влагоемкости
I ум>и почвы) и усиливать процессы заболачивания.
1’а ишчают два основных типа болотообразоватсльного процес-
I и (аболачивание суши и заторфовывание водоемов. Первое озна-
■i.icT и (менсние свойств почв суши под влиянием переувлажнения
и иошикновения анаэробных процессов в почве, после чего появ-
14инея признаки оглеения, происходит поселение болотной расти-
н мыюсти, накопление органического вещества и появление тор-
• II Пыточное увлажнение вызывает недостаток кислорода и господство анаэ-
|И1|>|||,|\ процессов.
323

фяногослоя. В свою очередь, заболачивание суши проявляем ч ин
разному в зависимости от происхождения и состава вы и.шаюим и
его влаги. Поверхностное заболачивание атмосферными волами
происходит главным образом на тяжелых по грануломсгримам- ому
составу породах и на выровненных территориях, лишенных иьгш
тельных уклонов местности. Особенность заболачивания суши .и
мосферными осадками — содержание в атмосферных осадках
небольшого количества минеральных соединений, необходимы*
для питания растений. В начальный период поверхностного ни», нм
чивания атмосферными водами, когда в почве создаются аил м,п"
ные условия, растительные остатки разлагаются медленно и, i .и
следствие этого, органическое вещество накапливается с nitipot- нм
соотношением углерода и азота. Наряду с этим происходит и «и и
ение верхних горизонтов. При начальной стадии заболачивании
атмосферными водами формируется перегнойно-глеево-иод шиш
тая почва. При дальнейшем заболачивании образуются торфянм
глеевые почвы, состоящие из торфяного горизонта и сплошною
глеевого горизонта, залегающего ниже торфяного слоя и датт
переход в болотную торфяную почву. Заболачивание пресными
(мягкими) грунтовыми водами происходит, как правило, на воин
раздельных пространствах на бескарбонатных породах с бив и нм
залеганием почвенно-грунтовых вод. Первоначально форм и рун и«
торфянистые подзолистые почвы. При дальнейшем прогрессмршы
нии болотообразовательного процесса нарастает торфяной три
зонт и усиливается процесс оглеения. На последующих стадиях ы
болачивания образуются торфяно-глеевые почвы, которые перс м >
дят в болотную почву верхового болота. Увлажнение повсрхмш m
суши жесткими грунтовыми водами, богатыми минеральными ■ и
единениями, способствует поселению влаголюбивой расти гсмыи-
сти, но требовательной к минеральному питанию. Первоначаныю
сформированные в таких условиях дерново-глеевые почвы нсрсчи
дят в болотную почву низинного болота.
Заторфовывание водоемов (озер, стариц, прудов и др.) прив¬
ходит в результате зарастания водоемов от берегов как следе тп-
поселения на отмели наземных растений (хвощ, тростник и пр ) в
образования сплавины из водных плавающих растений, на копр
которых произрастают вахта, сабельник, осоки, мхи и другие мр
фообразователи. В итоге образуются низинные болота, ко юры
впоследствии могут трансформироваться в переходные и верхним
болота.
Зарастанию водоемов и озер со дна и с поверхности
ствуют следующие факторы: небольшая глубина, отсутствие про
точности и сильных волнений поверхности воды, хорошее npoipi
вание воды в летнее время, освещение, достаточное содерж.вш
минеральных веществ, необходимых для жизни растении. При
324

ыигонриятном сочетании этих факторов для растительности во¬
ин-м начинает зарастать от берегов осоками и хвощами, при глу¬
пит- I ...2 м — тростником, при глубине 2...3 м — камышом и дру-
tими влаголюбивыми растениями (рис. 2.85). При глубинах водо¬
ема, обеспечивающих жизнедеятельность растений, он одновре-
MIчто зарастает и со дна. В результате отложения на дно водоема
•	имиршощих растений, организмов, продуктов микрофлоры и
микрофауны (планктона) водоем постепенно мелеет. Отмершие
||цг|сЧ1ия вместе с корнями образуют плавучий ковер, мощность и
И'Шшость которого постепенно увеличиваются. Плавучий ковер
мгцмеино распространяется к середине водоема.
И местах небольших глубин ковер ложится на дно водоема, за-
ииииия весь его объем органической массой растений. На поверх¬
ности такого растительного ковра появляются гипновые мхи, тро¬
пинки, у берегов водоема — осоки. Постепенно начинает нарас¬
ти. горф зеленых мхов (гипновый). Прирост сырой массы торфа
на таких болотах идет со скоростью 1...3 см в год.
Развитие обычного, находящегося на плоском междуречье бо-
■юга, когда озеро, расположенное в котловине ледникового, аллю-
ннаньного, термокарстового происхождения, постепенно зараста-
•	I, сама котловина при этом заполняется торфом сначала низин¬
ною, а затем переходного типа и возникает верховое болото,
иракгически неизбежно захватывающее окружающее простран-
i ню, преобладает на Западно-Сибирской равнине (рис. 2.86). Так,
ни шпные болота имеют вогнутую форму поверхности, водосбор-
Рис. 2.85. Зарастание водоема (по В. Р. Вильямсу):
luiiu / злаков; 2и 3— мелких и крупных осок; 4 — тростника, 5 — рогоза; 6 — камышей;
рт-стов и кувшинок; свободноплавающих водных растений; зоны торфа: 9— камышо-
ин фостпиковая; 10 — аморфная чердачная; // — слизистая с раковинами; /2 ~ осоковая;
/3 — землистая
325

в
Рис. 2.86. Развитие болота на плоском междуречье в Западной Сибири (.isiput ипин
озера):
а — озеро (I-я стадия); б — низинное болото (2-я стадия); в — верховое болото (1 н i шиш
1 — подземный сток; 2 — поверхностный сток
ную площадь и получают основное питание в форме подюмиот
(особенно богатого минеральными веществами) и поверхности!п
притока. Эти болота занимают «подчиненное» положение к роим
фе, и их состояние полностью зависит от окружающих лаиднмф
тов, расположенных на более высоких отметках местности, они ы
и происходит сток воды. Верховые болота с выпуклой покорми»
тью не имеют водосборной площади, с которой могла бы шн и
пать вода, богатая минеральными веществами. Поэтому они ж и
таточно автономны в своем развитии, питаются в основном ныип
дающими на их поверхность атмосферными осадками и сиаГ»*.|»ч
окружающие пространства избытком слабоминерализонатюи
влаги. Для низинных болог характерны эвтотрофные расп-ипн
(требовательные к минеральным элементам), для переходных
мезотрофные (умеренного минерального питания), для верхоных
олиготрофные растения (не требовательные к минеральному ни
танию). По геоморфологическим условиям залегания и водном\
326

nil i-.iimio торфяные болота делят на две группы: I — болота между¬
речных пространств, 2 — болота речных долин и устьевых об-
•iiii тей рек.
И России имеется 139 млн га болот (со слоем торфа более
«I см). Большая часть болот сосредоточена в Западно-Сибирской
пи 1МСПНОСГИ (до 70...90 % площадей), на севере страны, в таежной
мни* и на Дальнем Востоке (табл. 2.51). Площадь заболоченных
и мам, (со слоем торфа до 30 см) 230 млн га. Вместе болотные и
ни и точенные оторфованные земли составляют 369 млн га, или
' I "Ь территории страны.
2.51. Избыточно увлажненные земли России, покрытые торфом
Слой торфа
Всего
ч и рафическая часть страны
менее 30 см
более 30 см
млн га
СУ
млн га
%
млн га |
%
/С
гии в целом
230,1
100
139,0
100
369,1
100
им числе:
гнропейская часть
37,5
16
21,3
15
58,8
16
( ибирь и Дальний
Ноеток
192,6
84
117,7
85
310,3
84
ivwipa, лесотундра
60,5
26
45,7
33
106,2
29
tsiiira и другие зоны
169,6
74
93,3
67
262,9
71
пЬласть вечной мерзлоты
179,7
78
90,9
65
270,6
73
{.к 1адно-Сибирская
ни шенность
40,8
18
58,3
42
99,1
27
Li болотах сосредоточено 100, 9 млрд т углерода, а в заболочен¬
ных <смлях — 12,6 млрд т, т. с. всего 113,5 млрд т. Это значительно
tiunMiie, чем фитомасса всех лесов — 41,2 млрд т. Таким образом,
оопогпые и заболоченные земли представляют один из главных
чр.шилищ органического углерода биоты России. Мировые оцен-
| и t.uiacoB углерода болотных и заболоченных земель, по данным
|ч и 11 .IX авторов, изменяются от 120 до 240 млрд т. Отсюда следует,
ч ю ме менее '/з запасов углерода в болотных и заболоченных зем-
чич мира приходится на Россию.
Колота целесообразно классифицировать раздельно: 1 — боло-
м как экосистемы, включающие в себя фитоценоз и деятельный
I	uoii торфяной залежи, т. е. почву; 2 — по видам торфа; 3 — тор-
			 залежи как i-еологические образования. Классификация
ниц,ко болотных фитоценозов приведена в таблице 2.52.
11ервая ступень выделения болотной растительности проведена
м.I основе различной требователыюсти фитоценозов к условиям
полмо-минерального питания и к кислотности среды. На этом
vpoiinc выделяется тип растительности (олиготрофный, мезотроф-
|или, эвтотрофный). Второй ступенью в классификации служат
327

2.52. Классификация болот
Золь¬
ность
pH
суб¬
суб¬
стра¬
стра¬
та,
та
%
лесной
(слабоувлажненный)
Подтип
лесотопяной
(среднеувлажненный)
гопнмиО
(СИЛМ1РУ1Ш.)АП1 Hltl ни
Группа
древесная
древесно-
травяная
древесно¬
моховая
травяная
траияно-
MOXOIMM
Фитоценозы
5...
18
5,5...
7
>5 х
S.0.
X о
In
4...5
>52
5 х
£•©*
Й °
Sg*
До 4
х
•в*
а
2
S
«=;
о,
>s
о
Cl
0>
СО
4,5...
5,5
Ольша¬
ники
Берез¬
няки
Ельники
Сосняки
низинные
Ивняки
низинные
Древесно¬
осоковые
Древесно¬
тростни¬
ковые
Древесно-
хвощовые
Древесно¬
осоково-
гипновые
Древесно¬
осоково-
сфагно¬
вые
Хвощо¬
вые
Тростни¬
ковые
Тростни¬
ково-осо¬
ковые
Осоковые
Вахтовые
Осокопо
гипноные
низинные
Осоково
сфагно¬
вые ни¬
зинные
Древес- Древесно- Древесно- Шейхце
ные пере- осоковые сфагно- риевые
ходные переход
ные
Осоково-
сфагно¬
вые пере- переход- вые пере¬
ходные ные ходные
Осоковые
переход¬
ные
3,5...
4,5
Сосново-
кустар-
ничковые
Сосново-
пушице-
вые
Сосново-
сфагно¬
вые
Пуши¬
це вые
Шейхцс-
риево-
сфагно-
вые
Пуши-
циево-
сфагно-
вые
I мши Mil I»
11(1 IIIII
НМ'
( <|Ш1 Ни
Hl.li IIII
111111*1 <■
ГпИН'Чи |.
Ц|'|И Mi l
III.H
< «|»;и нм
И1.1Г III |ii
Ч« HI 11II
Aiiivi ill
(|н н| II \ •
<I>VI I V
M.ilfi Ы
I in i- \ i
I ря/1‘ HI..
Mi I'M
Ж11111111'
I рялпмм
() IC|»I I
III.H
Mil i.i tr >
IK) ( |||.|I
KOItl.lt
О1Г|И1и
дгиу.'М
Iltinlllll I
подтипы, выделенные по степени увлажнения: слабо-, срелиг и
сильноувлажненные. По преобладанию жизненных форм и ymi.i i
нению на третьей ступени классификации выделены д«‘иип
групп. По доминирующим видам выделяется четвертая civ
классификации — болотные фитоценозы.
Низинные болота ( эвтотрофные) — болота с наличием и ра» ш
тельном покрове и торфе эвтотрофных болотных растений и m
328

I vi с гнием сфагнума или прису тствием только его видов, относя¬
щихся к эвтотрофной группе. Все они приспособлены к питанию
:имосферной влагой, бедной минеральными элементами, но не-
I юнько больше содержат кальция. Низинные болота образуются в
V» шжиях богатого минерального питания при различном увлажне¬
нии, начиная от сильно обводненных безлесных топей и заканчи-
ни»| периодически увлажненными лесами. Основные торфообразу-
мицие растения в низинных болотах: зеленые мхи, низинные сфаг-
ноныс мхи, травянистые растения, древесные породы. Низинный
mu болот подразделяют на три подтипа: лесной, лесотопяной и
I	имяпой.
Нссной подтип сложен торфом в основном древесной группы
пип с добавлением слоев других групп, но не более чем на '/з
мощности всей залежи (это соотношение относится и к другим
подтипам). Для этого подтипа характерны: небольшая мощность
1.ШСЖИ (1,5...2,5 м), высокая степень разложения (50...55 %), по-
иышенная зольность (10...14 %), средняя влажность 90...93 %.
II	подтипе три вида залежей: ольховый, березовый, еловый. Лесо-
юияной подтип характеризуется небольшой глубиной (2—3,5 м),
11тенью разложения 36...38 % и зольностью 8... 10 %. В него вхо-
<14 г пять видов залежей: древесно-тростниковый, древесно-осоко-
III.lii, топяно-лесной, лесотопяной и многослойный лесотопяной.
Но средним техническим показателям (степень разложения, золь¬
ность) эти виды залежей очень близки, но по химическому составу
I ушсственно различаются и это следует учитывать при определе¬
нии целей использования. Топяной подтип характеризуется мощ¬
ностью торфяной залежи 2...4 м, средней степенью разложения
'0...40 %, зольностью 5...10 % и средней влажностью 90...93 %. Все
ни шнные болота характеризуются повышенной зольностью
(<>... 18 %), нейтральной или щелочной реакцией среды и большим
|м июобразием физико-химических свойств.
Низинные болота после осушения представляют собой пре¬
красные сельскохозяйственные угодья. Однако недостаточные
ш.ишя свойств низинных торфяников приводят к отрицательным
|и- |ультагам. Использование торфяников возможно при деталь¬
ном исследовании химического состава торфов, слагающих про¬
филь низинных торфяников. Так, по мере осушения низинных
трфиников высокой степени разложения травяного и древесно-
I рлняного ботанического состава осушаемая торфяная залежь
приобретает в верхнем слое свойства гидрофобности и соответ-
•	I пенно отмечается резкое снижение фильтрационных свойств.
•	то объясняется тем, что низинные торфяники вышеназванного
I к панического состава содержат значительное количество гумино-
IH.IX кислот. При осушении происходит необратимая коагуляция
1уминовых кислот и торфяная залежь не осушается. При осуше¬
329

нии низинных торфяников необходимо учитывать ботам пч<ч hi и
состав и назначать под мелиорацию более биохимически усюичп
вые к минерализации виды торфяных залежей. Исполмоилти
торфа низинных болот возможно для получения различных мшит
мелиорантов, парниковых смесей, субстратов, органических у<юп
рений, биологических стимуляторов роста. В России балаж ош и
запасы торфа в болотах составляют около 162 млрд т и более мши ■
вины представлены торфами низинных болот.
Верховые болота — (олиготрофные), образующиеся обычно h i
водораздельных территориях в условиях переувлажнения aiM*»
ферными осадками, с произрастанием на них не требовательны \ i
минеральному питанию олигогрофных растений. Осношн.м
торфообразователи верховых болот — верховые сфагновые msii
К верховому типу относится залежь, сложенная или нацело юр
фами верхового типа, или верховые торфа составляют более мою
вины ее мощности. Эти болота подстилаются переходными м ш
низинными торфами. Но залежь может быть полностью
верховыми торфами. Средняя мощность верхового болота млн и
мальна по сравнению с залежью других типов болот и изменит ч
от 1,5 до 6 м, достигая иногда 10... 12 м. Зольность очень неиощ
шая — 2...4 %, степень разложения 20...50 %.
Верховые болога делят по типу залежи на следующие виды • о
сново-пушицевый, магелланикум, шейхцериево-сфагновым, ком
плексный верховой и фускум залежь. Верховые болота формир\
ются в условиях бедного минерального питания и по увлажнении
сти характеризуются от сильно обводненных сфагновых гонец и-
облесенных болот с мощной сосной и большим числом ку'ыр
ников.
Верховые болота подразделяют на 6 групп: древесную, лреш
сно-травяную, древесно-моховую, травяную, травяно-мохопун > и
моховую. Торф верховых болог — ценный вид сырья для upon i
водства разнообразной продукции: торфяная подстилка для еком
субстратные плиты, питательные кубики, торфяные горшо'н и
кормовые гидролизные сахара и многое другое. Запасы глии о
торфа особенно значительны в Томской, Свердловской и Лр\.т
гельской областях, где сосредоточено почти 40 % всех запасов игр
ховых болот малой степени разложения. На верховых болотах мри
наличии торфа со степенью разложения от 35 % и более и с над
ностью до 6 % возможно производство активированных vi ■■■ "
Осушение верховых болот проводят в основном с целью доЫ.гт
торфа для производства продукции, в земледелии их не ист mi.
зуют.
Переходные болота занимают промежуточное положение щ
элементах рельефа, располагаются в средней части склонон и ш
могут образоваться на месте низинных болот при нарастании < ион
330

н.рфа По сравнению с низинными болотами верхние слои торфа
нм«*юг меньшую степень разложения и зольности, больше кислот-
1н и п. ночвенного раствора. Болота занимают: низинные — 52 %,
in рмжые — 33 и переходные болота — 15 % общей площади.
Торфяные почвы обладают специфическими особенностями:
I <и тяг из органического вещества, зольность 10...30 %, плотность
I ш-рцой фазы 1,45...1.65 г/см3 , плотность сложения (объемная
пт га) 0,11...0,28 г/см^; теплоемкость в 1,5...2 раза больше дерно-
ип подзолистых, а теплопроводность в 2,5...3 раза меньше, поэто¬
му они медленнее и неглубоко промерзают, медленно оттаивают.
111	грех основных элементов питания растений (азот, фосфор, ка-
inli) торфяные почвы богаты азотом, бедны калием и некоторыми
микроэлементами (медь, бор, цинк и др.).
К отрицательным свойствам торфяных почв относится их осад-
ы (усадка) после осушения, вызывающая понижение поверхности
пимны и зависящая от интенсивности осушения (глубины пони-
и пня УГВ) и исходной мощности торфа, прямо связанной с ре-
ии'фом минерального дна болота. Интенсивность осадки торфа и
понижения поверхности почвы в первые 5...8 лет после осушения
ни ганляет 3...9 см/год, резко уменьшается в первые 2...3 года; в
нчгнедующем влияние осадки незначительное, но происходит
I р.нютка торфа за счет минерализации органического вещества,
миисящая от вида его сельскохозяйственного использования. Не-
| шорые характеристики торфов приведены в таблице 2.53.
2.53. Свойства торфов
Показатель
Вил торфа
верховой
переходный
НИЗИ101ЫЙ
* и11кч и, разложения, %
5...30
10...45
15...60
1м1||.11(ХЛЪ, %
1...5
5...10
7...17
11м|»11С ГОСТЬ, %
Мнимость, г/см3
До 96
Около 90
80...85
0,04...0,08
0,11...0,16
0,12...0,25
|||| полной вытяжки
2,6...4,2
3...5,3
5...7
| и/к'ржание, % сухой массы:
obmcro азота
0,5...2
1,4...2,5
1,6...4,0
l*,()s
0,03...0,25
0,03...0,35
0,1...0,4
К,О
0,01...0,1
0,02...0,2
0,05...0,25
( ;»()
0,1...0,5
0,2...2,5
1,2...6,8
{аболоченными называют постоянно переувлажненные земли
I мощностью торфа в неосушенном состоянии менее 30 см. Забо¬
лоченные земли со временем могут перейти в болота.
Минеральными переувлажненными считают земли с минераль¬
ными почвами без торфа, испытывающие временное или перио-
шчоское переувлажнение. На минеральных переувлажненных по¬
чках встречаются следующие разновидности почв: глеево-подзо-
331

листые, подзолистые, дерново-подзолистые, дернокмс, и-|и.к и
бурые лесные, аллювиальные и лугово-черноземные ра ншчпип
степени оглеения. По гранулометрическому сосгаву мочим мим ■
быть глинистыми, суглинистыми, супесчаными, песчаными «ii
леение характерно для переувлажненных почв, так как и|><>ц. <
почвообразования происходит в условиях повышенной ииа-ыни ш
и недостатка кислорода. В результате ухудшаются струм vpa ш*
чвы, ее водно-физические, физико-химические, афохпмичп ■ и
свойства. Некоторые характеристики переувлажненных мши
ральных почв приведены в таблицах 2.54 и 2.55.
2.54. Характеристика переувлажненных почв
Тип почвы
Содержание
гумуса, %
Насыщен¬
ность ППК
основа¬
ниями, %
pH
Подвижный
фос<|к)|>.
мг/100 1
почнм
( Й ■ г 1» HIM 111
1 il'HMI
Ml ЩИ 1
uirnu
Глеево-подзолистая
0,5...1,5
10...20
3...4
0...5
1) -
Подзолистая
1—2,5
20...40
3,5...4,5
0...5
1)
Дерново-подзолистая
1,5...3
40...60
4...5,5
0...5
t in
Дерново-глеевая
3...1,4
80...90
5,5...6,5
5...10
10 1
Серая лесная глеевая
2...3
50...70
3,5...5,5
0...5
1 li)
Аллювиально-дерновая
3,9
70...90
5...6,5
5...I0
10 1 •
глеевая
2.55. Оптимальные параметры агрохимических свойств почв
Свойства почвы
Дерново-подзолистые почвы
Торфяно¬
болотные
1 loflM'IIIIH*
whoiin'it uni
суглинки
супеси |
| пески
Гумус, %
2,5...3
2...2,5
1,8...2

U 1
PH
6,4...6,7
6...6,2
5,5...5,8
5...5,3
l.H *
Влажность, ПВ
80...90
70...80
50...60
75...85
/0 ко
Р205, мг/100 г
25...30
22...26
18...20
60... 100
Н. 1 •
К20, мг/100 г
20...22
15...20
10...12
80...120
h mi
MgO, мг/100 г
10...12
8...9
7...8
р
о
(г N
2.6.1.2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОСУШИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
В России осушение использовали с конца XIV в. В конце XVI11 и
проведено осушение крупных болот на Рябовой мызе и у ('ipm
нинского дворца под Санкт-Петербургом. В 1818—1830 гг. нмип ■
няли государственные работы по осушению и освоению бот и и
окрестностях Санкт-Петербурга и Царского Села для улучпи тм
санитарного состояния местности. Крупные работы выполнены и
1873—1901 гг. Занадной и Северной экспедициями по осушении,
болот в северо-западном, западном и центральных районах I'm
сии, было осушено более 2 млн га. В 1895—1913 гг. огромные ими
щади болот были осушены и освоены переселенцами в Бараоии
332

1Н1Й низменности и в других районах Сибири. До Октябрьской
р иолюции 1917 г. было осушено 3,2 млн га болот.
Широкий размах осушительные работы получили после Вели-
MUI Октябрьской социалистической революции. Им было уделено
iiiuiMue внимания в плане ГОЭЛРО. В разделе «Мелиорация и
шсмрификация», в составлении которого принимал участие
Л 11. Костяков, отмечалось, что в осушении нуждается 30...40 млн га
ICMCJlb.
К 1941 г. плошадь осушения земель составила 5,5 млн га.
И годы Великой Отечественной войны осушительным системам
| и.| м нанесен большой ущерб, около 80 % осушаемых земель были
поиюрно заболочены.
Ii послевоенные годы масштаб осушительных работ постоянно
унгничивался, и к 1965 г. в стране насчитывалось 9,5 млн га осуша¬
емых земель. Обширная программа мелиоративных работ была
(шмсчена решением майского (1966 г.) Пленума ЦК КПСС. Водо-
чн шйственные и мелиоративные работы превратились в самостоя-
I г и иную отрасль.
11еобходимость резкого повышения продуктивности сельского
Mi шйства диктовалась не только ростом населения и увеличиваю¬
щейся потребностью в продуктах питания и сырье для сельскохо-
ишсгвенного производства, но и темпами индустриальных Про¬
тасов производства.
2.56. Использование осушенных земель в бывшем СССР, млн га
Показатель
Год
1970
1975
1980
1985
Mi i io осушенных с/х земель
И 1 них занято:
7,35
10.06
12.55
14,61
Юрловыми культурами
1,42
2,22
3,04
3,53
ц-хническими культурами
0,21
0,3
0,38
0,44
клртофелем и овощами
0,21
0,27
0,33
0,37
кормовыми культурами
1,71
2,33
3,01
3,63
сч* покосами и пастбищами
3,32
4,43
5,25
5,88
1$ марте 1974 г. было принято постановление ЦК КПСС и Сов¬
мин.» СССР «О мерах по дальнейшему развитию сельского хозяй-
« I mi 1143 РСФСР», в котором нашли отражение системный подход,
I	омплексное решение проблем, учтены интересы не только сельс-
I	то хозяйства, но и связанных с ним отраслей промышленности,
•	оппальные и демографические аспекты. Мелиорация земель была
пщн'нелена основным звеном развития сельскохозяйственного
upon шодства в Нечерноземной зоне. Была поставлена задача в
r>/s 1990 гг. осушить в этой зоне 9... 10 млн га, втом числе 7...8 млн га
t.n |>м I ым дренажем, провести культуртехнические работы на зем-
||чч, не требующих осушения, площадью 7...8 млн га.
333

К концу 80-х гг. были созданы необходимые предмои.пп и и
достигнуты темпы работ для выполнения программы к <>(><> ш.ги к
ному сроку. Однако в стране развернулась ничем не обоепомаппни
антимелиоративная кампания, которая в сочетании с но шимми ш
экономическими трудностями заметно замедлила промело им mi
лиоративных работ в Нечерноземной зоне, а к 1994 г. они им ш
практически прекращены из-за резкого сокращения ныделнгм1,н
финансовых ресурсов на эти цели. Программа преобра шп.пшч
Нечерноземной зоны (НЧЗ) осталась невыполненной, {а ш рмн i
1974—90 гг. в зоне мелиорировано и передано хозяйсгмлм ч
сельскохозяйственного использования около 11,5 млн га vi">mim
из них осушено 3,6 млн га, культуртехнические работы проценты
на площади 7,8 млн га (табл. 2.56).
В последние годы строительство осушительных систем ниш
прекращено, а из-за нехватки средств на рекультивацию и >м м «ч
атационный уход за осушительной сетью и сооружениями < m и
мы разрушались и ранее осушенные земли вторично забон.пии»
лись. Площади осушенных земель в России к 1990 г. в залипши»
ти от природно-экономического района составляли:
Природно-экономический район	Площадь,	тыс.	га
Северный	456
Северо-Западный	806
Калининградская область	703
Центральный	1474
Волго-Вятский	312
Центрально-Черноземный	67
Поволжский	34
Северо-Кавказский	64
Уральский	159
Западно-Сибирский	242
Восточно-Сибирский	104
Дальневосточный	677
Всего	5098
Правильно проведенное осушение не вызывает отрииапчц.мы
изменений в природе, об этом свидетельствует как опыт \нч iim<
лик СССР, так и опыт России и зарубежных стран. За pvt и- их
осушение рассматривается как показатель технического урошш и
возможностей сельского хозяйства, его интенсификации; по ш .
странах постоянно ведут работы по осушению новых земель и \*
конструкции ранее построенных в соответствии с требованием ■»»
временной интенсификации земледелия. Основное напракппш
научно-технического прогресса в осушении: повсеместный шр»
ход на закрытый дренаж; применение водооборотных осуши и и
но-увлажнительных систем; переход от ре1улирования по/юм|ш
емников на машинный водоотвод; использование бестрашпгши»
334

111	(I роительства дренажа с использованием пластмассовых труб
имеет керамических; автоматизация систем; широкое примене¬
ние мероприятий по ускорению поверхностного стока; проведе¬
ние осушительных работ одновременно с культуртехническими и
in уш.гуриванием почв. Только комплексная мелиорация может
принести к достижению главной цели мелиорации.
Крупные объекты осушения — болота и заболоченные земли
III	черноземной зоны РФ: северо-запад (Ленинградская область),
Мещера (междуречье Оки и Клязьмы), Западная Сибирь (между¬
речье Иртыша и Оби) и Дальний Восток (Хабаровская, Амурские
пи то й и Приморье), где проводят большие работы по борьбе с
н.шоднениями, осушение земель, подвергнутых воздействию во-
тчраиилищ равнинных ГЭС. Особое место занимает осушение
и меш» в зоне распространения многолетней мерзлоты в Восточ-
нан ( ибири (Якутия), где осушено 5 млн га земель. В РФ заболо-
'н им большие лесные массивы, требующие осушения.
большие мелиоративные работы проводили в странах СНГ: на
11	иеро-западе Украины осушено 2,5 млн га земель; в южной части
1« 'юруссии — 2,5 млн га земель, в Прибалтике — 4 млн га земель
11	lee I. ведение сельскохозяйственного производства без мелиора¬
ции (>ыло немыслимо, так как 2/з пашни, 90 % лугов и 70 % паст-
онщ шболочено); в Закавказье — Колхидская низменность.
2.6.1.3.	ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И ГРУНТОВ ПРИ ОСУШЕНИИ
11оеле осушения земель в почвах и грунтах происходят различ¬
ные процессы, вызывающие существенные изменения в составе и
\ пипс max: уплотнение, биохимическое разложение, механическая
и химическая суффозия и т. д.
111менение водно-физических свойств почв необходимо учи-
п.ишь при проектировании осушительных систем, изменение аг¬
рохимических характеристик влияет на оценку земель. Осушение
I	рун го» повышает их несущую способность. Наиболее полно эти
и 1мепсния изучены в торфяных почвах и в меньшей степени — в
минеральных.
Дня минеральных почв существует мнение об определенной
| ич ш изменений с их генетическими свойствами. Те или иные
процессы в почве влияют на физические и водные свойства в ос-
IIIниюм через ее агрегатное состояние. По данным ряда исследова-
н цен, улучшают свою структуру и порозность после осушения
и рионо-глеевые насыщенные или карбонатные, лугово-болот-
нме и другие почвы, содержащие значительное количество щелоч¬
им к-мельных оснований, железа, органического вещества.
И ктиси мости от изменения агрегированное™ и порозности
335

изменяется и водопроницаемость. Так, водопроницаемое и. ф р
новых глееватых почв после осушения увеличивается и и i тонне 1
(с 2 до 2,65 м/сут), и в подпахотном (с 1,15 до 2,56 м/суг) гори н>м
тах. В дерново-подзолистой почве того же гранулометриче* мн**
состава в пахотном горизонте водопроницаемость увеличим.! н.и i •
0,1 до 0,7 м/сут, а в подпахотном — с 0,1 всего лишь до О, I I м/< \ i
Иллювиальный горизонт дерново-подзолистых почв и поте «и \
шения сохраняет свои водоупорные качества. В дерноно мои ючн
стых глинистых и песчаных почвах после осушения водоиронинп
емость также не увеличивается ни в пахотном, ни в подними ним
горизонте, на что указывал еще Л. П. Розов.
Таким образом, в гидроморфных почвах с недифферлмшро
ванным профилем (дерновые, пойменные, лугово-болотьн и
карбонатные) после осушения улучшаются оструюурепжк-и.. ш*
розность, водопроницаемость. В кислых же почвах с элюшещмю
иллювиальным ггрофилем (подзолистые) эти показатели имгиш
изменяются только в верхних окультуренных горизонтах, нощи р
гающихся различным агротехническим и мелиоративным ношен
ствиям. Следовательно, для коренного улучшения их снойеи» in
обходимо на фоне дренажа это воздействие осуществляй, u.i ни
чительно большую глубину. Эффективные приемы для улучим мм i
водно-физических свойств тяжелых заболоченных почн — крои*
вание и глубокое мелиоративное рыхление.
С помощью глубокого мелиоративного рыхления разрычнчнн
ся уплотненные горизонты до глубины 60...90 см, улучшаю и я .и
регированность и водопроницаемость. Так, вертикальная фнны
рация подпахотных горизонтов в дерново-подзолистых питии
почвах на тяжелом лёссовидном суглинке увеличивалась но* .•
глубокого рыхления в 4...10 раз, а боковая — в 8...12 рал. По< и
действие глубокого рыхления сохраняется 5...6 лет и более. О/m i
ко использование тяжелых орудий и машин при обычной ежен* i
ной обработке создает плотный водоупорный подпахотный три
зонт, который необходимо рыхлить через 2...3 года. Таким оир i
зом, в сочетании с известкованием и внесением оргаииче* i и
удобрений глубокое мелиоративное и поверхностное рым|еип<
создает мощный оструктуренный, активный слой.
Осушенные почвы имеют меньшую теплоемкость, чем неоеуни и
ные. Удельная теплоемкость почвы равна 0,84...1,09 Дж/(| ip.ni
Удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/(г • град). Следователь!к* m.i
нагревание влажной почвы требуется значительно больше rein i
чем на нагревание сухой. По А. Н. Костякову, при расходои.ишп
одинакового количества тепловой энергии (1260 Дж на 100 и н*>
чвы) сухие почвы нагревались на 15 °С, увлажненные до 20	i и
7,5	°С и увлажненные до 50 % — на 4,2 °С. В минеральных ночи i
значительно улучшается тепловой режим. Весной температур;! им
336

nti.i ныше на 1...5 °C. Поэтому ее можно обрабатывать на 5...10 сут
р.шыпе. Удлиняется вегетационный период на 15...30 сут, что по¬
топнет выращивать более теплолюбивые культуры.
При осушении и окультуривании изменяются агрохимические
ипкаттели: уменьшается кислотность, улучшается состав ППК,
пи-менты питания растений переходят в доступные формы.
Торфяные почвы РФ — довольно распространенный в Нечерно-
имиой зоне РФ объект осушительной мелиорацйи. Специфика
процессов почвообразования в осушенных торфяных почвах в от¬
личие от естественных состоит в том, что в естественных неосу-
шеииых почвах происходит постоянное образование и пополне¬
ние горфа (1...2 мм в год), т. е. баланс органического вещества
положительный. После их осушения прекращается процесс тор-
фообразования. При сельскохозяйственном использовании про¬
исходит разложение и уменьшение мощности торфа. И несмотря
u;t поступление в почву растительных остатков и внесение органи¬
ческих удобрений, баланс органического вещества в них отрица-
Ц'ЛЬНЫЙ.
Мощность торфа уменьшается в основном по трем причинам:
I	- механическая осадка торфа, обусловленная сбросом воды и
уплотнением машинами. Количество органического вещества при
II	ом не меняется; 2 — разложение торфа до оксидов химических
шементов (минерализация); 3 — эрозия, дефляция и пожары. Две
последние причины приводят к значительному уменьшению мощ¬
ное ги торфа и даже к окончательному его исчезновению. Эти про¬
цессы называют сработкой торфа.
Вследствие удаления воды из торфа уменьшается его объем
(уеадка торфа), в результате чего поверхность земли понижается,
i.e. происходит осадка, которая очень неравномерна по площади
и но времени, зависит от мощности, вида, свойств торфа, сниже¬
ния уровня грунтовых вод и может составлять для плотного торфа
I ’...15 %, для рыхлого 25...40 % его первоначальной мощности.
При сельскохозяйственном использовании в результате обра-
ио гки почвы и выноса питательных веществ с урожаем происхо-
HU сработка торфа. Интенсивность сработки торфа зависит от
сельскохозяйственного использования земель, она максимальна
под пропашными культурами, минимальна — под травами. При
иниельном сельскохозяйственном использовании торфяников их
и» hi на может обрабатываться до минерального дна.
Осадка торфа сопровождается понижением поверхности боло-
м, уменьшением мощности торфяной залежи и изменением вод¬
но физических свойств торфяной почвы. Строительство осуши-
и-лмюй системы вносит коренные изменения в болотные ланд¬
шафты: повышается общая дренированность территории, иреоб-
l>.i (уются условия питания и разгрузки фунтовых и поверхностных
337

вод, вместо накопления органического вещества проиемжш ■ п>
сработка.
Обезвоживание и высыхание торфа уменьшают влкмшимншк •
давление болотных вод на верхние слои торфяной залежи, щимк
ходит усадка торфа, возрастает (в 15...20 раз) давление кшш и <i*t|i
ных сил между частицами торфа, усиливаются аэробные мрпип • м
его разложения, что ведет к понижению поверхности, и »мпиниш
рельефа осушенного болота, водно-физических и биохпмичп ■ и
свойств торфа, а также осадка дрен. Максимальные размеры «» .■.
ка торфа достигает около каналов и тем больше, чем глубже кин
лы. Интенсивность осадки и понижение почвы в перцые мим
после осушения и сработка торфа под влиянием хими'кч мь и
микробиологических процессов при сельскохозяйственном ы
пользовании зависят от исходных свойсгв торфяной залежи, i -г.
бины понижения УГВ, вида сельскохозяйственного исиош.иии
ния торфяных почв, климатических условий местности.
Оказываюг воздействие и другие факторы: уплотнение почин
сельскохозяйственными машинами и скотом, распыление и <и <|>
ляция торфа при обработках и под воздействием ветра, мечты
ческая и физическая суффозия. Все они связаны с сельекочо иы
ственным использованием осушаемого торфяника. Особую ып
торию составляют внешние факторы, оказывающие влиипы im
понижение поверхности торфа и его осадку: тектонические при
цессы, искусственное понижение давления в геологыич мм
структурах ложа болот при добыче газа, подземных вод, a i.it ■ ■
случайные факторы, к которым относится прежде всего crop.ni и
торфа при пожарах и повышение поверхности при кольм.и.м ■ и
песковании торфов. Осадка и сработка торфа в районах,
ных от последних явлений, представляет собой интегрируемым
показатель, отражающий воздействие проходящих в торфе ы» .
осушения физических, микробиологических и химических м|><■
цессов.
Изменение вила использования осушаемых почв по годим im
же усложняет задачу оценки осадки торфа. Величина осадки i• ч<
фа зависит от его плотности, исходной степени расположены! и
мощности торфяника, глубины осушительной сети и дли rein,п».
сти осушения, скорость осадки описывается уравнением
— = -Ш/,
dx
dH
где —— — скорость осадки; Н — мощность торфа; т — длительноеп» огуни ни •
dx
X — коэффициент, зависящий от физических свойств торфа; h — глуГмпм »*• мни
тельной сети.
338

(кадка торфа проходит по всей толще осушаемой торфяной
мигай, достигая максимальных значений в верхних слоях и
уменьшаясь по глубине. Кривые изменения осадки торфа по глу-
intiic торфяной залежи через 2, 6 и 22 года после осушения пока¬
тим на рисунке 2.87. Характер кривых для залежей с мощностью
ц||н|»л 3, 8 и 4,5 м однотипный: с глубиной осадка торфа умень¬
шилась. По результатам наблюдений через 2, 4 и 6 лет для торфа
мощностью залежи 2 и 2,5 м характерна большая осадка торфа на
•	ivoiiiic 20, 40 и 60 см, чем у поверхности. Это можно объяснить
I .и уплотнением торфа после осушения в местах проторенных
mifii фильтрации (водных жил), так и разуплотнением торфа
мим травами, о чем свидетельствует уменьшение его объемной
ни гм.
<	реднегодовая осадка торфа и понижение поверхности боло-
щ чостигают максимума в первые месяцы и годы, в первые 5...
П км после осушения она резко уменьшается. Затем следует пс-
I» чоцпая стадия (до 15... 18 лет) постепенного его уменьшения,
шик медствии они стабильны. Данные по осадке и сработке тор-
i|m. полученные в разных по природным условиям регионах,
I и и- .1 сшы на рисунке 2.88. Они довольно четко оконтуриваются
шумя кривыми. Разница между максимальными и минималь¬
ными шачениями изменяются от 8 см/год в первые пять лет до
I ‘i i m/год через 50...60 лег после осушения. Нижняя кривая ха¬
ри I- н ризуст высокозольные и плотные торфа и более северные
ни книматическим условиям районы, а также использование
Н'рфоц под многолетними травами. Верхняя кривая характерн¬
ом малозольные торфа с объемной массой до 0,8...0,1 г/см3 и
«•■кич' плотные торфа в условиях субаридного и субтропического
•	шмата.
При использовании торфа под поливными и пропашными
\ пыурами осадка и сработка его в 1,5...3,5 раза больше, чем при
S, см	S,	см
I tii /,Н7. Изменение осадки торфа по глубине торфяной залежи через 2(1), 6(11) и
//(///) года после осушения болота при разной исходной мощности торфа:
а — 4,5 м; б — 2,5 м
339

Рис. 2.88. Зависимость суммарной шп'иш н
сработки торфа от времени шнмн» тушмим
болота:
/и 2 — соответственно максимальные и мммн
мальные предельные значения; .? гргшш* п•.
чения
выращивании многолепшх фш
Это объясняется различном м
нормах осушения (на траиач они
на 30...50 % меньше, чем и|»> <ч11
гих видах использования), шин
нисм дернины на интенсивность биохимического ра шоапшя
органического вещества торфа, меньшим его распыленном Им
тенсивность осадки за 45 лег наблюдений в Кировской oitn.ii ш
на псрсосушенном низинном торфянике составила 1,47 ( м/m i
а на участке, использованном под пастбище, 0,3 см/год. ( oi p i
щение осадки и сработки торфа до минимально bo.imomh.i
значений (примерно 1,4 см/год на 10-й год после осунк ни i
0,6 см/год на 30-й год после осушения) — одна из оснонмыч i ■
дач в проблеме сохранения органического вещества торфа *т
может быть достигнуто как мелиоративными меропритнчмн
(строгим соблюдением нормы осушения и обеспечением шин
мальной влажности почвы), так и агротехническими прием,иш
Главное из них: выращивание на торфах многолетних ip.m
снижение до минимума удельной массы пропашных куи.пр
(особенно на маломощных торфяниках с глубиной горфл i"
1	м), внесение удобрений и т. п. Сокращение осадки и сраомм и
торфа в 1,5...3,5 раза — огромный резерв для мелиора гиинш н
земледелия и обеспечения экологической безопасности и н
ского хозяйства.
Вторичные процессы и изменения в осушаемых почвах. Мш ■
осушения увеличивается вынос химических элементов с д|н u.i i
ным стоком за пределы почвенного профиля с грунтовыми ни
верхностными водами и внутрипочвенной верховодкой и <(|•
закисных минеральных или закисных и окисных оргапп мши
ральных соединений. Происходит вынос железа, марганца, ы п
ция, фосфора, азота, калия и других элементов. Огромное коинч
ство этих элементов поступает в поймы. Почвы и расти rc.ni.ii>и "
пойм служат одним из последних барьеров на пути миграции »i>
ментов из малого биологическою круговорота в большой типи и
чсский круговорот.
В еще большей степени увеличивается миграционным
340

in'которых химических соединений с дренажным стоком при осу-
шгпии гидроморфных почв. По составу воды дренажный сток
можно разделить на две группы:
дренажные воды, формирующиеся в почвах, заболоченных
Фунтовыми водами. Они часто имеют повышенную концент¬
рацию железа, щелочно-земельных металлов, сульфатов каль¬
ция и натрия;
дренажные воды, формирующиеся в почвах, заболочен¬
ных поверхностными водами. В этих водах мало железа,
сульфатов кальция и натрия. На кислых почвах преобладает
пресная и ультрапрссная верховодка, формирующая дренаж¬
ный сток.
Интенсивность выноса определяется параметрами дренажа и
интствующими мероприятиями. Так, при густой дренажной
|' ш она больше дренажного стока, а следовательно, выносится и
поныисс количество химических веществ, чем при редкой. Ме¬
роприятия, повышающие внутрипочвенный сток (глубокое рых-
|| иис, кротование), увеличивают количество выносимых соеди¬
нений.
Масштабы выноса химических соединений в конечном счете
мнпсят от типа водного питания, химического состава почв, объе-
ми дренажного стока, а также от севооборотов и агротехники вы-
р.ицииаемых культур. Количественные показатели выноса хими-
Mi гких соединений с дренажным стоком необходимы для расчета
и* I удобрений и мелиорантов, для оценки экологической ситуа¬
ции (нозможности загрязнения водоемов).
И маловодные годы с дренажным сюком из суглинистых дер-
ноно подзолистых почв с 1 га выносилось, кг: до 5 нитратов, до 46
| .1 п.ция, до 44 магния; в многоводные — соответственно до 67,
I // п 172. Значительно меньше выносилось фосфора (0,5...4 кг) и
I	ия (0,5...8 кг). На осушаемых почвах по сравнению с неосушае-
Mi.iMii нынос азота и магния может быть в 9...10 раз больше, калия
н 1- пи.ция — в два раза.
II	торфяных осушаемых почвах происходит интенсивная транс¬
формация органического вещества преимущественно в сторону
■	м» минерализации. При этом вынос минеральных веществ с дре-
и.| hi мм стоком также увеличивается. Годовой вынос химических
in ннч11$ с осушаемых торфяных почв в 4...5 раз больше, чем с нео-
' ии.н-мых. На целинных торфяниках он составлет 140... 170 кг/га,
я па осушаемых — 260 кг/m. На окультуренных почвах вынос воз-
р.н tan до 600...1000 кг/га.
И отдельные годы или периоды года показатели химичсско-
ю состава дренажных вод, поступающих в водоемы, могут
мрснытать допустимые концентрации для водопользователей
(i.inii 2.57).
341

2.57. Предельно допустимые концентрации химических веществ в водных «нн-тм*
Лимитирующий показатель
вредности
ГТДК, mi/'1
Компонент
хозяйственно- 1
|)| • t>H1>
питьевая |
IM'HIMil
Аммиак (по азоту)
Санитарный
2
0 (1 .
Аммоний солевой
Токсикологический
2,6
II. »
Калий
Санитарно-токсико¬
логический
—
Ml
Кальций
То же
—
1 Hll
Магний
»
—
10
Натрий
»
—
I Ml
Нитраты
»
44
10
Нитриты
»
—
o.oh
Сульфаты
»
500
100
Хлориды
»
350
№0
Железо
Органолептический
0,5
Сухой осгаток (общая
1000
минерализация)
PH
6,S...8,5
f».V H '■
Для предотвращения вредного воздействия химических im»
ментов на качество вод необходимо снижать их поступление и ш*
доемы.
Осушение заболоченных дерново-подзолистых почв сонрот. •
дается интенсивным выносом щелочно-земельных элементом 11ч
мере эксплуатации дренажа увеличивается дефицит кальция и i н
следствие повышается кислотность почв. Кроме того, вынос них х
и трехвалентных элементов, обусловливавших коагуляцию кон-т
идов, способствует процессам лессиважа, что подтверждает! nil
личием в дренажном стоке значительного количества ила. I.ii-iim
образом, дренаж в целом усиливает подзолообразовательны it п|"<
цесс в почвах гумидной зоны. Для компенсации дефицита ик-нмч
но-земельных катионов, нейтрализации кислотности и прсдоицм
щения усиливающегося подзолообразовательного процесса тип
ходимо регулярное известкование и поддержание постоянною ни
ложитсльного кальциевого баланса в осушаемых почвах.
Из пойменных почв кальций выносится дренажными штамп .•
кислотность будет увеличиваться тогда, когда концентрация ка и
ция в полых водах незначительна, а сами талые воды кислые (ш*
досборная площадь представлена песчаными бескарбонашыми
или заболоченными почвами). Если поймы затапливаются шип
сительно жесткими водами, то возможна регулярная аккумунчинч
кальция из полых вод и нейтрализация кислотности. Внесение н t
вести в такие почвы целесообразно лишь в начале осушения.
Закупорка дрен железом. Железо, как и другие химические >и
менты, активно мигрирует в естественных гидроморфных ночи.п
и при их осушении. Наиболее активно железо мигрируе! и
342

iin.i фобных условиях в закисной ионной или органо-минераль-
|||hi (|>ормс. Попадая в дренах в зону аэрации, железо окисляется и
имиидает в осадок, вызывает их закупорку. Как правило, закупор-
► и нрен происходит в сильно ожелезненных почвах пойм, легких
ночнах притеррасных депрессий и склонов с ортзандовыми и ру-
||»1коиыми горизонтами, т. е. там, где грунтовые воды, обогащен-
мы»* железом, выклиниваются или подходят близко к поверхности.
II	песчаных и супесчаных почвах, заболоченных слабоминерали-
нншиными грунтовыми водами, а также в суглинистых и глинис-
и.|\ подзолистых почвах поверхностного заболачивания дрены не
мкуиориваются. Следовательно, чем выше концентрация двухва-
ич1 i i loro железа в почвенно-фунтовых водах, тем больше опас¬
но» ii, закупорки дрен.
Опасность закупорки дренажа в зависимости от содержания
и1 не (а в фунтовых водах и профилактические мероприятия при-
игц»‘ны в таблице 2.58.
I Ыастмассовые трубы закупориваются при более низких кон¬
ин i грациях железа в воде (3...6 мг/л), а в керамических дренах же-
и' тегые пробки образуются при концентрации 6... 12 мг/л.
1.58. Опасность закупорки дренажа гидроокисью железа и профилактические
мероприятия (по Ф. Р. Зайдельману)
I руина
Fe2+ в фунтовых
водах, мг/п
Угроза закупорки дрен
гидроокисью железа
г.
<3
3...6
6-12
12...25
25...50
> 50
Отсутствует
Возможна в дре¬
нажных трубах из
пластмассы
Возможна в дре¬
нажных непласт¬
массовых трубах
Возможна интен¬
сивная закупорка
То же
Профилактические
мероприятия
Не требуются
Применение дренажных труб
из других материалов (кера¬
мические, деревянные и др.)
Увеличение уклона дрен до
0,005...0,007 и более
То же, что и для группы 3.
Внесение извести в дренаж¬
ные засыпки из расчета 2 кг
на 1 м; интенсивное известко¬
вание и аэрация почв (крото¬
вание, рыхление)
То же, что и для группы 4.
Применение труб большего
диаметра (7,5... 10 см). Ис¬
пользование Си++ как инги¬
битора железобактерий
То же, что и для группы 5. Пе¬
рехват ожелезненных вод от¬
крытыми ловчими каналами
I’.ihora дренажа на осушаемых почвах также в значительной
и рг «аиисит от вторичных изменений. Параметры осушительной
343

сети рассчитывают по свойствам исходных почв. Меж/фгпш и
расстояния и глубину заложения дрен определяют, исхо/ш п i и*,
допроницаемости, влагоемкости, водоотдачи почв до ич о* уме¬
ния.
В минеральных гидроморфных почвах после осушения шиш*
физические свойства либо улучшаются, либо практически иг и »
меняются. Усиление фильтрации может только улучимп» |ьнмну
дренажной сети.
Торфяно-болотные почвы при осушении уплотняются, пищ
проницаемость их значительно снижается. Рабога дренажл тмит
ухудшается. При проектировании осушительной сети нсоКчп/шмн
прогнозировать изменения водно-физических свойств ночи ш» и
осушения или использовать опытные данные о физически \ и т» i
ных свойствах, полученные на осушенных почвах при ст;нш<ч1.1|»
ных исследованиях.
2.6.1.4.	СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСУШАЕМЫХ М Ml ill.
И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Болота и заболоченные земли в неосушенном состоянии i пи
скохозяйсгвенного значения не имеют. Переувлажненные мим*
ральные земли также имеют очень низкую продукт шип и
(0,5...1,5 т/га сена) и требуют осушения.
Направление сельскохозяйственного использования о< уш.п
мых земель устанавливают перед осушением с учетом осоЫчмнн
тей водного, теплового, химического режимов почв.
При использовании почв разной сгепени переувлажнения пт
можны два пути:
первый — использование данных почв без коренных щмги*
ний. Использовать такие участки под посевы сельскохо.мпс-пн и
ных кульгур нерентабельно. Требуются большие затраты и, п-
правило, нарушается экологическое равновесие;
второй — использование переувлажненных почв состой i ш»* 1
изменения их режимов в результате осушения.
При этом следует учитывать не только планируемое иомиш*
ние урожайности, но и изменение экологии и плодородия иичм
Подбор культуры к данным почвам осуществляют в соотиегг ними
их экологическими требованиями. Коренное изменение ночи и* •
гда вызывает нарушение экологического равновесия. Как нр.шп
ло, в отдельные по сельскохозяйственному использованию грунт i
выделяют почвы пойм, нижних третей склонов, глееватыс и i и •
вые почвы. В большинстве случаев переувлажненные почны и и. ,
осушения выгоднее использовать иод овощные культуры, иол i р»
вы, для выращивания культур на силос и зеленый корм.
344

При выборе сельскохозяйственных культур и технологий на
почвах разной степени гидро морфизма учитывают такие показате-
ни, как глубину залегания грунтовых вод, длительность затопле-
иия почв, влажность почв в течение вегетационного периода,
;i >рацию почв, содержание в почвенном растворе и в подвижной
форме железа, марганца, алюминия. Сельскохозяйственные куль¬
туры предъявляют различные требования и к уровню грунтовых
код, который определяет в значительной степени окислитсльно-
иосстановительное состояние и свойства почв, протекание опре¬
деленных процессов и развитие сельскохозяйственных культур.
И го же время велико и непосредственное влияние уровня грунто-
нмх вод на развитие растений. Это обусловлено обеспеченностью
растений влагой, и при низком уровне грунтовых вод их влага
практически не участвует в формировании урожая. Капиллярное
поднятие составляет, см: для песчаных почв 50...60, супесчаных —
100...120, суглинистых — 150...200, торфяных — 50...150; при высо¬
ком уровне залегания грунтовых вод они непосредственно контак¬
тируют с корневой системой растений. При этом негативное дей-
ггвие грунтовых вод на развитие сельскохозяйственных культур
обусловлено гипоксией (недостатком для корневых систем расте¬
ний кислорода), наличием в грунтовых водах солей или восста¬
новленных продуктов, токсикантов.
При залегании грунтовых вод глубже 3...4 м их режим оценива¬
ют как индифферентный по отношению к растениям. При залега-
ипи грунтовых вод 0,5—3 м их влияние на развитие растений обус-
новлено гранулометрическим составом, засоленностью и другими
свойствами почв. Оптимальный уровень фунтовых вод зависит от
гика почв, их фанулометрического состава, водных, химических,
фишко-химических свойств и т.д.
Степень переувлажнения почв и возможность их сельскохозяй-
i тонного использования отличаются для сухих и влажных лет, а
икже для почв разного гранулометрического состава и литологии.
Ф. Р. Зайдельманом для почв гаежно-лесной зоны при оценке не¬
обходимости осушения почв и оптимальных путей сельскохозяй-
| шейного использования учитываются типы почв, их грануломет¬
рический состав, внешние признаки оглеения, глубина залегания
m-рховодки во влажные и сухие годы. Для почв надпойменных
н ррас и водоразделов, заболоченных поверхностными водами, он
рекомендует следующее сельскохозяйственное использование их.
I l.i дерново-подзолистых неоглеенных почвах, если верховодки
не I hi феделах 1,5 м для тяжелых почв и 2 м для легких почв, мож¬
но подделывать все районированные сельскохозяйственные куль-
ivpi.i На дерново-подзолистых глубоко оглеенных тяжелых по¬
мпах при отсутствии уровня грунтовых вод до 1,5 м возможно вы¬
ращивание всех культур, а при интенсивном оглеснии от 120 см
345

необходимо применение агротехнических приемов по ускорении'
стока во влажные годы. Осушение рекомендуют только мох > .1/11.11
глубокой корневой системой. Для аналогичных почв легкою i рн
нулометрического состава при УГВ 1,5...2 м в сухие годы hoimm 1
но выращивание всех культур, а во влажные годы нельзя m.ip.nmi
вать плодовые с глубокой корневой системой.
На дерново-подзолистых тяжелых почвах при наличии нерю
водки во влажные годы на глубине до 30...35 см и в сухие - пи 1 >iv
бинс 120...130 см возможно возделывание в сухие годы о пел, кипу
сты, льна, турнепса, брюквы, кормовой свеклы, луговых гр.чи Но
влажные годы возможны посевы тимофеевки, белого KJiem p.i 11
других влаголюбивых культур. Осушение рекомендуется при p.i t
мещении зерновых, овощных кормовых культур. Для эгих же ш
пов почв легкого гранулометрического состава (при глубине пер
ховодки в сухие годы 1,2...1,4 м, а во влажные — 0,8... 1 м) » еучт
годы возможно возделывание всех полевых, овощных, кормоиыч
культур и луговых угодий, во влажные годы на ЭТИХ ПОЧ1К1.Х рею
мендуют размещать сенокосные и пастбищные угодья. Осупичис
рекомендуют для размещения зерновых, овощных кормовых ьу/ц.
тур.
На глеевых почвах при глубине залегания верховодки во hm.i 1
ные годы до 30...35 см и ниже 70...60 см, а в сухие годы на гнуыпн
80...130 см без осушения невозможно возделывание всех купмчр
На глеевых почвах легкого гранулометрического состава при i ч\
бине грунтовых вод 0,5...0,6 м и 1... 1,3 м во влажные и сухие мши
соответственно осушение необходимо при размещении зерпомыч
овощных кормовых культур и пастбищ. В сухие годы на >гнч но
чвах возможно размещение сенокосов и пастбищ, посен от i
вико-овсяной смеси, бобов, гороха, льна, брюквы, турнепса, к;ш\
сты, кормовой свеклы. Во влажные годы возможно воздельпшнк
тимофеевки, белого клевера, лирохвоста. На торфяных nieeiu.iv
почвах только в сухие годы возмЬжны естественные луговые vm
дья низкого качества.	,	V...,
Группировки почв разной степени гидроморфности, р.нн*
приведенные, не учитывают свойства почв, а главное, прогек.нм
щие в почвах окислительно-восстановительные процессы и ре + н
мы. Очевидно, что в разных почвах затопление может притч-1 и ■
неодинаковым изменениям вешеств, составляющих их, содеры
ния подвижных форм элементов питания и токсиканюи. >т
обусловливает и разную устойчивость культур к условиям an.i >ро
биозиса на разных почвах. Так, развитие анаэробиозиса и 01 чп
ния вызывает значительное увеличение подвижности в пом не (> и
единений алюминия и марганца), высокая концентрация коюры
токсично действует на развитие растений. Наряду с этим фунт
предсказать весной степень влажности года.
346

На осушаемых минеральных землях размещают полевые, кор¬
мовые и овощные ссвооборагы, причем для овощных обычно тре¬
буется двустороннее регулирование водного режима. Осушаемые
пойменные земли, если они продолжают затапливаться паводко-
ш.1ми водами, распахивать не рекомендуется. Их используют как
кормовые угодья. Распашка пойм допустима при скорости тече¬
ния воды не более 0,2 м/с. На защищенных от затопления освоен¬
ных поймах выращивают овощи.
Агротехника на осушаемых землях должна быть направлена на
поддержание структуры и плодородия почвы, предохранение ее от
нмноса питательных веществ. На минеральных почвах вносят
органические и минеральные удобрения в дозах, поддерживаю¬
щих положительный баланс питательных веществ и гумуса.
Особенности сельскохозяйственного использования болотных
почв. Осушаемые торфяные почвы при соблюдении определен¬
ных условий (строго нормированное осушение, дифферснциро-
иапное применение приемов окультуривания и освоения в зави¬
симости от типа биологических и местных природных условий,
иысокая культура земледелия) обеспечивают высокую продук-
ишность и сохранение органического вещества в течение столе-
Iим. Наиболее перспективны для осушения низинные болота.
После осушения на них формируются плодородные торфяно-пе-
решойные почвы, которые имеют высокое содержание азота.
Однако азот находится в труднодоступной для растений форме,
полому при использовании низинных болот вносят азотные
унобрения наряду с фосфатными, калийными, медными (при не-
/юогатке микроэлементов). Для усиления биологической актив¬
ности и улучшения условий питания рекомендуют вносить орга¬
нические удобрения, а на почвах с кислой реакцией среды про-
иодить известкование.
После осушения бологных почв резко изменяются водный,
но «душный, окислительно-восстановительный, биологический
режимы. В осушаемых торфяниках усиливается биологическая ак-
пжпость. Процесс накопления торфа, характерный для целинных
нонотных почв, сменяется после осушения его разложением и ми¬
нерализацией. При этом мощность торфяной залежи сокращается
н.1 I ...2 см в год. Для длительного сельскохозяйственного исполь-
юиания наиболее пригодны: низинные торфяники разной зольно-
i in и степени разложения; торфяники разной мощности с высо-
I им потенциальным плодородием, расположенные преимуще-
■	I шчшо на поймах и низких террасах рек; маломощные низинные
юрфяники (слой торфа менее 0,7... 1 м), если торф не подстилает-
| н скальными грунтами (галька, гравий и др.); торфяно-глеевые
(с ной торфа 30...50 см) почвы.
На осушаемых торфяных почвах недопустимы чистые пары во
347

избежание потерь питательных веществ и развития эро шн I .u i ■
нельзя несколько лет подряд выращивать пропашные kvmi.i\рп
так как в результате многократной обработки почвы торф ы.н 11"1
разрушается и минерализуется. На осушенных торфяипкач ш м
сообразно размещать менее теплолюбивые культуры с укорочен
ным вегетационным периодом, более влаголюбивые, треЫжаи• >и.
ные к азотному питанию (травы, кормовые, картофель, ожнни п
корнеплоды). Рекомендуют следующие основные напрант ими
использования торфяных почв: маломощные (менее I м) шн
культурные сенокосы и пастбища, среднемощныс и мощные (iч•
лее 1 м) — под пашню с лугово-кормовыми, овоще-кормоиыми
полевыми севооборотами с преобладанием в них мпотиемш'
трав (не менее 50 % состава севооборота).
Под полевые севообороты торфяные почвы используют шн и
предварительного Пескова![ия (не мснсс 400 м3/га). В целях vm« hi.
шения эрозии и дефляции торфяных почв яровые сеют и ранни*
сроки. В районах с ограниченными земельными ресурсами мпнш
осушать болота переходного типа с высокозольными npenei ми
сфагновыми, осоково-сфагновыми и другими видами торфа, m i
ломотные низинные торфяники, подстилаемые каменппммн
грунтами, обязательно прогнозируя длительность их исиош.ины
ния преимущественно под многолетними травами. Исиолмшм
ние торфа низинных болот возможно для получения раишчш.и
видов мелиорантов, парниковых смесей и т. д.
Верховые болота для сельскохозяйственного освоения oi viii hi
нецелесообразно из-за неудовлетворительных агрономиче» ни
свойств торфяного слоя, так как они являются природными i ч i
довыми различных ягод, естественными регуляторами водного |м
жима почв водоразделов и водного питания рек и озер. Ьпимио.
внимание уделяют организации заповедников, особенно к«н ы
верховые болота расположены в верховьях рек. Так, длиггммии
время торф разрабатывали в качеству топлива для электрогi.m
ций, его используют на подстилку скоту, в медицине, как уло'ц»
ние после обогащения органическими веществами, например м
виде компостов, а также как мелиорант лепсих и тяжелых ночи 111
легких почвах при внесении его [повышенными дозами (Ын-
100...200 т/га) увеличивается связность, водоудерживаюшая пш
собность, улучшаются сорбционные свойства, а тяжелые почин
становятся более рыхлыми. Известно использование торфа i n
компонента тепличных грунтов.
Прибавка урожайности от осушения земель разной степени «и
болоченности в зависимости от уровня ведения сельском i пт
ственного производства на мелиорированных землях приведта и
таблице 2.59, а влияние мелиорации на урожайность и усмоими
производства работ — в таблице 2.60.
348

Z.59. Прибавка урожайности сельскохозяйственных культур, т/га, от осушения при
различном уровне ведения сельского хозяйства
Культуры
Уровень ведения сельского хозяйства
средний
повышенный
высокий
1грновые
3...4
5...6
7...8
Клрюфель
20...30
40...50
60...70
Овощные
30...40
50...60
80...100
Многолетние травы на сено
5—6
7...9
10-15
Прибавка урожайности от осушения, по данным СевНИИГиМ,
с 1 га составила, кг: зерновых культур — 700...800, картофеля —
IS00...6000, капусты — 10 ООО...12 500, кормовых культур —
I I000...16 000, многолетних трав на сено — 10 000...12 500.
2.60. Влияние мелиорации на условия производства
Мелиоративные мероприятия
и категория земель
Эффект от мелиорации, %
прирост
урожайности
снижение
себестои¬
мости меха-
низирован-
ных работ
повыше¬
ние
уровня
механиза¬
ции
Осушение почв:
легких на пашне кратковременного избы¬
40-45
10
5
точного увлажнения
го же, на пашне длительного избыточного
80...100
12
10
увлажнения
глжелых на пашне кратковременного избы¬
25-30
10
5
точного увлажнения
го же, длительного избыточного увлажнения
80...90
12
10
открытой сетью и поверхностное улучше¬
150...200
10
5
ние суходольных лугов временного избы¬
точного увлажнения
In же, низинных заболоченных земель
200-250
10
5
1 >» ушение суходольных лугов временного
380...400
10
5
и ты точного увлажнения с созданием культур¬
ных лугов
|м же, низинных заболоченных лугов
550...600
10
5
2.6.2.	ТРЕБОВАНИЯ К ОСУШИТЕЛЬНЫМ МЕЛИОРАЦИЯМ
2.6.2.1.	ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
К ВОДНОМУ РЕЖИМУ
( ельскохозяйственные мелиорации почв основаны на оценке
||мк горов, необходимых для жизни растений. Закон единства рас-
м-пий и среды В. И. Вернадского, правило о четырех основных
■нмогических факторах развития растений В. Р. Вильямса (свет,
кино, питание, вода) свидетельствуют о том, что оценка почв без
yin л требований выращиваемых на ней растений невозможна.
349

В зоне избыточного увлажнения избыток влаги в почве прими
дит к недостатку воздуха, развитию анаэробных процессом, у\\ i
шению питательного режима, физических и химических пши» ш
почвы (снижается несущая способность почв, что загрудпч» i пч
механическую обработку, увеличивается липкость и екя пин i ь ми
неральных почв, приводящие к возрастанию затрат энергии ил ш
обработку). Переувлажненные почвы имеют большую гсшин-.м
кость и теплопроводность, медленно оттаивают и прогром.тт и
весной, на них раньше наступают осенние заморозки, чк> прими
дит к сокращению продолжительности вегетационною нерпе км
Одна из причин ухудшения минерального питания ра» п инп
при переувлажнении — угнетение жизнедеятельности a>poi>mis
микроорганизмов, которым принадлежит основная роль н («mm
жении органических остатков и органических удобрении 'I m
улучшения условий почвообразования должно быть досгатчтн
количество почвенного воздуха.
При осушении почв борются с недостатком воздуха, рстуннр\ч
количество воды в них. Известны проекты аэрирования почв
(аэрационный кротовый дренаж). Содержание почвенного но ih\
ха должно быть не менее 15...20 % пористости для трав, 20... «•
для зерновых, 35...40 % — для корнеплодов и овощей. Осушепп*
земель, их распашка и поддержание влажности почв в предпм1.
80...65	% пористости способствует повышению энергии почтит
разования и улучшения почв. Оптимальное значение влажно» ш
%, в корнеобитасмом слое зависит от вида сельскохозяйственной
культуры, фазы ее развития, свойств почвы: для зерновых кулыур
55...75	пористости, для овошей, картофеля и корнеплодом
60...80,	для трав — 65...85.
С учетом этого при выращивании большинства сельскохо »чн
ственных культур влажность почвы должна находиться в ирожчл,
0,6... 1 предельной полевой влагоемкосги (ППВ), при этом мпи.
шее значение соответствует легким по гранулометрическому <■>
ставу фунтам и менее влаголюбивым растениям, большее - ш i >
лым минеральным и торфяным почвам и более (влаголюбивым p.i
стениям (травам), хотя при неглубоких грунтовых водах супин и
предельной полевой влагоемкосги нет смысла.
Такие условия на осушаемой территории создаются огмомо '
избыточных поверхностных и понижением грунтовых вод.
Слой осушения между верхним и нижним пределом он ре ж и»
ется глубиной корнсобитаемой зоны, которая, в свою очерет., м
висит от уровня грунтовых вод. Глубина проникновения корн» и
растений зависит от мног их условий.
Для торфяных почв (по данным Д. Г. Головко, Мещерская ни*
менность) установлено, что при малых глубинах фунтовых и»ч
корни растений располагаются в верхних почвенных гориjoi 11 ,i \ .»
350

мри глубоком залегании грунтовых вод мощность корнеобитаемой
юны увеличивается и составляет:
Глубина залегания фунтовых вод, м
Мощность корнеобитаемой зоны, м:
0,9
1,20
2,00
картофеля
0,6
0,75
0,95
сахарной свеклы
0,6
0,95
1,10
гороха
0,3
0,75
0,82
Мощность активного слоя в начале вегетации составляет
.’О...40 см, а к концу увеличивается до 60...70см, т. е. несколько
меньше глубины проникновения корней.
Влагоемкость почвы и ее аэрация на осушенных землях зависят
or глубины залегания грунтовых вод (рис. 2.89).
Регулируя влажность почв в активном слое, можно обеспечить
необходимый водный режим и связанные с ним воздушный, тсп-
1Ю1ЮЙ, питательный режимы почв.
Влажность почв можно регулировать:
мри переувлажнении слабопроницаемых почв и глубоком зале¬
ти ии уровня грунтовых вод (более 5 м), запасы влаги в почве
можно регулировать, изменяя поверхностный сток. Вода в осуши-
ммш попадает с поверхности вертикальным водообменом, т. е.
имитыванием в почву в этом случае можно пренебречь, но надо
учитывать испарение с поверхности почвы;
на легководопроницаемых почвах, переувлажненных из-за
нпизкого положения уровня грунтовых вод, где поверхностный
г гок практически отсутствует, а над поверхностью фунтовых
под формируется капиллярная кайма, водообмен и влажность
почвы можно регулировать, изменяя положение уровня грунто-
HI.IX вод.
Па слабопроницаемых почвах переувлажнение вызвано по-
(гунлением воды с поверхности. Затопление поверхности земли
подами весеннего паводка допускается в пределах, выдерживаю¬
щих растениями и не нарушаю-
|цих оптимальные сроки сева.
fin*. 2.89. Зависимость между влажно-
* ii.it) торфяной почвы, содержанием
imiAyxa и уровнем грунтовых вод в слое
0 .(>0 см, по данным Кировской лугово¬
болотной опытной станции
<§ 160
I 200
| 1240
5 ЪвО
Д збо
§ 1
§ч>440\
CJ
4
480
520
/
-
/
/ •
20 40 60 8010012014016(
Уровень грунтовых вод, см
60^
S
50 о
р «>
20ъ g
, § чо
щ
8-
351

Затопление полей с озимыми культурами не допускается I > н
ственные травы выдерживают затопление до 25 сут, ис кv< * шш
ные сенокосы — до 15 сут. Для остальных пахотных леменi. шнщ
ление допустимо в ограниченные сроки, сут: при полоныч • гимн
боротах без озимых культур — до 5... 10, при овоще-кормоны.ч " •
10...15.
В период вегетации затопление и подтопление сельекочпнш
ственных угодий возможны при сильных осадках и при прочп ■ и-
нии летне-осенних дождевых паводков:
Вид севооборота, культура	Продолжительность	игчин
затоплении, пчп
Полевой севооборот:
с озимыми культурами	Не допускам а п
без озимых культур	5... 10
Овоще-кормовой севооборот без озимых культур	10...15
Луга и пастбища	15...20
Сроки затопления и сроки отвода избыточной воды и $ корт
обитаемого слоя почвы в вегетационный период для iiom iu.i
овощных, кормовых культур и пастбищ не должны иреш.пп.т
1,5	сут, для сенокосов — 3 сут.
При длительном затоплении корни растений начинаю! и n.i
хаться от недостатка кислорода и избытка диоксида углерол;!, i •>
торый образуется в процессе дыхания:
Содержание СО2 в поч-	Агрономическая	оценка
венном воздухе, %
До 1	Оптимум для культур
Более 1,5	Подавляется рост корней у фасоли и нолсошн'мшн ■
Менее 6,5	у	овса	и	ячменя
5...6	Критическое содержание: для многолетних ip;m
2...3	картофеля
3...4	озимой тш'.нииы
Более 4	овощей
Диоксид углерода не будет накапливаться, если сменится-m- и m
400 м3 воздуха за сутки на 1 га. Содержание воздуха должно ihhi 1
20...50	% воздуха от пористости.
Допустимая продолжительность весеннего затопления сети и
сов и пастбищ зависит от состава трав. Продолжительно».п. к) >•
менного переувлажнения, сут, составляет: для донника божий
10...	12; люцерны — 10...14; жи1ияка гребневидного — 10...17; и» ■
реца безостого — 21...25; тимофеевки луговой и канареечники ipn
стниковидного — более 40.
На разных почвах при определенной температуре воды шин
стимое затопление отличается (рис. 2.90).
352

Рнс. 2.90. Влияние продолжительности затопле¬
ния и температуры воды на урожайность трав
(летнее затопление):
/, 2 и 3 — соответственно при 18, 19,5 и 27,3 вС
Устойчивость культур к затопле¬
нию зависит и от фазы развития рас-
1гний, уровня их питания, сортовых
особенностей. Например, люцерна
иыдерживает при низкой температуре
мтопление 10 сут, а при высокой по¬
гибает через 2...3 сут. Культуры более
чувствительны к затоплению при появлении токсических концен¬
траций железа, марганца, алюминия, сероводорода, метана, диок¬
сида уг лерода, лучше переносят затопление в более поздние фазы
развития.
Затопление летними паводковыми водами осушаемых земель
недопустимо, так как при этом растения из-за недостатка кисло¬
рода в почве резко ушетаются. Кратковременное затопление, ч,
иозможно лишь летними дождями: зерновые — 8... 12; овощи —
5...8; пастбища — 20; луга — 1...1,5 сут. Пахотный слой должен
быть освобожден от затопления в течение 1...2 сут.
Сроки отвода избыточных вод из корнеобитаемого слоя почвы
ири снижении урожайности более чем на 10 % приведены в табли¬
це 2.61.
2.61. Сроки отвода избыточных вод из корнеобитаемого слоя почвы, сут,
для различных культур
Ведущая культура	| Сентябрь—ноябрь | Март-май | Июнь—август
11олевой севооборот (озимая пшеница,
яровой ячмень)
I... 1,5
0,8...1
0,3...0,5
Кормовой севооборот (кукуруза)
—
1
0,5
Овощной севооборот (картофель)
—
0,5
0,2
Долголетние культурные пастбища
(ежа сборная)
2...2,5
1,5...2
1—1,2
Искусственные сенокосы (клевер
1>озовый, овсяница луговая)
2...3,5
2...2,5
1-1,5
В среднем срок отвода воды из почвы в летне-осенний период
для многолетних трав составляет, сут: с поверхности почвы —
I ...1,5; из слоя 0...25 см — 2...3, из слоя 0...50 см — 4...5.
Если причина переувлажнения земель — близкое залегание
уровня грунтовых вод, то количество почвенного воздуха в корне-
обитасмом слое, а следовательно, воды регулируют изменением
Продолжительность
затопления, сут
353

Рис. 2.91. Зависимость влажности почвы от уроним i|i>n
товых вод:
/ — растение; 2 — поверхность земли; 3 — шумух; •/ г < »|чи "
битаемая зона; 5 и 7— УГВ до и после осушении, л тм»|" ■
влажности
положения уровня грунтовых вод, г. г m|«
мещением капиллярной каймы (риг I»
При этом воды нужно отвеет (ют.пн
чем для корнсобитаемой зоны (KI1Д o< v"i>
ния <1). При недостатке влаги в корнет.и
таемой зоне влажность се можно уисиичи 11.
подняв уровень грунтовых вод.
В 1915 г. А. Н. Костяков впервые ввел понятие нормы оеуш*
ния для характеристики режима глубины грунтовых вод, кошрмп
следует поддерживать на осушаемой территории в различные ш
риоды вегетации сельскохозяйственных культур. Требуемые i <i\
бины грунтовых вод устанавливают по оптимальной шшлш» m
почвы и высоте капиллярного поднятия. При проектировщик
осушительных систем руководствуются значениями норм пгуин
ния, установленными строительными нормами (табл. 2.62).
2.62. Нормы осушения, см, в зависимости от периода и использовании icmiiii,
Использование земель
Период предпо¬
севной обработки
Первый месяц
вегетации
ВС|Н'ШИ Ч М
период 1»г|г|;||ни1
Полевые, кормовые, овощ¬
40...60
80...90
*)0 ПО
ные севообороты
Пастбища
—
65...70
75.. НИ
Сенокосы
—
40...60
т /о
Примечание. Меньшие значения норм осушения принимаютллн ш> ч■>
ных и супесчаных почв, большие — для связных минеральных помп и мфф i
ников.
Для Нечерноземной зоны предложены значения норм тупи
ния для различных сельскохозяйственных культур по типам мочи
(табл. 2.63).	(	']	'
2.63. Нормы осушеиия для различных культур по типам почв (по A. A. Чсркпиии i
Культура
Однолетние травы, вико-
овсяная смесь
Многолетние травы:
на сено
на пастбище
Средняя норма на почвах за вегетационным н^щии
I/шип* in
торфяных
песчаных и
супесчаных
суглинистых
50..
.60
45...50
50...60
ш >
70..
.80
50...60
60...75
Si (г
80..
.90
60...70
75...90
МП к
354

Продолжение
Средняя норма на почвах за вегетационный период, см
Культура
песчаных и
торфяных супесчаных | сулинистых глинистых
торфяных
Ь I»111 > 111.1С
I	Иннин
I	«||мк и клубнеплоды
Ммм« олнечник, кукуруза
70...90	55...65	65...90	75...80
75...100	60...75	80... 100	75...90
80...100	69...80	75...100	70...90
80...	100	75...80	80... 100	85...95
Приведенные нормы осушения зависят от мощности корнео-
"мысмого слоя и высоты капиллярного поднятия, которая состав-
'|>ич для низинных торфяников 50—100 см, а для супесей —
Г< SO см. При такой норме осушения нижняя часть корневой си-
I Iгм iii размешается в верхней части капиллярной каймы, что спо-
•	пигтует использованию грунтовых вод на испарение в засушли-
iii.li- периоды.
It определенных условиях осушение почв на большую глубину,
•им указано в таблице 2.63, повышает урожайность сельскохозяй-
■	I псиных культур, что характерно для мощных низинных торфя-
ннмт с интенсивным фунтовым питанием. Однако чем больше
норма осушения, тем глубже каналы и водоприемник. Это требуег
■ннюмиительных затрат. Против глубокого осушения решительно
миг гукают почвоведы.
Особую опасность в южно-таежной зоне европейской части
■	фаны представляет глубокое осушение низинных болот, направ-
н иное на полный отрыв капиллярной каймы от нижних слоев
|н|м|>а (рис. 2.92). При гаком осушении и возделывании пропаш-
нмч культур разложение торфа достигает 2...3 см в год. Помимо
иiорскной сработки торфа отмечают поверхностные и глубин¬
ные пожары, ветровую эрозию. Вследствие минерализации орга¬
нического вещества высвобождается избыточное количество азо-
|и, шгрмзпяются нитратами фунтовые воды. Этому сопутствует
и фадация прилегающих ландшафтов из-за обезвоживания. В Бе-
трусеии в результате глубокого осушения низинных болот было
пшериио более 120 тыс. га торфяных почв.
При осушении почв на небольшую глубину летом в период
•	ihi.ih.ix дождей фунтовые воды подтапливают корневую систему,
пп * нижает урожайность. Считают продолжительность стояния
I I'M'юных вол не более 2...3 сут при кратковременном подъеме на
и I 0.5 м от поверхности земли допустимым. Например, переув-
ы щенис почвы в течение 3 сут снижает урожай ячменя на 10 %,
I \ I ка 25, 10 сут — до 40 %. Переувлажнение почвы в течение
'D ’ ч су г приводит к полной гибели урожая.
Иииоды подтверждаются наблюдениями о связи между срсдне-
«ч || |,1к.к()ппыми глубииами грунтовых вод и урожайностью сельс-
355

! У1'V
rv
V V
]/ E3
3
-&r\5 Ubi
Рис. 2.92. Отрыв капиллярной каймы от нижней границы торфяной залежи н \w и и
таге глубокого самотечного осушения низинных болот:
УГВЬ УГВг — исходный и вторичный (после осушения) уровни залегания грунтоных шш I
торф; 2— песок аллювиальный; 3 — песок флювиогляииальный; 4— юрские глппы. ргмт
нальный водоупор; 5 — трещинноватыс известняки карбона; 6— капиллярная кайми »н «• |ч i
ла грунтовых вод
кохозяйсгвенных культур. В общем виде эта зависимость пока wim
на рисунке 2.93. На обобщенной кривой связи урожайности и i ч\
бины грунтовых вод можно выделить следующие харакп-рим»
точки и участки:
точка А соответствует riivtnm*
залегания уровня грунтовых ип i
при которой культурные ржчпши
не могут развиваться ир-ш im h*
статка воздуха;
участок А—Б — урожншнм м
возрастает с увеличением глухими
залегания уровня грунтовых ион \.
счет улучшения водного, жмммн
ного и питательного режимом,
точка Б — соответствуем шин
мальной глубине осушения, от.
печивающей максимальную vp«■
жайность;
0,5 То 1,5 2,0 2,5
Глубина грунтовых вод,
средняя за вегетацию, м
Рис. 2.93. Схематизированная
зависимость урожайности от глу¬
бины грунтовых вод
356

участок Б—В — наблюдается некоторое снижение урожай¬
ности из-за недостатка влаги в отдельные периоды, который не
может компенсироваться капиллярным притоком;
И—Г — урожайность практически не зависит от глубины
•	рутовых вод.
2.6.2.2.	ОСУШИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Осушительной системой называют избыточно увлажненные
и рри тории вместе с сетью каналов и дрен, гидротехническими и
•I i плуатационными сооружениями, обеспечивающими осушс-
нin*, а и засушливые периоды и увлажнение осушаемых земель.
Hi ионные элементы осушительных систем: осушаемая площадь,
pi'i упирующая, проводящая и ограждающая сети, которые вместе
•	in шнлиют осушительную сеть; водоприемник; гидротехнические
■	окружения, дамбы обвалования, насосные станции; дорожная
ч 11. (дороги, мосты, трубы-переезды); природоохранные соору-
	in и устройства (лесные полосы, противопожарные устрой-
<	мм, средства очистки дренажного стока); эксплуатационные уст¬
ройства для эксплуатации (управления) осушительной системой:
\\ фойства управления и автоматизации, линии связи, гидромет¬
рические посты, наблюдательные скважины; устройства для мо-
ншоринга осушаемых земель и работы осушительной сети.
И мвисимости от способа осушения осушительные системы
р.» щгпнют:
на открытые (регулирующая сеть представлена в виде кана-
нон), которые применяют при предварительном осушении бо-
iioi , осушении лесов, иногда сенокосов и пастбищ;
ta крытые (регулирующая сеть, дрены и закрытые собирате¬
ли; коллекторы представлены в виде подземных трубчатых во-
шнюдов) — технически более совершенны, долговечны, не пре¬
пятствуют механизации полевых работ, позволяют более полно
in пользовать осушаемые земли. Вода из осушительной и ог¬
раждающей сетей обычно поступает в реку-водоприемник; при
ыиноириятных гидрогеологических условиях ее возможно
(нраемвать в подземные водоносные горизонты, устраивая по-
I мотающие колодцы.
По способу отвода воды из осушительной сети различают само-
i< чпыо системы (вода поступает в водоприемник самотеком) и с
■	I и 11 п I и I i>i м водоотводом (воду из проводящей сети откачивают
м м осами). Самотечный сброс воды невозможен при осушении
приморских низменностей, низких речных или озерных пойм (в
ним случае устраивают так называемые польдеры, применяют от-
ииопаиие и механический водоотвод). Машинный водоотвод
357

применяют также на территориях, где регулирование рек не пни
чает требованиям сохранения природы.
По воздействию на водный режим земель осушительные « н< и
мы подразделяют на системы одностороннего действия, мм /м ■ .•
налы и дрены обеспечивают только отвод избыточной пом м и
двустороннего действия (так называемые осушительпо-ушм* ип
тельные системы), которые в засушливые периоды обссиечии.нш
подачу воды в осушительную систему, а затем в почву.
Конструкция осушительных систем определяется помненными
гидрогеологическими, хозяйственно-экономическими услонпчмн
местности. Затраты на создание осушительных систем u
увеличения урожайности овощных и плодовых культур оы.гмн»
окупаются за 3...5 лет, при размещении сенокосов и пае тшп
дольше.
Осушительные системы могут быть: государственные, кою
рые находятся в государственной собственности; общего пот. т
вания, которые находятся в общем пользовании нескольких фи
зических или юридических лиц; индивидуального польижаинч
которые находятся в собственности физического или юрпднч' i
кого лица.
Реализация стратегии экологических мелиораций нежимо*ни
без создания в структуре осушительной системы блока, сиени.шн
зирующегося на управлении процессами взаимодействия с oi р\
жающей природной средой, технических средств, технолопш ею
эксплуатации, информационного обеспечения.
Современные осушительные системы, если необходимо, дои •
ны иметь узлы водоочистки, обеспечивающие очистку сброепы
вод.
На многих осушаемых объектах иногда для осушения террпт
рии бывает достаточно лишь оградить осушаемые земли жжчимп
или нагорными каналами для перехвата соответственно груннжы
или поверхностных вод.
Осушительная сеть — каналы и дрены осушительной сии г мы
собирающие и отводящие воду с избыточно увлажненных мни н
болоченных земель в водоприемник или подающие воду в ноущ и
засушливые периоды — составляющая часть осушительном ет и
мы.
2.6.2.3. ТРЕБОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВ
К ОСУШИТЕЛЬНЫМ СИСТЕМАМ
На осушаемых землях должны быть созданы условия для ном
ва сельскохозяйственных культур весной, для обработки юмии и
растений в вегетационный период и вывоза урожая осенью.
358

Механизированные сельскохозяйственные работы предъявля-
ин определенные требования к влажности почвы, которая влияет
пи несущую способность почв и проходимость сельскохозяйствен-
moiI техники (табл. 2.64).
I ребования к водному режиму со стороны механизации сель-
t ю\о)яйственных работ сводятся к обеспечению эффективной
|ы1н)гы сельскохозяйственной техники. Весной к началу полевых
||ц(ют грунтовые воды нужно понизить на глубину 0,4...0,6 м (пер-
|м и* и мнение — для легких грунтов, второе — для тяжелых и тор-
'|>и). В это время оттаивает почва и верхний слой приобретает тре¬
буемую несущую способность. В период уборки урожая влажность
|н |)\ксго слоя почвы должна быть 70...75 % пористости, а глубина
I руиговых вод — 0,7...0,9 м. Должны быть обеспечены пути вывоза
продукции, поэтому дороги должны быть в хорошем состоянии в
’ПЧюе время года. Нижняя и верхняя границы полевой влажности
| редиссуглинистых почв, при которых возможна их качественная
обработка, приведены в таблице 2.64.
/.о-!. Нижняя и верхняя границы полевой влажности среднесуглинистых почв, при
которых возможна их качественная обрабо тка
Граница полевой
влажности, % ПКВ
Интервалы влажности, %
Тип почв
нижняя
(глыбообра-
зование)
верхняя
(залипа-
ние)
допустимого
качества
обработки
высококачественной
обработки и минималь¬
ного сопротивления
• |и к жо-подзолистые
11
22
12..
.21
15..
.18
14
24
15..
.23
17..
.18
li |нн> (емные
14
24
15.
.24
15..
.18
.шиаиоиые
12
24
13..
..23
14..
.16
шп.икжые солонцеватые
12
21
13..
.20
16..
.17
• |н» Ьурые
13
21
14..
.20
15..
.17
Примечание. Влажность почвы, % Г1КВ (полной капиллярной влажности).
Условия проходимости машины определяются типом почвы,
>	п иепью ее окультурен!юсти и влажностью. Для современной
■	^мирохозяйственной техники несущая способность почв должна
oi.ui. не менее (1,4...1,5) - 10s Па. Для верхнего слоя торфяной по¬
чий мнисимость несущей способности от глубины фунтовых вод
коклюша на рисунке 2.94, а, а для тяжелых глинистых и легких
I	inn - на рисунке 2.94, б.
Дня обеспечения эффективной работы сельскохозяйственных
мпши предъявляют требования к конфигурации и размерам сево¬
оборотных участков и полей: поля севооборота должны быть пра-
ииимюй формы с соотношением сторон 1:3, а каналы проходить
но фапицам полей, расстояние между каналами 300—400 м, что
| ни пню с длиной гона фактора. При длине гона трактора 400 м
359

со
h, СА1
100
80
60
40
20
О 0,5	1,0	1.5	2,0	р,	10!	Па
О 0.2 0,4 0,6	0,8	р,	10	lb
б
а
Рис. 2.94. Зависимость несущей способности торфяников (а) от глубиим груш пи мц
вод (по А. И. Голованову), легких суглинков и тяжелосуглнннстых почв; (о) ш ич
влажности (по Н. Б. Акимову):
р — иссушая способность почвы или грунта; И — глубина грунтовых вод; to — otiки и и*чииш
влажность почвы
его производительность максимальная, потом начинает снижи п.
ся. Чем больше расстояние между каналами, тем меньше мои рн
полезной площади и меньше затраты на борьбу с сорняками При
разработке специализированной мелиоративной техники для о»л
шительных систем расстояния между каналами могут бы ть ih*p«
смотрены.
В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей cpi /ii.i •
принятым в 2001 г., охране подлежит природная среда, т. е. пит
купность компонентов природы — земля, недра, почвы, пот ру
постные и подземные воды, атмосферный воздух, растительным н
животный мир; природные объекты — естественная эколопги
ская система, природный ландшафт с его элементами, прирошш
антропогенные объекты, измененные в результате деятелмки ш
человека.
Охрана природы означает систему мер, направленных на пич
держание взаимодействий между деятельностью человека и ш.р\
жающей средой. Природоохранные мероприятия — объединят
шее понятие всех видов деятельности по сохранению и воссыном
лению естественной природной среды и природных ресурпч»
Осушение воздействует на природную среду, особенно на юмпи.
ные и водные ресурсы (изменяется почвообразование, пониж.нш
ся уровни грунтовых вод на прилегающих землях, перерасир< м*
ляется во времени речной сток и пр.), на растительность, лииш
ный мир и т.д. Предотвращение возможных нежелательных шн
действий на природу — одна из важнейших экологических i.ui.im
Z6.2.4. ТРЕБОВАНИЯ К ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
360

| к | пому раздел «Охрана природы» — обязательная часть любого
проекта по мелиорации земель — подразумевает специальный
и»мплекс мероприятий, что связано с дополнительными за¬
щитами.
Осушительные мелиорации значительно изменяют экологиче-
I	ше условия окружающей среды, что необходимо учитывать при
*	оставлении проекта осушения. Любое мероприятие, связанное с
осушением земель, должно быть направлено на улучшение суще-
II	нующих природных условий, не допуская их ухудшения.
Наиболее серьезные претензии, предъявляемые к осушитель-
		 мелиорациям: обмеление рек и ухудшение внутригодового
распределения их стока, понижение уровня грунтовых вод на при¬
стающих территориях.
Однако наблюдения гидрологов за речным стоком в районах
интенсивного осушения показали, что снижение водности рек не
I ии who с проведением осушения.
Снижение уровня грунтовых вод на 60... 130 см, по данным
и ('. Маслова, происходит на расстоянии 0,3...3 км от границ осу¬
ши гельной системы, и это обстоятельство необходимо учитывать
при проектировании систем.
Другие возможные отрицательные последствия осушительных
мемнораций (необратимая ггереосушка и сработка торфа и связанная
>	ними дефляция, отрицательное воздействие на флору и фауну,
учушмение эстетической привлекательности ландшафтов и др.)
можно предусмотреть еще при проектировании мероприятий.
Мероприятия по охране окружающей среды разрабатывают в
»окгнетствии с существующими постановлениями, положениями,
инструкциями и т.д.
Для разработки природоохранных элементов и мероприятий
ироиодят необходимые изыскания и исследования на проектируе¬
ма участке и на прилегающей к нему территории. По результа-
тм предварительных исследований оценивают естественные био-
0	опспозы, подготавливают прогноз их изменений под влиянием
мпшорации, освоения и сельскохозяйственного использования
и мпм., а затем предлагают мероприятия по минимизации нега-
шип их последствий.
(' учетом геосистемного подхода природоохранные мероприя-
иhi ра фабагывают для основных компонентов природы: почвы,
01	яра, воды (поверхностные и подземные), растительность, жи-
мошмй мир, воздушный бассейн, а также для объектов, представ-
I'lioiuMX культурную или историческую ценность.
Чип правильной дозировки антропогенного воздействия оказы-
М'Н'мпго осушительной системой на окружающую среду выделяют
ник. юн влияния осушительной системы: I — внутренняя, соб-
' темно осушаемые земли; II — внутренняя, охватывающая неосу-
361

шаемые площади в контурах осушительной системы; III ими»
редствснно прилегающая зона влияния; IV — отдалении i им
влияния; V — зона воздушного пространства в контурах ж < * ни.
Зоны влияния выделяют по основным признакам прими
ный уровень грунтовых вод, рельеф объекта и прилегай		 t> |
ритории, а их границы уточняют по дополнительным при ш н •
к которым относятся:
локальные депрессии рельефа и возвышенности n.i vim и
проектирования и прилегающей территории;
гранулометрический состав и высота капиллярном» шин
тия грунтов; наличие почвенного покрова и тип мочи;
растительность, преобладающая на прилегающих if i111
(лесная, луговая и др.);
общее направление потока грунтовых вод (в сторону шн ■ i
мелиорации или от него);
химический состав грунтовых вод и прогноз его м imm
после регулирования уровня грунтовых вод на участке щи» i 1 •
рования.
Мероприятия по охране окружающей среды состоят: и i М' рп
риятий по охране почв; вод; флоры и фауны; историчп i и
культурных ценностей; по сохранению научной и остеит м
ценности ландшафтов; рекреационных.
Мелиоративные мероприятия, обеспечивающие метюр.иш
ный режим, по сути, являются мероприятиями по охране ними
которым относятся также мероприятия по предотвращении! 1»
ной эрозии почв. Для предотвращения эрозии предуемафшм
сохранение куртин леса и отдельных деревьев, посадку лепп.и
лос.
Мероприятия по охране вод включают создание приор, щ
водоохранных зон по берегам рек и крупных каналов (ширин • ■
доохранной зоны может достигать 300... 1000 м и более) 1% т.
виду мероприятий также относят охрану водоемов и водопи мм
загрязнения и истощения, мелиорацию водоемов (очистка и>>
емов, разведение растительноядных рыб), охрану под юмт.и м>
Мероприятия по охране фауны направлены на ее сохраш ни
приумножение. С этой целью рекомендуют: согласовьшап. ч<
оративные мероприятия на объектах, где обитают водонмаи.ш-п.
птицы и пушные звери, с органами охотхозяйства, а па pi 1 >
водоемах, имеющих водохозяйственное значение, — с с ищи
ствующими органами; не осушать болота и заболочен!ние к и
не спускать воду из озер и не регулировать реки в местах о«ш i ю
бобров и ондатры; переселять бобровые поселения и ihmih'i
тельных случаях по согласованию с охотхозяйствами; не уши
жать древесно-кустарниковую растительность арборици/ммп
раниченно применять выжигание растительности; ирслу'нщр
362

и,I i t, мероприятия по предотвращению гибели животных на до-
рожпой сети, при пересечении каналов, при сельскохозяйсгвен-
ии\ работах и т. д.; применять рыбозащитные сооружения на на-
нн'имх станциях; предусматривать мероприятия по сохранению
нерестилищ и зимовальных ям при регулировании рек и осуше¬
нии польдеров; предусматривать создание лесных защитных по¬
чт- с посадкой в них древесных пород и кустарников, являющихся
природным кормом для полезных животных и птиц.
Мероприятия по охране флоры при осушении должны обеспе-
■нжать сохранение редких видов растительности (ягодники, ле-
ирггвенные растения, лесопарки и пр.), ценных кормовых уго-
■нй, создание заказников и заповедников. Мероприятия по охра-
иг ландшафтов должны обеспечивать сохранение отдельных эле¬
ментов ландшафта, имеющих научную, культурную и
и ктическую ценность, в неприкосновенности. На осушаемой
к рритории необходимо сохранять отдельные рощи, группы дере-
Ш.ГЦ и отдельные деревья, водопады, родники, геологические об¬
нажения, курганы, памятники природы и культуры. К рекреаци¬
онным мероприятиям относятся: очистка водоемов, устройство
чгггдля купания на каналах, пляжей и т. п.
Для выделенных зон влияния (I...IV) запроектированной осу¬
шительной системы намечают мероприятия, снижающие нега-
1Н1ШЫС последствия функционирования системы, принципиаль¬
ные схемы размещения природоохранных сооружений. Типовые
| чемм природоохранных сооружений подробно рассмотрены в 13е-
шмгтаенных строительных нормах «Руководство по разработке
р>| тела «Охрана природы» в составе проекта мелиорации земель».
I юна внутренняя, собственно осушаемые земли. Здесь необхо-
iiimo:
сохранять и повышать плодородие почвы. При осушении
оолот беречь торф от переосушки, вводить специальные виды
сенооборотов с травами, способствующие образованию органи¬
ческого вещества и созданию водопрочной структуры, вносить
органические удобрения, устраивать лесополосы для борьбы с
пожарами;
обеспечивать качество откачиваемых вод и допустимую сте¬
пень загрязнения естественных водоемов; они должны соот-
ипетвовать Правилам охраны поверхностных вод от загрязне¬
нии сточными водами и не превышать ПДК в дренажных во¬
нах. Для этого большое значение имеет правильный расчет доз
удобрений, соответствующих потребностям растений. В первые
тды эксплуатации осушаемой территории целесообразно
уменьшение доз вносимых удобрений. Максимальное вымыва¬
ние азота, фосфора и калия наблюдается при осеннем внесении
упобрений, минимальное — при весеннем. Потери питатель¬
363

ных элементов меньше при локальном внесении удомр! мни
больше — при сплошном. Наибольший вынос хараыерш шм
полей, занятых пропашными культурами и под нарами, нам
меньший — под травами;
не уничтожать древесно-кустарниковую расти тел мим п. чн
мическим способом в целях сохранения фауны. Для i>opu>u 1
сорняками и вредителями можно применять пестициды i p.ii
ковременного действия только в крайнем случае. Наноичч
кардинальный способ устранения вредного воздейст вии ип ш
цидов — замена их на механические и биологические ере/и нм
борьбы;
проводить рыбоохранные мероприятия (усгройспю ры
бозащитньх сооружений у водозаборов насосных с гашиш» н
охрану рыбных ресурсов (в естественном состоянии сохраним
крупные озера, протоки, придаточные водоемы и т. и). Ии- м*
лиоративные работы, проводимые на водоемах, необходимо i и
гласовывать с органами рыбного хозяйства, а в местах оЫп.шнч
водоплавающих птиц, крупных зверей — с органами охопнщ.
его хозяйства. Места с бобровыми поселениями, перспсч ни*
которых невозможно, не осушают;
обеспечивать при спрямлении водотоков возможное п. мш
рации животных в заповедные зоны; устраивать для них очр.т
ные зоны;
проводить на торфяниках противопожарные и проиню »р"
зионные мероприятия.
Во II зону входят все земли, имеющие средние отметки па I ми
более по отношению к средним отметкам на границах осушаемнн
территории, внешнюю форму в виде холмов, гряд, грив. При мим
необходимо:
не допускать переосушения земель;
проводить планировочные и лесоустроительные рабоп.1
обеспечивать в населенных пунктах требуемую глубину м
легания грунтовых вод;
не снижать УГВ ниже нормы во избежание исченюипим
воды из колодцев;
сохранять и приумножать флору и фауну, места оОш.шнн
животных, их генотип;
не осушать эти земли.
В III зону включаются земли, на которых после создания <и \
шительной системы возможны существенные изменения помнит
режима корнеобитаемого слоя. Внутренней границей III юны
следует считать границу заболоченной территории, определимой
по значительному возрастанию отметок поверхности земин. и ш
границу, где торфяная залежь переходит в минеральным ipym
прилегающей территории. Внешнюю границу III зоны онреиенч
364

ют как линию (в плане), где капиллярная кайма на гидрогеологи¬
ческом профиле отрывается от существующей среднегодовой деп¬
рессионной поверхности грунтовых вод. Внешняя граница
111 зоны условна, но здесь при заметном снижении капиллярной
каймы от существовавшего среднего положения грунтовых вод
увеличивается зона аэрации и возможны значительные изменения
таких факторов, как режим почвенной влажности и влажности
лесной подстилки, глубины распространения корневой системы
травяной растительности. Внешняя граница этой зоны намечается
гам, где среднегодовая глубина грунтовых вод изменяется: для
песков — на 0,5 м; суглинков — 1; глин — 1,5...2 м. Ширина этой
юны может достигать 3...5 км.
Зона распространения влияния осушения формируется в тече¬
ние нескольких или десятков лет. Нужны достоверные многолет¬
ние прогнозы изменения глубины грунтовых вод. В этой зоне наи¬
более чувствительны к негативным последствиям осушения леса.
Влияние осушения может быть положительным и отрицательным.
Ио.ггому предварительно изучают возможное влияние осушения
на ценные природные объекты.
В III зоне возможны мероприятия по предотвращению чрез¬
мерного понижения УГВ (гидротехнические и лесокустарнико-
IU.IC). Чтобы защитить территорию от нежелательного влияния по-
гнедсгвий осушения, усграивают непроницаемые экраны (стену в
ipyirre).
11аиболсе развита в сторону прилегающей территории III зона
нрн устройстве ловчих и нагорно-ловчих каналов, прокладывае¬
мых по границе осушаемого объекта. Перехват грунтовых вод для
предупреждения излишней водности осушаемой территории при-
III	i/i и г к необходимости устройства ловчих каналов глубиной
' .2,5 м. При таких глубинах ловчих каналов третья зона может
ими. удалена до 3..5 км от объекта. Для уменьшения негативного
м'шмпия необходимо устраивать подпорные сооружения на нагор-
HI1 ловчих каналах с целью поднятия в них уровня воды в летнее
нремя и предотвращения чрезмерного понижения УГВ на приле-
мющих территориях, уменьшать их глубину В этом случае систе¬
ма каналой может быть закольцована для перепуска воды в другие
I .шалы. 1
IV	юна — зона отдаленного влияния. Здесь проводят выбороч¬
но мероприятия всех зон.
V	(иоздушная) зона — условно принята совпадающей с внеш¬
ней границей IV зоны, так как за пределами этой границы запылс-
HIH но (душной среды (от ветровой эрозии и дефляции), связанное
инняпием одной осушительной системы, незначительно, хотя и
ишможпо в отдельных случаях (при больших скоростях ветра над
hi именными торфяниками). В пределах V зоны возможны проти-
365

водефляционные мероприятия (лесные полосы вдоль капании п
дорог, лесные посадки в пределах второй и третьей joii, уши нм
ние верхнего слоя торфа и др.). Охрана почв и вод воздушном < р
ды и других элементов природной среды в проектах мелморампн
земель отражается в виде эксплуатационных мероприятии, прими
димых ежегодно, или капитальных сооружений. Наиболее прием
лемы для реализации в проектах типовые природоохранные ли
роприятия. Их применяют в различных условиях. С учетом шиш
фикации влияния мелиоративных систем на прилегающие террн
тории и на природную среду выделяют некоторые oiuim.
принципы охраны и использования мелиорируемых земель и н р
риторий, находящихся в зонах их влияния.
Принятые проектные решения должны быть оценены и шенн
альном разделе проекта «ОВОС» (см. раздел 6).
2.Б.2.5. СПЕЦИФИКА МЕЛИОРАТИВНОГО РЕЖИМА ОСУШАЕМЫХ
ТЕРРИТОРИЙ
Мелиоративный режим — совокупность показателей, xapai и
ризующих управляемые с помощью мелиорации (в часики ш
осушения) факторы жизнедеятельности сельскохозяйственных ра
стений и плодородия почв. Термин появился в конце 1980 х юном
(А. И. Голованов, И. П. Айдаров). Основные показатели менмора
тивного режима представляют собой допустимые для осушаемы
земель и прилегающих к ним территорий пределы измен» ним
влажности почвы в корнеобитаемом слое, глубин залегания VI П
водообмена почвенного слоя с подстилающей породой и rpvmu
выми водами, содержания токсичных солей и pH, кол имей на и
качества сбросных вод, потерь гумуса и питательных вени*» ш и >
почвы. Эти основные показатели характеризуются количесми мни
при составлении проектов осушительных систем и их эксинуам
ции. Критерии оптимизации мелиоративного режима для м.-топ
системы устанавливают на основе анализа процессов гючиооира
зования и формирования плодородия почв с получением о
мального урожая сельскохозяйственных культур. Эти пока им ш
устанавливают при изучении массо- и энергопереноса пСнюигм
ской и биотической природы с использованием уравнении копни
го, теплового, питательного и других балансов. Добиться Инии-
приятных оптимальных значений мелиоративного режима мо« но
управляя соответствующими им технологиями мелиорации и ■» м
леделия на осушаемых землях. Методика оптимизации менм»'р|
тивного режима для различных стадий проектирования о»лнш
тельных систем по основным природным зонам России к кп рии •
приближении разработана А. И. Головановым и И. П. Айдароиы**
в 1990 г.
366

Мелиоративный режим в данной зоне реализуют при выполне¬
нии следующих показателей (требований).
1.	Допустимые пределы изменения влажности корнеобитаемо-
I о слоя. Осушительная система должна быть запроектирована так,
чтобы обеспечить наиболее благоприятный для расширенного
и»«.'производства почвенного плодородия, роста и развития расте¬
ний водно-воздушный режим почвы, который характеризуется
имажностью и аэрацией. В различных природных условиях при
ра шых типах водного питания способы достижения водно-воз-
MVimioro режима почвы различны. Зависимость продуктивности
ш илажности при разных условиях фотосинтетически активной
радиации RF показана на рисунке 2.95. Более резкое снижение
продуктивности сельскохозяйственных культур при отклонении
ииажности почвы от оптимальных значений отмечено в годы с
наиболее интенсивной солнечной радиацией RF. Поэтому для
•	нк-смечения максимальной продуктивности сельскохозяйствен¬
ных культур необходимо более точно регулировать влажность по¬
чий.
2.	Допустимые пределы глубины залегания уровня грунтовых
шi/i. Па водно-воздушный режим в зоне аэрации (выше уровня
I рутовых вод) и продуктивности сельскохозяйственных культур
имнист не только положение уровня фунтовых вод, но и кратков¬
ременные отклонения уровня грунтовых вод от оптимального, что
ипщнерждает связь между средневегетационными глубинами
ipvi новых вод и урожайностью сельскохозяйственных культур
(| м. рис. 2.93). Уровень грунтовых вод определяет несущую спо-
■	ипность почвы, оказывает определенное влияние на прилегаю¬
щие территории и т. д.
1.	Допустимые значения и направленность водообмена почвен¬
ник > слоя с подстилающей породой и грунтовыми водами. Под
in ип юбменом понимают вертикальный поток почвенной влаги на
quinine между корнеобитаемом слоем и подстилающими гори-
ншмми. Водообмен — важный эколого-
чщпоративный показатель, характеризу-
M.iunii направление и интенсивность
иршекающих в почве процессов перено-
I инаги, минеральных и органических
и» шести. От водообмена зависит направ-
мипосп» почвообразовательного про-
Гм|	Зависимость	относительной	урожайности
и ил ночи лиственных культур от средней за вегета-
vnito иинжиости почвы W при различных уровнях фо-
ин иптсгически активной радиации R^:
о	к | ,1 Дж/(см2 мин); /Ц = 2,5... 3,5 Дж/(см2 • мин)
367

цесса. Нисходящие потоки почвенной влаги нужно paiyMim мм
нимизировать во избежание промывки почв, выноса ипкппп.ныч
веществ, иначе это приведет к снижению плодородия ночи Пт
ходящие потоки влаги свидетельствуют об интенсивном кипи
лярном подпитывании корнеобитаемого слоя со стороны ipvino
вых вод, что указывает на возможность заболачивания icppnin
рии. Желательно в течение вегетационного периода имен. < юм
пенсированный водообмен — такой вариант водного режпмн, при
котором нисходящие и восходящие потоки влаги на границ!- юр
необитаемого слоя почвы сбалансированы (расчет iio/iooumi щ
приведен в разделе 2.5.1.8).
4.	pH почвенного раствора, требуемая динамика запаши i умм i
и баланс питательных веществ в почве. pH почвенной срты
один из основных показателей плодородия почв. При оценке н in
лотности почв различают актуальную и потенциальную ми mu
ность почв. Под актуальной кислотностью понимают кисиопн» и
почвенного раствора, которая характеризуется активностью ионии
водорода (степень кислотности) и содержанием кислотных юм
понентов (значение кислотности). По степени актуальной кш мш
пости почвы различают:
Почва Сильно- Кислая Слабо- Нейтраль- Слабо- Щелоч- (пиит
кислая	кислая	ная	щелочная ная щпкгнмн
PH	3...4	4...5	5...6	7	7...8	8...9	'»	II
Избыточная кислотность токсична для многих растении, ни
как приводит к повреждению корневой системы растении, ii.ipv
шению обмена веществ между растением и окружающей с рпи.и
Уменьшение pH почвенного раствора увеличивает поднижт» н
Al, Mn, Fe, Си, Zn, что обусловливает снижение активности <|» р
ментов и ухудшение свойств протоплазмы растений.
Потенциальная кислотность почвы — форма почвенпои ни
лотности, связанная с твердыми фазами почвы и проявляюш.ш. i
только при взаимодействии почвы с солевыми растворами II м.
ставе потенциальной кислотности различают обменную кш им
ность, определяемую при взаимодействии почвы с раствором и> и
тральной соли (обычно К.С1, pH 6,5), и гидролитическую, оир<с
ляемую при действии на почву гидролитически щелочном чип
(CH3COONa, pH 8,2). Значение pH зависит от гцдротермич(ч i пн.
индекса или индекса сухости, по М. И. Будыко, R, во «рас ими.
которого сопровождается увеличением pH. От значения pH ниш
сит емкость поглощения и насыщенность основаниями иочип/им
го комплекса, а также подвижность фосфатов и доступное 11- пни
катионов Са и К растениям (рис. 2.96). Чем меньше pH, тем mi ш
ше емкость катионного обмена, меньше насыщенность номюш i
ющего комплекса основаниями, меньше подвижность фосфлтн и
368

доступность их растениям. При умень¬
шении pH падает растворимость кати¬
онов Са и К в воде. На переувлажнен¬
ных землях, имеющих кислую реак¬
цию порового раствора pH < 5,5, про¬
водят известкование (внесение
СаС03), что снижает кислотность
почв, устраняет вредное действие из¬
бытка алюминия и марганца на расте¬
ния, улучшает структурность почвы,
повышает эффективность минераль¬
ных и органических удобрений.
5.	Динамика запасов гумуса в почве
характеризуется интенсивностью его
накопления и расходования. Основные источники .поступления
гумуса на сельскохозяйственных землях — растительные остатки и
органические удобрения. Расходование гумуса в почве происходит
и результате: минерализации гумуса; выноса растворимой части
I умуса в подстилающие горизонты; потери органических веществ
иследствие эрозии и дефляции.
Динамика запасов гумуса может быть оценена по соотношению
с гатей прихода и расхода органических веществ в почве. Он может
ьыть — компенсированным (бездефицитным) балансом, когда по¬
гори органического вещества почвы на конкретной территории и
и конкретном слое почвы за определенный промежуток времени
уравновешены его поступлением, AG = 0; положительным, когда
поступление свежего органического вещества превышает его поте¬
ри, ДС > 0; отрицательным, когда расход гумуса превышает при¬
ход, поступление органического материала меньше его потерь,
/\(! < 0. Для целинных почв характерен компенсированный или
положительный баланс гумуса. В почвах сельскохозяйственных
н-мель компенсированный или положительный баланс гумуса
должен быть обеспечен превентивно. Отрицательный баланс орга¬
нических веществ складывается в почвах при невысокой культуре
к-мледелия и интенсивной промываемое™ почвы при дренирова¬
нии.
При проведении мелиоративных мероприятий двустороннего
регулирования водного режима необходимо учитывать, что водо¬
обмен между почвой и подстилающими грунтами, особенно на
•км ких почвах, усиливается значительно, повышая потери органи¬
ческого вещества на вымыв в подстилающие грунты и грунтовые
моды.
Определение баланса гумуса необходимо для расчета потребно-
t hi почв в органических удобрениях. Для восполнения дефицита
органических веществ в почве в качестве удобрения используют
Рис. 2.96. Доступность фосфо¬
ра растениям в зависимости от
pH среды
369

навоз, а также сточные воды животноводческих и птицоиошн < ми
комплексов.
Следует отметить, что сбалансированный водообмен на мпиш
рируемых землях позволяет уменьшить вымыв гумуса и нош тм
ющие горизонты почвы, сохраняя тем самым плодородие почиы .i
также и снизить компенсационные затраты на его иостпти'н
ние.
6. Допустимое количество и качество поверхностных и м|»
нажных вод, поступающих в водоприемник, должно бы и. отиир.
но. Этот показатель мелиоративного режима позволяет кошршж
ровать современное антропогенное воздействие на почпоо!>|*-‘1,1
вательный процесс на осушаемых землях и качество вод ноштрн
емника, поскольку в регулирующие, проводящие 'шемещы
осушительной системы, а из них в водоприемник посгуи.шн и
виде довольно сложных по химическому составу раствором: i inn
товых, поверхностных вод и почвенных растворов.
Изучение химического состава дренажного стока и усглмоиш
ние допустимого количества различных химических патч и»
сбрасываемых в водоприемник, важны:
для решения агроэкологических задач;
обоснования оптимальных норм удобрений на осушаемы
землях;
разработки мероприятий по охране окружающей « репы
оценке влияния дренажного стока — на состав и качество мины
водоприемников, на гидробиоту;
проектирования осушительных систем.
Дренажный сток можно подразделить:
на дренажный сток, формирующийся при грунтовом пни
водного питания. Химический состав вод дренажного шн •
разнообразен и определяется гидрохимией грунтового ними
сборного бассейна. В водах дренажного стока встречаю!oi пи
вышенные концентрации железа, щелочно-земельных мены
лов, реже — сульфатов кальция и натрия. Такие воды no/mepi ,<
ются разбавлению влагой осадков и содержат компонешы. мы
шелачиваемые из поверхностных горизонтов почианинп
профиля;
дренажный сток, формирующийся при атмосферном н ш
мывном типе водного питания. Более однородный химн'ич i нм
состав дренажных вод в этом случае обусловлен скот ными
почвообразуюших пород. Воды обогащены железом, суш.ф.п i
ми кальция и натрия. На кислых почвах преобладают ii|v. ijii.n
и ультрапресные воды, которые и формируют дренаж! ii.ui гии
Количество выносимых с дренажным стоком и загря шнюит
поверхностные воды химических веществ возрастает с уем не i пн •
промывного режима и минерализации грунтовых вод, которое ни
370

ргдсляется расходом дренажного стока gJip и его минерализацией
^ ш»-*
*5пр — QipSip-
Интенсивность выноса соединений и химических элементов с
'цк'плжным стоком зависит от параметров дренажа и мероприя-
1 nit, сопутствующих дренажу. Особенно резко возрастает объем
I тка и вынос химических веществ при кротовании тяжелых почв
(и 1,5...2 раза). Сплошное рыхление (до 80 см) может способство-
Miin. снижению выноса соединений и химических элементов с
фшажпым стоком по сравнению с кротованием.
И Нечерноземной зоне с дренажным стоком наиболее активно
ш.шоеятся щелочно-земельные металлы. Осушение активизирует
•	«ь мсление серы сульфидных минералов.
Чем больше в почве содержится карбонатов, чем выше насы-
шптость их двухвалентными катионами, тем устойчивее к вывет-
рннаиию алюмо- и ферросиликаты, тем меньше содержание в
иоде дренажного стока кремнезема, железа, алюминия, фосфора,
Miipi анца.
(‘ дренажным стоком также выносятся биогенные химические
и< июства N, Р, К. Наиболее интенсивно в дренажные воды из по-
1И1.1 поступает азот. Подвижный азот в почве обычно находится в
шик- катиона аммония NH4' и нитрата-аниона NOJ. Содержание
ищрнг-аниона NO2 в почве мало, он образуется в результате
•	и in пения аммония и затем быстро окисляется до нитрат-иона
I пт рификация).
Ныиос калия особенно заметен на кислых почвах. Фосфор по¬
мп не поступает в дренажные воды, даже при внесении фосфор-
iiiinicjibtxудобрений, поскольку ортофосфорная кислотасвязыва-
и и и основном с трехвалентными металлами, особенно с алюми-
IIIHM
Качество дренажных вод, сбрасываемых в водоприемник
ими 2.97), контролируют. При высоком уровне загрязнения дре-
Miimoii воды, превышающем ПДК, владельца осушаемой терри-
11*|*иii облагают штрафом за загрязнение водоприемника.
Иомому более эффективно применение водооборотных си-
!• м Кодооборотная мелиоративная технология — совокупность
Miimboii и приемов, осуществляемых в процессе повторного ис-
Mitiii. кжания дренажных вод гидромелиоративных систем для ув-
HHinimi (орошения) почв. Она наиболее полно соответствует
.(ниш пческим требованиям благодаря максимальной адаптации к
природному круговороту воды и химических веществ, способству-
| рпимнации природоохранных мелиоративных режимов. По-
'прное использование дренажных вод для увлажнения преду-
.1 мрииают с целью предотвращения или уменьшения загрязне-
371

Рис. 2.97. Очистка дренажных вод с помощью сорбирующей засыпки n yi i мипч
сооружении:
1 — устьевое сооружение; 2 — закрытые осушители; 3 — закрытый коллектор; 4 емшрн»-
колодец; 5 — устьевой лоток с загрузкой сорбентом; 6 — железобетонный пики
ния природных водоемов дренажными водами, повторит*» т
пользования и утилизации растворенных в этих водах хпмнч* <
ких веществ, очистки дренажных вод перед их испольюилши »
или сбросом в природные водоемы, а также уменьшения ио/т ш
бора природных вод. Повторному использованию подлсж.и ь и
относительно чистые, так и загрязненные (почвенными чагиин
ми, биогенными веществами, тяжелыми металлами и др.) 1|*
нажные воды. Целесообразность повторного использования нр*
нажных вод обосновывают экономическими и экологич«’< i ими
расчетами.
Технологический водооборотный мелиоративный цикл т..
чает три стадии: осушение, накопление дренажных вод, умна i и*
ние является замкнутым в отличие от осушительного или сн4 уши
тельно-увлажнительного режима (рис. 2.98).
Осушение по существующим технологическим схемам ир^ит
дят с помощью закрытого горизонтального дренажа, откры 11.1 ч) i >
налов, вертикального дренажа, обвалования земель, откры м.и н m
закрытых собирателей в зависимости от типа водного мигании ■
мель. Для накопления дренажных вод рекомендуют исионмои.ш
аккумулирующую вместимость каналов регулирующей и прими ш
372

Осушение
t/n/ение	/
Сброс ^ г
’ Увлажнение
Осушение
Сброс	г	Сброс	г Накопление
а	б	в
Рис. 2.98. Мелиоративные технологические циклы:
а — осушительный; б — осушительно-увлажнительный; в — водооборотный
ип'п с сти, природные (замкнутые) водоемы-накопители, специ-
•Iими,1с пруды-накопители дренажных вод, подземные накогш-
ПИЫ1ЫС резервуары, участки временного аккумулирования. Дре-
и.I кпые воды, растворенные и взвешенные в них вещества ути-
и| шруют на стадии увлажнения, для реализации которого реко¬
мендуют поверхностное увлажнение, подпочвенное увлажнение
(« уЫфригация), дождевание. В зависимости от природно-мелио-
р.ишшых, экономических и экологических условий применяют
тшиоводооборотные, полуводооборотные мелиоративные техно-
ин ни с замкнутым и незамкнутым циклами, которые реализуют с
помощью соответствующих конструкций водооборотных осуши-
и* м ы ю-увлажнительных систем.
I Указатели мелиоративного режима различных вариантов оце-
пиилюг по эколого-экономическим условиям:
компенсационные мероприятия по недопущению снижения
и ‘юдородия почвы: например, затраты на поддержание требуемо-
|п количества гумуса и питательных веществ;
i;i граты на дренаж, защиту от подтопления соседних террито¬
рии, штрафа за загрязнение подземных и поверхностных вод
и in ia граты на очистку дренажных вод, на строительство и эксп-
IV-нацию осушительной системы, обеспечивающий рассматри-
и.и*мый вариант показателей мелиоративного режима. Наиболее
н|и|н.’кгивны водооборотные осушительно-увлажнительные си-
| МММ
Мелиоративный режим реализует комплексное управление
P‘Im.i факторов, причем управление прямое, исходящее из влияния
■I июю из факторов на свойства почвы, а также рост и развитие
р.Н 1ГИИЙ.
Показатели мелиоративного режима при строительстве или
1«» I опегрукции осушительной системы обосновывают с учетом
ишкрегных условий, возможности реализации тех или иных
чшческих решений, воздействия осушительной системы на
•	и ружакнцую среду и затрат на ее строительство или эксплу-
I I 11 m к).
373

2.6.3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ.
ТИПЫ ВОДНОГО ПИТАНИЯ. ВОДНЫЙ БАЛАНС
2.6.3.1.	АНАЛИЗ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ 31 Ml III.
Для обоснования мелиоративных мероприятий определи к и пш
водного питания (Т13П) на осушаемой территории, который п|ш
меняют для достоверного установления причин переувлажнении
он указывает основные источники поступления избыточных пои
приводящих к переувлажнению почвенного слоя при соогием
Ю1ЦИХ природных условиях. Эти условия поступления ПОД 1.1 11.1 in
реувлажненную территорию формируют водный режим оЫ,м-1 л
От типа водного питания зависит правильный выбор метолом н
способов осушения.
Для установления ТВП необходим как качественный, гак и ю
личесткенный анализ природных условий. Качественным пи.нип
устанавливает тип водного питания переувлажненных к'мелк ,i
количественный основан на составлении и анализе водных Uui.m
сов территории. ТВП — комплексная характеристика приролнмь
условий (климатических, почвенных, геоморфологических, шм
рогеологических, гидрологических и т. д.). При анализе прирол
ных условий анализируют не только среднемноголетние величины
(например, климатические данные), но и изменение их и о теш.
ные годы и периоды. Для разных лет (влажный и теплый или i \
хой и холодный) потребности в осушении разные, необходимо
правильно оценить запасы воды в снеге на период снегогпшшч
для расчета работы дренажа в весенний период.
Устанавливая потребность в осушении переувлажненный и
мель, зональную тепло- и влагообеспеченности, можно оценки
осредненные по территории среднемноголетние годовые иоклм
тели радиационного баланса R, от которых зависит суммарное ш
парение Е, и сумма атмосферных осадков Ос, которые вместе фо|>
мируют сток Ст (поверхностный и подземный),
С[ = Ос — Е.
Помимо этого используют коэффициент увлажнения A. 11 Ко
стякова: Ку = Ос/Е0, где Е0 — испаряемость, максимально но imo i
ное испарение с открытой водной поверхности или с повермкн ш
постоянно переувлажненной почвы при данных климагичеч |. пч
условиях, и индекс сухости М. И. Будыко
где R — радиационный баланс территории, количество тепла, поступают^* и ни
чву за год, кДж/см2; L — удельная теплота парообразования води, римп-м
374

'((кДж/см3; Ос — годовое количество осадков, см (LOc — тепло, необходимое
•ни испарения выпавших осадков.)
Поскольку количество выпадающих атмосферных осадков и
in иаряемость изменяются по природным зонам в широких преде-
'ыч, го и зональные различия в значениях коэффициента увлажне¬
нии (или индекса сухости) также значительны (табл. 2.65).
2.65. Зональные показатели увлажненности
Кни/ипафтная
юна
Почвы
Среднегодо-
1 вые суммы
| осадков, мм
Индекс
сухости
К
Коэффи¬
циент
увлажне¬
ния Ку
Тил водного
режима почв
Гукдра
Тундрово-глеевые,
болотные
100...250
<0,45
>2,2
Преимущест¬
венно водо¬
застойный
1 лига
Подзолистые,
подбуры
350...600
0,45...0,8 2,2...1,2
Промывной
Мпостепь
Серые лесные
350...500
0,8...1,2
1,2...0,5
Периоди¬
чески про¬
мывной
( гспь
Черноземы, каш¬
тановые
250...400
1,2.3
0,5...0,3
Непромыв¬
ной
Импумустыня
Бурые пустынно¬
степные
150...250
3...5
0,3...0,2
То же
11усгыня
Серо-бурые пус¬
тынные
<150
>5
<0,2
*
Н'шънме суб-
фпмические
леса
Красноземы и
желтоземы
1000...
2600
0,45...0,6 2,2...1,6
Промывной
Оптимальность зональной тепло- и влагообеспеченносги ха-
|ык |хфизуют индекс сухости и коэффициент увлажнения. В зонах
| Kv • 1 и /с < 1 имеется недостаток тепла и относительный избы-
|ик плат, т. е. территория не сбалансирована по количеству тепла
и ичаги. Эти соотношения только в первом приближении характе-
|Ч1 (уют направленность водных мелиораций, так как характеризу-
и>1 данную зону в среднем.
При благополучной в среднем ситуации возвышенные фации
Mi iii.iiic обеспечены влагой, а пониженные могут заболачиваться.
Переувлажненные земли всегда азональны, их нельзя охарактери-
luiiari, зональными величинами. На переувлажненных землях на-
||ми)даются восходящие потоки влаги, но осушение их, связанное с
ишшжением уровня грунтовых вод до нормы осушения и ускоре¬
нием отвода поверхностного и внутрипочвенного стока, изменяет
нпжюбмен на обратный (промывной), что приводит к выносу
нот- «ных веществ.
375

Необходимо учитывать также изменение некоторых tint.n.iu
лей в пространстве (типы почв и их характеристики, иронии.и
мость грунтов, прогнозы режимов подземных вод, приток ниш р
постных вод и т. д.), изменение их по территории осут.н-мшп
объекта.
Важно охарактеризовать геоморфологические услонни, мг» ш
положение объекта относительно основных элемента |hih,i<|m
местности (на водоразделе, склоне, в долине), его гсолошчп i ш
строение и гидрогеологические условия (возможность иы.чпми н.»
порных грунтовых вод).
Необходимо оценить гидрологический режим водоирнемтн i
режим и продолжительность стояния уровней (минимгпи.ш.т
максимальный) расходов (Qmm, Qmax), сроки затопления тгррши
рии для установления самотечного или машинного водоопю/м и i
быточных вод из проводящей сети.
При анализе природных условий и установлении TBII и.и пи
учитывать сочетание различных условий. При одних и тех жг
ловиях земли могут быть переувлажнены или непереуилллпгпы
(не заболочены). Если река весной в паводок затапливаем иоИм\
это еще не значит, что пойма заболочена. Важно и такое сичгы
ние условий, как осадки, грунты, рельеф.
При анализе надо иметь в виду, что переувлажненные
многом азональны (сравните болото в пустыне и в избыточно \и
лажненной зоне). Азональность требует учета не только оргпшь
по территории климатических условий, но и учета дополни м н.
ного притока воды на рассматриваемую площадь. В южпо i.u 1
ной зоне есть участки, которые не заболочены, так как есть шин
воды.
Рассмотрим изменение водного режима территории от шит
раздела к долине. Схема формирования водного режима ил р.м
личных элементах рельефа показана на рисунке 2.99. На ito/mp.i 1
делах водный режим почв формируется за счет осадков и in n.ipi
ния, грунтовые расположены глубоко и не оказывают сущтж и
ного значения на процессы почвообразования. В верхних ч;н щ
Рис. 2.99. Схема формиатii
ния водного режима ни |>.м
личных элементах рщмф»
местности:
/ — осадки; 2— склоиопы» н-
верхностные воды; A vi«•>
грунтовых вод (У! И), / ii|n«i■
напорных вод; 5 — у|м>ипи •
женных вод (УМЬ); 6	\|»т.
паводковых вод (V| I |l i
376

склонов условия аналогичны, но возможно появление поверхно¬
стного стока; в средней части склона к атмосферным осадкам до¬
бавляются делювиальные (поверхностные) воды, поступающие с
иерхней части склона, а также возможно появление влияния
грунтовых вод. В нижней части склона водный режим более
сложный, в увлажнении почв участвуют атмосферные осадки,
поверхностные и грунтовые воды, последние могут залегать
очень близко к поверхности и иметь напорность. В долинах, осо¬
бенно в поймах крупных рек, в формировании водного режима
почв участвуют не только паводковые воды, но и осадки, делю¬
виальные, грунтовые и грунтово-напорные воды из глубоких го¬
ризонтов подземных вод, фильтрация из рек, озер и водохра¬
нилищ.
В соответствии с основными элементами питания, формирую¬
щими водный режим почв, определяют типы питания и причины
их переувлажнения.
2.6.3.2.	ТИПЫ ВОДНОГО ПИТАНИЯ И ИХ ПРИЗНАКИ
Тип водного питания, как уже было отмечено, указывает ос¬
новные источники поступления избыточных вод, которые при со¬
ответствующих природных условиях приводят к переувлажнению
почвенного слоя. От типа водного питания зависит метод осуше¬
ния. Основные типы водного питания впервые (1927) выделены и
охарактеризованы А. Д. Брудастовым: атмосферный, грунтовый,
грунтово-напорный, намывной. Часто наблюдается смешанный
mu водного питания. А. Д. Брудастов водное питание рассматри-
и.1л в связи с зольным питанием, т. е. рассматривал гидрогеохими-
•к'ские потоки в сопряженных фациях или ландшафтных катснах,
предвосхитив ландшафтный подход, появившийся в географичес¬
кой науке позднее. По сути дела, тины водного питания соответ¬
ствуют фациям: элювиальной (на возвышенностях) — с атмосфер¬
ным типом питания; трансэлювиальной и трансаккумулятивной
(па склонах) — намывной делювиальный тип, супераквальной (в
понижениях с обильным грунтовым питанием) — грунтовый тип
н еубаквальной (пойменной) — намывной аллювиальный. Золь¬
ное питание, т. е. наличие в поверхностных и подземных водах ра-
с1 коренных веществ (биогенов) предопределяет растительный по-
I рон и направленность почвообразования (см. учебник «Ланд-
шафтоведение»). Часто возможен смешанный тип водною пита¬
ния (например, намывной и фунтовый).
Атмосферный тип водного питания. Источником переувлажне¬
нии являются атмосферные осадки, выпадающие непосредственно
на рассматриваемой территории. Причины переувлажнения: дли¬
377

тельный застой поверхностных вод в микропонижепиих t окрп и-
ванием верховодки из-за отсутствия стока по безуклошюи м*мн
ности, плохое впитывание выпавших осадков, которые пг м* >i \ i
просочиться вниз из почвенного слоя и стечь (рис. 2.100)
Основные признаки земель с атмосферным типом нож и ни пн
тания.
1.	Участки расположены на водоразделах или всрхпнч чл' hi*
склонов.
2.	Рельеф плоский, безуклонный, с микропонижениямп. \прш
терна большая шероховатость поверхности со сложным мш pop.
льефом.
3.	Грунтовые воды залегают глубоко — более 5 м и не принцип
ют участия в заболачивании.
4.	Почвы и грунты слабопроницаемые (тяжелые суппипн н
глины).
5.	Площадь осушения совпадает с площадью водосбора
6.	Количество атмосферных осадков превышает испароиш-
На землях атмосферного типа водного питания в тасжно и< •
ной зоне формируются минеральные (болотно-подзолнгп.и н
дерново-глеевые) почвы тяжелого гранулометрического cm i.iim н
верховые болота. Почвы этих земель бедны питательными игии
ствами. Торф верховых болот (сфагнум) в сельском хозяш пн н<
используют. Верховые болота — это природное образование. i и
горое надо беречь и создавать заповедные зоны.
Большое значение при осушении земель атмосферного пни
водного питания имеет состояние поверхности. При хорошо м
дернованной поверхности (луга, пастбища) впитывание и ihun ни
воды слабое и при малых уклонах происходит накопление иолы н i
поверхности и застаивание ее в микропонижениях. Нужны м« ры
по ускорению поверхностного стока.
На пашне поверхностный сток образуется редко, так как нот
вместимость рыхлого пахотного слоя достаточна для впигыманич
значительных осадков. Например, пахотный слой мощти мао
0,25 м при пористости 0,55 объема почвы, при исходной ила мю
сти 0,6 пористости и полной влагоемкости 0,95 пористости мо и i
впитать слой воды: 0,25 • 1000 • (0,95 — 0,6) • 0,55 = 48 мм, ч m ho п.
ше, чем может выпасть при сильных осадках. Таким образом, но.и
<
5
Рис. 2.100. CxcMii гимп nil и
гидрогеологический \т ijir \ ни
территории с ачмт-фгцммч
типом водного ни зший
1	— волоупор; 2 - ypom-m. m»\m
товых вод; 3 — слаГюп^миин
мые грунты; 4 — заГниирн-шиг
земли; 5— всрхоиос (ищии,
378

Iскапливается в пахотном слое, для осушения почв надо ускорить
•	гок почвенной влаги.
Грунтовый тип водного питания. Признаки земель с грунтовым
шиом водного питания:
участки расположены в пониженных местах;
неглубокое залегание уровня грунтовых вод;
почвы и грунты хорошо проницаемы (пески, супеси);
площадь внешнего водосбора значительно превышает площадь
о» уигения. Запасы грунтовых вод могут пополняться за счет осад¬
ит, подземного притока с водосбора, фильтрации из рек и водо-
чраиилищ (рис. 2.101).
В зависимости от формирования грунтовых вод выделяют сле-
пующие три подтипа водного питания.
Подтип 1 — приток грунтовых вод по водоносному пласту со
i	троны внешнего водосбора (рис. 2.101, <з). Признаки земель с
н им подтипом водного питания:
участки расположены в пониженных элементах рельефа (на
нижних частях склонов в притеррасных частях долин, в пой¬
мах, местных понижениях);
грунты хорошо проницаемые;
фунтовые врды, поступающие с водосбора, расположены
близко к поверхности; площадь осушения намного меньше
площади водосбора, значительный приток грунтовых вод, со¬
держащих много растворенных веществ.
Как правило, на таких землях образуются потенциально плодо¬
родные низинные болота. Для устранения причины переувлажне¬
нии нужно уменьшить или перехватить приток грунтовых вод на
участок.
Гмс. 2.101. Схематические
шцюгсологические разрезы по
претории с грунтовым типом
полного питания:
II	приток грунтовых воде водо¬
ем».»; I» бассейн грунтовых вод;
приток фильтрационных вод
н I ргк (I нодохранилииц; / — водо-
II.и ими пласт; 2 и 5 — уровень
|| 'уи юных вод до и после подпора;
г ипдоупор; 4 и 6 — уровень
■ ■■п.! к |>еке после подпора и до
подпора
• Vr?77/l//L>.	; .. .
) I II п ° I I I Ы
379

Рис. 2.102. Схематические тщитомгш им»
разрезы но территории с ipyirrono ишифимл!
подтипом волною пи пиши
а — выклинивание напорных иод. и. tt 	ми
ное подпитывание грунтовыми жшммп. / т.»
упор; 2— водоносный пласт; 3
мый грунт; 4— пьезометрический	м	ни.,.
ных вод; УПН — уровень пьсзомпрнчп пни и
пора;	'	приток	напорных	пол ■■«» i
/;■ напорное подпитывание фунишмч пн i
Подтип 2— бассейн груиини.н
вод, формирующийся шин
средственно на переувлажмиити
территории за счет инфияырлшш
выпадающих осадков в грушож.и
воды при слабой естесгнгшпт
дренированности (реки иКннтч.
ны, с малыми уклонами, мроиу. t
ная способность их низкая) (рис. 2.101, б). Этогг подтип но/и и п > ■
питания характерен для участков, сложенных хорошо водой ршш
цаемыми грунтами (например, пески ледникового происм» *• м
ния), подстилаемые водоупором, мощностью до 10...30 м.
Признаки этого подтипа водного питания:
расположение на пониженных участках с безуклонным ргпм
фом с микропонижениями;
хорошо проницаемые грунты;
слабый отток подземных вод;
близкое расположение уровня грунтовых вод к поворчим ш
(0,2...0,5 м);
осадки превышают испарение;
площадь осушения совпадает с площадью водосбора.
На таких землях в местах понижений при зарастании о up фмр
мируются низинные торфяные болота со значительной моими,
стью торфа, потенциально плодородные с большим количггик. .
питательных веществ (азот, фосфор и др.), с хорошим митра.),
ным питанием грунтовых вод. Размеры заболоченных нлош.рн
измеряются от сотен до миллионов гектаров (Белорусское Им и
сье, Мещера). На повышенных участках рельефа произрасти и ф
сновые леса, в понижениях — березовые, ольховые, оститы
много крупных и мелких озер. Преобладают низинные болом ш
реходные и верховые болота формируются как дальнейшая и,ими
развития низинных.
При гидротехническом строительстве возможен приток фн и.
трационных грунтовых вод из водохранилищ и подпер u.i s p. i
380

(рис. 2.101, в). На таких землях, как правило, образуются низинные
иолота. Для устранения причин переувлажнения необходимо пере¬
метить приток на участок грунтовых или фильтрационных вод.
Подтип 3 — грунтою-напорный подтип водного питания. Ис-
тчник переувлажнения земель — напорные подземные воды.
11ричина переувлажнения — значительный приток напорных под-
и-мных вод из-за высокого уровня пьезометрического напора в
подоносном пласте, подстилающем фунтовые воды, при слабой
птественной дренированности территории. Напор в водоносном
пласте образуется за счет разности высот области формирования и
■	>|>ласти разфузки подземных вод. Разгрузка напорных вод может
происходить путем выклинивания их через гидрогеологические
пк на в покровном пласте, нередко с образованием озер роднико-
|нн(> питания, и путем подпитывания грунтовых вод через сплош¬
ной слабопроницаемый покровный пласт (рис. 2.102).
Признаки земель с этим типом водного питания:
расположение на пониженных элементах рельефа (долины,
iioiiMbi, нижние части склонов);
наличие напорного водоносного пласта с уровнем пьезометри¬
ческого напора выше уровня грунтовых вод;
площадь переувлажнения меньше площади водосбора;
равнинный безуклонный рельеф;
плохая естественная дренированность.
11а таких землях образуются низинные притеррасные болота.
Чшбы устранить причину переувлажнения, нужно снизить уро¬
ним. пьезомефического напора подземных вод. Интенсивность
поступления напорных вод на поверхность земли можно вычис¬
ти» но уравнению Дарси
. Ah
Р = ^—,	(2.282)
7о
| п 7^ — соответственно коэффициент фильтрации и мощность покровного
ыппироницаемого пласта, через который фильтруются напорные воды под дей-
iiuu'M превышения уровня пьезометрического напора над поверхностью земли
W/
Намывной тип водного питания. Источником переувлажнения
•шияпся поступление и застаивание па осушаемой территории
имш'рхпостных паводковых или делювиальных вод. Причина пе-
|ч умллжнения — отсутствие стока и впитывания накопившихся
нмигрхпостных вод. Застаивание поверхностных вод вызывает за-
■	нчлчикание земель, снижает эффективность их сельскохозяй-
•	шитого использования. Различают два подтипа намывного пи-
mi игл - аллювиальный и делювиальный — это наиболее богатый
ми »;ш.1слм питательных веществ тип водного питания.
381

Подтип 1 — при аллювиальном подтипе намывною ннмнмч
источником переувлажнения являются паводковые m>;n.i |i ,
озер, затапливающие низменность (рис. 2.103, I). При iiihhi и
мель с этим подтипом: паводковый уровень воды н пешчнпн
выше поверхности земли, безуклонный рельеф, слабонрыщн.и
мые фунты, продолжительность паводка больше допустимой ни
хозяйственному использованию земель; замедленность игыини
поверхностных вод. Земли, периодически затапливаемые и.иим
ковыми водами, называют поймами. На поймах обычно oiip.nv
ются плодородные аллювиальные почвы, а при длителы юм t;i i hii
лении — лугово-болотные почвы. Интенсивное сельскочо 1чн
ственное использование этих земель (польдеры, участки » поим.it
рек) возможно лишь при обваловании и применении мехшшчп
кого водоотвода.
Подтип 2 — делювиальный (склоновый) подтип водного ним
ния. Переувлажнение земель происходит за счет посгуитпич
воды с окружающих склонов (рис. 2.103, II). Прилегающие тми
сборы сложены слабопроницаемыми грунтами. Выпадающие ни
водосборе осадки не могут просочиться в глубь грунта и стеклан и
виде склоновых делювиальных вод. Прилегающие склоны и ipi.m.i
промоинами и оврагами.
Основные признаки этого подтипа водного питания:
расположение в пониженных частях склонов, в долинах рек
минеральные слабопроницаемые фунты склонов;
рельеф безуклонный, выровненный наносами, поступающими
с делювиальными водами;
значительные размеры водосборной площади, примыкаюиип i
данному участку.
На таких землях обршуюич
низинные болота с плодородными
почвами. Для осушения и-мгш.
требуется предотвратить посту)i
ние поверхностного притоки i мы
шележащих водосборов и огне* ш
_.jL
3	т—' .■ ;	— — г".
Рис. 2.103. Намывной тип водного липшим
/— аллювиальный подтип: /— водоуиор. ’	\
лювиальные отложения; 3 — бытоноп у|и»ц- и-
воды в реке; 4 — пьезометрический уршпщ
порных вод; // — делювиальный подши /
бопроницаемые грунты; 2 — делю»и;шыи.и ш«
со склонов; 3 — осушаемая территории. / ни
раги
382

Гпс. 2.104. Схематический гидрогеологический разрез но речной пойме со смешан¬
ным типом водного питапия (аллювиальный подтип и грунтово-напорный подтипы):
IIVII - паводковый уровень воды в реке; БУ — бытовой уровень воды в реке; УГВ — уровень
грунтовых вод; УГШ — уровень пьезометрического напора
\
гт за пределы осушаемой территории. При сочетании нескольких
m нов водного питания часто возможен тип смешанного водного
мигания (рис. 2.104).
2.6.3.3.	ОСОБЕННОСТИ ВОДНОГО БАЛАНСА ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
Наиболее простая структура водного баланса всей планеты
1гмля: осадки равны испарению плюс сток Ос= И + С. Водный
и,шанс используют в гидрологии, метеорологии, мелиорации при
ирлктеристике водного режима почвы, для определения типа
иидиого питания. Водный баланс — соотношение между приходом
и расходом воды за определенный промежуток времени для ка¬
ши либо территории или водного объекта (моря, озера, водохра¬
нилища, реки, подземных вод); количественное выражение круго-
кшрога воды в природе. Элементы водного баланса подвержены
шмснениям, вызванным многолетними или сезонными колеба¬
ниями метеорологических условий климата, а также изменениям,
имеющим одностороннюю направленность для данной геологи¬
ческой эпохи и связанным с хозяйственной деятельностью чело-
ИеКЛ.
Йодный баланс может быть рассчитан за многолетний период,
мьч сезон, месяц, декаду и другой промежуток времени для водно-
н» оОьекта, слоя почвы и др. В общем случае учету подлежат ат-
чигферные осадки, горизонтальный перенос и отложения снега,
ним юмный и поверхностный сток, испарение, изменение запасов
им,н и в почве, водоемах и др. В отдельных случаях в детальном
383

учете всех элементов водного баланса нет необходимое ш Сними
щью водного баланса можно установить наличие, испиши и и
причины прихода, расхода и накопления (убывания влаги u i римм
цах любой территории).
Водный баланс сельскохозяйственных угодий даст шпмщ
ность обосновать необходимость и состав необходимых мпипu*.i
тивных мероприятий, обеспечивающих повышение плот>|»>м1м
почвы.
Значения, характеризующие приход, расход и изменения мил
сов воды, называют статьями водного баланса, цель которою у< м
новить количественное соотношение между ними (приходными и
расходными статьями водного баланса).
Возможны следующие формы математической записи полти и
баланса: если приходную часть баланса приравнивают к раем><и и >fi
и они равны, то это равенство (баланс); если в равенство сиж |.
жится одно или несколько неизвестных, то это уравнение.
Общий вид водного баланса
П — Р = ± Д W,
где П — сумма всех приходных элементов; Р — сумма всех расходных >ж‘мгми»п
±AW— изменения запасов воды.
Водный баланс может быть скомпенсированным, когда прпчи .
равен расходу, П = Р; положительным, когда приход больше р,п
хода, Л> Р, при этом влагозапасы увеличиваются, уровень ipvu
товых вод повышается; водный баланс может быть отрицании,
ным, когда приход меньше расхода, П < Р, при этом запасы тшм
уменьшаются, уровень грунтовых вод понижается.
Анализируя балансы, надо иметь в виду, что за длительным н<
риод на переувлажненных землях устанавливается среднем!ими
летнее равновесие между приходными и расходными стап.чмн
накопление запасов воды или их сработка не происходят. Дни мы
явления причин переувлажнения анализируют короткие перни н,|
влажные годы, ответственные периоды года (весенний ианомш
дождливые летние периоды).
Из балансов для естественных (до мелиорации) условий ми iчт.
определить, за счет каких элементов баланса, в каком баланс nw? i
слое и в каком количестве накапливается вода на территории
Если AWn0B > 0, то за анализируемый период поверхность
воды накапливаются на территории за счет поверхностного ujm
тока и осадков, следовательно, надо уменьшить или полти и.",
перехватить приток и усилить оггок и впитывание. Уснини.т
впитывание поверхностных вод в почву специальными меронрп»
тиями нецелесообразно, так как отводить почвенные воды намт.
го труднее, чем поверхностные, на это требуется много времени
384

При AlVn04e > 0 за анализируемый период накапливаются по¬
мненные воды. Улучшить баланс почвенных вод можно, уменьшив
ишпывание и увеличив просачивание воды вглубь. Однако почва
мри этом сильно промывается, что ухудшает плодородие, требует
ипессния повышенных доз удобрений, загрязняет фунтовые воды
им носимыми из почвы веществами. Уменьшают впитывание, воз-
игметвуя на баланс поверхностных вод. Таким образом, регулиро-
иание баланса почвенных вод на задернованных слабопроницае¬
мых почвах целесообразно осуществлять путем отвода поверхно-
I ш г.IX вод, а на пашне — ускорением внутрипочвенного стока.
При ДИ^р > 0 на территории накапливаются грунтовые воды и
попытаются их уровни. Уменьшить запасы грунтовых вод можно
•	пижением или перехватом их притока, усилением оттока и
уменьшением напорного подпитывания. На баланс фунтовых вод
но (действуют следующими методами: перехватом подземного
притока со стороны, отводом грунтовых вод, снижением напорно-
| hi и подстилающем водоносном пласте.
Для переувлажненных земель составляют и анализируют раз¬
личные водные балансы в зависимости от цели их составления.
Йодные балансы различают:
по рассматриваемому периоду (естественные, проектные усло-
иия);
нариантам проектируемых мелиораций (осушение, осушение с
упражнением земель);
продолжительности расчетного периода (годовые, среднемно-
кн1с1ние, расчетной обеспеченности, сезонные — весенний, веге-
ммионный, летнее — осенний и т. д.);
годам разной влагообеспеченности (влажные, сухие);
площади (для площади водосбора, для осушаемой площади,
на I га).
При использовании среднемноголетних показателей измене¬
ние (апасов влаги от начала до конца года можно не учитывать.
При составлении водного баланса за сезон необходимо учитывать
ра шые запасы влаги на его начало и конец. Статьи водного балан-
i	а п его запасы для единицы площади измеряют в миллиметрах
| пои поды или в кубометрах на 1 га.
11омимо общего водного баланса необходимо составлять част¬
ные йодные балансы: поверхностных, почвенных, безнапорных и
напорных грунтовых вод, так как в общем водном балансе исчеза-
||• I такие важные для почвы статьи, как впитывание Ви, водообмен
мг/кду почвой и фунтовыми водами g, а это связано с изменением
I испогности или накоплением питательных веществ.
При составлении водных балансов осушаемых земель руковод-
1 I нукггся общими правилами:
четко определить отрезок времени (год, вегетационный период
385

и т. Д.); объем природного тела (площадь или 1 га), к каком > >м»
(водный — баланс зоны аэрации до УГВ, и корнеобигаемои и.им
до водоупора или отдельных слоев).
Составим частные водные балансы поверхностных, почнстм.к
и безнапорных и напорных грунтовых вод суши за интгри.ш ирг
мени Т для осушаемой территории, добавив дополнительные in
кусственные статьи баланса (дренаж, орошение, управляемы! чс
ловеком) (рис. 2.105).
Баланс вод:
поверхностных
Д Wn0B = П\ + Ос + Ор- Ст1 - Я,п - вп)	(}	'Н11
почвенных (зона аэрации)
ЛИш)чв=#п -Иф-Tp-g+K;	(.'	'Н о
фунтовых (безнапорных)
ди^р = n2 + g + Р-с^-Др;	(.'.’м.|
напорных фунтовых
AWm = n3-P- Ст3 -Дрн.	(.>	*Н/1
Составим общий водный баланс (при этом послойное тлимо
действие статей водного баланса исчезает).
386

\W- AfVn0B + ДЖпочв + ДИ^ + ДWHn = Пх + П2 + Я3 - С,., -
-	Сг2 - Сгз + Ос + Ор - Яв.п - Иф- Тр-Др- Дрн, (2.288)
пи Л^Киж» Д^почв» ЛИф, ЛИ^ П — изменение запасов соответственно поверхност¬
ных, почвенных, подземных безнапорных и напорных вод; Яь Я2, Я3, Qi, Cj2,
i	,t приток на балансовую территорию соответственно поверхностных, подзем-
пи ч оешапорных и напорных вод, а также их отток с территории; Ос — атмосфер-
iii.ii' осадки; Ор — подача воды на орошение; ИВ ПУ //ф, Тр — испарение соответ-
•	шпик) с водной поверхности, с почвы, транспирация растениями; Вл — впиты-
IHIIIIU- нлаги в почву; g — просачивание (инфильтрация) части почвенной влаги в
Ч'ункжые воды; иногда это может быть и капиллярное подпитывание (с обрат¬
ным шаком); К — конденсация влаги в почве; Р — напорное подпитывание со
•	троим глубже залегающих напорных подземных вод, которое также может быть
п « обратным знаком, т. е. разгрузка безнапорных вод в напорный пласт при соот-
пи< тнующем соотношении напоров в этих пластах, особенно когда идет откачка
мины из напорного пласта; Др — отвод безнапорных вол дренажем; Дрн — откачка
MillinpHMX вод.
И многолетнем разрезе ДЖ= 0.
Гели сложить четыре приведенных балансовых равенства, то в
иич сократятся важные статьи: впитывание в почву, инфильтра-
нни к грунтовые воды, взаимодействие между напорными и безна¬
порными подземными водами, что существенно обеднит анализ
шщпого баланса.
Псе составляющие водных балансов должны быть определены
непосредственными замерами в полевых условиях. Запасы влаги в
кочне в начале и в конце расчетных приходов определяют по
КН.1ЖПОСТИ почвы. Осадки измеряют с помощью дождемера. Отток
им.и и в глубокие слои зависит от количества осадков, испарения,
р.» тигельного покрова. Расход влаги на испарения почвы под рас-
мпемьным покровом состоит из физического испарения с поверх¬
ности почвы и транспирации. Сумму этих величин называют сум¬
марным испарением или водопотреблением растений. Это наибо¬
лее шачимая составляющая водного баланса почвы, определяется
прямым методом (с помощью почвенных испарений, лизиметров,
ii	1!1кжс по динамике влажности и водному балансу) и (или) кос-
пгнпмм (методы теплового баланса, турбулентной диффузии, рас-
че I испарения по метеоданным) методами. Невязки в уравнениях
цок.) (ывают неточность определения отдельных составляющих и
vk;i (ыкакхг на необходимость дополнительных изысканий.
It различных природных условиях и при разных типах водного
питания переувлажненных земель отдельные составляющие ба-
I кк оных уравнений могут быть очень малы или полностью отсут-
| Iцопать.
I ;ik, при атмосферном типе водного питания приток на терри-
inpiiio поверхностных и подземных вод со стороны вышележащих
■ннюсГюров отсутствует, впитывание и водообмен малы, а наболо-
|.1ч впитывание и промываемость значительны.
387

При грунтовом типе водного питания в подтипе 6aeceiin ipwi
товых вод (подтип 1) приток и отток грунтовых вод малы, И МОЛ | и
пе 2 приток грунтовых вод с водосбора велик, а отток мин При
грунтово-напорном подтипе водного питания (подтип .1) (rimhi
ное значение в водном балансе имеет напорное питание.
При намывном типе водного питания существенная роль и мои
ном балансе принадлежит притоку поверхностных вод.
Антропогенное влияние даже на один элемент баланса ммруим
ет природное равновесие и изменяет все остальные статьи
са. Поэтому для условий осушения необходимо составлять иолы*
балансы.
Человек может регулировать приток и отток вод с террширии
Таким образом, можно существенно изменять структуру ио/пти»
баланса для повышения продуктивности территории. При ним
надо иметь в виду, что статьи водного баланса взаимосвязаны. I l.i
пример, при уменьшении в балансе почвенных вод впип.ишшн
почва становится суше, но изменяются и другие статьи: трипсин
рация, обмен почвенных и грунтовых вод. Увеличив просачиилмн.
вод вглубь, возрастает вынос питательных веществ, ухудпшги ч
плодородие почвы, поэтому механически делать это нельзя.
Для условий осушения необходимо составить систему ур;иин
ний водного баланса, учитывающих принятые методы мслпор.1
ции и их влияние на все составляющие балансов.
Анализ водных балансов в отдельные периоды позволяет у и»ч
нить тип водного питания. Для решения мелиоративных задач <> i
ного водного баланса недостаточно, их надо дополнять уракмеми
ями движения подземных вод, которые нужны для описания ими
тывания влаги в почву, ее распределения по глубине, для оирпн
ления влагообмена почвенными и подземными водами, им
многом определяющие направление почвообразовательных мри
цессов. Эти уравнения лежат в основе расчета инфильтрациошти
нагрузки на дренаж.
Уравнения движения воды:
ламинарный режим (формула Дарси) v = КфГу	(Л WM
турбулентный режим (формула Шези) у = с4Ш. (2, Мим
Одновременно с уравнениями водных балансов для осушппик
земель должны быть составлены прогнозы питательного, тем тин ■
го, солевого (изменение кислотности), воздушного режимом, и.»
ланс гумуса, рассмотрены возможные варианты мелиоратпштш
режима с эколого-экономической оценкой. Анализ водных Г>;имн
сов дает основание для оценки влияния мелиораций на окружай»
щую среду (ОВОС).
388

2.6.4. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ ОСУШЕНИЯ
2.6.4.1.	МЕТОДЫ ОСУШЕНИЯ
Установление типов водного питания и анализ водных балан-
I пн осушаемых земель позволяют определить причины переувлаж¬
нения и методы их устранения — методы осушения.
Метод осушения сельскохозяйственных земель — это принцип
мп (действия на факторы переувлажнения корнеобитаемого слоя.
Метод осушения определяет выбор конструкции системы, распо-
'ЮАсние ее в плане. Можно применять несколько методов осуше¬
нии н зависимости от типов водного питания на осушаемой терри-
|П|)||И.
Кыбор метода осушения определяется причинами избыточного
переувлажнения, сельскохозяйственным использованием осушае¬
мых гсмель и т. д.
Различают следующие методы осушения сельскохозяйственных
•емель (рис. 2.106):
ускорение поверхностного и внутрипочвенного стока (при
атмосферном ТВП);
понижение уровня грунтовых вод (при грунтовом ТВП, под-
1ПН бассейн грунтовых вод);
з
в
Рис. 2.106. Схема методов осушения:
уг» п|н;пие поверхностного стока; б — ускорение стока но пахотному слою; в — ускорение
•	*v i|и’пiii'i'o стока; г — уменьшение притока на осушаемую территорию извне; д — ускорение
»'сникшим в пахотный слой; 1 — пахотный слой; 2 подпахотный водонепроницаемый
i"il < открытые каналы; 4 — закрытые собиратели с проницаемой засыпкой; 5 — то же,
иодопронипаемый; б —дрены; 7— подпахотный разрыхленный слой
389

ограждение от притока грунтовых вод с водое(>ор;1 (при
фунтовом подтипе водного питания);
снижение напорности в артезианских слоях (при ipviiiuit.»
напорном типе водного питания);
ограждение участка от притока поверхностных иод с нош.
сбора (при намывном ТВП, делювиальный подтип);
защита от затопления водами рек, озер, водохранилищ и р.
гулирование сроков и продолжительности затопления уч;м n-.i
(при намывном ТВП, аллювиальный подтип).
Из-за многообразия природных условий и причин избыточно! п
переувлажнения земель лишь в редких случаях удается достичь 11 ><
буемого осушения только одним методом, поэтому часто комЬшш
руют несколько методов осушения при смешанном типе нош mu.
питания. Особенно это относится к пойменным землям, водно и<>.
душный режим которых формируется с участием многих фпморои
Метод ускорения поверхностного стока практически примени
ют только при осушении лугов и пастбищ или участков длшпн.
ного залужения с плотной дерниной. На пашне сток на поперчим
сти образуется только после насыщения пахотного слоя до ионной
влагоемкости. В этом случае удаление только поверхностных и», i
не решает задачу осушения, необходимо, кроме того, осноОошмь
от излишней воды пахотный слой метолом усиления внутриноч
венного стока. Этот метод широко применяют при осушсиии ми
неральных избыточно переувлажненных земель с тяжелыми т.
чвами, используемых под пашню.
Уровень грунтовых вод в соответствии с требованиями сели i- ..
хозяйственных культур и сельскохозяйственного произволе пи ни
нижается в тех случаях, когда повышение уровня грунтоныч и. и
вызвано атмосферными осадками, поступлением грунтовых и m
грунтово-напорных вод с водосбора, подпитыванием напорными
грунтовыми водами с помощью самотечных осушительных пн i- м
(рис. 2.107).
Уровень грунтовых и грунтово-напорных вод понижают нм и.,
чвах легкого гранулометрического состава и низинных торфчнм
ках. Избыточная грунтовая вода удаляется через толщу подними
ного слоя.
Ограждение осушаемой территории от притока поверхжн шы-
(делювиальных) и грунтовых вод, подступающих с вышележиии m
водосбора, обязательно, когда есть такой приток.
Защита от затопления водами морей, рек, озер и водохранилищ,
или его регулирование при аллювиальном питании позволяе! . «•
здать благоприятный водный режим и обогатить почву nm;iif >ii.
ными веществами, содержащимися в наносах. Для этого t ip..ч.
осушительные системы с машинной откачкой воды или прои
тельством польдеров (рис. 2.108; 2.109).
390

Рис. 2.107. Схема самотечной осушительной системы:
/ жшоириемник; 2 — шлюз-регулятор; 3 — магистральный канал; 4 — полевая дорога; 5 —
i'i.iii.i(i коллектор; 6— мост; 7— нагорно-ловчий канал; 8 — открытый осушитель; 9— на-
)«1*.цк|«*|111с течения воды; 10— устьс закрытого коллектора; // — дрена; /2 — закрытый коллек¬
тор; 13 — колодец на закрытом коллекторе
Рис. 2.108. Схема осушительной системы с машинным водоотводом:
•	и упшгельная сеть; 2 — нагорный канал; 3 — шлюз; 4 — водоприемник; 5 — насосная
станция; 6 — регулируемая емкость; 7 - дамба

12	3	4	5	b	/
Рис. 2.109. Морской польдер (рсзрез территории польдера Зайщерзсс, Голшниипм
/ — уровни моря (Л/j, М2 — прилив, отлив); 2 — дамба; 3 — осушительные каналы 		ш
порядка; 4— подводящий магистральный канал; 5— насосная станция; 6~~ сулиммшыи ш м
По типу регулирования водного режима на осушаемой и рри
тории системы делят на системы одностороннего действия (опт
дят только избыточные воды) и двустороннего действия («наши
тельно-увлажнительные), обеспечивающие наряду с отколом и >
быточных вод увлажнение почвы в засушливые периоды. < ч
также системы оборотного типа, в которых вода накаплин.и и
во влажные периоды и расходуется на увлажнение — и ч;к уш ш
вые.
В отличие от методов, определяющих пути, по которым ниш
точная вода удаляется из почвы, способы осушения определяю! и
нические средства, с помощью которых решается осушение и.т
ной территории.
Способ осушения — это конкретная система технических (i n<ip><
и агротехнических) мероприятий, направленная на рсалпмпнт
методов осушения.
Применяют следующие способы осушения избыточною ш р>
увлажнения земель:
открытые и закрытые собиратели в сочетании с arpoMcnim|t.i
тивными мероприятиями;
систематический дренаж (горизонтальный и вертикальный)
ограждающая сеть нагорных, ловчих каналов, головные, t» р.
говые дренажи;
обвалование для предотвращения затопления территории in
водковыми водами;
агромелиоративные мероприятия без устройства посюнши.п
осушительной сети.
Способ осушения назначают в соответствии с типом вочнш
питания, выбранным методом, предполагаемым сельском» ит
392

стенным использованием земель и с учетом технических возмож¬
ностей осуществления данного способа.
Вследствие большого разнообразия природных и хозяйствен¬
ных условий на каждом объекте осушения обычно применяют не
один, а несколько способов осушения в различных сочетаниях.
Дня ускорения или регулирования стока поверхностных вод при¬
меняют способ устройства открытых каналов или закрытых соби¬
рателей. Закрытый систематический дренаж применяют при необ¬
ходимом понижении уровня грунтовых вод. Снижение напорного
подпитывания грунтовыми водами можно достичь с помощью
нертикального дренажа. Перехват воды, поступающей с прилегаю¬
щих территорий, перехватывают, устраивая оградительную сеть
(нагорные, ловчие каналы, береговые дрены), а для зашиты терри¬
тории от затопления — дамбы обвалования и машинный (с помо¬
щью насосных станций) водоотвод для удаления избыточных вод.
Агромелиоративные мероприятия без устройства постоянной осу¬
шительной сети можно применять при осушении тяжелых мине¬
ральных почв, когда избыточное переувлажнение кратковремен¬
но. Комбинированный способ выбирают, когда предусматривают
несколько методов осушения.
2.6.4.2.	ОСУШЕНИЕ МЕТОДОМ УСКОРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО
И ВНУТРИПОЧВЕННОГО СТОКА
Принцип действия регулирующей сети при ускорении поверхност¬
ного стока. При атмосферном типе водного пи тания, когда избы-
I очные атмосферные осадки задерживаются на поверхности и в
почве, регулирующая сеть должна ускорить отвод этих вод. Необ¬
ходимое время отвода избыточных вод с поверхности или из па-
чотного слоя почвы зависит от сельскохозяйственного использо-
нания осушаемых земель и определяется требованиями растений к
содержанию влаги в почве и возможной продолжительностью за¬
топления поверхности. При осушении возможны варианты:
участки используются под сенокосы, пастбища и под пашню.
Для осушаемых участков, используемых под сенокосы и паст-
оища, характерны тяжелые по гранулометрическому составу грун¬
ты, поверхность покрыта плотной дерниной, поэтому поверхност¬
ные воды плохо впитываются в почву. В связи с этим возникает
шдача — ускорить поверхностный сток.
На осушаемых участках, используемых под пашню, верхний
пахотный слой рыхлый, поверхностные воды впитываются в него,
н возникает необходимость ускорения внутрипочвенного стока.
В качестве регулирующей сети применяют закрытые и откры¬
тые собиратели, предназначенные для сбора и удаления избыточ¬
ных поверхностных вод и отвода их в проводящую сеть.
393

Принцип действия регулирующей сети по ускорению ойкни
поверхностных вод продемонстрируем на примере.
Пусть по естественной поверхности (рис. 2.110, а) от m.p\;i ми
досбора, отмеченного точкой А, стекает тонким слоем вода к him
ней точке водосбора Б по пути протяженностью L со скоро» п.ю
vn0B, которая при небольшом изменении слоя воды на нопсрчни
сти будет зависеть в основном от коэффициента шерохоиаим ш п
скорость движения воды по поверхности будет очень малл, чю и
медляет отток поверхностных вод. Время отвода воды до осумк
ния склона
Скорость стекания воды по поверхности вычисляют по форму¬
ле Шези
где С — скоростной коэффициент, определяемый по формуле Н. П. Пашюпс ми.»
^1 ^/vnou*
v=c7^7,
c =—Ry; здесь п — коэффициент шероховатости поверхности; R — гилрлшиги
h
ский радиус потока;	гДе	со	=	/?/?	(здесь	В	—	ширина	потока;	h	—	uivi>iin.>
воды); х = #+2/?; I — уклон иоигр'
склон
/
/
Значением — можно ирг in п
)))))))))))))))))) ni'Dimmt)
речь, так как оно близко к 0* i
R - Л, при у = 0,5, v=—yfJ.
п
В
а
1-1
\ \
KL
б
Рис. 2.110. Схемы к расчету »ir|ii.i
тых собирателей (а) и расположит»!
их на нлане (б)
394

Среднее время освобождения поверхности от избыточной воды
u.i склоне длиной L — или время затопления
'™=тт	<2-291)
Для значительного уменьшения продолжительности затопле¬
нии поверхности t^T необходимо:
уменьшить L, устроив N открытых собирателей с расстояни¬
ем между ними
1= L/N\	(2.292)
уменьшить шероховатость поверхности п, спланировав (вы-
ровнив) поверхность земли, уничтожив кочки, срезав кустар¬
ник, разделав дернину. При этих работах должен быть восста¬
новлен нарушенный слой. Увеличение уклонов поверхности
)смли связано с большим объемом планировочных работ и, как
правило, это нецелесообразно. Дополнительные мероприятия,
которые могут дать некоторое увеличение впитывания влаги в
почву, применяют редко, и они дают слабый эффект.
Для значительного уменьшения времени освобождения склона
•	и иолы поток перехватывают через короткие отрезки пути от-
I рытыми собирателями — элемент открытой регулирующей сети в
пипс каналов глубиной 0,8... 1,2 м для отвода поверхностной и
имугрипочвенной воды. Поперечное сечение их — равнобокая
флпеция шириной по дну 0,4...0,5 м, заложение откосов 1:1.
/I ii и на собирателей зависит от размеров участков с одинаковыми
уклонами, она редко превышает 1 — 1,2 км. Минимальный уклон
■u.i 0,0003. Расстояние между собирателями зависит от уклонов
моиерхности и климатических условий местности и составляет
ьо .200 м. Открытые собиратели для осушения пашни не приме-
11ШОТ, так как они мешают работе техники.
Открытые собиратели нарезают поперек склона (под острым
Vi ном к горизонталям) (рис. 2.110, б). Такую схему расположения
илилвают поперечной. Открытые собиратели отводят воду в от-
I рытые коллекторы по односторонней или двусторонней схеме.
Расчет открытой регулирующей сети для ускорения отвода повер¬
хностных вод при осушении лугов и пастбищ. Способы расчета от-
I рытой сети по ускорению поверхностного стока разрабатывали
\ II. Костяков, А. Д. Брудастов, А. Д. Дубах и др. Далее рассмот¬
рено решение, предложенное С. Ф. Аверьяновым.
Рассмотрим формирование поверхностного стока на участке
протяженностью L между двумя открытыми собирателями
ipirc. 2.111).
395

pi I I I J
Рис. 2.111. Схема формирошншн мч
верхностного стока между ошрмм.иш
собирателями
За начальные услошш при
мем момент времени, когда при длительном выпадении дожнпии
осадков интенсивностью р, испарении интенсивностью г и шиш
сивности впитывания q на поверхности почвы образуетгп ииш
стока у.
В первую фазу на элементарном участке Ах, расположен мим \\\
расстоянии х от нижнего собирателя, слой воды увсличпн.и н ч
вследствие превышения интенсивности выпадения осадкой и м
интенсивностью испарения и впитывания, т. е. р > е + <уэ o(>i>,i »vi i
ся сток.
Для элементарной площади Ajc с шириной, равной едим пне. »*'
пишем элементы водного баланса поверхности вод за нремч \/
Приход: приток с верхней части (?Д/; накопление слоя осл/и пи
pAxAt' 1. Расход равен испарению и впитыванию (е + д)АхЛ( * 1. ш
ток через нижнюю границу (Q + AQ)At, здесь Q — расход нот-|»*
ностного стока с вышележащего склона. Приращение ииымш
поверхностных вод АуАх * 1.
Балансовое уравнение для рассматриваемого случая
QAt -I- pAxAt * 1 — (е + q)AxAt - 1 — (Q + AQ)At = АуАх ■ 1. (Л м) \\
Выполнив алгебраические преобразования и разделив ур.пш*
ние на AxAt * 1, получим
AQ	Ау
	+ р-е-а-—.
Дх-1	At
(Л ММ>
Обозначим через р величину (р — е — q), тогда
AQ _ Ау
—— + р = —.
Ах-1 At
Знак минус у члена AQ/Дх- 1 объясняется уменьшением р.н чм
да воды вверх по течению потока, т. е. с увеличением хзнак ими»,
члена Ay/At указывает на накопления воды за время At. При Л\ I'
и At -» 0 для полосы с шириной, равной единице, можно ми пн ,i 11
dQ
Р Ы Эх Г
(> "К.»
396

При установившемся режиме стока, когда прекратится накоп¬
имте воды на поверхности почвы, т. е. при dy/dt = 0, будем иметь
Для условий медленно изменяющегося движения можно при¬
ми п., что расход поверхностного стока
После интегрирования этого уравнения с учетом х = L, у = О,
чю соответствует слою стока у нижней бровки верхнего открытого
•	опирателя, получим
Обозначим толщину слоя стока при предельном установив¬
шемся режиме уо; тогда, используя предыдущее уравнение, запи¬
шем
Но иторую фазу при прекращении дождя (р = 0) сток уменьша-
|| ч Рассмотрим, как нужно разместить открытые собиратели,
поим сбросить воду с участка за определенное время.
<' прекращением^осадков р остались испарение и впитывание,
**«мI икпим е + q = q. Тогда дифференциальное уравнение для пе¬
рчима ,сиада имеет вид
(2.297)
Q = <йС-Лй, где CD = 1 • у, R = у.
Примем С = — у0,5, тогда Q = —y2J7. Взяв производную dQ/dx и
п	п
подставив полученное значение в уравнение (2.297), получим
Я
(2.298)
(2.298)
П
пина можно записать
(2.299)
п
—у2 =p(L-x).
(2.300)
п
(2.301)
Э t 4 йх
(2.302)
397

Слой воды уменьшается за счет испарения, впитыипнпи и \п<
личения расхода по длине. Для начального момент ном <|mhi
можно записать, что слой стока на поверхности в сечении \ ь\ и i
равен его значению на конец первой фазы у о- Расход шнш ,i im
верхностных вод во вторую фазу запишем в виде
(2 = cov; v = y l — y = — y2 l;
п п
dQ_2jf dy
Эх п Эх
Э£?
Подставляем найденное значение -г— в формулу (2.10.’>
ах
ду 277 ду _	.. ....
—~+	У-£- = Ч-	Iм"1'
Э/ п Эх
Решение этого уравнения после преобразования его к ниш и
ное дифференциальное уравнение в частных производных ш pin ■
го порядка при известном начальном условии уо сводится к пом •
Коши, решая которую, получаем расстояние между открытчч
собирателями, обеспечивающее освобождение участка от спои но
верхностных вод, образовавшихся после обильных осадке»» Г,н
стояние между открытыми собирателями
f 1-е ,
(* им,
L = 3,6—fnT
п
где 3,6 — размерный коэффициент перевода миллиметров в метры и ч;кч»и и • ».
(3600 - Л _
=3,6 ; /— уклон поверхности вдоль линии стока; п — коэффицппм ш* ?
^ 1000 )
ховатости поверхности; h — слой осадков, мм; т — параметр, х = Т/1\ (/ ис¬
требуемое для отвода воды, ч; Т\ — время выпадения осадков, ч); а ~ м»
ент поверхностного стока.
По данным Д. П. Юневича, при стоке малым слоем ко m|m|iiih>i
einr шероховатости п имеет следующие значения: хороню m in
ханная поверхность, борозды вдоль уклона п = 0,05; роштя он
нистая поверхность — 0,08; хорошо вспаханная поперек <1 и >.
поверхность — 0,12; свежескошенная поверхность луга II,Н,
тественный луг с высоким травостоем — 2,3.
398

Значение коэффициента стока а при уклоне поверхности мень¬
ше 0,01, по данным А. Н. Костикова, можно принять следующим:
11очва	Супесь и легкие суглинки	Суглинки Тяжелые суглинки и глины
а	0,15...0,2	0,2...0,3	0,25...0,4
Меньшие значения с относятся к лету, большие — к осени; для
иссны при стоке по мерзлой почве с = 0,7.„0,95:
Условия стока	о
Водопроницаемость почвы:
хорошая (пологие склоны, пашня)	0,3...0,4
средняя (средние склоны, луга)	0,4...0,5
ниже средней (лесные склоны)	0,5
малая (лесные склоны)	0,65...0,85
Весенний сток по мерзлой почве	0,70...0,95
Требуемое время отвода воды Т изменяется от нескольких ча¬
сов до нескольких суток и зависит от возделываемых культур (для
трав ориентировочно можно пользоваться данными рисунка 2.90,
пня пропашных культур продолжительность затопления не долж-
n;i превышать 18...24 ч).
Для приближенных расчетов значение впитывания q можно
принимать равное коэффициенту фильтрации. Испарение, по
книматическим данным, составляет е = 1...5 мм/сут.
Примерные значения расстояний между открытыми собирате-
пими следующие:
Vkiioh поверхности	<0,0005	0,0005...0,002	0,002...0,01	>0,1
Расстояние, м	60—100	80...120	100...160	140...180
Минимальный продольный уклон открытых собирателей по
но (можности по всей длине следует выдерживать не менее / =
0,(И)03.
Па плоских участках со сложным микрорельефом каналы заме¬
няют искусственными ложбинами (рис. 2.112) — неглубокие кана-
Ii.i с пологими откосами (1: 5...1:10) и малой глубиной (от 10 см в
штоке и до 10...45 см в устье), не мешающие проходу сельскохо-
шйственных машин; тракторные косилки свободно пересекают
т кбины в любых направлениях. Поперечное сечение ложбины —
1р;шсцеидальное или треугольное; нарезают их ложбиноделателя-
MU или фейдерами. Длина ложбин при ровном рельефе 400...
ЖЮ м, при мал'ых уклонах до 1500 м (минимальный уклон дна
н 0008...0,004). Ложбины располагают по западинам, они могут
ими. любой конфигурации в плане. Для улучшения их работы
шшцс засевают /наиболее влаголюбивыми и устойчивыми к затоп-
1ГПИ10 злаковыми многолетними травами. Весной ложбины рабо¬
399

тают хорошо, а летом и осеним пин
очень зарастают. Их надо оклишпам
одновременно со скашиванием ipan
на поле.
Для ускорения стока поперчит i
ных вод применяют агромеипмра
тивные мероприятия: сиаему м*
лиоративных приемов отимимпин
Рис. 2.112. Поперечный разрез	ВОДНО-ВОЗДУШНОГО режима пере\и
ложбины (размеры в м)	лажненных земель при ко щемима
нии сельскохозяйственных куш.up
На слабопроницаемых грунтах они дополняют работу осушим hi.
ной сети. Агромелиоративные мероприятия — это комплекс < м>
циальных приемов обработки почвы, направленных на ускоренна
поверхностного или внутрипочвенного стока. Это дешевые mi
роприятия, выполненные в сочетании с открытой или «лкрмми!
осушительной сетью и способствующие повышению урожаи пп. i и
сельскохозяйственных культур иногда на 30...40 %. Особо мл41 и»
значение агромелиоративные мероприятия имеют для малоуымт
ных участков с тяжелыми глинистыми или суглинистыми помпами
при атмосферном и склоновом типе водного питания (см pa i
дел 2.6.9).
Регулирующая сеть для ускорения внутрипочвенного сток» ii|mi
осушении земель под севообороты. Применение закрытых соГнфщг
лей, их расчет. Ускорение внутрипочвенного стока требуетеч ш
пахотных землях атмосферного и частично намывного типа шм
ного питания. С этой целью применяют закрытые собирлм чн
Они были впервые описаны Г. Н. Энгельманом в начале XI\ и
Термин «закрытый собиратель» и его конструкция впервые пр> •
ложены А. Д. Брудастовым для осушения аэродромов. РаГнны пн
изучению осушения тяжелых по гранулометрическому cot i.m
грунтов с помощью закрытых собирателей проводили и и {.та i
ной Европе. Идея применения закрытых собирателей заключаем и
в том, чтобы поверхностный сток перевести в подземный пум
проницаемой траншейной засыпки. Они в основном отводяi шн
из пахотного горизонта и верховодку. Закрытый собирашп.
трубчатая дрена диаметром обычно 5 см и длиной 33 см со синит
ной или прерывистой фильтрующей засыпкой до уровня пахший
го слоя. Вода в дренажные трубки попадает через стыки. И к.ей
стве фильтрующего материала используют песчано-граншшмм
смесь, шлак, гумусированный грунт и др. Благодаря порт м>н
фильтрующей засыпке обеспечивается гидравлическая сия п. ар*
ны с верховодкой, формирующейся на плужной подоите, и нм
верхностными водами. Закрытые собиратели применяют па им
лых, в основном глинистых почвах с коэффициентом филыражт
400

Рис. 2.113. Конструкция закрытых соби¬
рателей (размеры в см):
ii	по А. Д. Брудастову; б — узкотраншейные с
иодопроницаемой засыпкой; I — бетонная или
нгрлмическая труба; 2 — фильтрующая засыпка;
3 — пахотный слой
менее 0,1 м/сут. Для уменьшения
с гои мости закрытых собирателей
ii	жономии фильтрующего мате¬
риала иногда вместо сплошной засыпки траншей устанавливают
но его длине водопроницаемые колонки.
Глубина заложения закрытых собирателей 0,8...1,1 м, мини¬
мальный уклон дна /=0,003, длина дренажной линии до 200 м.
Конструкции закрытых собирателей показаны на рисунках 2.113;
’ 114.
Помимо перехвата и отвода поверхностного стока в условиях
полного насыщения водой пахотного и подпахотного слоев за¬
крытые собиратели отводят гравитационную почвенную и грунто-
ную воду и работают как закрытые дрены. Такое совмещение фун¬
кций собирателя и дрены возможно при смешанном типе водного
питания.
Один из параметров, определяющий эффективноегь действия
скрытых собирателей, — глубина их заложения (расстояние от
ионерхности земли до основания дренажной трубы). Устройство
i.iкрытых собирателей целесообразно на глубине 0,8...1,1 м. Уве-
ннение глубины связано с возрастанием пути и времени филь-
I рации поверхностной воды в дренажную трубу, поэтому нецеле-
чюбразно. Уменьшение глубины может привести к нарушению
прочности и надежности собирателей при переезде их техникой.
'I юбы осушительная регулирующая сеть включилась в работу ран-
iirii несной, глубина ее должна быть больше средней глубины про¬
мер $ания. Ширина траншеи по дну должна быть 0,5 м для обеспе¬
чения наилучших условий фильтрации воды. Расстояние между
мкрытыми собирателями, обеспечивающее отвод поверхностных
и почвенных вод в нормативные сроки, определяются расчетом и
| оставляют 8...30 м. Сроки отвода(воды зависят от культур; для по-
I'uv. 2.114. Поперечный разрез по закр!
собирателям:
I ммхотный слой; 2 — подпахотный слой; 3 —
|ч|||М|>ационная засыпка; 4 - дренажная труба
401

левых и овоще-кормовых севооборотов, искусственных пути
составляют 0,5...3 сут. Закрытые собиратели располагают ипигрп
склона, они отводят воду в закрытые коллекторы по одно» и>р"н
ней или двусторонней схеме.
При анализе работы закрытой регулирующей сети на гилпшч
почвах используют известную в теории фильтрации схему ш pi
движения воды вдвуслойной среде, вводя при этом некоторые <и*
пущения.
Согласно схеме работы закрытых собирателей, предложгнмни
X. А. Писарьковым и уточненной С. Ф. Аверьяновым и К. Л Мчш
поверхностные воды полностью насыщают пахотный слон, ,i ш
тальная их часть сбрасывается по поверхности в водоприемти
Расчетная схема поступления воды в закрытые собираггни нш
ле отвода поверхностных вод показана на рисунке 2.115.
Гравитационная вода по пахотному слою отводится со с pmm м
интенсивностью, м/сут,
qi=^L-e^	(.’.ИЫ
где \i — коэффициент водоотдачи пахотного слоя, доли единицы; h\ — мшит» м
пахотного слоя, м; / — нормативное время отвода гравитационной води п i n.ivm
ного слоя, сут; е — интенсивность испарения из пахотного слоя, м/cyi.
Время освобождения пахотного слоя от гравитационной пплм
сут,
z=j^a,	«.»».,
где В — расстояние между закрытыми собирателями, м;
г
B-Je+q2'
здесь к\ — коэффициент фильтрации пахотного слоя, м/cyf; q2 — ина'ипшпи
поступления воды в закрытый собиратель из подпахотного слоя, м/суг,
42 в2 ’
к2 и h2 — коэффициент фильтрации, м/сут. и мощность, м, подпахотной» « >im.i
'Tj t \s/S//////S/\ • . Р”
* к2
Рис. 2.115. Расчетная схема ншчуи'нши
воды в закрытый собирании,
/ -
пахотный слой; 2 — пошмхишыи
3 — траншейная засыпки
402

( редние значения коэффициента водоотдачи почв (грунтов), ji
(ноли единицы):
Ип'иы	Тяжелый	Средний	Легкий	Супесь	Песок	Торф
суглинок	суглинок	суглинок	низинный
Н	0,011	0,025	0,035	0,07	0.08...0.30	0,08...0,14
Нычислить (о. можно по эмпирическим формулам для торфяных
фунтов А. И. Ивицкого
|д = 0,11б^/лГ;	(2.307)
мня верхнего слоя минеральных грунтов Г. Д. Эркина
11 = 0,056^^.	(2.308)
По приведенным формулам можно подбором определить рас-
I юн мне между закрытыми собирателями. При расчетах закрытых
| шжрагелей назначают В= 10...20 м и проверяют время t освобож-
и мия пахотного слоя от воды, которое для основных сельскохо-
иин тненных культур не превышает 2...3 сут.
11сдостаток рассмотренной методики расчета — отсутствие ко-
игихгвениой оценки влияния водопроницаемости засыпки тран¬
ши! к] на режим работы закрытых собирателей. По данным Сев-
ПППГиМ, между водопроницаемостью фильтрующей засыпки и
I hi\< и ного слоя существует зависимость, например при ширине
цыпшеи 0,5 м и мощности пахотного слоя 0,25 м коэффициент
фи т. грации засыпки ку > 0,74 кх, а при уменьшении ширины
ip.uiiiien до 0,1 м к3> 1,85 к\.
По другим рекомендациям требуется, чтобы коэффициент
фи т. грации фильтрующей засыпки в 5... 10 раз превышал коэффи-
IIигш фильтрации грунта подпахотного слоя и лишь немного ус-
iwi.ui по проницаемости пахотному слою. Засыпка должна сохра¬
ни 11. расчетную водопроницаемость в течение нормативного срока
I -IV м>ы осушительной системы. Материал фильтрующей засыпки
m /юлжен подвергаться кольматации и механической суффозии.
Il.uiпучший материал: песчано-гравийная смесь, отходы текстиль-
|цill промышленности, крошка пенопласта и другие устойчивые
пршищасмые материалы.
11апример, засыпка из пахотного слоя (при выполнении буль-
ммгром) при ширине дренажной траншеи 0,5 м имеет водопрони-
iiim moi'ii, = 0,6 м/сут, при ручной засыпке к-$ = 0,72 м/сут, при
нормативном къ = 0,56 м/сут. Это свидетельствует о том, что каче-
| пи имо выполненная засыпка грунтом из пахотного слоя сохра-
403

200..,300м
I
в
я
у®
ра-.
10
Рис. 2.116. Комбинированный дренпж (ii hhii
(7)— закрытый собиратель;® — K(Xm>iuiiitc;( /) ни
лектор;® — горизонтали поосрхшк-ш и-мчи
» няет высокую проницаемость нр.н- ш
чески в продолжение всего грим
	g службы дренажа. В течение всгсг.шин
водопроницаемость засыпки шмшч
ется значительно. Самой нижой инк
бывает в критические периоды р.иины
дренажа: весной после оттаивания засыпки и осенью во ирг ми
длительного увлажнения. Дренажные фильтры, уложенные ни
дренах систематически, наиболее эффективны зимой во время щ
тепелей. Водозахватную часть фильтра можно строить и» uip.nn ^
изготовленных блоков из легких пористых материалов, Kompui
укладывают на глубине 30...35 см от поверхности и соединяю! t
телом фильтра так, чтобы в вертикальном разрезе получился I «и»
разный фильтр.
На тяжелых почвах для обеспечения освобождения пахопют
слоя от верховодки в течение 2 сут (во время весеннего посетим п
периода) без применения агромелиоративных мероприятии р.и
стояние между закрытыми собирателями (при засыпке дренпжнын
траншей пахотным слоем) должно быть 9... 10 м, а при шиппни
дренажных фильтров, установленных на дренах через к;|жш.и
20 м, расстояние на 20 % больше — И м.
Для усиления действия закрытых собирателей, увеличения р.н
стояния между ними, снижения затрат на строительство ос уши
тельной системы применяют агромелиоративные мероприяиш
Рис. 2.117. Прокладка кротовин (размеры в м):
1 — направление тяги; 2 — нож дренера; 3 — крот-дре-
нер; 4 — у ширите ль, 5 — фильтрующий слой в дренаж¬
ной траншее из гравелистого песка над гончарной тру¬
бой; 6 — гончарная труба; 7 — дренажная траншея
Рис. 2.118. Схема кроюиим
ля на корпусе плуги.
/ — корпус плуга; 2 ишкп-ш
доска; 3 — дренер; 4 - мод, *
тяговое срелстш)
404

(шубокое рыхление, щелевание, вертикальное мульчирование,
рыхление плужной подошвы, кротование, углубление пахотного
три юнта, пескование, внесение химмелиорантов-структуроулуч-
MIHгелей, фитомелиорация), повышающие инфильтрацию актив¬
ного слоя почвы. Эти агромелиоративные мероприятия повышают
ноцопроницаемость почв и грунтов. Наиболее эффективные из
них — кротование, глубокое рыхление, углубление пахотного
•	мои. Применение их в сочетании с закрытыми собирателями по¬
мучило название «комбинированный дренаж», что позволяет уве-
мпчить расстояние между закрытыми собирателями в 1,5...2 раза
(рис. 2.116...2.118).
2.6.4.3.	ОСУШЕНИЕ МЕТОДОМ ПОНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
Принцип действия регулирующей сети при понижении уровня
центовых вод. Этим участкам свойственно расположение в пони¬
женных местах, значительный приток грунтовых вод, а естествен¬
ный отток недостаточный, за счет чего участок переувлажняется.
Принцип действия этого метода (рис. 2.119) заключается в ре-
I уммровании глубины грунтовых вод, мы можем регулировать вла-
ннлнасы в почве благодаря наличию капиллярной связи и капил-
мчриой каймы над УГВ.
11ри понижении УГВ вода отводится не только из корнеобитае-
мой юны, но и из нижних слоев, т. е. воды нужно отводить боль¬
ше, чем требуется для растений. В засушливые периоды года запа-
I	ы грунтовых вод можно пополнять за счет подъема УГВ, а следо-
илельно, и подъема капиллярной каймы, т. е. увлажнять корнео-
пиглемую зону. Процессы перемещения капиллярной каймы при
и «немении положения уровня грунтовых вод медленные.
Для понижения УГВ необходимо в зоне полного насыщения
искусственно создавать полости (дрены, каналы) с напором Я2
меньшим, чем на осушаемом массиве. Раз¬
ина ь напоров создает движение грунто-
14.14 иод к этим полостям (каналам или во-
мопроницаемым трубам — дренам, за-
I	нумяснным под УГВ).
Диижение грунтовых вод подчиняется
Q ,,
шK01 iy Дарси v = — = kJ (где к — коэффи-
Гнг 2.119. Принцип действия метода понижения
УГВ:
/ мцшеобитаемая зона; 2 и 3 — УГВ до и после осуше¬
ния; 4 — зона осушения
405

, //. //,
циент фильтрации, м/сут; / — фадиент напора,	.
'I1
=	; здесь L — длина пути фильтрации).
Zr
Фильтрационные потоки могут быть установившиеся, мн ii.i нг
изменяется питание грунтовых вод, хотя в природе такое пр.н ш
чески не существует, и неустановившиеся, когда изменяем и ни
времени питание грунтовых вод, а уровень их колеблется.
На осушаемых землях на движение грунтовых вод сущсс темно
влияет влагообмен между зоной аэрации и грунтовыми подами
В засушливые периоды грунтовые воды расходуются на каши
лярное подпитывание почвы, а во влажные периоды грунмии.и
воды получают инфильтрационное питание, зона аэрации полни
тывает их.
Впервые гидродинамическую картину притока воды к дреш
представил Н. Е. Жуковский. Согласно его теории, получшши н
всеобщее признание, фунтовая вода поступает в дрену по тему
смоченному периметру, причем линии тока перпендикулярны i
поверхностям равного напора (рис. 2.120).
Основная причина передвижения воды в сторону дрены ра i
пость напоров фунтовых вод в открытом канале или закрышп
дрене и в прилегающей грунтовой области фильтрации. Рим к» и.
напоров создается из-за различных условий движения грунтоныч
вод: с минимальным сопротивлением в канале или дрене и им
много раз большими в грунте. Возникающий в этом случае i ра/т
ент напора фунтового потока — энергетическая причина яшьи
иия грунтовых вод к каналам или дренам.
В результате работы дренажа на сельскохозяйственных угош.чч
должен обеспечиваться заданный уровенный режим грушоиыч
вод, который во многом зависит от водно-физических свойсгм пи
доносного слоя и гидрогеологических условий. Основные ха рак и
ристики водоносного слоя: его мощность, коэффициент фи л мри
ции почвы и подстилающих пород, коэффициент водоотачи
Последний дает количественное представление о способности но
чвы или грунта отдавать граним
ционную воду при понижении
уровня грунтовых вод.
Рис. 2.120. Гидродинамическая гм'ми
притока воды к дрене:
1 — линии тока; 2 — линии равною мши ми
3	— поверхность земли; 4 - уровеш. пины
406

Коэффициент фильтрации минеральных почв зависит от гра¬
ну нометрического состава, генетических особенностей их сложе¬
нии и по площади значительно меняется. Для торфов эта зависи¬
мое п, еще определяется изменением плотности торфа в процессе
•	манки после осушения. Поданным исследований, на низинных
•итогах после осушения коэффициент фильтрации уменьшается в
’ $ и даже 10 раз, а иногда и более.
Водоотдачу почв и грунтов оценивают коэффициентом водоот-
/ui’iii 6, который равен отношению объема вытекшей воды W0 к
и|ц.сму осушенной толщи W,
Ъ = WJW.	(2.309)
При повышении уровня грунтовых вод этот коэффициент ха-
|мк геризует недостаток насыщения (свободную пористость) по¬
мпы, расположенной выше поверхности грунтовых вод. При по¬
нижении уровня грунтовых вод грунтовая вода вытекает из осу-
ии ппого объема и отводится дренажем. Процесс водоотдачи
| ножный и происходит не мгновенно, а замедленно во времени;
и» >ффициент водоотдачи 5 изменяется в широких пределах:
1||\'ш Торф	Суглинок	Супесь	Песок
мелко-	средне-	крупно¬
зернистый	зернистый	зернистый
о	0,07...0,15	0,005—0,05	0,05...0,1	0,1...0,15	0,15...0,2	0,2...0,25
ha характеристика почв и грунтов дает возможность связать
щементы баланса грунтовых вод с колебаниями их уровня. Так, при
и шенснии запасов грунтовых вод на АН составляет AW= ЪАН.
Мри анализе гидрогеологических условий осушаемого объекта
мы челяют близкое и глубокое залегание волоупора. В случае не-
1м>ны!!Ой мощности водоносного слоя открытая дрена может про-
рг «т. его до водоупора. Такую дрену называют совершенной по
ч ip;iK’i-epy вскрытия водоносного пласта. При глубоком залегании
ип/юупора дрена расположена в водоносном пласте и не доходит
■ю водоупора. Такая дрена получила название висячей, или несо-
"I |ИПСННОЙ.
При оценке естественного режима фунтовых вод важно уста¬
нови п> количественное соотношение между их отдельными ис-
тминками питания. Грунтовые воды за счет инфильтрации ат-
м'н-ферных осадков в течение года питаются неравномерно. В ус-
iuhiimx европейской части Нечерноземной зоны страны интенсив-
нчс питание грунтовых вод наблюдается весной в результате
ирмемчивания части запасов снеговых вод и при затяжных дождях.
<	уммарное инфильтрационное питание грунтовых вод для данной
ннн.1 невелико и составляет за год 20...100 мм. Поступают инфиль-
407

трационные воды в отдельные периоды, совпадающие с исришшм
сельскохозяйственных работ, когда высокое стояние груин>ии*
вод недопустимо и требуется их понижение.
Расчет дренажа при инфильтрационном питании (ускншишишнм и
фильтрация). Близкое залегание водоупора В/Тср > 3 (рис. 2.1i. и)
Рассмотрим баланс грунтовых вод на отрезке Ах (усганошпншни i
режим).
Так как Д W— 0, то приток (Q+ qAx) равен оттоку (Q I A(>) i •
Отсюда следует
Q + qAx — Q + AQ.
A Q
>q =
Ах
( > HIM
т. е. приращение расхода равно интенсивности инфилырлмит
ного питания.
Расход в сечении х
Qx = \xF= —k(dH/dx)H- 1,
(Mill
O—qL
Рис. 2.121. Схема к расчсчу ч»»
нажа:
а — при инфильтрационном мпымпн
близком залегании водоупора. о <ц
глубоком залегании водоупора. </ пп
фильтрационное питание, м/iyi п
норма осушения, м; Нл — глуЬшы in ■*
жения дрен, м; И\ — глуби нм и	им
водоупора в междренье, м; Н рам п ч
ние между дренами, м
408

где Я- \—F, а скорость фильтрационного потока равна
v = —k(dH/dx).	(2.312)
Подставляя в равенство (2.312) в уравнение (2.310), получаем
дифференциальное уравнение фильтрационного потока
интегрируем его по х
а затем еще раз
.udH _
-lcH—=v + C„
-jWA#W=J(«ct+C,)dr,-*^ = ^ + С|Х + С;.	(2.314)
Постоянные интегрирования С( и С2 определяем отдельно из
граничных условий: 1. х = 0, Н= Но', 2. х = L = В/2, dH/dx = 0;
х = 0; Н = Н0; С2 =—f~; С, = -qL.
Подставляем в формулу (2.314) С( и С2
= -qbc-tSL-,
2	2 2
к(Нг-Н1) = 2Я\^х~ ^
делим на к\

Частный случай: при х = L = В/2; Н= Нх
( I I ■ »
или
Возводим в квадрат обе части:
где ДЯ — действующий напор в центре междренья, дЯ= (Я) — Я0); TLV • ■ i |" ш.ы
мощность фильтрационного потока, Гср = (Я0 + Н\)/2.
Окончательно получаем
где к — коэффициент фильтрации, м/сут; q — инфильтрационное питание1, m/i \ <
А Я— действующий напор, м, ДЯ = Яд — а; Нй — глубина дренажа; о — норны «м
шения.
Данная формула предназначена для расчета междрениыч |tii>
стояний при близком залегании водоупора. Она верна, сот <*. у
шители (каналы) полностью прорезают весь водоносный шм< i
Обычно осушители вскрывают водоносный пласт не полное ним
Для этих ситуаций длина пути фильтрации увеличиши'м и н
при том же расстоянии между осушителями В потребуется (ним,
ший действующий напор для пропуска того же расхода. Для учг i и
несовершенства осушителей (их «висячести») в формулу шишнм
коэффициент а, понижающий расход,
где а — коэффициент «висячести» дрен, определяется подбором И! фирм,
410

(Ф. Аверьянова:
1+(2 Т/В)А
■;A = 2,94\g2Tcp/nd,
(2.318)
me d — диаметр дрен с учетом фильтра, для канала d = (Ь/2) +И0 (здесь b — шири-
ii.'i канала по дну; Ло — глубина воды в нем).
Глубокое залегание водоупора В/Т^ <3, Тср-> (рис. 2.121, б).
1’ассматривая этот случай, А. Н. Костяков разделял приток воды в
дрену на две составляющие: приток грунтовых вод из области
ниже уровня заложения дна дрены Q и из области выше этого
уровня (2о, которым можно пренебречь ввиду его незначительнос-
III	(рис. 2.122).
Приток снизу можно определить, принимая приближенно ли¬
нии равного напора близкими к окружности, тогда поток к дрене
мл расстоянии х от ее оси будет проходить через площадь тех/2.
Приток грунтовых вод из области фильтрации, лежащей ниже
уровня заложения дна дрены,
Знак «минус», так как вектор скорости v и ось х направлены в
ра шые стороны.
Дифференцируем уравнение (2.319) по х
I	не с/ — приращение расхода Q, равное интенсивности инфильтрационного пита-
huh q = dQ/dx.
(2.319)
11ервый раз интегрируем по х
Второй раз интегрируем по х и
И'и им нах
к^П =qx + Ct lnx+Q.
(2.320) Рис. 2.122. Линии равного напора
(изопотенциали) 1 и линии тока 2
411

Постоянные интегрирования находим из граничных viлопни
1.	х = d/2; Н= 0; 2. х = L; dH/dx=0;
C2=-<4-C,ln-; С| = —qL.
jL х
Подставляем С| и С2 в формулу (4.31)
-к^Н =qx-qLlnx-q^ + qL\nj;
-k—H = qL
2
fx . d 1п<П
—	lnx	+	L
2	2L 2 )
Полагаем = 0; и при x = L; H = H\ = AH
knH^2qL^rij-\ j
Приняв 2L = В, окончательно получаем
д= ,,	ни,
где АН — действующий напор на междреньи; АН = Ни — а, здесь Нп	мм пин
дренажа, м; а — норма осушения (см. рис. 2.121, б).
Расчет В проводят подбором.
В этих формулах не учитывается дополнительное падение и.■
пора в фильтре дрены и в их отверстиях, конструкции коич'ы
показаны на рисунках 2.123...2.125.
При поступлении воды в дрену возникает дополнительное i <•
противление (кроме поправки на несовершенство дрены), i;n 1 м
Рис. 2.123. Объемный фи
I	— несовершенная дрена; мп
3 — водоупор; 4 — совсршсшмч Ч"
АН — действующий напор, / м\иш
водоунора
412

I'nr, 2.124. Пластмассовый дренаж (труба обернута стеклохолстом, вода поступает
через прорези для приема воды):
и и I полиэтилена высокой плотности; б — из поливинилхлорида; в — спирально-сварные из
шин > тлена низкой плотности; Dh — диаметр трубы; h, bu г — высота, ширина и шаг отвер¬
стия; /, — длина элемента
I'tu /.125. Объемный
фи «I* 11» на пластмас-
4	опых грубах:
н’мнчшое волокно;
||||||11П|х>пиленовое
•мин», а — синтети-
•	ип и юрфяное во-
IIOKIIO

вода поступает не через всю дрену, а через стыки. За счет линии
нительного сопротивления расстояние между дренами умпн.ши
ется. Для учета конструкции фильтра для расчета удобно мпншь
зовать формулу В. М. Шестакова
где Т — глубина от дрены до водоупора, м; — условное увеличение шмшм
фильтрационного потока, учитывающее местное сопротивление, вы ташпи- щ
полным вскрытием дреной фильтрационного потока и сопротивлением c|iiimi.i |> i
где Ф — коэффициент, учитывающий конструкцию фильтра: для объемных фп<н
тров Ф = О (см. рис. 2.125); для пластмассовых трубок с рулонной обертм>И i ю
лохолстом Ф = 0,5; для пластмассовых трубок без обертки Ф = 4; для плшчмш ♦ п
вых трубок со сплошной оберткой Ф = 1; для пластмассовых трубок с ciIh*|»ii ни
стыков Ф = 3; для керамических трубок без фильтра Ф = 8 (рис. 2.126).
Расчет осушительного действия систематического горизоптл.имш
го дренажа в условиях напорного питания. Недоучет подпиты шины
напорными грунтовыми водами при расчете расстояний мгж'1\
шаг
izzzzzga,/g
TzzzBs^&zzzm
Рис. 2.126. Пластмассовые соединительные муфты для керамического дрешшы
а - наружная муфта; б — внутренняя муфта; в — муфта-диафрагма; / — корпус муфш
керамическая труба; 3 — водоприемные отверстия; 4 — зашитно-фильтруюшис ши ри
414

цренами приводит к недостаточному осушению площадей. При¬
мером может служить неудачный опыт осушения систематиче¬
ским дренажом Голодной степи, Барабинской низменности, кото¬
рые оказались под воздействием восходящих подземных напор¬
ных вод. Основной метод устранения избыточного увлажнения
ири наличии напорного питания — снижение напорности (пьезо¬
метрического уровня) пласта. Для этого можно устраивать глубо¬
кий горизонтальный, вертикальный или комбинированный дре¬
наж. Однако осуществление этих способов сопряжено с техничес¬
кими трудностями. Поэтому рассмотрим приближенный способ
учета влияния напорного водоносного пласта при работе система¬
тического горизонтального дренажа. На расчетной схеме
(рис. 2.127) дренажа избыточное переувлажнение вызвано за счет
"7—7“
	7~
~7	7~
~7	7~
,		7	7	7	7	7"
Рис. 2.127. Расчетные схемы работы
дренажа при напорном питании (а) и
определении напорного питания (б):
1 — уровень пьезометрического напора; 2 —
поверхность земли; 3 — дрена; 4 — непрони¬
цаемая прослойка; 5 — водоносный пласт;
6 — водоутюр; q — интенсивность питания
сверху; р — напорное питание грумтовых вод;
В -- расстояние между дренами
415

атмосферных осадков (инфильтрации), проникающих до ipyimi
вых вод, и восходящих токов напорных вод. Расстояния м< * и\
дренами рассчитывают при наличии инфильтрацио!тою и ii.i
порного питания, используя решения А. Н. Костяком, С. ‘I» Ли»
рьянова и других авторов.
При такой постановке задачи предполагается заложи п. npciu 1
в толщу верхних покровных пород, отделенных от нодошн мою
пласта слабопроницаемой прослойкой; движение грунгоныч но i
рассматривают как установившееся.
При относительно глубоком залегании напорного водошм
пласта (В/Т< 3) расстояние между дренами подбирают но форму
ле А. Н. Костикова с учетом напорного подпитывания р
В =	%krh-D v	(■’
гДе Р=-^г&Нр'у ко — коэффициент фильтрации слабопроницаемой иршчшШи
м/сут; Н-мощность прослойки, м; АНр — расчетный напор, т.е. ришогм. шм>
ток пьезометрической поверхности в напорном пласте и требуемым шпшрм *
грунтовых вод, м (в одинаковой системе координат, например, когда n;iii«*pi.i hi
считывают от поверхности земли) (см. рис. 2.127).
При грунтово-напорном питании объем воды, который дот ■ п
отвести дренаж, увеличивается на р, поэтому расстояния мг м\
дренами делают чаще. Дренаж при наличии постоянного шпор
ного подпитывания, особенно при близком залегании напорти и
водоносного пласта, поставлен в трудное условие работы. Мш ю
янный напор существенно затрудняет понижение повсрмин ш
грунтовых вод и вынуждает более часто располагать дрены h im
при благоприятных гидрогеологических условиях устраивать игр
тикальный дренаж.
Расчет дренажа при неустановившемся притоке грунгоныч шм
При неустановившемся притоке грунтовых вод их уровень но ир>
мени меняется. Неустановившийся режим работы дренажа ир.н
тически наблюдается всегда, причина этому — изменение но ир*
мени инфильтрационного питания q = Ос — Еза счет измгиппм
во времени инфильтрации осадков. Значение q в засушлинып ш
риод может быть отрицательным. При неустановившейси <|мпц
трации дренаж должен отводить не только инфильтрациотн.и
воды, но и часть воды из осушаемого грунта AW, при этом nai pv i
ка на дренаж увеличивается. Это дополнительное количество но n.i
находят, используя коэффициент водоотдачи 5,
Д/75 = -AW.
416

I ^установившееся движение грунтовых вод наблюдается вес-
iioii и осенью. Весной — когда тает снег и весь слой почвы насы¬
щен водой. Осенью подъем уровня грунтовых вод может быть выз-
м:н I в результате затяжных дождей. Расчетный режим работы дре¬
нажа при заданных его параметрах (расстояния между дренами и
шубине заложения дрен) должен обеспечить весной к началу
t ен|,скохозяйственных работ понижение уровня фунтовых вод до
нормы осушения а. Поэтому расстояние между дренами и глубина
их киюжения должны быть такими, чтобы они (при данных по¬
мненных, гидрогеологических, климатических условиях) достига-
н| необходимой интенсивности понижения уровня фунтовых
иод, т. е. понижения уровня на определенную глубину в заданное
время.
Рассмотрим работу дренажа в период весеннего снеготаяния,
фунт однородный при постоянных значениях коэффициентов
фильтрации к и водоотдачи 5, вода в дрены поступает за счет водо-
о1 дач и при понижении уровня грунтовых вод.
Обозначим (рис. 2.128) t — первое положение уровня фунто¬
вых вод; t + At — второе положение уровня грунтовых вод; AW (на
рисунке заштриховано) — объем воды, который вытекает из фун-
i.i	ia время At. Объем вытекающей воды из грунта Wпримерно ра¬
нен геометрической площади криволинейного прямоугольника
5нак «минус» в формуле (2.324) означает, что влагозапасы
уменьшаются.
Объем дренажного стока за время At
1	(>,.,>	—	расход	дрены,	Qcp	=	qcpB (<7ср — среднее инфильтрапионнос питание за
»м» ирсмя).
Ьудем считать, что в короткие периоды времени Д/ движение
ну/1л*г установившимся, т. е. приток воды к дренам равен оттоку
W= -6А НВ- 1.
(2.324)
""яр бдрА^>
(2.325)
2
Гиг. 2.128. Схема к расчету дренажа при
(||'У('1яновившемся режиме притока грунто-
вых вод:
I положение кривой депрессии на момент
ц|" менн /; 2 — то же, на момент времени t + At
/// . // /// ///—/// ///
В_
|77-77Т
417

воды из них. Тогда к данной схеме подходит формул» Ф Ли- pi
янова для расчета дренажа при инфильтрационном пи пиши
где Tip — глубина залегания водоупора, м; Н — напор, м, Н = hnp — а (//„,, i и\ rm
на укладки дрен, м; а — норма осушения, м; а — коэффициент «нисмчсгin i|c ••
q — инфильтрационное питание, м/сут,
штн_	,
4	в2 ■
Тогда объем дренажного стока
W„p = qBAt = ?ak™ В At.	(М'/|
В
Приравняв объемы вытекающей воды из грунта и дрепжмнч>>
стока
-ЬаНВ \ = SakTH ^
В
делим обе части полученного выражения на Н, В.
АН 8акТ At
~~Н~~~д¥~ "Т’
ъв2
где х — время стабилизации фильтрационного потока, сут, т =
ЫкТ
Интегрируем
АН At
' Н ~ т '
_	4dH	Jdt
Тогда	— J —7Г =	Г
n Н о t
При начальном условии /= О, Н = Н° — Адр (вода у поперчит ш
земли), а при / > О Я—текущая глубина грунтовых вод в междрпин
418

Мосле интегрирования получим
In Я0 - In Я = -, In—-рг=—Т, где Г = -
х н°	X	’
ими
Я = Я°ехр(-0-
(2.328)
Иными словами, напор на междреньи подчиняется экспонен¬
циальной зависимости (рис. 2.129), поэтому после снеготаяния
м|км1ы начинают сначала работать интенсивно, после понижение
утопия грунтовых вод затухает.
Расчет дренажа в весенний период. Необходимо своевременно
понизить уровень грунтовых вод весной до нормы осушения а^с—
0,4...0,5 м за расчетный период Д/расч = 7... 10 сут и определить
расстояние между дренами В. Для этого сначала вычисляют рас-
чстый объем Жили слой воды Яр заданной обеспеченности, ко-
трый должен быть отведен дренажем за этот период,
Яп = Л„ + Ос — Е+ 8 о„
(2.329)
| иг /#,. — слой талой воды в микропонижениях, принимаемый 0,02 м; Ос — осадки,
имцлд.пощие за расчетный период, м; Е — испарение за расчетный период, м,
/	»'ЛЛ);1СМ (здесь е — суточный слой испарения за расчетный период, принимаем
- 1.2 мм/сут); бДвес — слой воды, который надо отвести из осушаемой толщи, м.
(’роднее инфильтрационное питание за расчетный период
imi'i
я=
я„
At,
(2.330)
расч
!’аестояние В между дренами находят подбором: при близком
ьнитлнии водоупора — по формуле С. Ф. Аверьянова, а при глу-
tii.i ом залегании водоупора — по формуле А. Н. Костикова. При
и.ишчии грунтово-напорного питания в формулу необходимо вве-
*	ш поправку на напорное подпиты-
imiiiK- грунтовыми водами р. С уче-
шм ной поправки расстояние между
||»сиами сократится.
hit 2.129. График понижения уровня грунто¬
вых вод:
/ оыстрое снижение; 2 — стабилизация
t, сут
419

2.6.4.4. СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ОСУШИТЕЛЬНОЙ СМИ
В зависимости от типа водного питания регулирующую ни.
выполняют в виде осушителей (грунтовое и грунтоко шмицнн»
питание) или собирателей. По расположению регулирующем ч-ш
в плане на осушаемой площади ее можно разделить на еппгмлш
ческую или выборочную.
В первом случае (рис. 2.130, а) систематическая закрыты |« r v
лирующая сеть обеспечивает нормированное понижение пмфпч».
трационных, грунтовых и грунтово-напорных вод посредспюм |«
гулирующих дрен или закрытых собирателей, расположенm.is n,i
всей осушаемой площади, на расчетном расстоянии парамломыт
друг другу. Систематический дренаж — основной способ огуии
ния крупных массивов с избыточно увлажненными минера mmii.i
ми и органогенными почвами под полевые и овощекормоныг < ■
вообороты, технические культуры, сады, ягодники и паст!ними
Основные параметры систематического дренажа — рисстошпк
между дренами (закрытыми собирателями), глубина их киит
ния, уклон, длина и /им
метры дренажей тру(>.
б
420
Рис. 2.130. Дренаж:
а — систематический; б — иыиирп'нн
/ — смотровой колодец; 2 мнпм f
кош!ек*юр; 4 — дрена; 5 - m vmm .
6— магистральный miiiici

Во втором случае регулирующую сеть устраивают не по всей
осушаемой площади, а выборочно, где регулирующая сеть осуши-
ичюй приурочена только к контурам собственно заболоченных
ночи, обычно это отдельные понижения, западины и т. д.
Выборочный дренаж (рис. 2.130, б) — с нерегулярным располо¬
жением дрен на осушаемой территории (устраивают на землях с
чонмистым рельефом на переувлажненных склоновыми, поверх¬
ностными и грунтовыми водами отдельных участках (при осуше¬
нии западин, узких тальвегов, склонов с выклинивающимися род¬
никами и т. д.). В наиболее низких местах создают закрытые соби¬
ратели или фильтры-поглотители. Конструкции выборочного дре¬
нажа назначают в зависимости от гидрогеологических условий.
Применяют горизонтальный открытый и закрытый дренаж,
вертикальный дренаж. Применение открытых или закрытых кон-
i грукций зависит от хозяйственных условий, использования зе-
мепь. При обосновании необходимости выборочного дренажа со-
i	глвляют баланс грунтовых вод рассматриваемого участка с учетом
ич притока с окружающей территории при понижении УГВ на
участке и инфильтрации поверхностных вод. Из балансового
уравнения определяют расчетную интенсивность отвода грунто-
Ш.1Х вод. По сравнению с систематическим дренажем выборочный
пропаж меньше влияет на прилегающие территории, позволяет
сократить длину дрен на единицу площади до 40...50 %, но требует
но нее тщательного гидрогеологического изучения осушаемой мес-
I мости, а выход из строя одной или нескольких дренажных линий
выборочного дренажа приносит гораздо больший ущерб, чем при
•	и схематическом дренаже. Методы управления водным режимом
почвы с помощью выборочного дренажа еще недостаточно разра-
ноганы, а уход за ними затруднен из-за сложности нахождения
ipacc отдельных дрен, места их повреждения, что ограничивает
широкое применение выборочного дренажа. Для отвода повер¬
хностных вод из западин или бессточных понижений на выбо¬
рочном дренаже устраивают фильтры-поглотители в виде ко-
юццев из железобетонных колец с отверстиями, перекрывае¬
мыми одно- или многослойными фильтрами при площади во-
imrfiopa более 3 га.
11о	конструкции регулирующая сеть может быть открытой (ка¬
па мы-осушители) и закрытой (закрытый дренаж). При расположе¬
нии открытой сети осушителей помимо рельефа необходимо учи-
п.|илп> хозяйственные требования (увязка с границами полей се-
1им)1>орота, направление основных обработок почвы). Закрытую
«••п. располагают, исходя из равномерного осушения площади и
чип печения минимальных продольных уклонов дрен 0,003 и кол-
и к тров 0,0015 для создания их бесподпорной работы.
И »ависимости от уклонов поверхности регулирующую сеть
421

располагают в плане по поперечной или продольной схеме, чтим
обеспечить допустимый уклон дрены без большого заглусшсмин
Поперечную схему применяют при среднем уклоне покормим m
не менее 0,005, когда коллектор трассируют по наибольшему и
лону местности, а дрены — поперек уклона (рис. 2.131, ч) При
поперечной схеме регулирующая сеть перехватывает и мош-рми!
стные, и грунтовые воды. Применяют ее только при атмосферном
и склоновом ТВП, а также в слоистых грунтах для персхна га шшм
из прослоек.
Продольная схема (рис. 2.131, б) расположения дренажа ii|ni
меняется при уклонах поверхности менее 0,005. При этой с\гм<
дрены располагают вдоль уклона, чтобы обеспечить миниманым.Ш
уклон дрен 0,003. Коллекторы проектируют под углом к гори и hi
талям поверхности. Продольная схема не приемлема при агмо»
ферном типе водного питания, когда дрены работают как cohnpti
тели при осушении тяжелых грунтов. При грунтовом типе помнит
питания применяют сочетание продольной и поперечной схемы
расположения дренажа, так как уклоны поверхности осушаемою
участка невелики.
Для понижения уровня грунтовых вод требуется отвод ионы
дренажами различных конструкций. Наибольшее распрострлт-
ние получил горизонтальный закрытый систематический дрена»
представляющий собой проницаемые по длине трубы, ко горки
отбирают воду из фунта и транспортируют ее в проводящую се i ь
Дрена (от англ. drain — осушать) — подземный искусственны и
водоток (труба, скважина, полость) для сбора и отвода почисти»
грунтовых вод и аэрации почвы, осушения территорий и др. Кои
2
15
а
б
Рис. 2.131. Продольное (а) и поперечное (б) расположение регулирующей спи
/ — открытые каналы; 2 — закрытый коллектор; 3 — дрены
422

■	фукгиино дрена состоит из дренажного трубопровода (трубки) и
ыишшо-фильтрующего материала (фильтра). Для обеспечения
in |)1>чодимого отвода воды из почвы площадь перфораций должна
ч.т. не менее 4...10 см2/м.
Глубина заложения дрены зависит от многих причин. Дрену
ыкплдывают под уровень грунтовых вод и она должна понижать
фушоные воды до нормы осушения. Глубина заложения должна
шип. больше нормы осушения, иначе не будет остаточного напо¬
ри i;i счет которого отводятся грунтовые воды. Кроме того, для
| трлн пости труб при прохождении техники по полям глубина за-
ткепия труб должна быть не менее 1... 1,2 м на минеральных
ipvmax и 1,2...1,3 м на торфяниках во избежание повреждений
н-чинкой. Для возможности работы дрены зимой и ранней весной
I 'iviinna ее заложения должна быть больше глубины промерзания.
In мой происходит закупорка дренажа ледяными пробками, когда
профиль дрены неправильный с обратными уклонами, это задер-
ИН1ЛСГ сельскохозяйственные работы из-за невозможности свое-
||ргм1‘нного сброса воды.
При назначении глубины дренажа необходимо учитывать воз¬
можность зарастания его корнями растений. Поэтому дренаж рас-
иоилглют подальше от деревьев, особенно ивы, которая имеет
шину корневой системы до 2...5 м.
Дня осушения садов используют осушительную сеть с несколь-
•	н члененными конструкцией и параметрами. В отличие от дре-
н,1 кл на полях и лугах при осушении под плодовые деревья, кус-
шрннки дренаж должен быть более глубокий. С увеличением глу-
tMiin.i дрен улучшается температурный и водный режим почвы,
Vi шшиается рост корней и активизируется деятельность микро-
Ф'юрм, возрастает плодородие почв. Оптимальная глубина дрен
*	•*> 1лиляет 1,2... 1,5 м. Дренаж проектируют параллельно основ¬
ным рядам плодовых деревьев, расстояние между которыми обыч¬
но принимают 6...8 м. Для защиты дрен и коллекторов от зараста¬
нии корнями деревьев и кустарников предложены конструктив¬
ны»', механические и химические способы. Садовый дренаж осо-
iii lino шрастает при пересечении им лесной полосы и в местах,
I ir дренаж работает плохо (обратный уклон, изгиб дренажной ли¬
пни). Наиболее радикальный способ защиты дрен от зарастания¬
ми корнями — конструктивный. При прокладке дренажа вдоль
I	ип1 и дорог и в парках дрены размещают как минимум в 20 м от
ii'in кайшего ряда деревьев, а в промежутке укладывают короткие
ipnu.i. Гам, где есть опасность проникновения корней деревьев в
ipi IH.I, делают дрены с муфтами из труб большого диаметра, с за-
iniiiKoii полости паклей или других материалов. Для защиты от за-
p.и мини рекомендуют использовать асбестоцементные и керами-
м-1 ми- грубы с муфтами, перекрестный дренаж. Механический
423

способ включает в себя мероприятия по засыпке дрги р,иными
материалами (шлак, гравий, щебень и др.), смазывание i pvt* it • 1 ы
ках смолой.
По условиям механизации строительства глубина граним и н*
должна превышать 4 м. По длине дрены в зависимости or ремы фч
глубина ее изменяется, но не должна быть меньше мпимм.шмш
допустимой, равной 1 м.
В торфах глубина заложения дрены больше и припимлнн к. t
учетом осадки торфа (20...25 % глубины дрены) после ocyiiumpi
Осадка дрен — вертикальное смещение дренажных rpv»» и |»
зультате осадки торфа. Наблюдают на глубоких торфяниках, m <м
ка является причиной изменения глубин и уклонов драпты*
линий. Основная осадка дрен происходит в первый год осушишч
затем в течение длительного периода медленно нар.и im i
(рис. 2.132). На ее размер влияют мощность слоя торфа иод мрпы
ми (#0 — А), глубина дрен h, плотность торфа и длителыкм м. и. ■
шения х
Sa = А(На - А) {1 - ехр[-А(с + dx)}},	('МП
где — осадка дрен, см; А — эмпирический коэффициент, зависящий ш mm ми
сти торфа; (Н0 — И) — мощность слоя торфа под дренами, м; И — глубина и|м и .
с — коэффициент, с = 0,21; d — диаметр дрены, м; т — длительность огупи пи i
лет.
Выбирают трассы дрен и проектируют их продольный укш»и .
учетом будущей осадки дрены. Последние проектируют но уыиш
минерального дна болота или увеличивают уклон с занизим и
осадку. Наиболее часто дренажные линии располагают iio/i «и i
рым углом к изолиниям минерального дна болота, что оГкччи-чн
вает равномерность осадки по длине и исключает возможна и
значительных искажений их уклонов.
Уклон дрены назначают из условия обеспечения миним.'пи.мы
скоростей течения воды в дрене. Минимальный уклон дил м |ы
мических дрен по условиям незаиления равен 0,003. Если укипим
поверхности не позволяют обеспечить минимальный уклон чм •
дрены, то необходимо создать искусственный уклон с заглуСшгии
ем дрены от истока к устью.
Рис. 2.132. Осадка дрен:
/—поверхность торфа до OcyiuciШи. ‘	1,1
верхность торфа после х лет осушпиш
положение л ре ны при стрительсгиг’, / ни
жение дрены после т лет осушения; ^	м»и
ральное дно болота; /0 и /, — уклон iipi ш i
и после осадки; ^ — осадка поигран*"
424

Если уклоны поверхности земли больше минимально допусти¬
мого для дрены, то ее проектируют параллельно среднему уклону
поверхности земли, при этом получают постоянную глубину ее за¬
ложения. На торфяниках при опасности заохривания дрен (окис-
ных отложений железа) увеличивают уклон дрен до 0,005 и диа¬
метр дрены.
Рекомендуют следующие минимальные уклоны при проекти¬
ровании элементов осушительной сети:
Элемент осу-	Дрены	Закрытый Открытые
тигельной	керами-	деревян-	фашин-	коллектор	каналы
сети	чсские	ные	ные
Минималь-	0,003	0,003	0,005	0,0015	0,0003...0,0005
ный уклон
При компоновке схемы регулирующей сети большое значение
имеет длина дрен. Как правило, ее устанавливают исходя из укло¬
на, расчетной приточности воды к дренам и их пропускной спо¬
собности. На безуклонных участках, когда требуемый уклон со¬
здается за счет заглубления устьевой части дрены по отношению к
истоку, длина дрен не должна превышать 100 м. Эксплуатацион¬
ная надежность коротких дрен выше, однако увеличивается сум¬
марная длина коллекторов и число сопряжений дрен с коллекто¬
рами.
При наличии необходимого минимального уклона поверхно-
сш (0,003) максимальная длина дрен может достигать 200 м, иног¬
да 250 м, но при заилении дрены выйти из строя может большая
площадь. Длину коллекторов принимают 1000 м.
Расстояния между дренами определяют из условий своевре¬
менного отвода воды и понижения уровня грунтовых вод до нор¬
мы осушения и зависит оно от требуемой интенсивности отвода
грунтовых вод, которая входит во все расчетные формулы. Наибо¬
лее часто применяют формулы С. Ф. Аверьянова (при близком за¬
легании водоупора) и А. Н. Костякова (при глубоком залегании
водоупора), выведенные для установившегося движения грунто¬
вых вод [см. формулы (2.317) и (2.321)]. При необходимости про¬
верки работы дренажа в отдельные периоды (например, весной)
используют формулы для неустановившегося притока фунтовых
вод к дренам [см. формулу (2.328)]. Обычно расстояния между
дренами составляют 20...50 м, меньшие значения — для закрытых
собирателей, большие — для осушителей. Для условий Нечерно-
юмной зоны РФ наиболее характерны следующие расстояния, м:
торф низинный — 20...40, песок — 30...60, супесь — 25...40, сугли¬
нок — 14...20.
Диаметр дрены принимают из условий пропуска расчетного
расхода неполным сечением с допустимыми скоростями для кера¬
425

мических дрен 0,3...1,5 м/с, для этого достаточен диамгф г/ш||1
= 50 мм, в плывунах и торфах при опасности заиления и t;io\pini:i
ния dmin = 75... 100 мм. За рубежом, например в США, сочили1 т.ми
идут на увеличение dmin ло 100 мм, особенно при увеличении ими
ны дрен. Диаметры коллекторов для керамических труб иримнми
ют 100...200 мм, для асбоцементных более 200 мм.
Фильтрующая засыпка дрен — слой материала из пески и им
вия, предназначенный для образования защитной филыруюнии
зоны. Фильтрующая засыпка дрен, как и обратный филы-р, упеми
чивает водоприемную способность дренажа и предохраняет еимч
кольматации и заиления. В качестве естественного филыруюни ю
материала используют гравий, средне- и крупнозернист ii цепи
волокнистый торф, солому, древесные опилки. Вокруг пл;н im.ii
совых дренажных труб укладывают объемные фильтры, коюры*
показали свою эффективность (см. рис. 2.125). Фильтруют:»! м
сыпка дрен (дренажный фильтр) должна выполнять следуют!»
функции:	разделять	почвенные	частицы	разных	рлчмероп
(> 0,02 мм), мелкие частицы почвы (глина, пыль) должны ирочо
дить через дренажные фильтры, повышать гидравлическую *ф
фективность дренажа, замедлять или предотвращать отложетн
охры в дренах благодаря биохимическому действию фильтруют! ti
засыпки дрен. Толщина слоя фильтрующей засыпки определяем н
гранулометрическим составом почвы и она должна составлять н<
менее 20 см над верхом дрены.
Состав и толщину фильтра вокруг дренажной трубы усганлиин
вают специальными расчетами. Наличие фильтра, особенно ею
усложнение, сильно влияет на технологию и стоимость сгрои ieui.
ства дренажа, однако существенно повышает его эксплуатации!i
ную надежность.
Конструкции закрытой регулирующей сети. Надежность pution.i
регулирующей сети значительно зависит от совершенства прим!
няемых конструкций и долговечности материала. По капитально
сти закрытую регулирующую сеть разделяют на долговременную
(материальный дренаж) и временную (земляной дренаж).
Материальные дрены изготавливают из труб, фашин, жерж-и
или с гравийным и каменным заполнением, нематериальные (и'ш
земляные) — полостные (кротовые и щелевые) (рис. 2.133).
Дрены бывают с закрепленными стенками и со свобод! ioii но
лостью (керамические, старое название — гончарные дрены нл.н
тмассовые, деревянные и др.), с незакрепленными стенками и
свободной полостью (кротовые и щелевые), с незакрепленными
стенками и заполненной полостью (фашинные, жердевые, камеи
ные) и др.
Дрены с закрепленными стенками или полостями (материлш.
ный дренаж) обычно более долговечны.
426

Рис. 2.133. Конструкции закрытых дренажей (размеры в см):
.I кротовая дрена; б — щелевая дрена; в — дрена из каменных плит; г — дрена из каменной
ияОроски; д — жердевая дрена; е - - фашинная дрена; ж — дощатая дрена; з — гончарная или
ишк’гмассовая дрена; / — гумусированный слой; 2 — защитный фильтрующий материал; 3 —
ммсиь; 4— жерди; 5— деревянная прокладка; 6— фашина; 7—труба из досок; 8— гончар¬
ная или пластмассовая дрена
Материалами для дрен служат обожженная глина с добавками
(наиболее распространенные керамические трубы), полимеры, ка-
мгпь, дерево, стекло и др. По виду материала различают керами¬
ческий, пластмассовый, деревянный, стеклянный, песчано-би-
1\'мный, фашинный (из связок хвороста), каменный и другие
инды дренажа (см. рис. 2.133).
Вода поступает в дрены через стыки между трубами или отвер-
<	I ия в стенках. Для защиты дрен от заиления и увеличения их во-
моириемной способности делают фильтры из очеса мха, стекло-
юнста, стекловаты и других материалов. В качестве защитного ма-
ириала используют гумусированный слой почвы высотой
’<) .30 см. Далее траншею засыпают вынутым из нее грунтом.
Керамические дренажные трубки (рис. 2.134) изт-
мннивают из обожженной глины с добавками, круглыми или
mi югогранными по наружной поверхности. Требованиям мелиора¬
ции юго строительства в наибольшей степени отвечают круглые ке¬
рамические, в наименьшей — шестигранные трубки. При строитель-
■	ни* регулирующей сети применяют трубки длиной 33 см с внутрен¬
ним диаметром 50 мм, трубки больших диаметров d = 75...250 мм
применяют для коллекторов. Основные мелиоративные требования —
•	п(>людение перпендикулярной плоскости торцов к оси трубки.
427

Рис. 2.1.М. Ритин»»*!
НОСТИ КОрМИ'МЧ hill фг
пажимх 1|>у1н»и
я, г — muimui|iii'ii 11 to >i
ipaHCIIIJC. /» I пинским
ИЛОСКОС 11.10, (I	W»|"|"
рирошшные; t)	|iin|tt
ные; е — г фнгыми •«
раструбные; i ||ипп>
вые; и — с фш урпыч пц«
ном
Дренажные (керамические) трубки (рис. 2.135) запипп.пщ ш
заиления фильтрующим материалом (рулонные ЗФМ, стсмннмм
шлаковата и др.), присыпают грунтом из пахотного слоя и u« i.niii
ют вынутым грунтом. На тяжелых глинисто-суглинистых почти
траншеи закрытых собирателей засыпают песчано-граниинон < м»
сью (сплошь или прерывистыми окнами), что улучшает <» viiiii
тельное действие дренажа. Вода поступает в дренаж чсрс 11 i i.im
вые зазоры между трубками (1...3 мм), защищенные финмщш
щим материалом (см. рис. 2.135), транспортируется в коллскици•
и далее в МК. Керамические дрены к коллектору присосшнпшн
внахлест или впритык (рис. 2.136). В слабых 1рунтах (ииынумм
торфяники с мощностью торфа ниже закладки дрен болсо I) г,и
во избежание деформации дренажных линий керамические ii|i>
нажные трубки укладывают на деревянные стеллажи (рис.	И' i
длиной 2...4 м, которые соединяют между собой внахлесг и   ш
тельно сбивают (табл. 2.66).
2.66. Техническая характеристика дренажных керамических груГ>
Внутренний
диаметр, мм
Дтина, мм
Толшина
стенки,
мм
Оваль¬
ность (не
более),
N(M
Перекос
плоскости
торнов(не
более), мм
Масса
1000 тру¬
бок, т
Допусгимпч 1 ||\lima
укн.шт м
min | им
50±2
333+10...5
11±2
2
3
1.7
0,7 1
75±2
333+10...5
13±2
3
4
2,7
0,7 •
100±3
333+10...5
15±2
4
4
4,2
0,7 1
125±3
333+10...5
18±3
4
5
5,4
1,0 1
150±3
333+10...5
20±3
4
5
7,4
1,0 1
175+5
333+10...5
22±5
5
6
10,4
1,2 1
200±5
333+10...5
24±5
5
6
13,4
1,0 I
250±5
333+10...5
25+5
6
8
17
1,2 \
Минимальная глубина заложения дрен и закрытых соищып
лей, исходя из норм осушения, в суглинистых и торфяных 0и»* •
осадки) грунтах принимают 1,1 м, в песчаных и супесчаных I м
допускается уменьшение глубины закладки в минеральных ipui
тах на понижениях до 0,8 м, в торфяных — до 1 м. Миним.ии.тн
428

Рис. 2.135. Схемы зашиты дрен от заиления:
,i и - различные способы обкладки: / — труба; 2 - стеклохолст; 3 — стекловата, сфанговый,
фрезерный торф; шлакование
уклоны дрен 0,003 (допускается уменьшение до 0,002), длины дре¬
нажной линии до 200 м при уклоне 0,003 и 250 м при уклоне 0,005.
Допустимая скорость течения воды 0,3 < v < 1,5 м/с.
Керамический дренаж при благоприятных условиях имеет
и>ммной срок службы (не менее 50 лет). Достоинства керамичес-
| и\ дрен: долговечность, освоенная технология изготовления, не-
mpoixje распространенное сырье. Недостатки: плохая транспорта-
нгпыюсть трубок, неполная механизация строительства.
429

Рис. 2.136. Способы пршоглин* инн
керамических дрен к котик юр им
без соединительных ;»rii|iir tk
а — внахлест; б — впригик; / у» 1I ‘ и*»н
труба дрены; 2 — трубкп колтч mp<i t
заглушка; 4— рулонный филмр (чин¬
ная оберткн)
а б	в	г	д
Рис. 2.137. Конструкции деревянных стеллажей для гончарного дрснижн
а — общий вид; б...д — варианты конструкций
Пластмассовые дренажные трубки (рис. НН»
изготавливают из полимерных материалов на специальных 1р\"
ных линиях, включающих экструдер, охлаждающее ycrpolu inn
перфоратор и намоточное устройство. При изготовлении тфри
рованных трубок в линию дополнительно встраивают гофр.11141
устанавливаемый между экструдером и охлаждающим упрои
ством. Сырьем для пластмассовых дренажных трубок служи 1 11“
ливинилхлорид (ПВХ) (в западных странах), полиэтилен ни
давления (ПНД) (в РФ и США) и акрилонитрилбутадиепстри*п
ные — АБС пластики (США). Пластмассовые дренажные ipv'n.i
изготовленные в соответствии со стандартами, имеют следунннт
характеристики: низкую плотность (трубки из ПВХ — до I,\ i /1 м1
трубки из ПНД — до 0,98 г/см3, из АБС-пластиков — I,('3 r/t м'»
стойкость к химическому и бактериологическому разложении!
достаточную прочность и устойчивость к деформациям при im
Рис. 2.138.	<	Vm'h
конструкций II'ПН I
массовых 1|1у1ни.
О — С КОЛЫ ЮНЫ МП им
нутыми ГОфрНМП II I Р .
лыми отвергшими
впадинах; о m •
винтовыми 1<м|>|ММН
гладкостсппыс- i нр>
лольно-парплнсмыи»
щелями; г к» >
КруГЛОЙ (1Ср(|мipillllt* 11
430

грузках, действующих на дренажные трубки в грунте на глубине
0,7...2,5 м; хорошую продольную гибкость, позволяющую свора¬
чивать их в бухты с внутренним диаметром до 0,6 м; высокую
скважность (площадь входных отверстий у современных пласт¬
массовых дренажных трубок достигает 40...50 см2/м) при равно¬
мерном распределении входных отверстий по длине трубки. Срок
службы трубок практически неограничен. Однако дренаж из плас¬
тмассовых дренажных трубок даже при хорошей сохранности мо¬
жет работать неудовлетворительно из-за уменьшения глубины,
иеледствие осадки и сработки грунта; заиления полостей трубок
частицами или соединениями железа (заохривания); слабой про¬
ницаемости дренажной засыпки; механических повреждений.
Имевшиеся опасения, что пластмассовые дренажные трубки будут
повреждаться грызунами, не подтвердились. Основные техниче¬
ские характеристики пластмассовых дренажных трубок приведены
и таблице 2.67.
2.67. Технические характеристики гофрированных дренажных труб
Показатель
Условный диаметр, мм
50 |
63 |
75 90 ПО 125
160
200
Ипутренний диа¬
Из полиэтилена низкого давления
42 54 64 76 93
106
137
171
метр, мм
Дин на трубок в бух-
200
160
120
100
70
60
45
30
1Г. м
Инугренний диаметр
0,8
0,8
0,9
0,9
1
1
1,2
1,2
liVXI'bl, м
< |х*дняя масса, кг/м
0,18
0,25
0,32
0,41
0,56
0,61
1,17
1,5
'Ьмметр входных от-
2...3
2...3,5
2...4
2...4
2...4
2...4
2...4
2...4
ш^кгий, мм
Ширина щелей, мм
0,8
0.8
0,8
0,8
1
1
1
1
Inn на щелей
4...6
4...8
4...10
4...12
4...14
4...16
4...18
4...20
Мншцадь входных
20
24
25
25
30
30
30
30
«чт-рстий, см2/м
W ионный диаметр,
50
Из поливинилхлорида
65 80 100
125
160
200
мм
Ннуфснний диа-
44
58
71,5
91
115
144
182
и ip, мм
1 inма грубок в бух-
1 а Ь 1
200
150
100
1000
50
50
—
н м
Иму фснний диаметр
62
74
77
90
110
110
110
«•v\im. см
IVilMl-рЫ входных
1,3x5
1,3x5
1,3x6
1,3x6 1,3x6
1,3 х 6
X
ОО
и мг ре гий, мм
И>| пходных отвер-
31,2
28.9
31,8
29,5
47,4
50,7
47,3
III (1. см2/м
| |н ;шия масса, кг/м
0,17
0,24
0,32
0,48
0,65
0,95
1,4
431

Осушительный эффект пластмассовых дренажных груп мин
сит от площади входных отверстий, приходящейся па смниит
длины трубы. По данным лабораторных опытов, допатчни
10...12	см /м, однако, учитывая длительный срок службы п игрмч i
ность развития процессов, связанных с блокировкой нхолпыч ш
верстай (заиление, заохривание, суффозия), площадь на шачамн о
2...3	раза больше.
Осушительный эффект пластмассовых дренажных ipv»> laum hi
и от формы входных отверстий. Так, при устройстве ornepi mn и
виде конусов с расширением наружу в трубах с суммарной пиши,»
дыо входа 3 см2/м и перекрытой их защитно-филыраинмниыч
материалом они становятся равными по осушительному ден« шиш
трубкам с площадью входа 10 см2/м с цилиндрической формоп ш
верстай. Поэтому в гофрированных трубках входные о rnr pi и и
устраивают во впадинах гофров.
Для защиты отверстий пластмассовых трубок от заилении ш
пользуют фильтры из стеклохолста, а также объемные дрена him*
фильтры, которые изготавливают из отходов текстильного npmi >
водства (см. рис. 2.125).
Достоинство бестраншейного пластмассового дренажа м >р"
шая транспортабельность, полная механизация и высокая нрпн >
водителыюсть при его строительстве (в 2...5 раз больше, чем при
строительстве керамического дренажа), почти полное иекмючгнн
ручного труда, минимальное нарушение почвенного профи мч. ш i
полнение строительства без выноса на поверхность неншии-рм i
НЫХ ГОРИЗОНТОВ ПОЧВ ПОЧВООбразуЮЩИХ ПОРОД. ПОЭТОМУ tx’t ip.m
шейный пластмассовый дренаж — экологически наиболее iinx . и
образен.
Недостатки его: высокая стоимость труб, легкость (iuiat iM.ii * н
вый дренаж легче, чем другие виды дренажа — керамическим, н>
ревянный), закупорка гидроокисью железа, при протаемнышш
перфорация на трубах может забиваться грунтом. При ек> прим-
нении в тяжелых фунтах для обеспечения гидравлическом i ич щ
пахотного горизонта с дреной необходимо применение граним и
ных фильтров из щебня, фавия и др.
Деревянный дренаж применяют в основном мри m <
шении торфяников, дающих значительную осадку, и при н.пшчни
древесины в районе строительства. Применяют следующие пн и <
дренажа: трубчатый, фашинный, жердевой (рис. 2.139). Дрсип ш к
материалы перед укладкой пропитывают антисептиками прими
гниения. Срок службы его достигает 30 лет.
Трубчатый деревянный дренаж бывает двух видов: m /п» "■
квадратного (50 х 50 или 75 х 75 мм) или треугольного сечснп i
соединением «вразбежку». Вода проникает в трубу чере i нм н.
между досками шириной 3...5 мм, при этом длина дрен 20(1	’	>п
432

Рис. 2.139. Воды де¬
ревянного дренажа:
//, б — деревянный; в —
жердяной; г — фашин¬
ный
а
б
в
г
при уклоне 0,001...0,005. Во втором случае трубчатый желобчатый
дренаж изготавливают из подтоварника диаметром 10... 14 см,
бревно по оси распиливают циркульной пилой, фрезой удаляют
середину, делают подкладки из бересты для образования щели,
скрепляют гвоздями или проволокой. Такой дренаж на 25 % де¬
шевле керамического, применяют его только на торфяниках.
Из старых видов деревянного дренажа наиболее известны фа¬
шинный и жердяной.
Фашинный дренаж изготавливают из свежесрубленного хворос¬
та ивы, ольхи, березы толщиной 2...6 см. Из хвороста постепенно
наращиванием вяжут длинные хворостяные канаты (100...150 м)
диаметром 20...30 см, которые укладывают в траншею. Фашины не
Гюятся осадки почвы, но быстро заиляются, работают при боль¬
ших уклонах (0,003...0,005), что сдерживает их применение. Устье
фашинной дрены обычно впадает в открытый канал и его крепят
деревянной трубой, срок службы дренажа такого вида 15...20 лет.
Жердевой дренаж выполняют из жердей (диаметром 6...8 см)
обычно хвойных пород. Жерди связывают в пучки диаметром
.>5...30 см и укладывают на стеллажи из горбыля с уклоном
0,003...0,008. Сверху жерди также перекрывают горбылем.
Кротовый и щелевой дренажи — «земляные» дре¬
ны, разновидности конструкций закрытого горизонтального дре¬
нажа. Их применяют в тяжелых минеральных грунтах и торфяни¬
ках (рис. 2.140). В отличие от кротования и щелевания, предназ¬
наченных для усиления действия закрытых собирателей, крото-
ный и щелевой дренажи — это
самостоятельная регулирующая
сеть, которая отводит грунтовые
йоды. Их устраивают с соблюдени-
п - кротовая; б и в — щелевые, образованные
||>онажно-винтовой щелерезной и щелерезной
дискофрезерной машинами
Рис. 2.140. Земляные дрены:
о
б
в
433

ем глубины, уклона и обя шемыт ■ п
прягают с коллектором. Устья ир. и
крепят трубами. Коллектор!ivk* ни
ВЫПОЛНЯЮТ ОТКРЫТОЙ. КрОТОШ.ш 1| >•
наж применяют на минеральных и-м
лях без камней на торфяниках (и-1 ни
гребенной древесины. Глубина /1|•• н
0,7...0,9 м, уклон 0,003...0,00.S, pat t м>
яние между дренами 5... 10 м
(рис. 2.141), длина 100...200 м, /нм
метр 5...7 см в минеральных rpvmav
12... 15 см в торфяниках. Ис.еленумч
различные способы закреплении i и
нок кротовых дрен для увеличении
срока их службы, но пока для игишп.
зования в производстве они дороги.
Щелевой дренаж устраивают на торфяниках, осушаемых шн
луга, или при предварительном осушении низинных болог т р* >\
строительством постоянных горизонтальных дрен. Глубина пинг
вого дренажа 0,9... 1,2 м, уклон 0,003...0,005, расстояние мс miv
дренами 34...45 м, длина дрен 200...300м. Срок службы шунты.!
дренажа без нагрузок от техники до 10...15 лет. Кротовый н ии ч.
вой дренажи дешевы, но имеют малый срок службы и ни жуй» ни
дежность.
В зависимости от технологии строительства материальным мр.
наж бывает траншейным и бестраншейным. Траншейный ri/wiui *•
выполняют экскаватором-дреноукладчиком при ширине гранив м
0,5 м или 0,15—0,35 м (при узкотраншейном способе), с ишшн. m
ванием труб, стеллажей, фильтра из грунта дренажной jaei.Mii-и
Для автоматического поддержания заданного уклона примоичин
лазерные системы. Укладывают трубы на проектную глубину •».
каваторами-дреноукладчиками типа ЭТЦ-2012, ЭТЦ-1607 и при
цепным дреноукладчиком ЭТЦ-165.ДО 2 м в грунтах I...1II кант
риях, ЭТЦ-202А имеет автоматическую систему поддержания i чу
бины по копирному тросу, приспособления для укладки корами
ческих и пластмассовых труб и защиту их рушмпшм
фильтрующим материалом от заиления.
Бестраншейный дренаж — дренаж, устраиваемый пугем paipr
зания грунта пассивным рабочим органом для образования и ih t
цилиндрической полости или щели, стенки которых закропмиип
тем или иным материалом. Для устройства бестраншейного прим
жа применяют бестраншейные дреноукладчики (рис. 2.14.,)1 pai...
чие органы которых имеют вертикальные или У-образные н<> i и
Бестраншейные дреноукладчики впервые начали применим, м
1960-е годы в Западной Европе и в бывшем СССР. При мим ни
Степень разложения
торфа, %
Рис. 2.141. Расстояние между
кротовыми дренами в торфяных
почвах разной степени разложе¬
ния
434

Рис. 2.142. Дрсноукладчик МД-12 с лазерной системой:
/ ini юный трактор; 2 — бухтодержатель; 3 — рычаг; 4,5 — пшроцилиндры; 6 — система уп-
м-иигшм; 7— коромысло; 8 — трубоукла;счик; 9 - навесное оборудование для укладки филь-
||>ующих элементов; 10 — прижимной ролик; 11 — нож; 12 — гусеничная тележка
| |»« и)1сиия стенок в цилиндрическую полость затаскивалась пла-
•	I м.юсовая дренажная трубка или трубку формировали из пла-
•	I массовой ленты непосредственно в полости во время уклад-
► и It последующем перешли на одновременное разрезание грунта
и укимдку пластмассовых дренажных труб заводского изготовле-
шш. Для этого в ноже дреноукладчика или за ним устраивают спе-
ии.шьный тракт, по которому проходит дренажная труба, разма-
I мирись с барабана, установленного на дреноукладчике, и уклады-
II,if к м it фунт на дно щели. Емкость барабана может составлять до
-оо м дренажных труб. Диаметр труб бестраншейного дренажа в
I пропс не превышает 200 мм, в США — 300 мм. Используются в
hi in и»Юм трубы с уже нанесенным слоем защитно-фильтрацион-
iinio материала. Регулирующую сеть проектируют из максимально
I	in иных дрен, впадающих в открытые или закрытые коллекторы.
| >и|||мальные уклоны 0,005...0,01 при минимальном допустимом «
шин В мелкозернистых, илистых и плывунных грунтах и при
iiii.ii	пости заохривания уклон дрен принимают не менее 0,005.
' \ uni гельное действие бестраншейного дренажа зависит от вида
Фмиа и его состояния во время укладки. Рабочий орган дреноук-
II	пика разрыхляет грунт в верхней части и раздвигает в стороны,
ИМОП1ЯЯ в нижней.
И несвязных грунтах осушительное действие бестраншейного
||ч ипжа близко к действию обычного траншейного дренажа, что
•им чоияено разуплотнением слоя грунта после прохода ножа дре-
|и I- илдчика потоком воды, фильтрующей к дрене из осушаемого
miii I пил. В связных грунтах это если и происходит, то крайне мед-
мио. Вследствие этого приток воды к дрене снижается, следова¬
435

тельно, и осушительный эффект. Расстояния между Гк-гцмпинй
ными дренами вычисляют по формуле
Е= Ка Е0,
где Кв — коэффициент, учитывающий уменьшение притока к бссфнипи Нин )
дренам в сравнении с траншейными в зависимости от коэффициен т
Коэффициент фильтрации грунта, м/сут	0,3...0,5	0,5... I	I
Ка	0,8	0,<)	I
Е0 — расстояние между дренами при траншейном способе укладки.
Для повышения осушительного действия бестраншейном» щи
нажа используют фильтрующие засыпки из песка, граппя, ищи
мы, древесной щепы или фильтрующие блоки из торфа ими ш ш
ненного полистирола. Технология строительства бестраншейном»
дренажа включает операции по подготовке трасс, устройсшу ни
лекторов, отрывке приямков для подключения дрен к 1акрытм\
коллектору, установке лазерного датчика уклона, подключении-
дрены к коллектору и ее укладке, засыпке приямков и траниим
коллекторов. Проводят исполнительную нивелировку дрен !1чн
подключения дрен к коллектору применяют соединительны, m
тали. Основные достоинства бестраншейного дренажа — т.н «и ш
скорость укладки, достигающая 15 км/сут, и минимальное ни
вреждение пахотного слоя осушаемого поля. Преимущесгно I» .
траншейного дренажа по сравнению с траншейным — сохрани
почвенного слоя, сокращение до минимума объема земляимч |ы
бот, числа выполняемых операций, высокий уровень коми цеп
ной механизации и индустриализации процесса и высокая нрон i
водительность машины, простота и надежность конструкции |м
бочих органов.
2.6.5.	ПРОВОДЯЩАЯ И ОГРАЖДАЮЩАЯ СЕТИ, ДОРОГИ
Проводящая сеть (магистральные каналы, транспортируют"'
собиратели различного порядка, открытые или закрытые кшин i
торы) предназначена для своевременного приема воды и i pei vnu
рующей и ограждающей сетей и отвода ее в водоприемник I» »ч
сушливый период эту сеть можно использовать для подачи мн и .
на увлажнение или дополнять ее специальными сооружении им
(например, трубопроводами).
Проводящая сеть должна иметь минимальные строиюлын-к и
эксплуатационные затраты (иметь минимально необходимую л ш
ну), обладать надежностью.
Гидрологические расчеты каналов. Для определения теомгц.ц
436

•ич ких размеров поперечного сечения каналов и оценки их устой-
•нммсти на размыв и на заиление необходимо рассчитать приток
iHi/u.1 к каналам в виде поверхностного стока. Последний является
|ножным и пока еще слабо изученным процессом, зависящим от
|i.i 1меров и формы водосборной площади, уклона и состояния по-
исрхности (коэффициента стока), интенсивности поступления
мпды (осадков или от таяния снега), степени заболоченности, за-
мчемности, озерности и от других факторов. В гидрологии приво¬
ди >мпирические формулы для расчета весеннего, летно-осенне-
|<| и бытового (меженнего) стока. В учебных целях можно исполь-
иншъ формулу А. Н. Костякова, которая, несмотря на ее просто-
IV, учитывает главные особенности и факторы процесса стока,
„ 5,6аОс	/л
<2'332>
| и- г/ — модуль стока, л/(с - га); а — коэффициент стока (табл. 2.68); Ос — сумма
и» пикон или слой воды при таянии снега расчетной обеспеченности, мм; t — рас-
•п-шый период, сут; х — показатель степени, изменяется от 1,5...2 до 8... 10; F —
пижк'Ьорная площадь, га.
2.68. Значения коэффициента стока (по А. Н. Костякову)
Уклон местности
малый <0,01
средний
0,01...0,05
большой
>0,05
Почвы и грунты на водосборе
\|»|м»шо водопроницаемые (пески,
I Yll'4'll)
< |ма/|цис водопроницаемые (легкие
VI пипки)
Пи hr средней проницаемости (сред¬
ни! суглинки)
■ 1Шишодопроницаемые (тяжелые
> VI '1ИИКИ, глины)
-1> |> (МЫС
0,1...0,2
0,15—0,25
0,2...0,3
0,15...0,25
0,2...0,3
0,25...0,4
0,2...0,3
0,25...0,45
0,35...0,6
0,25...0,4
0,3...0,6
0,5...0,75
0,35...0,6
0,4...0,75
0,8...0,95
I'исходы воды в каналах осушительной сети изменяются по от-
и Mi.iiwM периодам как в течение года, так и в различные годы. Ти¬
пичный для осушаемых земель европейской части России гидро-
||мф стока показан на рисунке 2.143. На нем выделяют характер¬
ные расходы: осенне-зимний минимум расходов (зимняя межень)
■	/1Ч|, иесеннее половодье <7,,1ах ,! И; летний минимум (межень) <?л „;
hi не осенний паводок из-за затяжных дождей gmzx л.„.
Гидрограф для лет разной обеспеченности наиболее достовер-
m I устанавливают по результатам прямых гидрометрических на-
ii	номемий, при их краткости используют реку-аналог. В крайнем
•	i\ 4iic используют эмпирические формулы.
437

Рис. 2.143. СхематшироншшмИ нм|ш
граф стока в бассейнах ршшиппмч |»м.
центра европейской чист ГФ
Из упомянутых харак 11-|ми.1
расходов нужно ны(»рап. р.и
четные в зависимости ш ним i
использования осушаемых земель. Обеспеченность рант нм
расходов зависит от интенсивности сельскохозяйственном. и>
пользования и ее обосновывают технико-экономическим и |>.н ч»
тами.
При размещении на осушаемых землях полевых ссвооГюропж i
озимыми культурами затопление посевов в расчетный год мг пи
пускается, канал рассчитывают на максимальный расход иг< пми
го половодья qmax вп.
При размещении полевых культур без озимых или культурны
пастбищ и кормовых севооборотов в качестве расчетной» прими
мают предпосевной расход с тем, чтобы к началу вессшшч шкн
вых работ каналы вышли из подпора и регулирующая сеть оип
чила требуемое осушение. Время начала полевых работ «миирн
чески можно определить по сумме положительных суточный и м
ператур воздуха, начиная с перехода температуры чере i 0 < ‘ и mi
после схода снежнот покрова. Например, для условий !>о»н*|«\.
сии это 130°С, для Мещерской низменности — 150 °С. К миму
моменту глубина оттаивания почвы уже достаточна для иачана ни
левых работ.
Предпосевной расход можно снять с графика гидрографа, ш
ступив от весеннего максимума на 7...10 сут. Используют i.h •
эмпирические формулы П. А. Дудкина и А. И. Оношко:
Ятт ~ ^пп9шах в.п>	(	*	'	*	*
для холмистых водосборов Кпп = 1,64 7го-34 — 0,4;	(.’ И 11
для пологих водосборов Кт = 3,63 7го'2 — 1,64,	(.’	Чч
где 9ПП — предпосевной модуль стока; Ann — редукционный коэффициои t. шиш
щий от допустимой продолжительности затопления земель в период пппш
паводка Ту сут; ?тах в п — максимальный модуль весеннего паводка.
Максимальные расходы летнее-осенних паводков приним.шн
ся во внимание для лугов и сенокосов, которые нельзя ta шимми
438

ш> иремя сенокоса и сушки сена. Определяют их или с помощью
I	пдрографа или эмпирических формул, помещенных в Строитель¬
ных нормах.
1»ытовыми называют расходы в реке, имеющие наибольшую
иоторясмость, обычно они составляют 0,02...0,05 л/(с • га). Они
необходимы для оценки минимальных уровней воды в каналах и
in пользуются для проверки вертикального сопряжения уровней в
мгг гс слияния каналов.
Модули дренажного стока, необходимые для расчета закрытой
нронодящей сети (коллекторов), ориентировочно следующие:
Почва
Минеральная:
тяжелая
средняя
легкая
Торфяники со степенью разложения:
слабой
средней
сильной
Модуль дренажного стока, л/(с • га)
0,3...0,4
0,5...0,6
0,6...0,7
0,5...0,6
0,4...0,5
0,3...0,4
щи! используют данные расчета расстояний между дренами или
скрытыми собирателями.
Сток по дренам более равномерный во времени, тогда как по
i.i	к рытым собирателям он более изменчив, имеет явно выражен-
im.ii: «пики» после сильных дождей. В этом случае модуль стока
»,ikрытых собирателей, м/сут, приближенно
I	Mf и — коэффициент водоотдачи пахотного слоя, ц = 0,1; И\ — его толщина, м; t —
ммцммтивное время осушения пахотного слоя в вегетационный период,
t 1.3 сут; е — интенсивность испарения в этот период, е = 0,002...0,003 м/сут.
11осле определения модулей стока рассчитывают расходы воды
и р;иных створах каналов, где водосборная площадь изменяется
*	ущественно.
Трассировка каналов. Проводящие каналы при осушении минс-
р.м1>пых земель трассируют по наиболее низким отметкам поверх-
in чти земли, а при осушении болот — по самым глубоким местам
i.i/ктапия торфа и понижениям минерального дна, имея в виду
ти исдующую его усадку в результате осушения (рис. 2.144). По
тмможности совмещают трассы каналов с границами землеполь-
imici гелей и севооборотов, а также учитывают расположение ин-
•	гмгрпых коммуникаций и сооружений (дорог, трубопроводов,
439

Рис. 2.144. Схема проподнщН! г«чи и|«н
хорошо выраженном релнф*
/— магистральный канал; 2- п>;пн нщмнцу"'
щие собиратели; 3 — закрытые ki»hif iщ|и •
4 — регулирующая ткрыпи н м
мостов), пересечение с которыми
осуществляют под прямым и ни
близким к нему углом. Число таких пересечений должно Ьы 11. ми
нимальным. В поймах рек трассы магистральных каналом пол 1им
примерно совпадать с направлением движения паводкоиыч mn
(рис. 2.145). Оси каналов смещают от производственных и \ощи
ственных объектов не менее чем на 50 м, а от нефтяных 6;i i, mcs.i
нических мастерских, гаражей, складов с удобрениями п i и иг
менее чем на 150 м.
При осушении выровненных массивов следует по bojmoaihh i и
обеспечивать двусторонний впуск коллекторов и каналов, спи пн i
дать прямолинейность и параллельность их трасс, сопрягли мри
нимающие и впадающие каналы под прямым углом с закрути mi
ем. При этом угол слияния потоков должен быть не более '<> них
уменьшения подпоров и размыва берегов.
Для гидравлически не рассчитываемых каналов радиус к и- рм
ления русла на повороте составляет 2,5 В или больше (гас И
ширина канала по урезу воды, м); для крупных каналов с мим и
мальным расходом 5 м3/с и более радиус закругления вычме пчич
по формулам А. Ф. Печкурова. Для избежания продольною p.i i
мыва русла приблизительно радиус закругления можно onpi н*
лить по формуле
r = 50Rffi5B,	(Ml/)
или для обеспечения поперечной устойчивости русла на истории
Рис. 2.145. Схема расположении прими ih
тих каналов при осушении пойменный »•
мель:
/ — водоприемник; 2 — канал щимнннпг >
сети; 3 — граница поймы

г = 100Л1-5,
(2.338)
rue R — гидравлический радиус канала, м.
Коллекторы располагают по продольной или поперечной схе¬
мам (см. рис. 2.131), которые имеют достоинства и недостатки.
При продольной схеме дрены располагают вдоль уклона местно¬
сти, они имеют постоянную глубину, но хуже перехватывают по-
кж грунтовых вод. Коллекторы располагают под острым утлом к
горизонталям, их приходится искусственно заглублять. При попе¬
речной схеме дрены прокладывают под острым углом к горизонта¬
лям, они лучше перехватывают поток грунтовых вод, но нуждают¬
ся в заглублении, коллекторы располагают по наибольшему укло¬
ну, длину их можно увеличивать, а диаметр делать меньше.
Допустимые минимальные уклоны закрытых коллекторов на¬
тачают из условия недопущения заиления, обычно это
0,0015...0,002, скорость в коллекторах не должна быть меньше
0,3 м/с. При расположении коллекторов по наибольшему уклону
местности необходимо проверять максимальную допустимую ско¬
рость, она не должна превышать для коллекторов из керамических
трубок 1,2...1,5 м/с (из-за наличия стыков), для пластмассовых
коллекторов она может быть увеличена до 2...2,5 м/с.
Строительство коллекторно-дренажных систем максимально
чолыиой площади не оправдало себя, так как после снеготаяния и
с ильных дождей возникали затруднения с отводом поверхностных
под (рис. 2.146). Строительство поглощающих колодцев усложня-
||о систему и вызывало угрозу заиления коллекторов.
На безуклонной местности укло¬
ни дрен и коллекторов обеспечива¬
ют искусственным заглублением, что
ограничивает их длину до 200 м, зато
ионюляет двустороннее впадение
ирсн в коллектор с увеличением рас-
•	гоиний между ними (рис. 2.147).
При впадении коллекторов в от¬
крытый собиратель или в магист¬
ральный канал закрытый коллектор
оборудуют устьевым сооружением во
1'мс. 2.146. Схема расположения коллекторной
сети крупной дренажной системы:
/ иодоприемник; 2 — устье коллектора первого
пирядка; J— коллектор первого порядка; 4— смот-
iMim.ie колодцы; 5 — коллекторы второго порядка;
6 - ось тальвега
441

3
3
Рис. 2.147. С'хсми |iuiiio<in
жения проводящей oiu|imh»ii
и закрытой сет при нм it
CTBim уклона ноигрмнм ш
/ — магистраль!n.iil мнши,
транспортирующий мпин. *
закрытые коллекторы. •) ш
крытая регулирующий i« и,
избежание размыва откоса канала. По трассам закрытых колии
торов устраивают смотровые колодцы для наблюдения за их р.пт
той, для очистки от наносов, для сопряжения потоков при поим
роте трассы или в месте изменения глубины коллектора (нмно»
няют функции перепадов). Их устраивают потайными и oi k|>i.m.i
ми (рис. 2.148).
Сопряжение каналов в вертикальной плоскости. Уклоны дна hi
налов и коллекторов проектируют с таким расчетом, чтобы ич
росгь течения не уменьшалась от истока к устью. Уклон дна очи
жен по возможности соответствовать уклону поверхности u* mi и
для уменьшения объема земляных работ и быть не менее О.ОНП >
для магистральных каналов и 0,0003 для других проводящих каин
лов. При меньших уклонах местности по трассам каналон ирнм»
дится их искусственно заглублять во избежание заиления. Urps
ний предел уклона незакрепленного канала ограничен пера imi.iiu
ющей скоростью.
Рис. 2.148. Смотровой колодец па закрытой проводящей сети (размеры в см)
ш
'	:-..ь cvc? .-..ь Or ^
/77 //ffy 777 /7/
б
а
а — открытый; б — потайной
442

Вертикальное сопряжение проводящей сети осуществляется та¬
ким образом, чтобы обеспечить бесподпорное движение воды во
исех ее элементах и чтобы продолжительность паводкового за¬
топления прилегающей территории не превышала допустимые
сроки.
Правила сопряжения:
расчетные бытовые уровни в гидравлически рассчитываемых
каналах должны совпадать, т. е. их сопрягают по правилу «уровень
м уровень»;
лно впадающего канала при впадении гидравлически нерас-
считываемого канала в рассчитываемый должно совпадать с бы¬
товым уровнем в принимающем канале, допускается заглубле¬
ние да впадающего канала под меженний уровень принимаю¬
щего не более чем на 0,1 м, т. е. их сопрягают по правилу «дно в
уровень»;
глубину принимающего канала, если оба канала гидравлически
не рассчитываемые, назначают на 0,1...0,2 м больше впадающего;
закрытые коллекторы сопрягают с проводящим каналом так,
чтобы запас между нижней поверхностью коллекторной трубы и
китовым уровнем в канале составлял не менее 0,2...0,4 м;
уровни воды в магистральном канале в предпосевной период и
п иетне-осенний паводок должны быть как минимум на 0,4...0,6 м
ниже бровок канала;
при пропуске максимального расхода весеннего половодья вода
п I магистрального канала не должна затапливать прилегающие
гмли и быть на 0,3...0,5 м ниже бровок.
При осушении безутслонных территорий и необходимости
уменьшения протяженности каналов может быть использован
чренаж с постоянно затопленными устьями. В таком дренаже кол-
к-к горы выводят на 0,2...0,4 м ниже дна канала и сопрягают с
уроннем воды в нем через вертикальные оголовки.
Глубину наполнения сопрягающих каналов назначают с учетом
мгетмых потерь напора при слиянии потоков, который обычно
ранен 0,05...0,1 м.
Формы поперечного сечения каналов должны обеспечить ус-
тнчивость их откосов. Для небольших каналов принимают про-
' iriiitice трапецеидальное сечение, а для крупных, прокладывае¬
мых и неустойчивых грунтах, — полигональное или чаще парабо¬
лическое сечение, достоинство которого — переменная крутизна
•	икосов: наименьшая вблизи дна, где откосы всегда влажные и
М( пес устойчивые. Коэффициенты заложения откосов каналов и
параметр параболы р = В/Нустойчивого русла (отношение шири¬
ны канала поверху В к полной глубине канала Н) приведены втаб-
IIIпах 2.69 и 2.70, а значения коэффициента шероховатости русла
проводящих каналов — в таблицах 2.69...2.71.
443

2.69. Коэффициент заложения откосов проводящих каналои
Грунты
Строительная глубинл к.пымн, м
Крупные и гравелистые пески, торф со
степенью разложения более 50 %
Мелкие и средние пески, пылеватые
супеси
Мелкозернистые и пылеватые пески
Средние и тяжелые глины и суглинки,
торф со степенью разложения менее
50 %
Легкие суглинки, супеси
1—1,5
1,5...2,5
1 О
1,25—1,5
1,5... 1,75
1,/'»
1,75...2
2...2,5
2...2,5
1,0—1,25
2,5...3
1,25...1,5
1. 1
I.S
1,25...1,5
1,5...1,75
1,/'
I,/
2.70. Параметр параболы р устойчивого русла для несвязных грунтов в шпигммш ш
от глубины русла и коэффициента трения грунта в воде
Коэффициент внутреннего
Глубина русла, м
трения грунта в воде
1
1,5
2 ! 2,5
3
0,4
0,5
0,6
0,7
12,5
18,8
25
31,2
37,5
■И.Н
8
12
16
20
24
,»/
5,6
8,3
11,2
13,9
16,7
И 1
4,1
6,1
8,2
10,2
12,2
1 It
2.71.	Коэффициент шероховатости п русла проводящих каналов, рассчитыпш'ммч
на пропуск максимального расхода, по периодам
Грунт
Песчаный
Глинистый
Торфяной
Гравийно-галечниковый
Песчаный
Глинистый
Торфяной
Г равийно-галечниковый
Весеннее половодье и
предпосевной период
Летне оп иши!
паводок п м» »• hi
Q > 25 м3/с
0,025
0,022
0,024
0,027
0,026
0,024
0,026
0,028
0,0 ?Н
0,0Л»
0,0 \
о,о;н
Q < 25 м3/с
о,о и
(>,(>*>
0.01 t
(),() 1
Коэффициент шероховатости п каналов в зависимости от типа креплепим
Тип крепления	п
Бетонная облицовка с хорошо отделанной поверхностью
Железобетонные сборные плиты и лотки
Бетонная облицовка с грубо отделанной поверхностью, плиты
и блоки из пористого бетона
Булыжная мостовая
Покрытие из асфальтобитумных материалов
Одерновка, залужение ( в нормальных условиях эксплуатации)
0,01.*
(ММ 1
0,01 \
(МИ
0,01-1
0.1)1 1
0,0.'
НИ *1
0,01 *
0 Щ|
0,0 г
0.И1
444

Иригрузка (наброска) из гравия и щебня	0,025...0,031
Наброска из камня	0,03...0,035
Фашины, хворостяные канаты и плетневые стенки, тюфяки	0,028...0,034
Крепление из синтетических и стекловолокнистых материалов	0,013...0,018
Гидравлический расчет проводящих каналов и закрытых кол¬
лекторов проводят по известным формулам гидравлики.
Каналы проводящей сети надо проверить на размыв. Скорости
и нем не должны превышать размывающие (табл. 2.72).
2.72.	Максимальные допустимые скорости (по А. Н. Костикову)
Грунт
Допустимая
скорость, м/с
Грунт
Допустимая
скорость, м/с.
Им, плывун, песок мелкий	0,15...0,3
I li-сок средний и крупный	0,4...0,75
| углинки различной плот- 0,7... 1,2
шк:ги
Торф:
хорошо разложившийся	0,5...0,7
среднеразложившийся	0,7... 1,1
слаборазложившийся	1,1... 1,4
С уменьшением глубины воды в канале допустимые размываю¬
щие скорости уменьшаются, а с увеличением возрастают. Попра-
ппчпые коэффициенты (по А. Д. Брудастову) к значениям в зави¬
симости от средней глубины приведены далее:
( |н*лняя глубина, м	0,3	0,6	1	1,5	2	2,5	3
Поправочный коэффициент	0,8	0,9	1	1,1	1,15	1,20	1,25
Отрицательное влияние зарастания русла каналов проявляется
и значительном увеличении шероховатости русла и как следствие
II	уменьшении скорости и его пропускной способности. Сильно
»;||)осшие русла переполняются во время ливней и могут затопить
прилегающие земли. Поэтому русла кагГалов периодически очи-
тлю г от крупной растительности. Вместе с тем каналы с малой
I луГжной воды, заросшие влаголюбивой растительностью и водо¬
рослями, выполняют важную экологическую функцию, так как
к иные растения извлекают из дрена>*шой воды в большом количе-
i I не биогены (N, Р, К) и не загрязняют русла рек водоприемни-
юи. Затраты на очистку воды гораздо больше затрат на очистку
I .и киюв и некоторое увеличение их пропускной способности в
мгжеиний период.
Для уменьшения размыва русл каналов уменьшают их уклоны,
применяют сопрягающие гидротехнические сооружения из мест¬
ных материалов (перепады, быстротоки), крепят дно и откосы ка¬
тион плетнями, каменной наброской, одерновкой, посевом трав,
пористыми бетонными плитами. Сплошное крепление бетонны¬
ми плитами применяют редко: на участках с очень большими ук-
ичмми, на поворотах каналов, около гидротехнических сооруже¬
445

ний (мостов, труб-переездов, регулирующих сооружении), шшм ш
населенных пунктов. Под плиты обязательно укладынают фи пир
(отсортированный песок и гравий, стекловату или базалыонос ни
локно). В песчаных грунтах фильтр укладывают только под i ii.ii и
Во избежание заиления иловатыми, глинистыми, мелминч чн
ными фунтами или аморфным торфом минимальные см>р<и ш
течения должны превышать 0,2 м/с.
При наличии в основании откосов несвязных пылсиагыч ipyn
тов и плывунов, особенно в условиях грунтово-напорною ниш
ния, на дне канала устраивают водопроницаемые лотки, учср1"
ваюшие мокрые откосы от оползания.
Ограждающая сеть осушительной системы. Ее назначение ы
щитить осушаемую площадь от поступления поверхностных и
подземных вод с прилегающего внешнего водосбора и pa irpv hi и.
регулирующую сеть.
Нагорные каналы ограждают осушаемую территорию or при ю
ка поверхностных вод и располагают их на границе осутж миМ
территории, на верхней части склонов. По начертанию н iih.ui>
они бывают непрерывные (рис. 2.149, а); прерывистые (рис. 2.I I1», г»)
Рис. 2.149. Схемы расположения нагорных каналов:
о	— непрерывных; б — прерывистых; в — У-образных; г — пограничных; / — волоиртмпн*
2	— магистральный канал; 3 — транспортирующие собиратели; 4 — нагорные камням. *» и *
сбросная и рабочая части нагорного канала; 7— пограничные нагорные кшыны
446

Y образные (рис. 2.149, в); пограничные — перехватывающие по-
иерхностный сток с залесенных водосборов (рис. 2.149, г). Так как
и нагорные каналы поступает поверхностный сток с большим со¬
держанием наносов, то для их надежности предпочтительней ко¬
роткие трассы каналов, вместе с тем нежелательно пропускать пе¬
рехваченный ими поток по всей длине проводящих каналов во из¬
бежание их заиления. Они также подвержены размыву, поэтому
уклон дна их должен быть достаточно мал.
Поперечное сечение нагорных каналов несимметричное: с по¬
метим верховым откосом и более крутым — низовым. Во избежа¬
ние размыва откосов в местах концентрации поверхностного сто-
1.	:i устраивают водовпускные ложбины с креплением местным ма-
м-риалом. Глубина нагорных каналов должна быть около 1... 1,2 м,
ipyiiT при их строительстве (кавальер) укладывают на низовой
ггороне канала, формируя дамбу, увеличивающую пропускную
способность канала (рис. 2.150).
Ловчие каналы предназначены для перехвата притока грунто-
IH.IX и грунтово-напорных вод с примыкающих возвышенностей и
понижения уровней грунтовых вод вблизи их трассы (рис. 2.151).
<	>пи снижают нагрузку на крайние дрены. Для повышения эффек-
Рис. 2.150. Конструктивная схема поперечного сечения нагорного канала:
/ — сечение канала; 2 — кавальер
Рис. 2.151. Расчетная схема действия ловчего канала
447

тивности их работы они должны прорезать слой мелко юмои (при
мерно на 0,5 м) и врезаться в водопроводящий слой. ООычпи и»
прокладывают в месте перегиба уклона, по линии примык.ншн
основания склона. Если грунтово-напорный пласт залепит гиупн
ко и ловчий канал не может в него врезаться, его дсйстине v< ими
вают самоизливающимися трубчатыми колодцами чере » .’(I I'l м
(рис. 2.152).
Дальность осушительного действия ловчего канала рнссчи i ыгм
ется по формулам С. Ф. Аверьянова (см. раздел 3.3). Если дно мин
чего канала лежит на наклонном водоупорс (рис. 2.153, а), и» hi
пользуют формулы Н. Н. Павловского. Координаты криниц
депрессии х и у выше канала (по течению потока) находят по/иш
ром из формулы
у-H0-ix+In
Н-Щ
Н-у ’
а ниже по течению потока:
и •	,	н+но
у -	+ис—In	-
N+y ’
где Н — толщина потока грунтовых вод в естественных условиях, Н = ,//А. шш
Рис. 2.152. Коигфумни
ловчих дрен с пер тина ими»
ми самоизливающимш и ни
лодцами:
а — с закрытой лопчгй »н«м
б — в сочетании с ои-рши
ловчим каналом; / шииин'
коллектор (дрена); /	»(и»•
самоизливаюшейся onii-мш
(колодца); 3— воден пи ими i
порный слой; 4 сл.иищрпмп
цаемый слой; 5 — кшмин н ••
открытый канал; 7 с н-.--
|руба
777ZШ777ZШШШZ^Шяm
6
Рис. 2.153. Схема действия ловчего канала:
а — при наклонном водоупоре; б — дно не доходит до водоупора
448

Ч — удельный приток к каналу на 1 м его длины, м2/сут; к — коэффициент филь¬
трации водоносного слоя; Щ — глубина воды в ловчем канале; /' — уклон дна во-
моупора выше или ниже по течению.
Если ловчий канал несовершенен (дно его не доходит до водо-
уиора) (рис. 2.153, б), то используют формулы Гопера и Треффтца:
между расходами Q\, поступающим в канал, Q2 — протекающим
иод каналом, глубиной потока Я выше канала, соответствующей
общему расходу Q = Q\ + Q2, и глубиной Я2 = Я — И ниже канала
имеется соотношение
Q - Н ■ h= И- Я2;	(2.341)
Q-Qi Я,-Ль’	*	&	н2
I пс ho — расстояние от водоунора до уровня воды в канале.
Для случая глубокого залегания водоупора используют форму-
му В. И. Аравина
; y=!arch(r‘) (2342)
те х, у — координаты кривой депрессии; ch — гиперболический косинус; arch —
ипритный гиперболический косинус; Q — удельный приток к каналу на 1 м его
янины, м2/сут; к — коэффициент фильтрации водоносного слоя.
x = q
ch^-l
2д
Поперечное сечение ловчих каналов глубиной до 2 м во всех
I рунтах, а в устойчивых и более 2 м имеет трапецеидальную фор¬
му. Если ловчий канал имеет глубину более 2...2,5 м и проходит в
хорошо разложившихся торфяниках (степень разложения более
>0 %) или в смешанных, легких, иловатых и разжиженных грун-
i:ix, форма его поперечного сечения должна быть параболической.
Дорожная сеть на осушаемых землях. По назначению дороги дс-
ияг: на межхозяйственные, соединяющие хозяйства с районными
центрами, станциями железных дорог, пристанями и т.п.; внутри-
мхяйственные, соединяющие центральную усадьбу с отделения¬
ми, бригадами, фермами и связывающие производственные под-
ри 1дсления между собой; эксплуатационные, обеспечивающие ос¬
мотр, уход и ремонт мелиоративной системы; полевые, соединяю¬
щие отдельные поля севооборота и угодья с основными дорогами,
тужащие для вывоза урожая с полей, развозки удобрений, проез¬
да сельскохозяйственной техники.
11аиболее технически совершенные дороги с твердым покрыти¬
ем прокладывают так, чтобы выходы полевых дорог на эти магист-
I м а и имели длину не более 1 км. Трассы внутрихозяйственных до¬
449

рог располагают с учетом организации территории хо ннп-i па и ми
возможности вдоль границ полей севооборотов. Каждое тип- (%
вооборота должно иметь два выхода на ближайшие нолепые imii
эксплуатационные дороги. Для дорог, проходящих вдоль к.ш.нмш
предусматривают бермы шириной на торфах 3...6 м, а ил мши
ральных грунтах — 2...4 м для предохранения откосок or «хит м
ния.
Высоту насыпей мсжхозяйственных дорог назначают u i yi м« •
вия незатопления паводковыми водами.
Основное условие устойчивости полотна дороги — хорипш
осушение дорожной полосы шириной не менее 10 м, для 'irm m>
обеим сторонам устраивают кюветы глубиной 1... 1,5 м для <чм»|ы п
отвода воды в ближайший канал. При расположении дорт п п/т-и
проводящего канала противоположные кюветы соедипинм ниш
цементными трубами, впадающими в канал с помощью лотмт
При строительстве дорог на болотах с маломощными горфинн
ками до 1 м торф полностью удаляют, при большей мощноеin m
сыпают минеральное основание дороги. На глинистых и инока ■ i t •
грунтах полотно дороги часто разрушается под действием мири ■
ного пучения грунта. В этом случае дренаж должен быть дог i.mu'i
но эффективен, кюветы дополняют поперечными дренами п м •
рамических или асбестоцементных трубок, обсыпанных фм'м
тром.
Дороги должны иметь переезды через каналы, временные щщи
токи и реки в виде мостов или труб-переездов из железобетон мы
колец, диаметр их зависит от расчетного расхода, установлении'и
Строительными нормами.
2.6.6.	ВОДОПРИЕМНИКИ ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Требования, предъявляемые к водоприемникам. Водоириемти и
ми служат моря, реки, озера, водохранилища, балки, o»pai u 11
задача — принимать воду с осушаемой территории и обеспечим» м
бесподпорную работу осушительной сети. Без надежного кипи
приемника не может быть достигнуто осушение, как бы < иш р
шенна ни была осушительная сеть.
Водоприемник должен обладать такими уровнями води, ни и
рые обеспечивали бы бесподпорную работу осушительной «пи и
создавали на мелиоративных землях водный режим, необходимым
для их интенсивного использования.
При интенсивном сельскохозяйственном использовании ■■
мель к водоприемнику предъявляют следующие основные фит
вания.
1.	Уровни воды в водоприемнике не должны создавать поинир
450

mi пиадающих в него осушительных каналах и коллекторах. По-
мому бытовой уровень в водоприемнике, т. е. уровень воды, най¬
ми нес часто повторяющийся в вегетационный период, должен
Iчип. па одном уровне или ниже бытового уровня впадающих в
ипо каналов и на 30...40 см ниже дна устьев впадающих в него
шкрмгых коллекторов (рис. 2.154, а).
При подпоре поднимается уровень воды во впадающих магист-
Iщ нi.i Ii>ix каналах, уменьшается их пропускная способность, сни-
у .ногея скорости, зарастают и заиливаются русла и поднимаются
уронпи грунтовых вод.
?. Водоприемник должен иметь такую пропускную способ¬
ное и>, при которой предпосевные, летнепаводковые расходы про-
мшпли бы в нем с уровнями на 20...30см ниже уровней соответ-
I I кующих расходов в магистральных каналах.
При использовании водоемов в качестве водоприемников
уронпи воды в них в расчетные периоды не должны подпирать
гминой воды в магистральных каналах.
\ Расчетные уровни в водоприемнике должны располагаться
пп ке (на 50...70 см) осушаемой поверхности, чтобы обеспечива¬
нии. свободный отток с нее воды и понижение уровня грунто-
IH.IN под.
•I Максимально допустимая продолжительность весеннего па-
иоцкоиого затопления в зависимости от возделываемых культур не
юижна превышать 25 сут.
S.	Затопление осушаемых земель водами летних паводков, как
нрмннло, не допускают.
При впадении проводящих каналов в реку-водоприемник по¬
мри напора вследствие слияния потоков можно вычислить по
гш 2.154. Вертикальное (а) и горизонтальное (6) сопряжения с водоприемником
(размеры в м):
' |н•»■ ,|, 2 — магистральный канал; 3 — коллектор; 4 — дрены; 5и 7 — бытовой и расчетный
чинши и реке; 6 и 8 * то же. в магистральном канале; 9— весенний паводковый уровень
451

формулам, м:
( ' Hi)
при ф = 90'
( ’ Ш)
при vK = vB
g
( ’ Ч •)
где vK и vB — скорости соответственно во впадающем канале и водопрш'ммш г н
Ф — угол, под которым канал подходит к водоприемнику (рис. 2.154, <»)
Исходя из этого, глубина воды в водоприемнике должп.ч (или
ниже, чем во впадающих в него каналах.
Водоприемник должен иметь устойчивые берега и pv« по mi
всем протяжении. Чтобы установить, удовлетворяет ли ноншцш
емник этим требованиям, поданным наблюдений на водомерим
постах строят графики уровней. Сопоставляя отметки vp<>hii< и
воды в водоприемнике и отметки осушаемых земель, можно ппр<
делить положение бытовых, весенних паводковых и лете пип
них паводковых уровней и сделать вывод о пригодности реки. о и
ра в качестве водоприемника для самотечного осушения <ри-
2.155). Если наблюдения за уровнями в реке не вели, m i ipnm
графики паводка согласно Строительным правилам.
При неудовлетворительном состоянии реки как водоприемпи
ка ее регулируют, т. е. проводят мероприятия по понижению vp< и»
ней воды. Крупные реки, используемые для судоходстнм, < ipon
тельства гидроэлектростанций, обычно не регулируют.
Регулируют мелкие и средние реки с невыраженным iiiimih
шимся, заторфованным руслом, с множеством изгибом it пп.пн
изменяющимися по длине поперечными сечениями, с млчмми
скоростями движения воды. Прилегающие к таким рекпм н м ж
чаще всего заболочены.
Причины неудовлетворительного состояния водоприемиико» < >нп
бывают естественные, связанные с природой самой реки, и н< i \
ственные, зависящие от деятельности человека.
452

240
220
200
^ 180
а?160
i 140
QO
j 120
| 100
£ 80
60
40
20
80	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
Месяц
Рис. 2.155. Уровни воды в р. Устрома у д. Тимошино:
1 - 1930 г.; 2-1931 г.; 3 - 1933 г.
I Естественные причины — недостаточные, разные по форме и
'пощади поперечные сечения русла, большая его шероховатость,
множество изгибов, обвалы берегов и заносы русла. Искусствен¬
ные причины — мельничные плотины и гидротехнические соору-
'гпия, гидроэлектростанции, шлюзы, недостаточные размеры
мостов и труб-переездов, заколы для рыбной ловли и др.
При недостаточных размерах поперечных сечений русло не
пропускает расчетные расходы с необходимыми уровнями.
Ьольшая шероховатость русла вследствие зарастания, засоре¬
нии наносами, корягами уменьшает скорости течения и пропуск¬
ную способность реки. Коэффициент шероховатости регулируе¬
мых рек — величина непостоянная, изменяющаяся в больших
пределах. Наименьшие значения коэффициент шероховатости
имеет весной, когда русло свободно от растительности, а наиболь¬
шие — летом, когда русло зарастает, что приводит к подъему уров¬
ней, кыходу из берегов летних и осенних паводковых вод. Следо-
iiiiieiibHo, при проверке пропускной способности рек на расходы
им них паводков коэффициент шероховатости и соответственно
поперечные сечения русл увеличивают.
Неудовлетворительное состояние рек-водоприемников приво-
IHI к резкому снижению скоростей течения и пропускной способ¬
ное ги, в таких реках уровень воды стоит высоко, что вызывает
нош юр уровней впадающих в них каналов и закрытых коллекто¬
453

ров, а вследствие этого — подъем уровня грунтовых иод ii;i при»и
гающих землях и заболачивание.
Методы регулирования рек-водоприемников. Можно иыпгцмм.
следующие методы: устранение подпоров от сооружении, ум» m
шение шероховатости русла; увеличение размеров поперечит •>
сечения русла; увеличение уклона реки; придание руслу ранни
мерно изменяющегося и устойчивого поперечного и пролом!.мши
профиля; регулирование стока водохранилищами; устроиеню но
раллельного русла для разгрузки основного. Действие под мор,i ми
жет распространяться на большое расстояние вследствие мамы
уклонов рек. Поэтому подпоры от остатков мельничных пищ мм
существующих или когда-то существовавших малых ГЭ(\ енелу* •
устранять. Мосты и трубы-переезды, имеющие недоемтчти»
пропускную способность, необходимо перестраивать. 1‘ели мин
поры от сооружений ликвидировать нельзя, то целесообразно и*
реходить на машинный водоподъем.
Уменьшение шероховатости русла — один из важнейших мм и
дов регулирования и эксплуатации водоприемников.
Для предупреждения зарастания русла скорость течения ппнм и
вегетационный период должна быть не менее 0,4 м/с, однако и* у
ществить это практически трудно. Русло можно защищать <н мри
стания посадкой древесной и кустарниковой растительное ш ш»
одному из берегов, чтобы не мешать эксплуатации и рсмошу ш»
доприемника.
Для борьбы с зарастанием при эксплуатации каналов при мг i пн« и
химические средства и машинную очистку. Большой эффем niii*••
травоядные рыбы: белый амур, белый и пестрый толстолоОпк
Наиболее обоснованный и эффективный способ борьбы с мри
станием — машинная очистка. Предварительно русло очи игами <м
пней, наносов, завалов деревьев, коряге помощью эксканашрпм и
кранов.
Увеличение площади поперечного сечения русла повыпшп \ и»
водопропускную способность. Новое русло должно иметь у* |иП
чивос поперечное сечение, гидравлически выгодное или Ыш и и»
к нему. Необходимо учитывать, что ширину русла можно и »м»
нять в более широких пределах, чем глубину. Однако с у впит
нием только ширины русло становится менее гидравлически им
годным.
Равнинные реки, протекающие в слабоустойчивых груши
имеют множество разнообразных изгибов в плане (меандр), ним
рыс увеличивают путь движения воды и уменьшают обшпи vi* шм
реки. Подлине реки уклоны непостоянны и встречаются уча< и и
даже с обратными уклонами. Увеличивают уклон реки ia 1 ч* «
спрямления, уменьшения изгибов и длины русла, сокращении ш.
щей длины (рис. 2.156). Скорости течения при этом Botp.ii мин
454

м поишь живого сечения уменьшается, уровни воды в реке и грун-
юпмх под снижаются.
11оиую трассу проектируют по наиболее пониженным участкам
м >ш наиболее низким отметкам минеральногодна заторфованной
in ушасмой местности. Спрямляемому руслу в плане в зависимо-
•	in от уклона и рельефа местности придают плавное криволиней¬
ное или прямолинейное очертание (см. рис. 2.156).
I (аилучший проектный уклон дна — постоянный, приближаю¬
щимся в вертикальной плоскости к прямой линии. Постоянный
vi- поп на всем своем протяжении имеют спрямленные русла рек
куцьмы (рис. 2.157), Трубеж, Ирпень. Однако не всегда можно
|||кч почить одинаковый уклон дна. Смена уклонов по длине реки
111	тает неравномерный режим в русле, уменьшает его пропуск¬
ную способность.
11еобходимый уклон дна вычисляют по формуле Шези
Anin
С2/?’
(2.346)
t »»г v скорость, допускаемая в меженный период (0,3...0,5 м/с); С — коэффици-
i'llI Шпи; R — гидравлический радиус русла в межень.
Рис. 2.156. Участок р. Кудьмы:
/ и 2 — до и после спрямления русла
&0 6/	&4	65	Ью	&11	^12^13^14^15^16
6
Рис. 2.157. Продольный профиль р. Кудьмы по спрямленному руслу:
/ нроика; 2 и 3 — существующее и проектное дно; 4 и 5 — бытовой и расчетный уровни; 6 —
пикеты через 1 км
455

Сопоставляя необходимый уклон с уклоном реки но профили*
на плане определяют участки, нуждающиеся в спрямлении
Применяют следующие способы спрямления русла, и|***'1 'и•
женные А. Д. Брудастовым (рис. 2.158): короткие система пен
скис прокопы — новую трассу вписывают в существующее pvi м<>
решительное спрямление — новая трасса проходит за границами
существующего русла; прокопы — спрямляют значительные и шу
чины реки.
Новая трасса должна вписываться в общие очертания |нч и и
иметь плавно изменяющуюся или прямолинейную форму. ('мшу
ет иметь в виду, что прокопы, значительно сокращая длину pv< м
реки, могут вызвать такое увеличение уклонов и скоростей, кою
рое приведет к размывам русла и необходимости его крашении
При коротких спрямлениях вследствие использования гунн
сгвуюшего русла объем работ сокращается, но производслю р.имп
и условия эксплуатации водоприемника ухудшаются по сраши
нию с регулированием путем решительных спрямлений.
Наиболее размываемые участки рек — повороты русла. Vi щи
чивости русла рек без крепления достигают, придавая им paniivt ы
поворота, соответствующие гидравлическим характеристикам но
тока и слагающим русло грунтам. Новое русло должно сохраняй,
приданную форму и размеры в продольном и поперечном nanp.ni
лениях.
А. Ф. Печкуров рекомендует следующие формулы для рллмм а
закругления с учетом сопротивления грунта размыву:
для поперечно-устойчивого русла
для продольно-устойчивого русла
= 0,23
( 2 \
V
d + C; .
з В
	-1
\
R
\
1 /
-В,
(>. ЧК>
где а — коэффициент, а = 1,1; v — скорость потока, м/с; g— ускорение икинишн
го падения, g= 9,81 м/с2; / — уклон свободной поверхности паводковых ты //
ширина русла, м; d — диаметр зерен грунта, м; с, — показатель сфумурншн
сцепления грунта в воде; для отсортированного песка с, = 0; R — гилрпшпеи иш<
радиус, м.
Из полученных значений радиуса поворота для продомыюи и
поперечной устойчивости русла принимают наибольшее. Дин рп
456

Рис. 2.158. Типы спрямлений:
/ короткие систематические прокопы; 2
|хчиительное спрямление: 3 — прокоп
t расходом более 5 м3/с А. Ф. Печкуров рекомендует радиусы за¬
круглений определять по упрощенным формулам:
для поперечно-устойчивого русла
r^ = 4SifB-B\	(2.349)
для продольно-устойчивого
гЫп = ЮОЛ'-5.	(2.350)
Им предложена также приближенная зависимость радиуса по¬
порота от ширины русла поверху г= 10/?.
11а закруглениях А. Ф. Печкуров рекомендует увеличивать ши¬
рину русла за счет вогнутого берега, так как при одинаковой ши¬
рине на прямолинейных участках и на повороте русло размывает-
( и. Г. Пресс рекомендует увеличивать ширину русла на закруглен¬
ных участках на 30%. Наибольший размыв вогнутого берега, по
исследованиям И. Л. Розовского, смещается ко второй половине
мкругления (ниже по течению), поэтому расширение русл следует
приурочивать к этой части берега.
Па прилегающих к спрямленным руслам землях остаются ста¬
роречья, затрудняющие движение машин, размещение полей се-
иооборота. Поэтому следует засыпать или замыть вынутым из рус-
м грунтом все старицы и понижения, проводить на них плани-
ронку и вводить их в севооборот. Надеяться на самозаиливанис
i глриц нельзя, так как на это потребуется десятки лет.
Регулируемые реки-водоприемники отличаются разнообраз¬
ными по форме, глубине и ширине поперечными сечениями, ко-
трые создают неравномерное движение воды, значительно сни¬
кают их пропускную способность. Поэтому руслу надо придавать
рлшомерно изменяющееся и устойчивое сечение. Влияние из¬
менчивости по длине поперечных сечений на пропускную способ¬
ное гь русла можно оценить по формуле неравномерного движе¬
нии 11. Н. Павловского
Zm Zm+t Q
Г 1
Г
1
%
,ч2
^m+l
со!
tn J
+ р
(2.351)
1,u' -m -	—	разница	уровней	на	участке	длиной	/,	м,	между	створами	с	плота-
457

дями живых сечений русла ю„, и &Wi> м2; Е, — коэффициент дополнинчи	и i м
противления; к — осреяненное значение модуля расхода, k = <»('jK. *
v' I
к2 = со2С2Л; J — уклон при расходе воды Q.
Установив глубину русла реки из условий вертикального «о
пряжения впадающей в нее осушительной сети, выбирают форму
поперечного сечения с учетом устойчивости грунтов и пропуска
мых расходов и с помощью гидравлического расчета вычислимн
ширину русла.
Естественные русла рек имеют криволинейные поперечные с г
чения.
Форму поперечного сечения русла принимают: в слабоусгоичи
вых легких грунтах и хорошо разложившихся торфах — иараОонн
ческую; в устойчивых минеральных грунтах и слаборазложиппшч« ч
торфяниках — трапецеидальную; в разнородных грунтах — ком* hi
нированную (в верхних устойчивых грунтах — трапецеидальную, и
слабоустойчивых грунтах в основании — параболическую), ими
параболическую по всему сечению, или трапецеидальную с ра шм
ми заложениями откосов по глубине. Сложные сечения вра-«норок
ных грунтах выполнять труднее, чем криволинейные.
На участках, которые требуют из условий устойчивости i рун юн
широких параболических или с пологими откосами русл, ложе im
достока надо укреплять. Параметры сечений параболической фор
мы определяют из уравнения
р = 2т2Н,	(.’.<)')
где р — параметр параболы; т — коэффициент заложения откоса; Н — i >iyiним
потока при проходе расчетного меженного расхода, м.
Затем на план вдоль проектной трассы реки наносят ширину
русла. Участки существующего русла, выходящие за предо»ы пи
проектных бровок, старицы и расширения засыпают экскава три
ми, бульдозерами или замывают гидромониторами. Выправи inn.
ные сооружения — струенаправляющие дамбы, как правит», п>
применяют, так как процесс кольматации долговременный и
кроме того, вода должна содержать большое количество напоит
Расходы воды, поступающие в основное русло в наиош и
уменьшают, строя водохранилища и пруды на реке, притоках и
водосборе, пропуская воды по оградительной сети или спсшы н.
но прорытому вдоль реки руслу (бифуркация) (рис. 2.159).
Водохранилища и пруды используют также для ра ни ж ним
рыбы и водоплавающей птицы, улучшения водоснабжения н.н ■
ления и промышленных предприятий, в противопожарных нпшч
для хозяйственных нужд и как места отдыха населения. Импои и
458

примеры эффективного влияния
тщохранилищ на водный режим
рп улируемых рек (правый приток
р Днепр — р. Ирпень).
Иодохратгилища нецелесообраз¬
но строить при плоском рельефе,
|;|к как большая территория будет
ill топлена И подтоплена. На рав- Рис. 2.159. Деление русла реки
шитых малоуклонных реках водо¬
хранилища зарастают, мелеют, при этом значительно уменьшает-
I и их объем. В паводки сокращается продолжительность затопле¬
нии tcмель в нижнем бьефе водопроводных сооружений, почвы
oih-дняются питательными веществами.
Реку можно разгрузить с помощью оградительных каналов, со¬
единенных в истоке и устье с рекой, которые перехватят воду при-
тмж и сбросят ее в реку за пределами осушаемой территории.
11.толковые воды потекут по руслу и оградительным каналам.
Па режим реки значительное влияние оказывают: направление
и I пубина вспашки; посадка и порубки леса; осушительные рабо-
H.I но ускорению поверхностного стока или понижению уровня
Iрунговых вод; дороги; населенные пункты и т.д. Эти мероприя-
ш>1 но сравнению с регулированием русла, строительством водо-
\р;пшлищ, разгрузкой реки оградительными каналами, которые
иысгро изменяют сток и уменьшают продолжительность паводко-
шш> затопления, действуют медленно, влияние их на расходы
реки сказывается через многие годы и не всегда его можно учесть.
Нее рассмотренные мероприятия были применены на таких ре-
ых, как Кудьма, Яхрома, Дубна, Пехорка, Ирпень, Трубеж, Уст-
рома, Оресса и др. Они создали устойчивые русла с запроектиро-
ii.ii	той пропускной способностью и заданными уровнями, что в
нчепие многих лет обеспечивает нормальную работу осушитель-
iioii сети.
Влияние регулирования рек-водоприемников на сток и водный ре¬
жим прилегающих земель. В результате регулирования водоприем¬
ника сокращается продолжительность и глубина затопления при¬
учающих земель, изменяются расходы и уровни воды в реке. При
норошо водопроницаемых грунтах, небольших уклонах прилегаю¬
щих шмель, слабом притоке вод с водосбора река оказывает зна-
чи тельное осушающее действие, которое необходимо учитывать
при проектировании осушительной сети. Чем глубже русло, ниже
I	мл юные уровни и выше фильтрационная способность грунтов
приметающих земель, меньше уклон и расход грунтового потока,
ипс тукающего в реку, тем дальше распространяется ее осушающее
и меткие. С углублением русла в грунтовой поток увеличивается
приток грунтовой воды в реке и ее расход.
459

В результате ускоренного отвода паводковых вод с pei уннруе
мых участков поднимаются уровни воды и увеличивается ирштч
жительность затопления нижерасположенных земель. Иоиому
мероприятия по регулированию необходимо рассмагринаи. ш
изолированно, а в тесной связи с последствиями, окашииюмишн
влияние на прилегающие земли и на земли, расположенные ы
пределами регулируемого русла.
В свою очередь, водный режим рек зависит от особенно» и и
прилегающих водосборов и пойм: их размера, раститслмнн ш
почв, гидрогеологического строения, уклонов, рельефа, innpoip.i
фической сети, наличия озер и болот и т. д.
При изменении водного режима рек вследствие строи гены мш
плотин, мельниц, гидроэлектростанций изменяется режим дни м
ния паводковых вод, подпоры уменьшают уклоны и скорости дни +1
ния водного потока, русло начинает меандрировать, меня купи
мы и размеры поперечных сечений, повышаются бытовые уроним и
вместе с ними уровни грунтовых вод на прилегающих земля.ч.
Влияние регулирования русла на водный режим реки и прит
гающих к ней земель можно проследить на реках Ку/ц.м*
(рис. 2.160), Дубне, Оке и др.
Вследствие подпоров и других причин (см. рис. 2.160) шиит
что уровни в реке и, следовательно, грунтовые воды стояли t»m н м
к поверхности земли. После сноса на реке мельниц уровни ноны и
се русле понизились на 30...70 см, после регулирования реи»
(уменьшение длины реки на 40 %, увеличение поперечных п-'и
ний) они понизились до 150 см. Понижение уровней воды и pel •
привело к значительному снижению уровней грунтовых ном im
прилегающей к ней пойме.
Уровни воды в р. Пра при разной обеспеченности при peiумн
ровании русла и без него показаны на рисунке 2.161. Даже при pi
гулировании русла пойма продолжала бы затапливаться. 11о ному
провели обвалование реки.
Исходные данные для выполнения ироекта регулировании цен
водоприемников. Проект регулирования реки выполняют по /ын
ным гидрометрических постов об изменении уровней и раем шоп
воды. На основании этих материалов чертят график уровнем номы
в реке, кривые повторяемости и обеспеченности уровней. 11о ii.hi
ным измерения расходов составляют график расходов, гю ко три
му определяют необходимые расчетные расходы.
При отсутствии данных водомерных наблюдений расчеты*
расходы определяют по рекам-аналогам или, в крайнем случае ни
эмпирическим формулам. Несмотря на большую потребж» п. и
натурных данных на большинстве регулируемых рек, к сож.1 п
нию, не ведутся систематические стационарные наблюдения ни
до, ни после регулирования. В то же время при проектироилиии
460

Месяц
Рис. 2.160. Уровень воды в р. Кудьмс по водомерному посту у д. Новая:
I ЖУ г., до регулирования реки; 2— 1940 г., после сноса мельниц на реке; 3 и 4— 1949 и
1955 гг., после регулирования реки и мелиорации поймы
113
112
Выход воды
-	400
-	300
- 1
0
! /А
ПР
на пойму
110
"0 " гоасЬ.
- 200
- 100
1HQ ПА
-	-7
-	-2
ГА
I \
\\ Г'"--
2
1
—-J-4—
4#
Ч
/ UZr, ич
'5
-Л
04	05	06	07	08
Месяц
I'm. 2.161. Уровни естественного и отрегулированного русла в створе водомерного
поста «Клепики» при обеспеченности:
I	ID V естественное русло; 2— 25 %, естественное русло; 3— 10 %, отрегулированное рус-
". и и «мнение 30 сут (85 м3/с); 4— то же. затопление 20 су: (140 м3/с); 5 — 25 %, отрегулиро¬
ванное (85 м3/с); 6 - заложение устья коллектора

регулирования рек и осушительно-увлажнительных систем ip'''>\
стся знать изменение не только их уровней, но и расходом, он»
бенно в вегетационный период.
Расчетные расходы рек-водоприемников — максимальным tn
сенний паводковый, предпосевной, максимальный летне оееимпи
паводковый (или дождевой), меженный (бытовой). При онренеш
нии расчетных расходов по эмпирическим формулам не учшыгм
ются разные сроки прохождения паводков. Так, на р. Кульма
(Нижегородская область) за 20 лет пики паводка проходили « p.i t
ницей в 31 день (от 28 марта в 1936 г. до 27 апреля в 1944 г.), ш.к п
та паводков изменялась от 469 см в 1947 г. до 336 см в 1949 i
Особое внимание должно быть обращено на определение м«
женных (бытовых) расходов реки, имеющих большое шл'И'шн
при проектировании увлажнения земель, использовании ноны рп
для хозяйственных и бытовых нужд, создании водохрапшшш и
прудов, оценке санитарного состояния реки.
Наиболее надежными данными при определении минимлнь
ных расходов воды являются натурные наблюдения по сгоку и мг i
ний и осенний периоды.
После определения расчетных расходов выполняют гидрлимп
ческий расчет реки для характерных участков с учетом и мисненпм
водосборной площади, грунтов, коэффициентов шероховат» im
Понижение уровней воды в реке и решительное спрямш мт
влекут за собой негативные экологические и социальные мощен
ствия. В результате изменения положения русла и глубин » нем
нарушается экологическое равновесие, условия жизни ecrei ми н
ной флоры и фауны, изменяются условия обитания местного нн
селения (рыбалка, отдых, водоснабжение), изменяются нрипыч
ные трассы дорог и тропинок. Поэтому появилось много >л« м\
женных критических выступлений в адрес мелиораторов. Cot м<
но принципам мелиорации наряду с другими требованиимм шы
должна быть еще и нравственная, чтобы человеку не было а ы/нт
за свои деяния перед обществом и природой. Следует расемшрм
вать целесообразность и другие альтернативные варианты, нлнрм
мер обвалование ценных угодий, откачку воды с мелиоратипом
системы насосами (строительство польдерных систем).
2.6.7.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ПОЙМ, ЗАТОПЛЯЕМЫХ
И ПОДТОПЛЯЕМЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
Общие понятия о поймах. Поймой называют пониженную ч:и и.
долины реки, периодически затопляемую паводковыми moh.imm
которые являются основным фактором, формирующим рены Ф
гидрогеологические условия, почвы и растительность, водш.т м
462

Iсиловой режимы, микробиологические процессы, происходящие
на поймах. Поймы образуются в результате эрозионно-аккумуля-
|ииной деятельности реки и формируются при смещении ее русла
но дну долины. Структура пойменных отложений зависит от при¬
родных условий водосбора, продолжительности, глубины и сроков
шшнлсния, количества и состава поступающих наносов.
11ойменные земли отличаются от внепойменных расположени¬
ем относительно основных элементов рельефа местности, процес-
I ом почвообразования, особым водным режимом, на который
влияют близкое залегание грунтовых вод и река, а также микро-
ь лиматические условия.
Питательные вещества поступают на поймы с паводковыми,
щмповиальными подземными водами и формируются в результате
инопогических и почвообразовательных процессов. Пойменные
ночвы в сравнении с внепойменными содержат больше питатель¬
ных веществ.
Поймы непрерывно развиваются и изменяются с возрастом
in ледствие изменений на водосборе, в режиме реки и процессов
на самой пойме. Эти изменения пойм в естественных условиях
ойкают полезными и вредными для их сельскохозяйственного ис¬
тин, ювания. Полезные изменения обогащают поймы питатель¬
ными веществами, повышая плодородие почв, и создают благо¬
приятный водный режим. Вредные изменения снижают плодоро¬
дие почв из-за размыва почвы паводковыми водами, заболачива¬
ния вследствие продолжительного затопления и высокого стояния
I	рунговых вод.
Ьольшинство пойм находится $ заболоченном и избыточно
увлажненном состоянии, поэтому в естественных условиях ин-
и мсивно использовать в сельскохозяйственном производстве
iu нельзя. Они нуждаются в гидромелиоративных, агромелир-
ратвных, культуртехнических и агротехнических мероприяти-
чч Гидромелиоративные и агромелиоративные мероприятия
регулируют продолжительность, глубину и сроки паводкового
и топления, отложения наносов, понижают уровень подземных
•иhi ui понижений в послепаводковый период, возмещают де¬
фицит влаги в почве в вегетационный период дождеванием и
in по юванием.
<	онместно с гидромелиоративными, агромелиоративными,
•	улыуртехническими агротехнические мероприятия превращают
поименные почвы в высокоплодородные, обеспечивающие сель-
II	о\о шйственные культуры влагой, воздухом, пищей и теплом,
нм понриятствующие развитию агробиологических процессов.
Образование пойм и причины их заболачивания. Образование
mtiiM связано с геологическими процессами, с водным режимом
pi I и, почвенными условиями, растительным покровом и возмож¬
463

ностью их изменения с течением времени под воздейстиигм мри
родных явлений и деятельности человека.
Поймы формируются турбулентными русловыми и ПОИМПН1Ы
ми потоками, несущими взвешенные и растворенные исщп им
В период половодий на пойме образуется неоргапи «жанмыи
водный поток, выполняющий большую разрушительную и мим
дательную работу. Разрушение выражается в размыве и а и» t im
род, слагающих ландшафт. При этом образуются русло рскн, pi ч
ная долина, пойменные и подпойменные террасы и яру: не ни
морфологические формы строения поверхности пойм1»1. < '<» ним
тельная работа состоит в переносе и отложении твердых ча> ши
смытых в основном с водоразделов.
Поймы рек включают прирусловую, центральную и npntvppai
ную поймы.
Прирусловая пойма, располагающаяся непосредственно v
реки, испытывает наибольшие скорости при разливе реки и иым*
де потока на пойму. От остальной поймы ее отделяют iipiipvi чп
вый вал или формирующиеся на прирусловой пойме пегими-
отложения.
Центральная пойма, имеющая наибольшую ширину, рапина
гается между прирусловым валом и притеррасной поймой.
Скорость течения полных вод в этой части поймы знамшомым*
меньше, чем на прирусловой пойме, поэтому здесь выпада mi и
осадок пылеватые и иловатые частицы. Центральную пойму тип
да разрезает тальвег, проходящий по пониженным участкам И
вертикальной плоскости ее поверхность расположена ниже ч« ч
поверхность прирусловой поймы. Грунтовые воды на центральном
пойме залегают неглубоко из-за пониженной ее дренировать» ■ и
Притеррасная пойма располагается между центральной мои
мой и первой надпойменной террасой и наиболее удалена 01 pv>
ла. Часто она представляет собой низинное болото с аллкним-п.
ным, грунтовым, грунтово-напорным и делювиальным ншшьм
питанием. Продолжительность паводкового затопления на »ти
части поймы наибольшая, а скорость течения полых вод наммеш
иная. Поэтому на ней выпадают в осадок самые мелкие фр;н мин
взвешенных в воде частиц.
Па внепойменных участках основные агрохимические емши i im
почв формируются в зависимости от радиационного индекса i v ч«»
сти R/LOc. Основная приходная статья водного баланса и данном
зависимости — осадки. В формировании пойменных ночи \ч i
ствуют паводковые воды П — объем воды, идущий на впи i ми.имп
насыщение почвы весной по сравнению с весенним увлажмпмн ч
суходолов. Поэтому радиационный индекс сухости для поим •
дует записывать в виде R/L(Oc+If). Таким образом, наполним,!
воды существенно влияют на формирование пойменных ночи
464

*	1с*м отопление больше, тем значительнее влияние азональных
i|».iK юров на почвообразование пойм, так как значение Пне обла-
ппгг свойствами географической зональности. Особые гидрологи¬
ческие, гидрогеологические и геоморфологические условия изме-
ичют юнальные факторы почвообразования и способствуют обра-
юшшию азональных пойменных почв. Поэтому пойменные по¬
чий it разных природных зонах различаются в меньшей степени,
чем почвы водоразделов тех же зон. Сближение пойменных почв
р.нных зон объясняется особенностями водного режима, благо-
нрни гствующего развитию почв дерново-лугового типа.
U формировании пойменных почв существенное значение име-
. I шергия потока паводковых вод. Так как в прирусловой части
поймы скорость паводковых вод значительна, то здесь выпадают в
«и .шок крупные песчаные частицы легкого гранулометрического
| ост;ша и образуются малосформированные аллювиальные дерно-
	е почвы. По мере удаления от русла скорость паводковых вод
уменьшается, в осадок начинают выпадать более мелкие частицы.
Но ному на малосформированных аллювиальных дерновых по-
чин.ч постепенно формируются слоистые луговые почвы и зернис-
ю тинистые почвы, а в притеррасье — аллювиальные болотные
помпы. Торфяная залежь содержит прослойки делювиальных ми¬
неральных отложений или отложений притеррасного болота
(очрл, вивианит, раковины, пни) и отличается богатством пита-
и'льных веществ (табл. 2.73).
< одержание гумуса в слоистых песчаных почвах не превышает
I I %, а общего азота — 0,06 %, т. е. эти почвы имеют низкое пло¬
дородие. Кислотность (pH) близка к нейтральной, а содержание
ио/шижного фосфора значительно колеблется.
( лоистые почвы состоят из мелкозема, включающего в себя
•цементы пыли. В вертикальном профиле имеет место четко вы¬
руленное чередование слоев песка, супеси и пыли. Дерново-
<	попетые почвы широко распространены. Они встречаются в
| имых различных поймах, занимая то узкие полосы вдоль живо-
ю русла реки, то относительно большие площади, уходящие в
I ilVllb поймы.
2.73. Содержание питательных веществ в минеральных пойменных почвах
Почвы
Гумус, %
Общий азот. |
рА
ICO
pH
% |
мг на 100 г почвы
| пмипые (песчаные и
• viiri ч.шые)
0,21...1,37
0,01...0,06
6...48
14...15
6,4...7,3
\> рмнсго-слоистые (сугли-
1 пн к) песчаные)
0,86...2,43
0.04...0.18
3,5...30
4...19
4,6...7,15
UpiiiKii.ic (тяжелосугли-
пin м.к‘ и глинистые)
1,6...10,6
0.14...0.35
3...72
оо
к
3,9...7,3
465

Наиболее плодородны зернистые пойменные почкм, со» и>м
щие из тяжелой глины и плодородных илистых частиц, |м «м* |»
которых менее 0,001 мм. Причем содержание илистых части и
зернистой почве составляет 35...50 %. Илистый осадок нмноч.н i
в себя не только глинистые частицы, но и большое колмчп щи
органических веществ. Наличие оксида железа придаст ним
почвам буро-желтый или буро-красный цвет. Эти почны имени
четко выраженную зернисто-комковатую структуру и оЬп.ш.шн
хорошо развитым дерновым слоем, в результате чего пропсчо
дят значительные накопления перегноя в верхних горщошич
почв.
На формирование пойменных почв кроме азональных нлмчин
и зональные факторы, поэтому чем меньше река и ее пойма, юм
резче выражена зональность пойменных почв.
Основные причины заболачивания пойм — продолжительное и
неоднократное затопление паводковыми водами и высокое поло
жение фунтовых вод в послепаводковые периоды ввиду мамок
пропускной способность рек в естественном состоянии и попри
годности их как водоприемников.
Избыточное увлажнение пойм вызывается не только естеспюп
ным неблагоприятным режимом реки, но и гидротехническими
сооружениями на реке: судоходными шлюзами, мостами, плот
нами гидроэлектростанций. Водохранилища гидроэлектросып
ций приводят к затоплению пойм и образованию мелконолпи м
прибрежных частях водохранилищ. Мелководья не только ими
мают площади ценных сельскохозяйственных земель, но и со пш
ют антисанитарные условия, являются рассадниками маляршпш
го комара, с них начинается зарастание и «цветение» волохр.иш
лищ, неблагоприятное для рыболовства, судоходства, водой ми
жения.
Все поймы характеризуются паводковым (аллювиальным) ы
топлением, формирующим аллювиальный тип водного пппшнч
который в ряде случаев является основным типом водного пи ы
ния. Кроме того, типом водного питания может быть делюшм и.
ный при поступлении делювиальных вод с водосбора; груш о
вый, когда поступают безнапорные грунтовые воды с водосицн
грунтово-напорный, когда поступают грунтово-напорные номы
На одной и той же пойме может быть несколько типов ноимищ
питания.
Методы мелиорации пойм определяются в зависимости от при
родных условий, типов водного питания, сельскохозяйсгнсипшн
использования пойм, экономической эффективности и с учеюч
природоохранных мероприятий. Различают следующие осиоииы»
методы мелиорации пойм: регулирование продолжится мим ш
глубины, сроков и площадей затопления весенними паводкоиычи
466

ипцлми; количества и качества наносов паводковыми водами для
иоиышения плодородия пойменных земель; отвод послепаводко-
|н.|\ иод и атмосферных осадков из понижений; понижение грун-
loiiMx и грунтово-напорных вод; поступление делювиальных вод
| ионосбора; защита пойменных земель от подтопления; увлаж¬
ните пойменных земель дождеванием и шлюзованием; перерас¬
пределение стока с водосбора на пойму путем гидротехнических,
и ромелиоративных, лесомелиоративных, агротехнических ме¬
роприятий на водосборе; переброска воды для увлажнения из рек
п I»к- р другого бассейна; создание водохранилищ на реке и при-
IHK.IX.
Способы мелиорации пойменных земель. Поймы аллювиального
ни пшия с хорошо развитой долиной сложены аллювиальными от-
'|имч1иями и торфяными образованиями разной мощности, под-
1 шнлемыми водонепроницаемыми 1рунтами, которые выходят на
н.шнойменные террасы, и поэтому грунтовые воды с водосбора не
пип умают, рельеф пойм плоский, почти безуклонный. Почвы
риоио-лутовые и торфяно-болотные, богатые питательными ве-
ицчтнами. Поймы переувлажняются паводковыми водами и при
чпрошо водопроницаемых грунтах высокими послепаводковыми
(рутовыми водами, формирующимися за счет паводковых вод и
III	моеферных осадков.
Дня осушения поймы регулируют реку-водоприемник. В ре-
пи маге регулирования сокращается продолжительность весен¬
него паводкового затопления, прекращается летне-осеннее за-
ишпение, понижаются бытовые уровни в русле и уровни грун-
ппн,IX вод в пойме. При поступлении с водосбора поверхност¬
ны \ и грунтовых вод на отдельные участки поймы их
inрехиатывают нагорными или нагорно-ловчими каналами.
|1пцу из тальвегов и понижений отводят выборочными закры-
Iыми дренами, открытыми каналами или с помощью система-
I ичсч:кой сети.
Увлажнение этих пойм при наличии воды в реке или при воз-
ми к мости подать ее из водохранилища осуществляют дождевани¬
ем мни шлюзованием, а при недостатке воды в поверхностных ис-
м пинках — шлюзованием.
Поймы грунтового питания сложены современными аллюви-
|Ц||.||ыми отложениями и торфяными образованиями, подстилае¬
мыми коренными песчаными, супесчаными и мелкозерными от-
|пм‘ииями, залегающими на водоупоре. По хорошо водопрони-
н.имым грунтам с водосбора на поймы поступают фунтовые
пимы, которые участвуют в их заболачивании.
Мссепнее паводковое затопление продолжается дольше допу-
I I ммого времени. На обезлесенных и имеющих большие уклоны
ни.нн ьорах наблюдаются значительные летние и осенние паводки.
467

Для пойм этого типа характерны осоково-кочкарныс и i шмичт
осоковые болота.
Поймы этого типа осушают путем регулирования рус на и и* | *•
хвата поступающих с водосбора грунтовых вод нагорно шинмми
каналами, а также понижением уровня грунтовых вод на iiuiImi
На участках поймы вне зоны действия реки и каналов строи i ри v
лирующую сеть. Мелкие озера, западины, старицы, н которич щ
держивается вода паводков, подпитывающая грунтовые ноны, и»
сыпают, поверхность планируют, избыточную воду удали ни •«ш
ночными дренами или каналами.
Увлажняют такие поймы дождеванием или шлюзованием
На поймах грунтово-напорного питания хорошо водоиропиии
емые грунты расположены между слабопроницаемыми ipviiM
ми — сверху минеральные аллювиальные и делювиальные oi шм ■
ния и торф, а снизу водоупор.
Кроме аллювиальных вод в водном питании пойм мшм
участвовать один или несколько водоносных гори мнит
также делювиальные воды, атмосферные осадки. Груигоно ил
порные воды поступают на пойму по хорошо водонромшм-
мым грунтам, прикрытым слабопроницаемыми грушами li t
порные воды могут выклиниваться на разных участках ihhimii
в местах разрушения покровного грунта или насыщал» ii«»»i im
пором почвенный и подпочвенный слои. Здесь наиболее р и
пространены осоково-кочкарные, гипново-осоковые и ммп
вые болота.
На поймах этого типа помимо регулирования русла шшшри
емника с целью перехвата грунтово-напорных вод проемнр
ют глубокий дренаж, или глубокие каналы, или верти ка ими in
дренаж.
Особенности осушения пойменных болот. Вызваны они иропп i
жительным затоплением поверхности, более поздним, чем ш ps
жающие суходолы, освобождением поверхности от загона ты
медленным сходом полых вод с поймы и, как следствие, бонес iki
здним выходом осушительной сети из подпора, когда намин.н и и
понижение уровня грунтовых вод. Для мелких заболочен!и.i\ р
это запаздывание может составлять несколько суток в кшш и ки¬
сти от состояния реки, сокращая тем самым продолжи к-ш.пи. 11
вегетационного периода и урожайность сельскохозяйспм пт ■
культур. При проектировании осушительных систем нио^.чотни-
учитывать эти особенности.
Запаздывание дат схода полых вод с пойм некоторых рек М.
щеры по сравнению с датами начала полевых работ на сухоцп 11
определенных как дата накопления сумм суточных темигр.щр
воздуха свыше 150°С, приведено в таблице 2.74.
468

ПЛ. Сроки запаздывания схода полых вод с поймы по сравнению с датами начала
полевых работ на суходолах (по А. И. Голованову)
Гека
Пункт
Число
обработан¬
Запаздывание схода паводка по сравнению с
датами начала полевых работ на суходолах,
сут, с обеспеченностью
ных лет
50%
25 % | 10 %
(>kii
Ок. |
К им п.ма
К нм и.ма
Мпкша
Viiiii.i
К V/и.ма
liVA.l
Рязань
Касимов
Владимир
Ковров
Калом
Новлянская
Новая
Избище
28
25
22
22
28
22
22
9
-4
О
-6
-I
+3
-16
-16
-2
-5
О
-5
-1
+3
-17
-16
+5
-5
О
-4
О
+3
-17
-17
+ 10
11а относительно крупных реках пойма освобождается несколь-
i о раньше начала полевых работ, а у мелких заболоченных рек —
ми икс. Особенно сильно отличается заболоченная р. Пра, для кото¬
рой >ти связи статистически недостоверны. Ниже по течению за¬
ма щывание увеличивается. Средние значения скорости снижения
уронпи полых под для некоторых рек Мещеры приведены в таблице
' /S. Все мелкие заболоченные реки имеют очень малую скорость
i мнжения уровня полых вод, что ведет к запаздыванию сроков вы-
so/ia дрен из подпора и к запаздыванию начала полевых работ.
2.75. Средние значения скорости снижения уровня полых вод для некоторых
рек Мещеры
Река
Пункт
Число
обработанных
лет
Скорость сни¬
жения полых
вод, м/сут
Средняя для реки
скорость снижения
полых вод, м/суг
» U ,1
Рязянь
15
0,23
0,25
П|.,,
Касимов
11
0,26
К ми и>мл
Владимир
11
0,14
0,14
111 hi
Деулино
7
0,04
0,04
II,М
Борисово
5
0,05
11|М
Спас-Клепики
7
0,04
|и fI IVI
Борисково
3
0,03
0,03
1»\ Ь.lit
Избище
8
0,06
0,06
1 \м.
Милюшево
4
0,13
0,13
1V. 1.
Гусь Хрустальный
2
0,13
Ц|»рм:1
Шеенки
4
0,13
0,13
V in 1 i.i
Новлянская
10
0,31
0,31
При расчете дренажа надо учитывать, что в первый период он
р.июгаег при переменном понижающемся напоре на дренах, это
! iii\ а о несколько оттягивает достижение нормы осушения в весен-
|nfп период, которая составляет 0,5...0,6 м. После выхода дрен из
мониора уровень в дренах становится равным их глубине и ско¬
ро» и. понижения ускоряется.
469

Увеличение глубин грунтовых вод по середине междрсш.и /<
при медленном понижении уровня грунтовых вод на и<>пм< •».
м/сут, после выхода дрен из подпора можно рассчитать ж> «|мц»му
ле С. Ф. Аверьянова
h = at — 0,5сгсф1,	(’ 1 > *»
где t — текущее время после выхода дрен из подпора, сут; т — время с mi шин ми ни
потока фунтовых вод, т = 5/?2/(4&7^р); Ъ — коэффициент водоотдачи, при ш i uvim
ких грунтовых водах он равен 0,05-0,07; В — расстояние между дренами, м, А и
^ср — коэффициент фильтрации и средняя мощность водопроницаемыч 1р\шнц
Ф1 — функция от относительного времени / = r/т, график которой пока tan пи |ш
сунке 2.182.
При мгновенном выходе дрен из подпора скорость иомн/м-пич
уровня грунтовых вод гораздо больше. По С. Ф. Аверьянову,
h = Адф,
где Лд — глубина дрен в устье; <р — функция (см. рис. 2.182).
Сравнение понижения уровней грунтовых вол при мгмшп и
ном и постепенном понижении уровней в каналах грумимп.п
вод показано на рисунке 2.162. При медленном сходе плшнп ,i
время нормативного осушения весной значительно распиты
ется.
Послепаводковые воды и атмосферные осадки отводя г ш.рм
тыми собирателями, кротовым дренажем или открытой itii.im
Наиболее эффективный способ увлажнения этих пойм - ломи
вание.
На поймах делювиального питания почвы в основном деримш.
подзолистые, глинистые и сущими
стые. Торфообразованис приу|м>>и м<<
в основном к понижениям и сыри
цам. Избыточное увлажнение им in
вается застаиванием паводковых, и
лювиальных вод и атмосферных «и ii i
ков. Снеговые и ливневые воды i
ро стекают по оврагам с водоимцм
состоящего из слабопрошщпгммч
грунтов, па пойму и вызывают > м
ние и летние паводки. Плоским |>< :и
еф, слабопроницаемые грутм, м.гыи
Рис. 2.162. Сравнение понижения пропускная СПОСОбнОСТЬ русла, П1.1М<<
уровней грутговых вод на суходоле с грунтов ИЗ оврагов на ПОЙМУ М|»
(/) и на пойме при скорости сни-	1
жения полых вод 0,1 м/суг (2) и пятствуют движению ВОДЫ И CIKN .и.
0,2 м/сут (J)	ствуют заболачиванию пойм.
470

11оймы делювиального питания осушают путем регулирования
водоприемника и ограждения от поступления поверхностных вод
( водосбора нагорными каналами, или дренами с фильтрующей
ш:мпкой, или лотками.
Иослепаводковые воды и выпадающие осадки отводятся си-
i тематической сетью закрытых собирателей или открытой сс-
I mo и кротовым дренажем. Увлажняют поймы этого типа дож¬
деванием.
Продолжительно затопляемые поймы имеют аллювиальные
опюжения значительной мощности, которые подстилаются ко¬
ренными породами. Поймы затапливаются недопустимо долго.
III	юслепаводковый период в избыточном увлажнении отдельных
шементов пойм участвуют грунтовые, грунтово-напорные, делю¬
виальные воды и атмосферные осадки.
Природные условия подтопляемых пойм сходны с условиями
предыдущего типа. Существенное отличие их заключается в осво¬
бождении от паводковых вод до начала сельскохозяйственных ра¬
но г. Уровни воды в реках расположены близко к поверхности и
подпирают грунтовые воды на поймах, вызывая их заболачивание.
Грунтовые и делювиальные воды, поступающие с водосбора, и
ot лдки повышают уровень фунтовых вод и заболачивают поймы.
I рутовые воды подпираются вследствие естественных причин и
| ооружениями (судоходные шлюзы, водохранилища, мосты
и др.).
Чемли, заболачиваемые высокими подпертыми грунтовыми во¬
лами, осушают береговым дренажем. Если береговой дренаж не
обеспечивает осушение всей территории, то ее ограждают нагор-
|ю мовчими каналами или дренами от притока вод с водосбора.
Пне зоны их осушающего действия строят дополнительную
if п.. Воды из осушительной сети и берегового дренажа обычно
оиюдят насосной станцией.
Увлажняют земли дождеванием с забором воды насосной стан¬
ицей из реки, водохранилища, озера.
Осушение пойменных земель тяжелого гранулометрического со-
«>ина и со сложным рельефом. Для решения проблемы осушения
поименных почв тяжелого фанулометрического состава и со
i южным рельефом с целью создания благоприятного водно-воз¬
душного режима рекомендуется осушительная система, включаю-
1н.hi как гидромелиоративные, так и агромелиоративные меропри-
ч| ми (рис. 2.163).
>га система позволяет ускоренно отвести поверхностную воду
и I мпкропонижений. Она лишена недостатков открытой осуши-
м 1Ц.НОЙ системы. При этом для предотвращения попадания нано-
I он и мкрытую осушительную сеть предусмотрен специальный
но/юприемный колодец (рис. 2.164).
471

2
Рис. 2.163. Осушительная система в пойме:
а — расположение в плане; б — вертикальный разрез; 1 — закрытый коллектор; 2 пирп нн
3 — дрены; 4 — вывозная борозда; 5 — очистное сооружение (колодец); б — сослишптыи
труба; 7 — смотровой колодец; 8 — устьевое сооружение
Осушительная система работает следующим образом. I pvi м < •
вые воды отводятся дренажем в коллектор, из которого чг|«-1
смотровой колодец и устьевое сооружение в водоприемник.
Невпитавшаяся вода от осадков и снеготаяния попадаем и •««•
розды, по ним стекает в выводную борозду, из которой попал,h i и
водоприемный колодец, где проходит несколько стадий очич и м
от наносов. Сначала вода накапливается в камере предвари и-<и,
ной очистки, где оседают наиболее крупные частицы накопи» и
накопившаяся вода, пройдя через фильтр грубой очистки ко ш
единительной трубе, попадает в камеру первичной очистки; ч.и н>
взвешенных частиц выпадает в осадок, а более чистая вода nai ,ш
ливается и переливается через водослив в камеру вторичной очи
стки, снова очищается от наносов и, переливаясь, попадает и i m
472

Рис. 2.164. Вертикальный разрез водоприемного очистного колодца:
I	коллектор; 2 — стакан для приема наносов; J, 10 — соединительные трубы; 4, 5, 8— каме¬
ры очистки; 6 — водослив; 7— заггвор; 9, 12 — водораспределительные трубы; 10— дренаж;
II	грубонровод; 13 — фильтр грубой очистки; 14 — борозды; 15 — выводная борозла; 16 —
ымсра предварительной очистки; /7— водоприемный колодец; 18— колодец; 19— смотровой
колодец; 20 — устьевое сооружение; 21 — выходная труба из смотрового колодца
меру третьей очистки; далее по трубопроводу очищенная от нано-
пт вода попадает в смотровой колодец.
Из камер очистки наносы удаляют с помощью струй воды, по-
плющихся в камеры очистки через отверстия в трубопроводе, под
минором. Вода из напорного трубопровода может попадать в каме¬
ры очистки только после поднятия соответствующего затвора.
Удаляют наносы последовательно сначала из камеры третьей
им истки, потом из камеры вторичной очистки, затем из камеры
пгрничной очистки. Для этого вначале поднимают затворы и смы-
илют наносы в стакан. После наполнения стаканы освобождают от
млмосов. Наносы используют в качестве удобрений для восстанов-
'1П1ИЯ плодородия на участках, подверженных эрозии.
11араметры предлагаемой осушительной системы назначают с
унтом: микрорельефа поверхности земли, водно-физических
I	иоиств почвы, вида сельскохозяйственной культуры.
Смыв суглинистых почв на осушаемых пойменных землях рас-
счигывают по формуле
R = 0,39(/ - v)°-18/°’062«,	(2.355)
I мг И — модуль смыва, т/га; i — интенсивность выпадения осадков, мм/мин; v —
i	н>|)ость впитывания волы в почву, мм/мин; / — уклон поверхности; п — пере¬
чит in й коэффициент, учитывающий вид сельскохозяйственной культуры.
473

Следует отметить, что для расчета скорости впитывании ноны и
почву на пойме рекомендуют формулу А. И. Голованоиа, учип.им
ющую небольшую глубину грунтовых вод,
V-I1+S0
(Лг'/ЧЯф),
(>
где уо ~ капиллярный напор почвенной влаги у поверхности; при неполном им
сышении щ < 0, при полном насыщении и наличии слоя затопления vj/0 0 ришт
этому слою,
Vo=
2,7
-3i ПВ-НВ’
^ "p^hF
здесь Ик — максимальная высота капиллярного подъема, м; ПВ — полная иммтгч
кость; НВ — наименьшая капиллярная влагоемкость; р — пористость; Л мт|.
фициент,
.. .	р-нв	f3
здесь Л — глубина грунтовых вод, м; — коэффициент фильтрации, м/cyi; И (
расчетная влажность почвы,
W2=W0+l(p-W0),
W0 — влажность почвы на поверхности перед началом впитывания; / — промни
жительность выпадения осадков.
Поверхностный сток, т/га,
С= (/— v)°-l5J°’054n,	(2.	Г>‘Ъ
где i — интенсивность выпадения осадков, мм/мин; v — скорость вшпышшмм
воды в почву, мм/мин; / — уклон поверхности; п — переходный коэффиии» ш
учитывающий вит сельскохозяйственной культуры:
Культура Капуста бело- Кукуруза Вико-овся- K;iphm|h «и
кочанная	на	силос	ная	смесь
п	1	1,05	1,55	0,1.
Защита сельскохозяйственных земель от затопления. Кроме поп
менных земель в защите от затопления нуждаются и другие юмии
При создании на крупных реках гидроэлектростанций затаиминн
ют значительные площади пойменных земель, создают мелммин
ные зоны, примером могут служить попавшие в зону затоилпшн
Горьковского водохранилища Костромская и Некрасовская ни ш
474

пи. Пойменные земли крупных озер, например оз. Галичское
(Костромская область), оз. Ильмень (Новгородская область), так-
кг нуждаются в защите от затопления паводковыми водами.
К затопляемым землям относятся и приморские низменности с
поверхностью земли ниже уровня моря.
IJ зависимости от интенсивности паводка и продолжительно-
с m затопления, необходимых сроков отвода паводковых вод, глу¬
бины и скорости понижения уровня грунтовых вод и проектируе¬
мого использования их защищают затопляемыми или незатолляе-
ммми дамбами.
11езатопляемые дамбы строят с целью защиты от затопления
пойм рек и озер, ликвидации или предупреждения образования
мелководных зон водохранилищ, отвоевания у моря прибрежных
территорий, защиты почвенного покрова от размыва и смыва па¬
водковыми водами. Незатопляемыми дамбами обваловывают
а-ч искохозяйственные угодья, населенные пункты, промышлен¬
ные предприятия, архитектурные памятники (рис. 2.165, а).
1хли обвалованные земли заняты сельскохозяйственными
т.умьгурами, до начала сева которых допускается затопление по¬
мпы водами ранних весенних паводков, то в дамбах устраивают
miнюзы-регуляторы, с помощью которых регулируют сроки, про-
/юпжительность, глубину затопления.
При поздних паводках шлюзы-регуляторы не открывают, что-
гн.| не откладывать сроки начала полевых работ, и земли не затоп¬
им к >тся.
11оверхностные и грунтовые воды с обвалованной территории
удаляют с помощью насосной станции, к которой они поступают
но открытой и закрытой осушительной сети, значительно быст¬
рее, чем понижается уровень воды за дамбой в реке. В периоды,
когда уровни воды за дамбой опустятся ниже уровней воды в под¬
водящем к насосной станции канале, воду с обвалованной терри-
юрии сбрасывают самотеком через шлюз-регулятор.
ii не- тоиляемая; б — затопляемая; 1 — уровень весеннего паводка; 2 - уровень летнего па-
•himi.ii. f меженный уровень; 4 — дамба; 5 — береговой дренаж; 6 — пониженный уровень
фунтовых вод; 7— нагорно-ловчий канал; 8— глубина отвода воды
£1
Рис. 2.165. Защитные дамбы:
475

При незатопляемых дамбах водным режимом обвашжлнммч н
мель можно управлять в течение всего года. В засушливые игрио
ды воду не сбрасывают за дамбу, а с помощью насос!ioii с мним и
подают для увлажнения. Насосная станция с этой же целью ми-м i
также перекачивать воду и из нижнего бьефа, т. е. из реки, он ри
или водохранилища.
Затопляемые дамбы строят в случае, когда в течение опрг/и
ленного времени допускается затопление территории. Води по« iv
пает на обвалованные земли через шлюзы-регуляторы и ipein mi,
дамб. Основное назначение затопляемых дамб — не дону» к.т.
летнее и осеннее паводковое затопление (рис. 2.165, б).
При поздних высоких паводках затопляемые дамбы не iiimimi
няют, так как невозможно обеспечить своевременное проиежчми
полевых работ. Вообще, затопляемые дамбы менее надежны и ри
боте, не обеспечивают управления водным режимом обиллшшп
ных земель, как незатопляемые дамбы. Стоимость осушсиич <
помощью затопляемых и незатопляемых дамб примерно од мил hi
ва, но экономическая эффективность защиты незатоиляемыми
дамбами значительно больше.
Обвалованную незатопляемыми и затопляемыми дамбами мни
му осушают следующим образом. С помощью берегового д рои л i .1
перехватывают фильтрационные воды из рек или водохрлнипмш
Обвалованную территорию ограждают от поступления поперчит
тных и подземных вод с водосбора нагорными или ловчими м
налами (дренами) для разгрузки осушительной сети и умгимш-
ния притока вод к насосной станции. Для понижения уроним
грунтовых вод вне зоны действия берегового дренажа и огрлни
тельной сети проектируют в зависимости от пользования m.pu
тую систематическую регулирующую сеть, глубокие редкие к лил
лы или дрены (рис. 2.166).
Для ускорения отвода поверхностных вод при слабопромиил!
мых грунтах помимо берегового дренажа и оградительной щи
строят закрытые собиратели (или открытую сеть) и талыи-мни.и
каналы (дрены).
Площадь обвалования зависит от рельефа местности, иллммру
емого использования земель и определяется тсхнико-экопоми'и
ским расчетом. При защите от затопления речными водами ллмы i
проектируют с одной или с двух сторон реки. При обшинжлипн
озер дамбы могут быть кольцевыми или односторонними. Отт
сторонние дамбы проектируют для защиты приморских ми *м< и
ностей, а также для ликвидации мелководий водохранилищ Ирм
проектировании польдерных систем следует соблюдать i petion.i
ния Строительных правил.
В плане при обваловании рек дамбы проектируют по млмрли и
нию течения речных паводковых вод с использованием поиыми
476

Рис. 2.166. Обвалованная территория:
/ - река; 2 — урез берега до обвалования; 3 — насосная станция; 4 — дамба; 5 — береговой
ц|>снаж; б — нагорно-ловчий канал (дрена); 7 и 9 — коллекторы второго и первого порядка;
8 — дрены; 10 — магистральный канал
пий местности, в обход низин и участков со слабоустойчивыми
грунтами, прямолинейными или с плавными закруглениями на
поворотах. Двусторонние дамбы обычно сооружают параллельно
одна другой.
Расстояния между двусторонними дамбами назначают, исходя
из продолжительности допускаемого затопления обвалованной
территории, минимально допустимой высоты дамб, площади те¬
ряемой земли перед ними, а также в зависимости от расчетных
расходов воды в реке, ширины поймы, глубины затопления до об¬
новления, коэффициента шероховатости русла, глубины воды
после обвалования.
При проектировании обвалования русла и установлении шири-
ц|>г между дамбами В (рис. 2.167) следует обеспечивать неразмы-
нающую скорость для русла и тела дамб; устойчивость откосов бе¬
реговой полосы между рекой и дамбой против оползания; устой¬
чивость против фильтрационных деформаций дамб и их основа¬
ний; экономичность выбора В и подпора уровня против бытового
уровня высоких вод.
в
1'ис. 2.167. К схеме расчета расстояний
между дамбами, по А. Н. Костикову:
/ - бытовой уровень в русле; 2 — уровень воды
при обваловании; 3 — уровень затопления пой¬
мы; 4 — дамбы
477

Чрезмерное уменьшение В вызывает увеличение подпора, у/и»
рожание дамбы вследствие увеличения их высоты и необходим»»!
ти крепления откосов из-за повышения скорости течения, vimpo
жание их эксплуатации, но зато увеличит площадь защищенном
поймы.
Для ориентировочных подсчетов ширины обвалованного pvt ни
и средней глубины воды в нем допускают равенство гидрашнп»'
ских уклонов естественного и обвалованного русла; тогда дня ра»
хода воды при гидравлическом радиусе широкого русла, ранном
глубине потока, можно написать
где b, h, С — ширина, средняя глубина и коэффициент Шези для есгссгигишнп
русла; В, ht, Q — то же, для обвалованного русла.
При устройстве затопляемых дамб на поймах небольших pet
высоту их следует назначить такой, при которой песчаные наш»» и
не должны попадать на пойму; при незатопляемых дамбах и шн
устраивают водовыпуски как для увлажнения поймы, так и лип
спуска с нее воды.
Обвалованная река вследствие увеличенных скоростей течении
в ограниченном валами русле и больших глубин обладает ионы
шенной транспортирующей способностью в сравнении с рем»и
протекающей в естественных условиях (необвалованной), но m
достаточной для транзита всех наносов; поэтому часть их нее ,и
оседает и повышает отметки дна. Это повышение иногда m<i> i
даже быстрее, чем в естественных условиях, так как количс»-ню
осаждаемых наносов распределяется на значительно мены нем
пространстве, чем до обвалования. Следовательно, высоту патт
необходимо периодически нарашивать.
Средняя скорость течения воды между дамбами V|
При расчете расстояния необходимо иметь в виду, что скоро» i и
воды в сжатом дамбами русле реки не должны превышать m>nv
стимых на размыв для русла и дамб.
Высоту дамб устанавливают в зависимости от уровня воды н m»
дохранилище, море, озере, реке, высоты ветровой волны, нстроно
го нагона и класса капитальности.
Q = bhCyfih = Bhx Q y[ih\,
(2. »М1»
Тогда
(2 и»I)
=v-
yjbC2/BCf.
478

Отметку гребня незатапливаемых дамб следует определять для
диух расчетных случаев (основного и поверочного), при этом рас¬
четную обеспеченность максимальных уровней воды в водопри¬
емнике принимают в соответствии со Строительными правилами
it зависимости от класса сооружения.
Для основного расчетного случая отметка гребня незатапливае-
мой дамбы (для 4-го класса)
Яг = Hs%~r + ДА + hH + а.	(2.362)
Для поверочного расчетного случая
Яг = Нх%. й + Ah\ + /гн1,	(2.363)
гнс #5%_й и Н\%_й — уровни воды в водоприемнике соответствующей обеспечен¬
ности максимального паводка (весеннего и летне-осеннего), ДЛ и дЛ1 — высота
нагона воды в водоприемнике при уровнях 5%-й и 1%-й обеспеченности; hH и ЛН] —
нысота наката воды в водоприемнике при уровнях 5%-й и 1%-й обеспеченности;
и — запас, равный 0,5 м.
Из полученных значений принимается наибольшее.
Отметка гребня затапливаемых (летних) дамб
Яг = Яр+ Ah + А„ + а,	(2.364)
■ дс Яр — уровень воды летне-осеннего паводка расчетной обеспеченности. При
использовании земель под сенокосы рекомендуют принимать уровень воды 10%-й
н»»еспеченности, при использовании под пастбища — 5%-й обеспеченности; ДА и
лА„ — соответственно высота нагона и наката воды на дамбу при заданных уров¬
нях расчетной обеспеченности; а — запас, равный 0,3 м.
Высоту наката волны на откосе определяют по таблицам и гра¬
фикам, приведенным в Строительных правилах.
Высота ветрового нагона
Ah = 210^-^cosaB,	(2.365)
I не v — скорость ветра, м/с; L — протяженность охваченной ветром акватории, м;
If - глубина воды, м; а,, — угол между продольной осью водоема и направлением
иг гра, град.
Высоту ветрового нагона также рассчитывают с использовани¬
ем таблиц и графиков, приведенных в Строительных правилах.
Уровень воды расчетной обеспеченности при назначении от¬
метки гребня дамбы определяют: на приморских и приозерных
ни ценностях — по данным гидрометрических постов; на затоп¬
ляемых водохранилищами землях — водохозяйственными расче¬
479

тами; в поймах рек — по гидравлическим расчетам но формумм
неравномерного движения при пропуске максимальных расмиюи
разной обеспеченности на обвалованном участке, а также ш.ши и
ниже него.
Продольный уклон гребня дамбы на поймах прим и m;i ни р.ш
ным уклону свободной поверхности воды при пропуске m;im и
мальных расходов расчетной обеспеченности.
Дамбы обычно сооружают насыпные или намывные и л ме< и и»
го грунта, отбираемого из русла реки или карьера. Насыпные нам
бы могут быть однородными, неоднородными и однородными <
противофильтрационным грунтовым экраном или ядром. 11амып
ные дамбы строят однородные с центральным противофилы |ыии
онным ядром. Ширина гребня дамб должна быть не менее 1м. м
при использовании гребня под дорогу их ширину назначал и пи
нормативам в зависимости от категории дороги. Мокрыii ниш
закрепляют дерном, а сухой засевают травосмесью. При примет
нии полиэтиленовых экранов их покрывают слоем песка гошни
ной не менее 0,5 м. Для защиты откосов от волнового водной* i ним
морей, водохранилищ и крупных рек откосы крепят желе »о(итм
ными плитами, камнем и т.д.
Наиболее устойчивы дамбы из глинистых грунтов с содеpi ii
нием песка до 35...40 %. Дамбы из торфа недолговечны. При им
сыхании торфа они оседают, растрескиваются, повреждаются м-м
леройными животными. Для устойчивости дамб из-под их ост нм
ния удаляют растительный грунт, мелкозалежный торф, пни При
строительстве дамб на мощных торфяниках верхний слои mm
обеспечения прочности сохраняют.
Фильтрационный расчет дамб состоит в установлении м»ч i:i
выхода кривой депрессии на низовом откосе, количествг1 фипы рн
ционных вод, скоростей течения и положения кривой депрессии и
теле дамбы. Для небольших дамб, расположенных на водой ронн
цаемом основании, расход воды, поступающей на пойму, мои i
быть определен по приближенному методу Н. Н. Павловсми о: п н
крупных защитных дамб и сложных гидрогеологических ус ионии
применяют формулы Е. А. Замарина, В. П. Недриги, С. II. 11vm*
рова, А. А. Угинчуса.
Шлюзы-регуляторы при осушении обвалованных терри три и
устанавливают в следующих случаях: если уровни воды к подопри
емнике периодически бывают ниже, чем в магистральном к;ны и
и возможен самотечный сброс воды с обвалованных терриюрии
если уровень воды в водоприемнике в засушливые периоды f >.)« п<>
ложен выше, чем в магистральном канале, и воду можно ноп.ш.ш
самотеком для увлажнения; если допускается затопление терри м
рии весенними паводковыми водами с целью обогащения
питательными веществами.
480

При обваловании вследствие сужения русла наблюдаются не-
олагоприятные изменения в рельефе реки, которые необходимо
предусмотреть и устранить (повышаются уровни воды, увеличива¬
ются скорости течения, возникают возможности размыва дна, бе¬
регов и откосов дамб, прорыва дамб и затопления местности,
уменьшается гидравлический уклон выше обвалованной террито¬
рии, снижаются скорости, увеличивается зарастание и заиление и
повышаются уровни).
Борьба с подтоплением сельскохозяйственных земель. Подтопле¬
нием называют высокое, недопустимое для сельскохозяйственно¬
го или иного использования земель, положение уровня фунтовых
иод, вызываемое подпорами вод рек, озер, водохранилищ. Под¬
топленными могут быть как обвалованные земли вследствие недо¬
статочной пропускной способности русла или строительства водо¬
хранилищ, судоходных шлюзов, мостов и т. д.
В зону подтопления могут попасть сельскохозяйственные уго¬
дья, промышленные предприятия, города и поселки, лесные мас-
(1шы, полезные ископаемые и т.д.
Подтопления приводят к полному или частичному выводу зе¬
мель из сельскохозяйственного использования, снижают урожай¬
ность сельскохозяйственных культур, уменьшают несущую спо¬
собность грунтов и т. д.
Уменьшение несущей способности фунтов грозит разрушени¬
ем чданий, подземных коммуникаций — канализационной, водо¬
проводной, телефонной и электрической сети.
Офаждение от затопления прилегающих к морям, озерам, во¬
дохранилищам и рекам территорий дамбами не спасает их от под-
ншления. Из водохранилищ через дамбы и под дамбами на обва-
моианную территорию могут поступать фильтрационные воды и
поднимать уровни грунтовых вод.
Прежде чем проектировать защитные мероприятия от подтоп-
нгния, следует составить прогноз подъема уровня вод во времени
по глубинам, дальности и срокам их распространения. Прогноз
подтопления составляют на основании топографического плана
ищищаемой территории и водосбора, гидрогеологических карт
ими ирофилей по расчетным створам, данных о водно-физических
i пойствах грунтов. На основании этих материалов строят карту
| нцроизогипс, характеризующую положение грунтовых вод до
iiofuюра и после него.
Уровни в реках и водохранилищах, создающие подпоры грун-
IOUUX вод, бывают постоянными и изменяющимися во времени.
1lor шинные уровни, создаваемые в водохранилищах водоподпор-
ммми сооружениями, образуют постоянные стационарные подпо¬
ры фунтовых вод.
11еностоянные уровни в реках и водохранилищах создают неус-
481

тановившееся движение грунтовых вод. Его наблюдают гак*г и
тех случаях, когда подъем грунтовых вод не достиг расчетном» мм
чения, на что может потребоваться несколько лет. При устаношн)
шемся движении положения депрессии можно опредошм. пн
формулам Кене или Г. Н. Каменского.
Расход потока грунтовых вод:
до подпора в реке
Q = khJi,
после подпора в реке
Q = ЛЛ2/2,
откуда	h\I\	=	Л2/2,	или 1г = ^-1ъ	(2. U>(»i
"2.
где I\,h\ — уклон грунтового потока и уровень воды в реке до регулироинипи I
А2 — то же после регулирования.
Для горизонтального однородного пласта подпор в сечении 1
(рис. 2.168, а)
Z\ =	+(^2+Z2)2	»
где hi	— мощность потока грунтовых вод в расчетом сечении 2—2;	А,
ность	потока	грунтовых вод в нижнем сечении	/—/ до подпора; Zi —	ннич mm.hi
подпор грунтовых вол в том же сечении.
При наклонном водоупоре подпор фунтовых вод в расчгмшм
сечении можно определить из уравнения (рис. 2.168, б)
h\ +Н} Н\—Н2 _ hi +£[ +h}+Z2	Н1 +g| — Н2~~Z2
~~2 Z "	2	Z ’
482
Рис. 2.168. Расчетные схемы:
а — при горизонтальном водоупоре; б — при наклонном

ими
(//, + Л2)(Я, - Я2) = (А, + Zi + h2 + г2)(Я, + Zi - Я2 - z2), (2.367)
I	мг //j и #2 — отметки грунтовых вод в верхнем и нижнем сечениях до подпора;
(//| < Л2)/2 — мощность потока грунтовых вод до подпора между сечениями /—/
и .* 2\ (hx + z\ + Л2 + ^2>/2 — то же, после подпора; (Н\ - U^/L — средний уклон
шнпка фунтовых вод до подпора между сечениями 1—1 и 2—2\ (Н\ + z\ — Н2 —
j)/L — то же, после подпора.
II	тех случаях, когда надо определить изменения положения
I рутовых вод от исходного до предельного положения во време¬
ни, пользуются методом Г. Н. Каменского, который основан на
и|>иГ)лиженном решении дифференциального уравнения неуе¬
мно вившегося движения грунтовых вод в конечных разностях.
' мой целью составляют уравнение баланса грунтовых вод для
умстка плоского грунтового потока между соседними сечения¬
ми Изменение уровня грунтовых вод в каком-либо сечении п
I рутового потока за время At в зависимости от изменения уров¬
ни поды в соседних сечениях п— 1, и + 1 и изменившегося во
иргмсни питания грунтовых вод за время 5 и 5 + 1 определяют по
\р.н1иеник>
И -И - IMAt
/7,5+1 ”tJ,S ~ ц Ду2
я„+1.,+я„_и
+ —At, (2.368)
V-
hir //„, lf„.u Нп+\ — высотные отметки уровня фунтовых вод; к — коэффициент
•|*и <и. грации; h — мощность водоносного пласта в соответствующем сечении; ц —
июннмдача при понижении уровня грунтовых вод; Ах — изменение уровня грун-
1НШ.1Ч иод в заданном сечении; q — атмосферные осадки (инфильтрация).
Уравнения неусгановившегося движения грунтовых вод реша-
ю1 при следующих заданных граничных условиях: положение
\ ронни фунтовых вод в соседних сечениях; изменение инфильт-
I'.himii и уровней в крайних сечениях. Расчеты упрощаются, если
2	khAt
in н и ши ься значениями At и Дх, при которых выражение 	«-
цДх
прекращается в единицу и уравнение принимает вид
+	(2.369)
Уровни воды в сечениях для стационарного установившегося
483

движения вычисляют по формуле
|^ + £(/х+х2)+^_М.х>
( \ 1/П)
где hi — уровень воды в нижнем сечении; h\ — уровень воды в верхнем ггчгшш
/— расстояние между сечениями; х — расстояние от нижнего сечении до ггчшин
для которого определяется уровень.
При защите территорий, расположенных вдоль водохриничи
ща, основное мероприятие от подтопления — береговой дрпы!
Впервые он был применен в 1935 г. для защиты Днепроиетрои» i н
от подъема грунтовых вод в результате создания водохрдниииим
при строительстве Днепрогэса. Береговой дренаж был поприщ
для защиты территорий Москвы при подпоре уровня йоды и р
Москве Перервинской плотиной на Зм. После этого беренчюи
дренаж был применен для защиты городов и сельскохозяйсми и
ных земель при создании водохранилищ.
Береговой дренаж применяют как на обвалованных, тк и im
необвалованных землях.
Береговой дренаж может быть выполнен в виде одиночном i"
ризонтальной дрены (рис. 2.169), вертикальных колодце», три
зонтальной дрены с вертикальными колодцами или открытою « и
нала. Его проектируют прямолинейным в плане на расстоянии
50...300 м от уреза берега в зависимости от его конфигурации
Воду обычно отводят с помощью насосной станции или сими и
ком в нижний бьеф водоподпорных сооружений.
При расчете одиночной дрены определяют глубину ее пню i.
ния Ад, поступающие расходы q, диаметр, дальность осупиюпи м>
действия. Глубина заложения береговой дрены зависит от шдри
геологических условий, заданной нормы понижения грум юны
вод и зоны се действия на осушаемой территории.
Расчет берегового дренажа изложен в разделе 2.5.7.
В тех случаях, когда один береговой дренаж не обесисчин.и i
осушение подтопляемой территории, ее ограждают от при гикм ш ■ i
££*•-•	*•	*	ряют совместное осушии-т.ич.
-7	’	I*	действие берегового дреннж.! и oi
У,	*•	!	^.* i f-*. радителыюй сети. На мГшночгн
ных участках проектируют /юти
нительную регулирующую им
Рис. 2.169. Расчетная схема	Для разгрузки берегового пр< IM
берегового дренажа	жа на территории шнхмгмны
с водосбора нагорными клн.нымн
или головным дренажем. Крит
484

пунктов дополнительно предусматривают планировку поверхнос-
IU п систему водостоков и ливнестоков.
Применение машинного водоподъема при осушении. Машинный
подъем воды применяют для отвода избыточных поверхностных и
I i»yi новых вод с осушаемых пойм и низменностей при защите их
«и топления и подтопления водами рек, водохранилищ, озер и
морей, когда воду нельзя или экономически невыгодно отводить
1амотеком.
Осушительные насосныс станции можно также использовать
«ни увлажнения обвалованных земель пугем забора воды из рек,
иоцохранилищ, озер и специально созданных водоемов.
Основные данные для проектирования осушительных насос-
Ш.1Ч станций: приток воды в разные периоды года и вегетации ра-
•	гений; высота подъема воды за те же периоды; сроки понижения
уроапей грунтовых вод на осушаемой территории и т. д.
Обвалованную территорию осушают открытой или закрытой
•	(чыо, воду из которой перекачивают насосной станцией в водо¬
приемник.
При машинном водоподъеме необходимо отвести самотеком
наибольшее количество поверхностных и грунтовых вод, поступа¬
ющих с водосбора. Этого достигают ограждением объекта нагор-
Ш.1МИ или нагорно-ловчими каналами или обвалованием водото-
!• он и самотечным спуском воды в водоприемник (рис. 2.170, а).
Коли позволяют рельеф местности и гидрогеологические усло-
иии, то выше осушаемой территории на реках или водотоках стро-
ч I нодохранилища для задержания паводковых вод и уменьшения
1*п» ходов воды, поступающих к насосной станции (рис. 2.170, б).
По/юхранилища используют для рыборазведения и подачи воды
магистрального канала, в который вода поступает из осушитель-
но|| сети, а затем магистральный канал подводит ее к насосной
| мнции, которая перекачивает воду в водоприемник.
Исли отрегулированная река впадает в водохранилище или дру-
|»>и водоприемник, воды которого подпирают ее и затапливают
пойму, то ее защищают дамбой, а в устье реки сооружают шлюз и
паюсную станцию, с помощью которых регулируют допустимую
продолжительность затопления поймы.
Па осушаемой низменности или пойме в зависимости от кон-
i penibix условий проектируют одну или несколько насосных
■	опций, которые приурочивают к наиболее пониженным местам
и» ушаемой территории. Стоимость строительства и эксплуатации
о.пюй насосной станции меньше, чем нескольких с такой же об-
iiicii мощностью. Однако при нескольких насосных станциях дос¬
пи ас гея большая равномерность осушения, уменьшаются разме¬
ры п протяженность осушительных каналов. Вариант выбирают
по и-хнико-экономичсскому обоснованию.
485

а
Рис. 2.170. Расположение дамб и насосных станций:
а — без водохранилища; б — с регулирующим водохранилищем; / — уровень оадм |м*ь п (пни
хранилища); 2 — река, водоток; 3 — дамба; 4 — береговой дренаж; 5— насосная гмшшн п
магистральньгй канал; 7, 9— коллекторы; 8— нагорный или ловчий канал (дрсни). №	и*ч*'
хранилище
Режим работы осушительных насосных станций характера iv* 1
ся крайней неравномерностью вследствие резких и (менгинп
уровней и расходов воды в различные периоды.
В формировании водного режима обвалованных jcmchi. vih
ствуют: атмосферные осадки; фильтрационные воды рек и им и»
хранилищ; грунтовые воды, поступающие с обвалованной н |||'н
тории; испарение; транспирация.
486

I la обвалованные затопляемыми дамбами территории (так назы-
иасмые летние затопляемые польдеры) поступают воды весенних
ианодков. Воды с водосбора перехватывают оградительной сетью.
И период весеннего паводка к насосной станции при незатоп-
ннемых дамбах (так называемых зимних незатопляемых польде¬
рах) будут поступать фильтрационные воды, атмосферные осадки
(поды снеготаяния и выпадающие осадки), грунтовые воды с обва-
ноканной территории. Общий расход воды за период паводка, по
К) А. Юшкаускау,
<2=кОф+Оо+<2т.в);	(2.371)
п лт1С/Я2-Яо ~	0,01160с п _,1Й с
Оф=о,опбл—2i~y	—5 0r.B=ii6^f;
I не // — коэффициент использования суточного времени; Q$ — расход фильтраци-
1ЧШЫХ вод, л/с; Оо — расход за счет осадков, л/с; £?гв — расход за счет понижения
У|хншя фунтовых вод, л/с; к — коэффициент фильтрации, м/с; Н — напор воды в
|и'ке, м; На — то же, в береговой дрене, м; L — длина дамбы, м; Ос — объем вы-
П.ННШ1Х осадков, м3; t — время, за которое надо откачать объем воды с обвалован-
iioll герритории, сут; F— площадь водосбора в створе станции, га: q — среднесу-
тчиая скорость снижения уровня грунтовых вод за расчетный период от Н\ до Нъ
м/сут, q = Ъ(Н\ — H-fiF/t (5 — коэффициент водоотдачи).
Подачу насосной станции определяют на основании: графиков
колебаний уровней и расходов в устье подводящего магистрально-
ю канала; графика колебаний уровня водоприемника; объема ре-
irpityapa; требуемых сроков отвода воды.
При затопленных дамбах объем поступающей к насосной стан¬
ции воды увеличивается за счет паводковых вод, заполняющих
(«жалованную территорию до гребня дамб.
В обоих случаях приток будет уменьшаться за счет испарения.
После весеннего паводка, во время вегетационного периода, в
уаювиях незатопленных и затопленных дамб в формировании
модного режима участвуют: фильтрационные воды; грунтовые
моды вследствие дальнейшего понижения уровня грунтовых вод
ж* нормы осушения; осадки, выпадающие в этот период; транспи¬
рация и испарение.
Во время летних и осенних паводков затопление обвалованной
it-рритории не допускается; приток воды к насосным станциям в
•	юг период обычно увеличивается. Осенью возрастают осадки,
уменьшается испарение, сокращается или прекращается транспи¬
рация.
5и мой поступают твердые осадки, прекращаются транспира¬
ции и практически испарение. Насосные станции отводят филь¬
487

трационные и грунтовые воды с осушаемой территории, чтны
весной уменьшить объем воды и поддержать требуемые по/пи»
воздушный и микробиологический режимы в почве для иеоЬчодн
мого усвоения питательных веществ растениями.
Распределение откачки воды для основных зон примсненнч
машинного водоподъема в России показано на рисунке Л1/1.
наибольшее количество откачиваемой воды приходится на нннпп
ковые периоды. Разница в поступлении воды изменяется » дгпм
ки раз.
Неравномерность притока воды к насосной станции, больным
изменчивость высот подъема как в течение сезона, так и и точен m
цикла работы насоса вынуждают строить водосборные ре юриуи
ры, которые выполняют роль регулирующих емкостей и ночноми
ют уменьшить мощность насосных станций, выровнять режим мм
работы, а также накопить воду в межень и обеспечить рашюмер
ную подачу воды к дождевальным насосным станциям к поршш
засухи. Водосборными резервуарами могут служить естественны'
понижения местности и староречья, расширения устьев мани i
ральных каналов. Вместимость резервуара зависит от срсднгш
притока вод с обвалованной территории в паводковый пернон н
принятой подачи насосной станции
WP = (Q-Qx)t,	(?»/’>
где Wp — вместимость резервуара; £? — расход, поступающий к насосной плшшн
в паводок; Q\ — подача станции; / — продолжительность работы насосной i i<in
ции.
Дно резервуара проектируют ниже дна впадающего в пет к ,i
нала для осаждения насосов и обеспечения бесподпорной pa*>on.i
осушительной сети.
Объем резервуара увеличивают на мертвый объем — о1*ы м
воды, расположенный между наименьшим
эксплуатационным уровнем откачки п
дном; назначают его конструктивно, a i му
бина должна быть не менее 0,5 м.
Крупные с небольшими уклонами ма
гастральные каналы в отдельных елучамч
Рис. 2.171. Внутригодопш* pin
пределенис откачки водм* % и»
дового стока:
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Месяц
I и 2 — побережья Курпи ем* и
Рижское; Зи 4— облает К.иппмп
1радская и Костромским
488

можно в период наводка использовать как сборные резервуары,
стоимость которых составляет значительную часть обшей стоимо¬
сти насосной станции. В связи с этим режим работы осушитель¬
ной сети регулируют путем установки нескольких насосов с раз¬
ной подачей.
При низких уровнях воды в водоприемнике воды сбрасывают
через шлюз и трубопровод самотечного сброса вне насосной стан¬
ции или через самотечный сброс внутри здания насосной стан¬
ции. С помощью шлюзов регулируют подачу воды в осушитель¬
ную сеть для увлажнения.
При затопляемых дамбах шлюзы служат также для регулирова¬
ния сроков, глубин и продолжительности затопления земель.
Шлюз держится открытым от начала паводка до достижения на
спаде уровня гребня вала. В это время шлюз закрывают и воду с
огражденной территории отводят насосной станцией быстрее, чем
спадает ее уровень в водоприемнике.
Основная задача осушительных насосных станций — своевре¬
менный отвод избыточных вод на осушительно-увлажнительных
системах и в отдельных случаях — подача юлы для увлажнения
почвы.
Тип компоновки гидроузла машинного водоподъема при осу¬
шении может быть совмещенным или с раздельным водозабором.
Совмещенный тип применяют при затопляемых и незатопляе¬
мых дамбах. В этом случае здание станции вместе со всасывающей
и напорной линией размещают в теле дамбы (рис. 2.172, а).
Раздельный тип применяют при незатопляемых дамбах. При
)гой схеме всасывающую и напорную линии и здание станции
размещают раздельно (рис. 2.172, б).
Типы зданий насосных станций могут быть: камерными с су¬
хой камерой (рис. 2.173); камерными с мокрой камерой и затоп-
иенным насосом; блочными.
Насосы в станциях относительно уровня воды можно распола¬
гать ниже уровня воды (так устанавливают осевые насосы) и выше
уровня волы (так устанавливают центробежные насосы).
Режиму работы насосов при осушении, характеризующемся
шачительной изменчивостью расходов как в течение года, так и в
многолетнем цикле, а также обычно небольшой высотой подъема
поды, в наибольшей степени удовлетворяют осевые насосы, имею¬
щие малые напоры и большую подачу. При применении центро¬
бежных насосов, характеристики которых не соответствуют усло¬
виям работы осушительных станций, насосы работают с низкими
КПД.
На осушительных станциях в большинстве случаев ставят
.*...4 насоса при соотношении подач: для двух насосов 1 :1 или
I : 3, для трех насосов 1:1:1 или 1:2:2.
489

Рис. 2.172. Схемы насосной станции (отметки в м):
а — совмещенного типа: / — камера всасывания; 2 насос; 3 — двустворчатые ш>|м»иа <ыи
свободного истечения воды из польдера; 4 — сороудерживаюшая решетка; 5 — элсм|н>лтп i
тель; б — раздельного типа: / и 2 — всасывающие узел и трубопровод; 3— центро(н-*пмМ m i
сос с электродвигателем; 4— напорный трубопровод; 5 — оградительная дамба, ешмпипш и
с дорогой; 6 — напорный колодец
Перспективны капсульные (погружные) насосы, которые vt i.i
навливают в шахтных колодцах. Простота конструкции, уирлти
ния, эксплуатации, удешевление стоимости и сокращение срони*
строительства насосных станций уже оправдали применение их I»
различных регионах России.
490

Рис. 2.173. Схема насосной станции с сухой камерой насоса:
/ камера всасывания; 2 — сухая камера насоса; 3 — осевой насос; 4 — напорный трубопро¬
вод; 5 — электродвигатель; 6 — поплавковый датчик автоматического пуска насосов
Центробежные насосы, даже низконапорные, имеющие высоту
подъема 15...25 м, менее пригодны для осушительных станций.
Кроме того, они сложнее в эксплуатации.
Мощность насоса, кВт,
(2.373)
Лн
мощность двигателя, кВт,
^яв = — *д,	(2.374)
Л пер
где QH и Ин — подача, м3/с, и напор, м, насоса при наибольшей мощности по ус¬
ловиям работы: для осевого насоса при минимальной подаче и максимальном на¬
поре, для центробежного насоса — при максимальной подаче и минимальном на-
поре; Пн» Л пер — КПД насоса и передачи (т|пср 1=5 I ПРИ непосредственном соедине¬
491

нии валов насоса и двигателя муфтой); кд — коэффициент запаса днш.ипш, и »м»
няется от 2 при двигателе мощностью I...2 кВт до 1,05 при двигателе мишпш и.ш
более 100 кВт.
При мощности до 300 кВт обычно используют асипх|и>|пн.н
двигатели, при большей мощности — синхронные двигаю»и
Потребление электроэнергии насосной станцией за расчешып
период, кВт • ч,
ЕЭ=2,П
HW
J
Л
где Н — средний полный напор за расчетный период, м; W— объем otk.i'iiih.h-mi hi
воды за тот же период, тыс. м3; т| — КПД насосной станции.
Осушительно-увлажнительные системы на обвалованных юм
лях строят в тех случаях, когда в вегетационный период к почт
недостаточно влаги и увлажнение экономически опрандыпаеп и
повышением урожаев возделываемых культур. Для увлажнении
применяют шлюзование осушительной сети и дождевание или ш
вместно оба способа. При высоких уровнях воды в водоприемник
через открытый шлюз ее подают в осушительную сеть, а и i ни
вода поступает в почву путем инфильтрации. Следует отмети,
что шлюзование применимо только на фунтах с коэффициенты
фильтрации больше 1 м/сут.
Наиболее эффективный способ увлажнения на обвалонанньн
землях — дождевание, при котором воду из магистрального капами
к дождевальным афегатам подают с помощью специальной пап»
ной станции. Проектируют насосные станции не только для v/i.i
ления избыточных вод, но и для подачи воды в каналы но ицгмн
недостатка воды в почве.
Схема подвода воды к центробежным насосам при двусгорон
нем их действии на польдере показана на рисунке 2.174. При <и
крытых задвижках А и В и закрытых Б и Г насосы отводят воду, .1 и
противоположном случае подают воду в канал для увлажнения
При заборе воды из открытой очи
применяют устаревшие дождевальные ;н
регаты ДДА-100М, а при заборе коды in
открытой сети или водозаборных коном
цев — машины ДДН-70. В наибольшей
В водоприемник
Рис. 2.174. Схема подвода воды
бежным насосам двустороннего
1 — насос; 2 — электродвигатель; 3
с электроприводом
К ЦГ1И|М1
лсЛгшин
492

степени удовлетворяют современным требованиям многоопорные
дождевальные машины «Волжанка», «Ока» и особенно «Фрегат».
Повышение поверхности низменностей кольматированием. На¬
мыв грунта применяют, когда отвод воды из осушительной сети
самотеком путем заглубления рек-водоприемников или насосны¬
ми станциями невозможен или экономически не оправдан. По-
иерхность земли можно повысить искусственно путем самоосаж-
дсния содержащихся в речной воде наносов или подачей разжи¬
женного грунта. Оба эти способа называют кольматированием.
Для осаждения содержащихся в речной воде наносов воду из
реки подают на предварительно разделенную валами площадь
(чеки). Расстояния между валами зависят от рельефа местности и
нысоты слоя кольматации. Закольматированная поверхность дол¬
жна быть выше меженного уровня воды в реке, чтобы можно отве¬
сти в реку избыточные воды.
Осаждение наносов на участке осуществляют периодическим
или непрерывным кольматированием. При периодическом коль-
матировании вода на участке стоит 0,5...2 сут, после осаждения
наносов ее сбрасывают через отводной канал в реку. Чеки вновь
шполняют мутной водой из реки. Периодическое кольматирова-
иие позволяет регулировать состав отлагаемых наносов. Нижние
слои грунта формируют из более крупных наносов за счет быстро-
к) отвода из чеков, а верхние — из илистых частиц при продолжи¬
тельном застаивании воды в чеках. Такое напластование наносов
наиболее благоприятно для создания плодородного слоя.
При непрерывном кольматировании вода движется из чека в
чек со скоростями, при которых осаждаются наносы заданных
фракций, а оставленную воду сбрасывают в реку (рис. 2.175).
Способ самоосаждения наносов применяют только на реках с
большими расходами и значительным содержанием наносов в
иоде. Равнинные реки Нечерноземной зоны содержат небольшое
количество наносов в весенних водах, поэтому кольматирование
наносами низменностей здесь нерационально.
Рис. 2.175. Кольматаж:
/ валы; 2— водовыпуски; 3 —
сбросные каналы; 4 — река
493

Намыв разжиженного грунта может быть осуществлен греи
ствами гидромеханизации, которую широко применяют » I’m гни
для строительства земляных плотин, очистки каналов, дооычи
торфа. Применение гидромеханизации обеспечивает быстрог им
полнение работ и создание почвенного профиля заданного грану
лометрического состава.
При гидромониторном способе разработки грунт рашынлии
струей воды со скоростью 20...60 м/с. При рефулерном споинм
грунт разрабатывают плавучим землесосным снарядом ншпи
воды.
Разжиженный грунт самотеком по каналам, лоткам или под нм
пором по трубам транспортируют в понижения, где из пульпы иы
падают частицы грунта, а осветленную воду отводят в реку.
При применении гидромеханизации требуется большое кони
чество воды для разработки и транспортировки грунта. Удельный
расход воды изменяется при гидромониторном способе от S дм
14	м3, а при засасывании из-под воды — от 6 до 22 м3 на 1 м3 р;пра
батываемого грунта. Плотность пульпы колеблется от 1,0S по
1,2 т/м3.
Требуемая подача гидромониторов по воде, м3/с,
Qe~Я^нср>	(2. '/f')
где q — удельный расход воды, м; W — объем выемки, м3; t — срок прои им ни иы
работ по плану, ч; — коэффициент использования рабочего времени (0,7 II.'))
АГнср — коэффициент неравномерности (1,1...1,2).
При производстве работ гидромониторным способом примени
ют временные насосные станции. Насосы подбирают по расходу
воды и требуемому напору.
При рефулерном способе на подачу землесосных снарядом пи и
яет гранулометрический состав и связность грунта. Силыкн пч ■
ные грунты перед засасыванием разрыхляют специальными меча
низмами или с помощью взрывов. Для засасывания и перекдчт
пульпы используют приспособленные для этого насосы. При р.и
чете подачи землесосных снарядов по грунту среднюю консиаен
цию пульпы принимают 1:10.
Для создания поверхностного слоя с более крупными фракции
ми внизу и мелкими илистыми и глинистыми частицами imepsv
намывают грунт из разных карьеров или регулируют скоро< н,
транспортировки пульпы.
Минимальная ширина карт намыва в зависимости от подачи
землесосных снарядов составляет:
494

I	(плача землеснаряда 80... 100	100...200	200...350	350...750 Более 750
ПО фунту, М3/ч
Минимальная ши-	15	25	60	100	150
Inina карты, м
Эффективность гидромеханизации повышают, увеличивая
консистенцию пульпы, применяя рыхлящие устройства при заса-
гынании грунта из-под воды (черпаковые, скребковые ценные
I	идравлические рыхлители) и др.
Процесс повышения осушаемой поверхности средствами гид¬
ромеханизации протекает значительно быстрее, чем осаждение
ii;iносов, но требует большого количества воды, значительной за-
■	раты электроэнергии и карьеров грунта определенного грануло¬
метрического состава.
2.6.8.	УВЛАЖНЕНИЕ ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
Необходимость и режим увлажнения осушаемых земель. Осуши-
ie/п.ные системы, предназначенные только для отвода избыточ¬
ной влаги, не всегда могут создавать оптимальный водный режим
иочны. В засушливые годы или периоды на осушаемых землях на¬
ми юдается недостаток влаги, что снижает урожайность сельско-
чо «лиственных культур. Необходимость дополнительного увлаж-
1КЧ1 ия возникает также на отдельных полях севооборота, занятых
|»омее влаголюбивыми культурами. Это объясняется тем, что осу¬
ши ильную регулирующую сеть рассчитывают по наиболее нужда¬
ющейся в осушении культуре.
В центральных районах Нечерноземной зоны годовая сумма
оодков составляет 500...650 мм, а за вегетационный период — в
•	редпем 250...300 мм. Водопотребление сельскохозяйственных
куш.гур в этой зоне равно примерно 400...600 мм. Атмосферные
ot лдки, за исключением влажных лет, не обеспечивают потребно-
11	и растений в воде. Этот недостаток растения компенсируют из
юрнеобитаемого слоя, который увлажняется весной, а на землях с
фунтовым типом водного питания — также из фунтовых вод, ко-
юрые поднимаются под действием капиллярных сил. В засушли-
Ш.1С годы дефицит влаги возрастает и не компенсируется капил-
>1 при мм подпитыванием. На минеральных почвах периодического
переувлажнения с глубоким залеганием грунтовых вод необходи¬
мость искусственного увлажнения еще больше.
Существенная причина строительства осушительно-увлажни-
1Г1П.ПЫХ систем также — неравномерность выпадения атмосфер¬
ных осадков за вегетацию. Так, в северо-западных районах (Ле¬
нинградская область) в течение одного года наблюдается 3...4 за-
•	Мининых периода продолжительностью 5... 10 сут. В центральных
495

районах засушливые периоды протяженностью 10...20 сут поит
ряюгся в среднем 1 раз в 2 года, а более 30 сут — 4 раза и И) мг i
Необходимость в увлажнении осушаемых земель была имчнм.
на сразу же после применения осушения в широких масшкктч
Еще до революции в Белоруссии применяли увлажнение лущи му
тем шлюзования и поверхностного затопления речными подыми
В это же время А. Н. Костяков теоретически обосновал неоОчо/ш
мость строительства таких мелиоративных систем, которые мш мм
бы активно регулировать водный режим почв, т. е. не только <и
водить избыточную влагу, но и восполнять недостаток ее it ucvmi
ливые периоды.
В 1930 г. проводили опыты по увлажнению в Лснинфцж нм1
области. Комплексные исследования на осушительно-унилжим
тельных системах проводили сотрудники МГУП (бывшем МI'M 111
с 1976 по 1991 г. на опытном участке «Лесное» в Белоруссии и <
1977 по 1992 г. на опытно-производственном участке «ДуЫм и
Московской области. Увлажнение стали применять практиче» i- и
во всех основных районах осушения.
Режим увлажнения осушаемых земель (объем сезонной по/ычм
воды, или оросительная норма, разовые нормы увлажнения, ним
поливные нормы, число увлажнений за вегетацию и сроки уши i
нений) зависит от погодных, почвенных и гидрогеологических vt
ловий, вида выращиваемых культур, способов увлажнения, л i.m
же режима осушения.
Различают расчетный режим увлажнения, используемым ним
определения мощности увлажнительной системы (объем;! но/т
хранилищ, прудов, размеров каналов, трубопроводов, парампрои
насосных станций, числа дождевальных машин), и эксплулмии
онный, реализуемый в каждый конкретный год в зависимо» >м »н
погодных и прочих условий.
Расчетный режим увлажнения устанавливают для омрс/и-ш и
ного расчетного года заданной обеспеченности. Показателем ним
выбора расчетного года служит разность между суммарным ионо
потреблением Е и суммой осадков за вегетацию Ос. Обычно р.и
четы ведут для периода май — сентябрь, включающего штеч.иш
онные периоды большинства возделываемых на осушаемых и<м
лях культур.
Дефицит атмосферных осадков Е — Ос рассчитывают но /i.mi
ным наблюдений на ближайшей к участку гидрогеологпч<
станции. Продолжительность наблюдений должна состан.нч п. м«
менее 25 лет.
В качестве расчетного принимают год с обеспеченное п.к ■ Он
роятностью превышения) дефицита 5...25 % в зависимости «и им и
выращиваемых культур и эффективности увлажнения и ilimmm.
условиях. Расчетную обеспеченность для крупных масешюн шш
496

сновывают технико-экономическими расчетами; обычно она
составляет 10%.
Оросительную норму вычисляют по уравнению баланса влаги в
расчетном слое почвы
М= Е- Oc-AW-g,	(2.377)
где AW — запасы влаги в расчетном слое, примерно равные 0,3...0,4 предельной
нолевой влагоемкости (ППВ); g — влагообмен между расчетными и подстилаю¬
щими слоями почвы.
Оросительную норму определяют для каждой культуры севоо-
Порота. Для условий увлажнения шлюзованием мощность расчет¬
ного слоя надо принимать на конец вегетации, когда она пример¬
но составляет 0,6...0,7 м. К началу вегетации этот слой почвы
предполагается насыщенным до ППВ, а к концу допускается сни¬
жение запасов влаги до 0,6...0,7 ППВ.
В условиях орошения осушаемых земель дождеванием мощ¬
ность расчетного слоя следует принимать 0,3...0,5 м. Пределы ре¬
гулирования влажности почвы составляют: свекла кормовая —
0,64...0,75 ПВ (ПВ — полная влагоемкость); капуста белокочанная —
0,66...0,8 ПВ; кукуруза на силос — 0,6...0,79 ПВ; картофель —
0,6...0,79 ПВ; многолетние травы — 0,65...0,78 ПВ.
Минимальные нормы осушения для рассматриваемых условий
приведены в таблице 2.76.
2.76.	Минимальные нормы осушения, м, в условиях орошения пойменных земель
дождеванием в зависимости от культуры и периода
Культура	Предпосевной	период	|	Период вегетации
< пекла кормовая	0,5...0,6	1... 1,3
Капуста белокочанная	0,5...0,6	0,9... I
Кукуруза на силос	0,5...0,6	1,1...1,2
Картофель	0,5...0,6	1... 1,2
Гравы на силос	0,3...0,4	I
Наиболее сложно определить на осушаемых землях влагообмен
к между расчетными и постилающими его слоями почвы. Достовер¬
ное значение данной величины можно получить по результатам
пизиметрических наблюдений на массиве. При этом в лизиметрах
| юобходимо моделировать проектный режим уровня грунтовых вод.
Киагообмен можно определять также расчетным методом, исполь-
|уя законы передвижения влаги в почве при неполном насыщении
(см. раздел 2.5.1.8), или используя обобщенные данные полевых
исследований, выполненные в аналогичных условиях.
Например, Б. С. Маслов предложил водообмен подразделять на
дне составляющие: капиллярное подпитывание (его удобно выра¬
497

зить в долях от суммарного водопотребления Р|£) и пифиимрн
цию в грунтовые воды части атмосферных осадков и иоинины*
вод р2(Ос + М). На осушаемых землях оба эти процесса идут и«»н*'
ременно с учетом погодных условий и поливов. Коэффицнпиы Ц,
и Рг зависят от многих факторов, в том числе и от глуби нм 11 > v 111 <»
вых вод, капиллярных свойств почв и водопроницаемости Дчч
почв, образовавшихся на мощных хорошо осушенных ни мшим*
торфяниках, примерные значения коэффициентов Р) и |Ь нцши-
дены в таблице 2.77.
2.77.	Значения коэффициентов pj и Рг для мощных торфяников в зависимой и о»
глубины грунтовых вод (по Б. С. Маслову)
Коэффи¬
циент
Глубина грунтовых вод, м
0,7
0,9	1,1	1,3	1,1
Pi	0,61.- 0,78	0,29...0,48	0,21...0,38	0,15...0,32	0,1 и,
р2	0,48...0,7	0,24...0,52	0,14...0,4	0,11 -0,35	0,0‘) 0, и
Капиллярное подпитывание практически прекращается, коим
верх капиллярной каймы опускается ниже корнеобитаемой юны
т. е. = 0 при h> а + hK, где h — глубина грунтовых под; ч
мощность корнеобитаемой зоны; Ак — высота капиллярно! и
подъема.
Инфильтрация части осадков и поливных вод также спиж.к'и >■
с увеличением глубины грунтовых вод, но при глубинах, (юлыпнн
(2.5...3)АК, становится практически постоянной и составляет К), h
объема водоподачи, г. е. при глубоких грунтовых водах |1.
= 0,1—0,15.
При глубине грунтовых вод около 1,3 м коэффициенты |1, и |»
численно совпадают, что свидетельствует о примерном ранан ни
нисходящих и восходящих токов почвенной влаги. Такой ре *нм
водообмена называют скомпенсированным, потребность и ушм i
нении отпадает, но это верно при значительном притоке грунт
вых вод со стороны.
Вертикальный водообмен можно представить в виде рана к мм
G = §\Е — $2(Ос + М).	(.> 1/К)
С учетом этого равенства оросительную норму можно прс/и ы
вить в виде
М=^^Е-Ос-^-.	(.’ 1/'<|
1-р2 1-fc
Для определения оросительной нормы брутто необходимо yin
тывать потери из оросительной сети.
498

Для расчета водопотребления на осушаемых пойменных землях
и|*и дополнительном увлажнении можно использовать формулу
И М. Пчелкина
Ев = Ktfxad*,	(2.380)
in»1 — водопотреблен не на осушаемых пойменных землях при дополнительном
утмжнении, мм/дек; — биологический коэффициент, учитывающий биологи¬
чке кис особенности сельскохозяйственных культур (табл. 2.78); а — коэффици-
•:1м, учитывающий микроклиматические условия пойм:
Итгнеивность водопотребления, мм/дек 0...20 20...40 40....60 60....80 80...100
1	0,94	0,93	0,91	0,9
а. /> - коэффициенты уравнения регрессии, характеризующие вид сельскохозяй-
11	пт ной культуры и природно-климатическую зону (табл. 2.79); ds — среднеде-
I iwuii.ic дефициты влажности воздуха, мб/дек.
11ри разработке режима увлажнения необходимо знать зависи¬
мое и» формирования урожайности растений от динамики влажно-
•	in почвы, период вегетации, для чего используют формулу на-
ин тения продуктивности, предложенную В. В. Шабановым (см.
|м шел 2.5.1.1).
2.78.	Биологические коэффициенты сельскохозяйственных культур
на осушаемых землях
I I щд кохозяй-
| ми-иная
куиыура
Глубина
грунтовых
вод, м
Май
Июнь
1
11
Ш
I
И
III
| иг к на кор¬
0,5...1,8
—
—
0,79
0,87
0,93
0,95
ки ими
Г >1 live га
0,5...1,6
—
—
0,73
0,81
0,88
0,93
Многолетние
0,5... 1,4
0,56
0,78
0,97
1
0,85
0,88
I pH иы
1 Vkvpyna
0,8...1,6
—
—
0,77
0,84
0,89
0,93
1 >1|110фсЛЬ
0,7...1,6
—
—
0,78
0,83
0,9
0,95
Продолжение по горизонтали
» • 'IM М1ХОЗЯЙ-
< 1 ценная
► y/ii.i ура
Глубина
грунтовых
вод, М j
Июль
Август
Сентябрь
! I
11
Ill
I
II
Ш
I
И
III
( иг MI.I кор-
0,5...1,8
0,99
1,01
1,02
1,01
1
0,97
0,94
0,88
0,82
|‘*1ыя
1 щупа
0,5...1,6
0,97
0,99
1
1
0,99
0,96
0,92
0,87
—
Мпоншсгние
0,5...1,4
1
1
1
1
1
1
0,98
0,8
0,73
1IHIIII4
1 vKv|»v*a
0,8... 1,6
0,95
0,97
1
0,94
0,92
0,87
—
—
—
1 циофель
0,7...1,6
0,98
0,99
1
0,99
0,97
0,94
0,89
—
—
499

2.79. Эмпирические коэффициенты а и b
Сельскохозяйственная культура	|	а
/.
0,91
(),') l
1,38
o./‘>
1,38
(),K
1,38
(),KI
1,38
0,/H
1,38
O.f.K
Свекла кормовая
Многолетние травы
Капуста
Кукуруза на силос
Картофель
Почвы без культуры
Примерные значения оросительных норм в условиях сум ни
года для разных культур в некоторых районах СНГ приведены и
таблице 2.80.
2.80. Оросительные нормы при шлюзовании на осушаемых землях для раишчнмч
культур, м3/га
Культура
Беларусь, торфяники
Московская область, ломим
мощные
мало¬
мощные
супес¬
чаные
сугли¬
нистые
торфяные 1<>|>||И1Ш‘
маломощные | мотни*
Капуста
1200
1500
2800
2400
1700 (• »(>
Картофель
900
1050
1800
1000
450 MHI
Корнеплоды
—
—
2200
1300
1000 .чш
Кукуруза на силос
—
—
—
—
—
Пастбища
1400
1800
—
—
—
Луга
700
1400
2600
1900
900 ИМ)
Оросительные нормы даже для одного района, как видно и ■
таблицы 2.80, колеблются в широких пределах в зависимоеш <ч
ВОДНО-фиЗИЧеСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ И УСЛОВИЙ ВОДНОГО 1111 МШИ
Меньше всего нуждаются в увлажнении участки с интенсивным
грунтовым питанием, наибольшие оросительные нормы нгоЬчп
димы для влаголюбивых культур на легких почвах с малым к;нш i
лярным подпитыванием.
Режим орошения для осушаемых дерново-глеевых пойменные
почв в различные по водообеспеченности годы приведен в мгшн
це 2.81.
2.81. Режим орошения сельскохозяйственных культур дождеванием на осушили..*
пойменных землях Московской области
Р,%
j Оросительная норма, мм
Влаго-
обмен, мм
Глуошм
грушч»
ных шш,
см
Поливная! Много_
норма, мм, лстние
| травы
Кормо¬
вая
свекла
Капус¬
та
Куку¬
руза
Карто¬
фель
5
30 180
Ш
1S0
197
178
+7...+26
121... 1 ->Г»
6
6
6
6...7
6
10
30 J35
130
13S
140
150
+6...-5
107 III
4...5
4...5
4...5
4...5
5
25
30 si
75
83
SS
54
—2...—8
100... MW
3
3
3
3
3...4
500
I'm 'I* •
III Hi
I мни
III •'!»«• I
'() III
Ml in
41 III

Продолжение
1\%
Поливная
норма, мм
Оросительная норма, мм
Влаго¬
обмен, мм
Глубина
грунто¬
вых вод,
см
Расчет¬
ный
слой
почвы,
см
Много¬
летние
Травы
Кормо¬
вая
свекла
Капус¬
та
Куку¬
руза
Карто¬
фель
so
30
4Q
ш
42
4£
54
—29...—48
95...101
р
о
2
1...2
2
2
2
/5
30
Ш
2
17
22
ш
—38...—61
00
о
о
р
о
0...1
0
0...1
1
1
Примечание. Числитель — оросительная норма; знаменатель — число по¬
пинан.
Оросительные нормы и влагообмен существенно зависят от
п-ило- и влагообеспеченносги года (табл. 2.81), в теплые и влаж¬
ные годы значительно больше, чем в холодные и влажные.
В теплые и засушливые годы в целом за вегетацию преобладает
подпитывание зоны аэрации грунтовыми водами, а в холодные и
шшжные, наоборот, — инфильтрация влаги в грунтовые воды.
Поливные нормы устанавливают в зависимости от способа ув-
мажнения. Распространение получили два способа увлажнения:
подпочвенное за счет искусственного подъема поверхности грун-
юных вод при создании подпора в осушительной сети (в каналах
или дренах) и дождевание.
При увлажнении дождеванием поливные нормы рассчитывают
обычным способом — определяют объем воды, необходимый для
viсличения влажности в расчетном слое от исходной до макси¬
мально допустимой.
В связи с небольшой мощностью расчетного слоя поливные
нормы сравнительно невелики. Для центральных районов
ИПИИГиМ рекомендует следующие поливные нормы, м3/га: ве-
ичанионные поливы — 300...400 на торфяных почвах и 200...450
на минеральных почвах; послепосадочные или так называемые
ирнживочные поливы для рассады — 150...200; освежительные по¬
чины для увлажнения приземного слоя воздуха в период атмос¬
ферной засухи — 100...150.
И условиях Беларуси БелНИИМиВХ рекомендует следующие
иоминные нормы, м3/га: на мощных торфяниках для капусты —
loo, для картофеля — 450...500, для культурных пастбищ — 350; на
мснких торфяниках (до 1,5 м) — соответственно 300, 350 и 300.
В северо-западных областях (Ленинградская, Новгородская, Псков-
| кая) поливные нормы, м3/га, по рекомендациям СевНИИГиМ, со-
I пшлиют на глинистых почвах: 300...400, на суглинистых —
’>0.300, супесчаных — 100...200. Большие значения указанных
норм относятся к хорошо окультуренным почвам.
11ри дождевании часть воды задерживается на поверхности ли-
501

стьев растений и испаряется. Поэтому влажность в расчетном * н<»
после полива не поднимается до требуемого значения. И сии ш ■
этим поливные нормы надо увеличивать на 10... 15 % для ком псп
сации испарения.
При подпочвенном увлажнении запасы влаги в расчетном < но.
увеличиваются за счет подъема поверхности грунтовых иод При
небольшой скорости подъема, обычно составляющей 4...6 см/» vi
вместе с поверхностью грунтовых вод поднимается капилмнрппч
кайма, тем самым увеличивая влажность в расчетном слое почпы
Поскольку уровень грунтовых вод обычно расположен ниже р.п
четного слоя, то для увлажнения последнего необходимо по/мм.
некоторое добавочное количество воды для заполнения снопом
ных пор в зоне между расчетным слоем и уровнем грушчжмч мои
(рис. 2.176).
Чтобы увеличить среднюю влажность в расчетном слое мои
стью b от начальной оо( до требуемой о>2, необходимо полним» im
верхность грунтовых вод, а для этого необходимо знать и мишени»
влажности в капиллярной кайме по высоте. С. Ф. Аверьянон v< i*t
новил, что для торфяников влажность изменяется по пара(>он»'
где р — пористость; со — влажность почвы;
©о — влажность на верху капиллярной каймы, или максимальная молскум^имп
влагоемкость; h — высота над уровнем грунтовых вод; hK — максималыши им* мы
капиллярного подъема.
Для облегчения расчетов заменим выражение (2.381) нршшн
женным
р-со _ И
Р~а>о К
(Л >Ы|
Рис. 2.176. Схема к расчету нодиочпгимпш
увлажнения:
/ — поверхность грунтовых вод и капиллщмыч » лИ •
перед увлажнением; 2 — то же, в конце у1»>ы ♦ **• ни
502

Возможность такой замены подтверждается наблюдениями
Л. М. Янголя на увлажняемых торфяниках. Тогда объем почвен¬
ной влаги в расчетном слое b при глубине грунтовых вод а
WB = <М> = сооб + P^L^+b-af.	(2.384)
Преобразуя выражение (2.383), получим
е-Ч*Г<	(2.385)
щс
им* 0 — относительная влажность, показывающая, какая доля капиллярных пор
шполнена влагой,
6 = -^"°^.	(2.386)
Р~®о
Из зависимости (2.384) можно установить глубину грунтовых
иод, при которой в расчетном слое будет требуемая влажность,
а = Ак + b — 2 QbhK.	(2.387)
Нели необходимо увеличить влажность с 01 до 02, то поверх¬
ность грунтовых вод надо поднять на
Aa = (yfe-yfc)yj2bhK.	(2.388)
При этом запасы фунтовых вод надо увеличить на
А1¥г = Ла(Р — ©о),	(2.389)
и I них на увеличение влажности в расчетном слое будет использо-
пано
Д fVe = (02 - 6,)(/> - ©о)Ь.	(2.390)
11осле увлажнения дрены (или каналы) освобождают от подпо¬
ра, часть поданной воды отводят осушительной сетью и уровень
ФУ иго вых вод понижается, поэтому коэффициент использования
ионы (А. И. Голованов)

Из практики подпочвенного увлажнения известно, что ишь
ко 50...60 % поданной воды идет на увлажнение расчеимно
слоя. Поэтому такой способ увлажнения малоэффсктииеп Но
вторное использование сбрасываемой после увлажнении поим
обычно затруднительно по техническим и организационным
причинам.
Число и сроки поливов (или увлажнений) при проектироилнип
системы можно установить методом водного баланса, предложен
ным А. Н. Костяковым. При расчетах необходимо учитьпкт. i и<
цифику формирования влажности на осушаемых землях, u и к ♦<
биологические особенности культур. Например, первый моими i .1
пусты проводят через 4... 10 сут после посадки, остальные* im
мере снижения влажности до 0,65—0,7 ППВ. Поливы npcKp;nii.nni
за 20...30 сут до уборки. Обычно в засушливом году необходимо
3...7	поливов в зависимости .от зоны.
Для картофеля поливы необходимы в наиболее напряженным
период вегетации — от образования соцветий до полного шичг
ния. Для позднего картофеля этот период наблюдается и нюне
августе. Всего в засушливый год достаточно 1...3 поливом.
Корнеплоды начинают поливать при смыкании листьск к ме i
дурядьях и заканчивают за 20 сут до уборки, обычно доспи очно
2...4	поливов.
Многолетние травы на сено нужно поливать в период or купи
ния до цветения, поливы прекращают за три недели до склшнин
ния. После скашивания необходим полив с внесением удобрении
всего требуется 2—4 полива.
Источниками воды для увлажнения осушаемых земель» кмин и
мости от способа увлажнения могут быть реки, водохранпнмим
пруды. При подпочвенном увлажнении участков с интснсминым
грунтовым питанием в отдельных случаях возможно исполь юи.мпи
дренажного стока путем создания подпора в проводящей сети. Ио i
можно также использование для увлажнения сточных вод.
Способы и техника увлажнения осушаемых земель. На <к упм<
мых землях в основном применяют два способа увлажнения: но t
девание и шлюзование — увлажнение почвы путем искусеiпенни
го регулирования уровня фунтовых вод и дождевание. Выбор «но
соба увлажнения определяется природными условиями (ппюм
водного питания), использованием земель и технико-экономич» <
кими соображениями.
Шлюзование применяют главным образом на объектах ipvmn
вого питания, когда торф подстилается хорошо водопропшмемы
ми грунтами, а увлажняемые земли имеют небольшие I ю
0,003—0,005) уклоны и когда возможно подать воду в почку и и-
обходимых количествах для покрытия расходов на испарение п
транспирацию.
504

Шлюзование неприменимо при других типах водного питания,
если грунты слабопроницаемы, а уклоны местности значи¬
тельные.
Существенные недостатки шлюзования — малые скорости
распространения подпора, неравномерность увлажнения почв во
времени, по длине и в сторону от зашлюзованных каналов и под¬
пертых дрен. Кроме того, при шлюзовании увлажняется только
нижняя часть корнеобитаемой зоны, а верхние слои обычно иссу¬
шаются. Их трудно увлажнить этим способом, так как высокий
подъем поверхности грунтовых вод сопряжен с нежелательным
иодтоплением нижней части корневой системы.
Шлюзование чаще всего применяют при увлажнении лугов.
Осушительная регулирующая сеть может быть представлена от¬
крытыми осушителями-каналами и закрытыми дренами. Эту же
сеть используют и для увлажнения.
Воду в открытые осушители-увлажнители можно подавать че¬
рез их устья или через истоки. Подача через устья требует меньше¬
го числа дополнительных сооружений, но она возможна при ма¬
лых уклонах местности (0,001 и менее). При этом воду из источ¬
ника орошения подают в магистральный канал, на котором распо¬
лагаются водоподпорные шлюзы-регуляторы (рис. 2.177, а). Из
верхних бьефов этих шлюзов вода попадает в открытые коллекто¬
ры и из них в осушители-увлажнители. В устьях коллекторов так¬
же устанавливают шлюзы-регуляторы. Для уменьшения неравно¬
мерности увлажнения шлюзы размещают так, чтобы уровень
коды между ними находился на 30...35 см ниже бровки.
Гис. 2.177. Схема открытой осушительно-увлажнительной сети при подаче воды:
л устья осушителей; б — в истоки осушителей из нагорно-ловчих каналов; / — магистраль
ni.ni канал; 2 — коллектор; 3 — осушители-увлажнители; 4 — нагорно-ловчий канал; 5 — шлю-
1ы |>сгуляторы (сплошными стрелками показано направление движения воды при осушении,
штриховыми — при увлажнении)
505

Если по условиям рельефа эта схема неприменима, то проектпру
ют подачу воды в истоки осушителей-увлажнителей (рис. 2. Г/7, щ
Воду из источника орошения подают по нагорному или по ii;ii пр
но-ловчему каналу или при его отсутствии по специальному к;нм
лу-распределителю. В зависимости от уклона местности по
коллекторов можно установить несколько шлюзов-регулнторпи
При благоприятных уклонах местности можно обойтись (>е i v« i •
ройства шлюзов-регуляторов. Такая схема обеспечивает более ран
номерное увлажнение, но требует строительства большего чт u.i
водоподпорных сооружений.
Если расчеты показывают, что открытые осушители-уiukiжми
тели не обеспечивают требуемой скорости подъема уровней грум
товых вод, то для увеличения этой скорости нарезают кротш.н
дрены, служащие также увлажнителями. Эти дрены MOiyi (>1.111.
нарезаны как по продольной, так и по поперечной счолк
(рис. 2.178). Кротовые дрены нарезают глубиной 0,6...0,8 м с мн
нимальным или нулевым уклоном. Расстояние между ними о(>мч
но назначают 5... 10 м. Кротовые дрены-увлажнители можно v< i
раивать только на мощных (не менее 1,2... 1,5 м), слаборазложш»
шихся торфяниках или в суглинистых кротоустойчивых груш ич,
подстилаемых песками.
Подпочвенное увлажнение применяют также на участках, <м у
шаемых закрытым дренажем. Дрены в этом случае исполыунн и
качестве увлажнителей. При поперечном расположении дрен попу
в них подают или обратным током по коллекторам 4epej угм.ч
дрен, или по специальным оросительным коллекторам в исшш
дрен (рис. 2.179, а). Последний вариант предпочтительней, i;it
как он обеспечивает более рли
номерное увлажнение, чши
требует строительства допои
нительных коллекторон.
Рис. 2.178. Схема открытой осуши и м.
но-увлажнительной сети с криюпмтм
дренами:
а — продольная схема; б — noiie|4viim»i ■ »'
ма; 1 — водохранилище; 2 и J шшнм'м
щий и нагорный каналы; 4— (пкрин.Ш s
шитель; 5— шлюз-регулятор; 6 ммншм*
дрены; 7— магистральный кишш
506

Рис. 2.179. Схема закрытой осушительно¬
увлажнительной сети:
п - с поперечным дренажем: / — с дополнитель¬
ным оросительным коллектором; II — без ороси-
к-ньных коллекторов; б — с продольным дрена¬
жем; в — с напорными оросительными трубопро-
иодами; / и 2 — магистральный и распределитель¬
ный каналы; 3 -- осушительные коллекторы; 4 —
усн.я коллекторов; 5 — оросительные коллекторы;
о	дрены-увлажнители; 7 — шлюзы-регуляторы;
.V - приемные колодцы; 9 — колодцы с регулято¬
рами уровней; 10 — напорный оросительный тру-
1м)ировод; // — колодец-водовыпуск; 12 — коло-
/и-ц-гаситель напора (сплошными стрелками пока-
мно направление движения воды при осуше¬
нии, штриховыми — при увлажнении)
10
L
4	5	11
z i—' j
j—
	I 8
■ y
При проектировании подпочвенного увлажнения необходимо
расчетами проверить, способна ли осушительная регулирующая
тс I ь в заданные сроки обеспечить подъем уровня грунтовых вод на
i ребуемую величину. Расчетная схема для этого случая представ-
испа на рисунке 2.180. Если в увлаж¬
нителях (дренах или каналах) созда-
т тся напор Ло, отсчитываемый от оси
дрен или бытового уровня воды в ка¬
напе, то напор посередине между ув-
Рис. 2.180. Схема к расчету подъема уровня
грунтовых вод при подпочвенном увлажнении

лажнителями можно определить по формуле С. Ф. Авсрьятми
h = h0<р - еЛ0<рь
где h — половина расстояния между увлажнителями; <p, <pi — коэффициент.!, ш
висящие от относительного времени /;
eL2
2ак1\ ’
здесь к — коэффициент фильтрации; а — коэффициент, учитывающий шчкжшчу
вскрытия водопроницаемого грунта увлажнителем,
1
Т 2 Ту
,+2'94^
В па
(> W»|
Т — расстояние от оси дрен до водоупора; В — расстояние между увлажни гсчимн
d — диаметр дрены-увлажнителя, для канала d = 0,5b + ho(b — ширина кпн.иы ни
дну; й0 — бытовая глубина воды в нем).
В формуле (2.392) учтено, что в период подъема поперчшх ш
грунтовых вод часть влаги расходуется на испарение с инти ни
ностью е (м/сут), что, естественно, уменьшает скорость iioai.cm.i
Для определения коэффициентов <р и <pi можно восполыонап.
ся графиком, показанным на рисунке 2.181, где / = t/x, / — прем и
с момента образования напора в увлажнителях; х = SL2/wA I; it
коэффициент недостатка насыщения.
Используя формулу (2.392), можно построить график попы m>i
уровня грунтовых вод посередине между увлажнителями при рк
стоянии между ними В, обычно уже известном исходя и j угшшнн
осушения. Время, необходимое для заданного подъема noitq>\iin
сти грунтовых вод,
Ф»Ч>,
t = 0,94tlg
1,27(1-0,8е)
1 ^
\- — -е
Аз
(.» f>lt
Если время подъема понсрчтк ш
грунтовых вод на заданное шачснн*
А неприемлемо, то между уши нш
гелями необходимо уменьшим, pm
Рис. 2.181. График для определении ко мНишм
ентов ф и ф] в формуле С. Ф. Аверьншнш п шин
сим ости от относительного времени г
508

стояние. Ориентировочно с небольшой погрешностью его можно
определить по зависимости
Исследованиями многих авторов установлено, что обычно, ис¬
ходя из требований подпочвенного увлажнения, расстояние меж¬
ду увлажнителями следует уменьшать на 20...30 % от значения,
найденного исходя из потребности осушения.
Поскольку скорость передвижения в капиллярной кайме мала,
го при подъеме уровня грунтовых вод капиллярная кайма не ус¬
певает полностью сформироваться. Поэтому для повышения
нлажности в капиллярной кайме и, следовательно, для обеспече¬
ния требуемого увлажнения расчетного слоя грунтовые воды надо
поддерживать на заданной глубине еще некоторое время. Обычно
для этого достаточно 2...3 сут, после чего увлажнители освобожда¬
ют от подпора и поверхность грунтовых вод понижается.
Опыты показывают, что во избежание угнетения корневой си¬
стемы растений грунтовые воды нельзя поднимать выше 0,4...0,5 м
от поверхности земли. Продолжительность стояния вод на таких
глубинах не должна превышать 2...3 сут.
Увлажнение дождеванием лишено многих недостатков, свой-
с i ценных подпочвенному, и несмотря на большие капитальные и
жсилуатационные затраты, его широко применяют. Этому спо¬
собствует выпуск промышленностью высокопроизводительных
дождевальных машин и установок.
Увлажнение дождеванием применяют при выращивании на
осушаемых землях овощных и кормовых культур, садов и исполь-
нжании под культурные пастбища, на участках со слабопроницае¬
мыми почвами и грунтами, при наличии развитого микрорельефа
п па местности с большими уклонами.
Для увлажнения в этом случае применяют дождевальные ма¬
шины ДДА-ЮОМ и типа ДДН, работающие из открытых оросиге-
мей, а также широкозахватные машины «Фрегат», «Волжанка»,
«Ока», вода к которым подается по закрытым напорным трубо¬
проводам. Конструкция и характеристика дождевальных машин, а
шкже оросительной сета приведены в разделе 2.5.3.
Рассмотрим некоторые особенности проектирования ороси-
1П1Ы10Й сети при поливе осушаемых земель дождеванием.
Открытая оросительная сеть имеет следующие недостатки: зна-
чительные потери полезной площади (при использовании маши¬
ны ДДА-ЮОМ они достигают 5...8 %); интенсивное развитие
(2.395)
509

вдоль каналов сорной растительности; необходимость постоянно
го ухода за каналами, значительные фильтрационные погори u.i
сильнопроницаемых почвах; усложнение эксплуатации чакрыюй
оросительной сети, особенно в местах ее пересечения с ороон п-
лями. Поэтому открытую оросительную сеть применять смедуп
ограниченно, заменяя оросительные каналы старших норидмш
(внутрихозяйственные и участковые распределители) закрытыми
напорными трубопроводами.
Нельзя допускать пересечения открытых оросителей с откры
той и закрытой осушительной сетью. Необходимо предусмотри
вать сброс воды из оросителей или в осушительную сеть, и ни и
сбросные каналы. При пересечении открытых оросителей с м
крытыми коллекторами поливные воды не должны попади п. и
коллектор, пересечение необходимо осуществлять под прямым
или близким к нему углом. Верх коллектора надо располагать мл
0,3...0,4 м ниже дна оросителя. Стыки коллектора под ороси теием
в полосе шириной не менее 2 м от каждой бровки канала устрли
вают водонепроницаемыми.
Схема оросительной сети при поливе дождевальной маши мои
ДДА-ЮОМ показана на рисунке 2.182, а.
Закрытые оросители и распределительные трубопроводы, смло
жающие водой дождевальные машины типа «Фрегат», «Окл ,
«Волжанка», ДДН и др., располагают в плане перпендикуляр!и*
или параллельно осушительным коллекторам с минимальным
числом пересечений оросителей с дренами. При пересечении м
крытым коллектором оросительного трубопровода верх его пои
жен находиться на 0,2...0,3 м ниже трубопровода. Оросигелым.и
трубопроводы следует обеспечивать соответствующей арматурой
для выпуска воздуха и сброса воды. Трубопроводы при укладм* и ч
В торфяниках ПРИ ВЫСОКОМ СТОЯНИИ ГРУНТОВЫХ ВОД ИЛИ при ИЛПО/1
ковом затоплении проверяют на всплывание.
Расположение оросительной и осушительной сетей при ионит
широкозахватной установкой «Волжанка» показано на рисунн
2.182, б.
Водооборотная осушительно-увлажнительная система — шм
гидромелиоративной системы с повторным использованием лрг
нажных вод, накапливаемых в специальных емкостях, для у ни л *■
нения осушаемых почв (рис. 2.183...2.187). Водооборотные ои< к
мы технически и экологически более совершенны по сравнению ■
осушительными и традиционными осушительно-увлажнительны
ми системами. Их применяют с целью предотвращения и mi
уменьшения степени загрязнения природных водоемов дрсмл»
ными водами, повторного использования дренажных вод дня vn
лажнения осушаемых почв и утилизации растворенных » >тпч и<>
дах полезных химических веществ, очистки дренажных вод игр» л
510

2	1	7
а
Рис. 2.182. Схемы осушительно-увлажнительной сети при поливе дождеванием
(размеры в м):
и — с помошью ДДА-ЮОМ; б — с помощью машины «Волжанка»; / — магистральный осуши-
к-льный канал; 2— закрытый коллектор; 3 — дрена; 4 — внутрихозяйственный трубопровод;
> - участковый распределительный канал; б — постоянный ороситель; 7 — сбросной канал;
.V напорный трубопровод; 9 — оросительный трубопровод с гидрантами через 18 м; 10 —
гидрант-водовыпуск; II — дождевальное крыло; 12— водовыпуск
их использованием или сбросом, а также уменьшения забора при¬
родных вод для целей увлажнения. С учетом основных классифи¬
кационных признаков осушительно-увлажнительные системы
подразделяют на следующие виды: неводооборотные, полуводо-
оГюротные и полноводооборотные; с замкнутым водооборотом и
не шмкнутым; с нижним, верхним или нижним и верхним пруда¬
ми накопителями, а также с участками временного аккумулирова¬
ния, каналом-накопителем; с использованием дренажных вод на
511

Рис. 2.183. Схема водооборотной осушительно-увлажнительной системы
а — с увлажнением по каналам (дренам); б — дождеванием; / — труба-регулятор; 2 jmmm
обвалования; 3— канал; 4 — шлюз-регулятор; 5— пруд-накопитель; 6— напорный гриишрп
вод; 7— насосная станция; 8 — водоприемник; /— Полив дождевальной машиной -Ион+пи
ка»; II — полив дождевальной машиной «Фрегат»
\
\
"Г
К
Рис. 2.184. Полноводооборотная сопмеиичмшн
осушительно-увлажнительная система шмищ
того типа с использованием в качестве пруш
накопителя природного водоема («Пойми
Мещерского филиала ВНИИГиМ):
/ — магистральный тупиковый канал; 2 iiiiinif
ный трубопровод; 3 — передвижная насопшч ■ ыи
ция; 4 — старица р. Солотча; 5 — сбросной ипт •
тор; 6 и 7 — регулирующие и приемные мннини
8 — транспортирующий распределится!.; 1> им
лектор-распределитель; 10 — коллектор умни i пн
тель
Рис. 2.185. Полуводо-
оборотная осушитель-
но-увлажпительная
система с замкнутым
циклом водооборота и
нижним прудом-нако¬
пителем («Пра-6»,
Рязанской области):
/ - дрены; 2 — дамба
обвалованная; 3 — учас¬
ток увлажнения дожде¬
ванием; 4 — пруд-нако¬
питель; 5 — подпорно-
регулируюшее сооруже¬
ние; 6 и 7	—
гидравлический и пле¬
ночный экраны

/ — регулятор двусторонний с коробчатыми затворами; 2 — насосная станция; 3 — отрегули¬
рованное русло р. Вожа; 4 — увлажнительный канал от насосной станции; 5 — дрены-увлаж-
пители; 6 — трубоперсезд с гидроавтоматом АРД-2; 7 — трубчатый водовыпуск донного типа;
8— дамба обвалования
1>ис. 2.187. Водооборот-
наи осушительно -увлаж-
нительная система на
речном польдере:
/ — магистральный канал;
/ — распределитель; 3 ~
увлажнительный канал от
насосной станции; 4 — во-
цомыпуск; 5 — водосброс;
л - пруд; 7 — осушитель-
и.ш насосная станция; 8 —
|к*ка; 9 — дамба; 10 — дрс-
i	пл-увлажнители; 11 — от-
кр1лые коллекторы, 12 -
шлюзы-ре^ляторы
увлажнение в натуральном виде, очищенных или разбавленных;
нонлекающие в водооборот всю мелиорируемую площадь (тоталь¬
ные) или ее часть (локальные).
Далее приведена классификация водооборотных осушительно-
унлажнительных систем (П. И. Пыленок):
К нассификационные признаки
Полнота повторного исполь-
ИЧ1ЛПИЯ дренажных вод
* гснснь замкнутости водо-
м1м)|юта в пространстве
t пособ аккумулирования дре-
1МЖИЫХ вод
Типы систем
11еводооборотные
П ол уводооборотные
П олноводооборотные
С замкнутым водооборопгом
С незамкнутым водооборотом
С нижним прудом-накопителем
С верхним прудом-накопителем
С промежуточным расположением пруда-нако¬
пителя
513

Способ осушения
Способ увлажнения
Полнота вовлечения в водо-
оборот осушаемой площади
Вид используемого дренаж¬
ного стока
Природоохранный
С каналом-накопителем
С участками временного аккумулирошипш
С замкнутым природным водоемом-пикопии н» к»
Комбинированный
На базе горизонтального дренажа
На базе вертикального дренажа
С обвалованием и машинным водоопюлом
С дождеванием
С подпочвенным увлажнением
С поверхностным увлажнением
Комбинированный
Локальные
Тотальные
Использование натуральных дренажных кип
Использование очищенных дренажных тш
Использование разбавленных дренажных мпп
С дополнительными природоохранными функ¬
циями
Без дополнительных природоохранных фумншМ
При повторном использовании дренажных вод предусмотри ми
ют заполнение пруда-накопителя в периоды осушения (игмтп
или после дождевых паводков), а в периоды увлажнения :за(>ор ма
копленных дренажных вод и подачу их в корнеобитаемr.rii сини
почвы. В пруд-накопитель, устраиваемый на командных otmcihih
местности, насосные станции перекачивают сток осушигелмшп
системы в предпосевной и вегетационный периоды. В прудах ма
копителях осуществляется механическая и биологическая (a »|mi
рование) очистка дренажных вод.
Водооборотные системы позволяют оптимизировать води ми |»
жим почв и за счет этого на 15...20 % повысить урожайность ичы
кохозяйственных культур, обеспечивают экономию 300...5ПО м1/м
воды на участках атмосферного и грунтового водного шпанки
(ТВП) и 700... 1200 м3Да на участках грунтово-напорного I КII
Влияние водооборотной осушительно-увлажнительной сши мн
на прилегающие территории на 30...50 % меньше, чем чист ш у
тигельных систем, замедляется сработка торфа, значшгммт
уменьшается или полностью предотвращается загрязнение при
родных водоемов. При осушении участков со сложным реньефим
наличии замкнутых (блюдцеобразных) переувлажненных пшш i •
ний применяют локальные водооборотные системы.
Эффективность увлажнения осушаемых земель. Опыт нырапшм.!
ния сельскохозяйственных культур на осушаемых землях ikh-.i м »
значительную эффективность увлажнения. Наибольший »«|н|и i i
от увлажнения наблюдается на легких (песчаных и супесчаным i
также на маломощных торфяниках (с мощностью торфа мим*
1 м). Это объясняется малой влагоемкостью и небольшой ш.и опт
514

капиллярного поднятия. На 1гаких почвах запас доступной для ра¬
стений влаги не превышает 30...35 мм и при интенсивности транс¬
пирации в напряженный период (3...5 мм/сут) расходуется в тече¬
ние 7... 10 сут. Поэтому при отсутствии дождей растения здесь осо¬
бенно сильно страдают от недостатка влаги.
Несколько меньший эффект от дополнительного увлажнения
наблюдается на дерново-глеевых, торфяно-глеевых, подзолистых
почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава.
•>ги почвы имеют большую водоудерживающую способность при
хорошей оструктуренности. На тяжелых бесструктурных почвах
растения чаще испытывают недостаток влаги, и эффективность
уилажнения увеличивается.
Минимальный оросительный эффект от дополнительного ув-
пажнения получают на мощных низинных торфяниках с интен¬
сивным грунтовым водным питанием, а также на хорошо окульту¬
ренных дерново-подзолистых почвах с мощным i-умусовым гори-
юнтом. Вместе с тем такие почвы обычно более плодородны, чем
упомянутые ранее группы почв, поэтому абсолютный прирост
урожая из-за дополнительного увлажнения на них значителен.
Наиболее отзывчивы на дополнительное увлажнение овощи,
особенно капуста, травы, несколько менее отзывчивы — карто¬
фель и зерновые культуры. Обобщенные данные ВНИИГиМ о
приросте урожайности сельскохозяйственных культур в Нечерно-
к'мной зоне России за счет увлажнения приведены в таблице 2.82.
В засушливые годы эффективность дополнительного увлажне¬
ния увеличивается по сравнению с данными, приведенными в таб-
нице 2.82. Прирост урожаев в этом случае зависит от соблюдения
i роков полива и от оперативности способов увлажнения. Поэтому
гнужба эксплуатации на осушительно-увлажнительных системах
должна быть организована четко, наблюдения за влажностью почвы
и глубиной грунтовых вод необходимо проводить регулярно.
Оперативные планы поливов базируются на краткосрочных
прогнозах погоды.
Z.K2. Средний прирост урожайности сельскохозяйственных культур при увлажнении
осушаемых земель, %
Кулыура
Прирост урожайности на почвах
минеральные супесчаные
и суглинистые
торфяные !
маломощные j
торфяные
мощные
1 |>;шм
35...50
25...40
15...30
Пшики
25...35
15...30
10...20
Картофель
20...35
15...30
5...15
Ьрновые
20...30
10...15
5...15
Одновременно с увеличением урожайности сельскохозяйствен¬
ных культур дополнительное увлажнение обеспечивает повыше-
515

ние качества сельскохозяйственной продукции. Например, коми
вы повышают содержание крахмала в клубнях картофеля, уигшш
ют его семенные качества, снижают поражаемость вирусными ы
болеваниями. На увлажняемых землях увеличивается сахари» пи п.
свеклы, уменьшается содержание в ней азота, улучшается юр'
ность и товарный вид овощей, ускоряется отрастание трап >м к
нокосах и пастбищах. Увлажнение повышает и эффективное", .и
ротехнических приемов при возделывании культур. В часто» ш
повышается эффективность внесения удобрений.
При экономической оценке эффективности дополпитсиымни
увлажнения необходимо иметь в виду, что оно дает прибавку VP"
жая в основном в сухие годы, иногда в средние. Поэтому на при
бавка должна покрывать амортизационные и эксплуатационные
расходы в годы, когда увлажнение не требуется. Затраты на upon
гельство осушительно-увлажнительных систем при выращивании
овощей окупаются за 5...7 лет, а при выращивании зерноиы* и
кормовых этот срок больше.
Осушительно-увлажнительные системы особенно водооЬорш
ного типа — основа для создания систем комплексного мсниорм
тивного регулирования, они позволяют оптимизировать меииора
тивный режим. Стационарные дождевальные установки вме» и t
закрытым дренажем можно автоматизировать и перевести на ир<*
граммное управление. Такие системы минимизируют налипши,
влияние мелиораций на прилегающие земли и водотоки.
2.6.9.	СТРУКТУРНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ. КУЛЬТУРТЕХНИЧЕСКИ!
И АГРОМЕЛИОРАТИВНЫЕ РАБОТЫ ПРИ ОСУШЕНИИ
Структурные мелиорации. Это коренное улучшение фи чип i и -
свойств почвы путем изменения ее структуры (макроагрешитт
строения твердой фазы почвы); строения (совокупности сопри
женных горизонтов различного происхождения и состава) н ш
сложения почвенного слоя (внешнего выражения ее порнсми ш к
плотности). Для этого применяют землевание (песковапие, i шиш
вание, торфование) почвы, внесение в больших дозах н.нюп
озерного ила (сапропеля), посев сидератов (запахиваемых в киши
созревания трав), глубокое рыхление и перемешивание нлоип.и и
рыхлых слоев почвы, уплотнение рыхлых почв. Применяю! iat ■
химические мелиоранты (известкование, гипсование) и ik i. yt« .
венные структурообразователи.
Землевание — нанесение плодородного слоя почвы или 		о
циально плодородных почвообразующих пород на малопртц
тивные земли с целью их коренною и долговременною уиучт
ния. Применяют при восстановлении (рекультивации) icmimi., im
516

рушенных при добыче полезных ископаемых, выполнении строи¬
тельных, дорожных, геологоразведочных и других работ. Это один
из доступных путей восстановления продуктивности и хозяй¬
ственной ценности земель, оптимизации ландшафтов. Проводят
его при борьбе с овражной эрозией, ликвидации микропониже¬
ний, блюдец и западин, которые предварительно заполняют ми¬
неральным грунтом. Используемый для землевания плодород¬
ный слой почвы можно сразу после снятия транспортировать к
месту укладки или складывать в бурты для последующего нанесе¬
ния. При длительном хранении плодородного слоя для предотвра¬
щения ветровой и водной эрозии на нем высевают многолетние
травы. Закрепленные таким образом отвалы можно временно ис¬
пользовать как сенокосы или пастбища. Для землевания применя-
юг безвалунные супесчаные и суглинистые почвы с содержанием
гумуса не менее 2 %, супесчаные и суглинистые грунты, хорошо
разложившиеся виды торфа. Для сельскохозяйственных угодий
достаточна толщина наносимого плодородного почвенного слоя
0,2...0,25 м. Несмотря на высокие затраты, связанные с транспор¬
тировкой плодородного слоя, землевание во многих случаях эко¬
номически эффективно. Особенно велико природоохранное зна¬
мение этого приема.
Пескование торфяных почв проводят для обогащения мине¬
ральными веществами (песком), т. е. изменения количественного
и качественного состава твердой фазы торфа — важнейших его
сиойств: увеличивается объемная масса, плотность, водопроница¬
емость, уменьшается влагоемкость и нижний предел доступной
для растений влаги, снижается непроизводительное испарение с
поверхности почвы в засушливый период, увеличивается несущая
способность почвы и проходимость сельскохозяйственных ма¬
шин. Оно сказывается на изменении тепловых свойств почв (теп¬
лопроводности и теплоемкости). В результате улучшается темпе¬
ратурный режим почв и приземного слоя воздуха, уменьшается
суточная амплитуда колебаний температуры, снижается опасность
радиационных заморозков из-за ночного выхолаживания призем¬
ных слоев воздуха. В результате пескования на 7... 10 сут ускоряет¬
ся оттаивание почвы весной, на 2...3 недели увеличивается про¬
должительность безморозного периода. В северных районах это
существенно сказывается на продуктивности сельскохозяйствен¬
ных растений. Привнос минеральных частиц за счет лучи гей аэра¬
ции активизирует окислительные биохимические процессы в по¬
мпе, улучшаются ее агрохимические свойства, интенсивней идут
процессы нитрификации и аммонификации органики, лучше
скрепляются в почве подвижные формы калия и фосфора, мик¬
роэлементы. Пескование торфяных почв резко уменьшает опас¬
ность пожаров.
517

На хорошо разложившихся торфяниках прибавка урожаи.'i-.m
пескования составляет: для зерновых — 14, кукурузы — 15, и»
феля — до 30; на слаборазложившихся торфяниках: для icpim
вых—15, кукурузы — 22 , картофеля — 27, многолетних гр.ш mi
сено — 13.
При песковании следует отдавать предпочтение срнше и
крупнозернистым пескам, которые заготавливают при строп inn.
стве мелиоративных каналов, при срезке песчаных буфоп мин
подвозят из карьеров. Большие запасы песков имеются н 11он«ч i.
ях (Белорусском, Украинском, в Мещерской низменности, па м-р
ритории Васюганских болот в Западной Сибири). В песке по /юн
жно быть камней, щебня, соединений железа и серы, рсамшч
должна быть близкой к нейтральной.
Для хорошо разложившегося торфа оптимальная норма тч t п
составляет 200...300 м3/га, для слаборазложившегося — до 4(H) м '/i ,i
Она может быть внесена частями в течение нескольких лет. Про
стейшая технология внесения — доставка песка транспортными
средствами с последующим распределением по поверхности им
чала бульдозерами, а затем планировщиками. Песок персмепмпы
ют с торфом 2...3-кратным дискованием с заделкой на глупит
12... 15 см. Если слой торфа небольшой и подстилается песком, н<
пользуют навесное оборудование, состоящее из скребке»»
транспортера и разбрасывателя. Применяют также гидронлмым
песка, когда смесь песка с водой в виде пульпы распределяется н<>
поверхности с последующим дискованием. Предварительно мо *
но устраивать щели в слое торфа, которые заполняют пульной
Несмотря на большие затраты, пескование экономически м|»
фективно.
Глинование — способ мелиорации песчаных и торфяно-Ышш
ный почв путем внесения в них глины, что улучшает структуру и
водно-физические свойства почв, обогащает их коллоидный ком
плекс, увеличивает емкость поглощения. Технология глиноплннн
подобна пескованию. Глинистый грунт не должен содержа п. < up
ных растений и их семян.
Процесс заполнения порового пространства почв или труп inn
более мелкими (пылеватыми или глинистыми) частицами, н.т*
дящимися во взвешенном состоянии в фильтрующейся коде, ни
зывают кольматацией. В результате уменьшается активная норм
стость и резко снижается фильтрация. Кольмагация может in.ni
внешней, когда глинистые частицы покрывают поверхность но
чвы, или внутренней, когда поры почвы заполняются пииюп но
некоторую глубину. Кольматация — распространенный недороич!
способ снижения фильтрации из оросительных каналов, liro i.h
же применяют при искусственном повышении поверхности ночи
при осушении пониженных участков, при окультуривании нсгчи
518

пых и каменистых почв за счет отложения речных наносов в паво¬
док.
Продолжительность кольматации, лет,
t_ Fhу
Wpa
(2.396)
где F— площадь участка, м2; h — требуемое повышение поверхности, м; у — масса
единицы объема осаждаемых наносов, кг/м3; W — ежегодный объем речного па-
иолка, м3/год; р — мутность паводковых вод, кг/м3; а — коэффициент осажаения
наносов, равный 0,2...0,15.
Для осаждения наносов необходимо соблюдение условия ^ > и,
где ^ — гидравлическая крупность частиц, м/с, зависящая от их
диаметра,
ири и — вертикальная составляющая скорости течения паводко-
ных вод, примерно равная (0,1...0,15) v; v — горизонтальная сред¬
няя скорость потока.
Расстояние, проходимое частицей до ее осаждения, м,
гце Н — глубина потока, м.
При кольматации больших участков их разбивают на чеки с
Шубиной затопления 0,5... 1 м. Кольматация возможна и при сто¬
ячей воде, когда чеки или отсеки каналов заполняют глинистой
пульпой.
Торфование почвы — внесение торфа на песчаные и супесчаные
почвы для улучшения их водно-физических и агрохимических
i иойсгв. При этом увеличиваются влагоемкость и водоудерживаю¬
щая способность, емкость поглощения, активизируются микроби¬
ологические процессы, улучшается питательный режим и повы¬
шается продуктивность культур. На глинистых почвах этот прием
неэффективен. При торфовании вносят 100...200 т торфа на 1 га.
11а хорошо аэрированных песчаных почвах торф довольно быстро
p.i шагается (минерализуется) со скоростью 3...5 % в год, продол¬
ен 1'ельносгь действия этого приема до 20...25 лет.
Чистый торф имеет невысокую удобрительную ценность, гак
как почти весь азог находится в труднодоступной для растений
форме, в дополнение к нему нужно вносить минеральные удобре¬
нии и навоз для ускорения микробиологического разложения ус¬
d, мм
м/с
0,01	0,1
0,00008	0,01
12
L = vHfc,
519

тойчивых соединений (лигнин, битумы). Более ценен торф, (ни :и ы<)
вивианитом (фосфорсодержащим минералом), а также карОои.иа
ми, раскисляющими почву. Предпочтительней вносить и иочиу
торфокомпоста (торфонавозные, торфопометные), торфомти
рально-аммиачные удобрения, торфяную подстилку с жшинми
водческих ферм. Торфование осуществляют различными навою
разбрасывателями, при больших дозах торфа (до 300...500 г/та) при
меняют гидронамыв.
Сапропель — озерный ил, образуемый из остатков отмирающие
растительных и животных организмов под действием биочпми
ческих, микробиологических и механических процессов u ана 1
робных условиях. К нему относят морские или пресноводные oi
ложения с коллоидной структурой и содержащие не мспее 1 *> ' ■
органических веществ. В придонном слое водоема этот ил нергра
батывается с помощью микроорганизмов, личинок насекомых
червей и моллюсков в однородную желеобразную массу, уплощи
ющуюся с глубиной.
Извлеченный на поверхность сапропель медленно сочнеi
твердеет и не намокает. При промораживании зимой он распали
ется на гранулы, утрачивает гидрофобность и его можно ткни 11. и
почву как ценное удобрение. В зависимости от содержания орт
нического вещества и минералов различают органический, карой
нагный, кремнеземистый и смешанный сапропель, которым шш
гащен питательными элементами (азотом, фосфором, капнем)
микроэлементами. Отличительное свойство сапропеля — бош.пмч
емкость поглощения (в 3...6 раз больше, чем у черноземов). II i м
этого сапропель обладает высокими сорбционными свойствами
поэтому применяют его для извлечения из почвы или из дрена i
ных вод загрязнителей (тяжелых металлов).
Глубокое (мелиоративное) рыхление. Это прием, направленным
на повышение плодородия почвы, проводят его обычной ваши
кой, боронованием, дискованием, фрезерованием. Для кореш ют
улучшения почвенного профиля, его сложения и строения прим»
няют глубокое (мелиоративное) рыхление, позволяющее новы
сить осушающее действие дренажа на тяжелых по грануломефи
ческому составу почвах благодаря увеличению их гюрискнщ и
водопроницаемости и подпочвенных горизонтов, ускорить поверч
ностный и внутрипочвенный сток в дрены или в закры тые * оои
рагели, способствует уменьшению поверхностного стока, а етмю
вательно, снижению водной эрозии. Некоторые копструшпи
рыхлителей допускают перемешивание глубоких горизонтом t p.* i
ной плотностью, гранулометрическим составом, кислотно» и н.
почвы.
При глубоком рыхлении (рис. 2.188...2.190) почву о(»раины
вают на глубину 60...80 см и более, увеличивая рыхлость и оом'ч
520

1,4	1,4	1,4	1,4
ш
%жж
’Шк
€ЖЖЖЖ.Ж'<:
Рис. 2.188. Агромелиоративные мероприятия, направленные на ускорение внутри-
почвенного стока (размеры в м):
а — кротование; б — нерыхленная почва; в — глубокое мелиоративное рыхление
Рис. 2.189. Рыхлитель
универсальный
Ру.66.2,5:
/ — рабочий орган; 2 — ко¬
лесный ход; 3 — дышло;
4 — обойма; 5 — регулятор
глубины; 6 — нож-дерно¬
рез; 7 — съемная стойка;
8 — кротователь; 9 — нож;
10— лемех; // — нож стой¬
ки; 12 — шит

Рис. 2.190. Рыхлитель-кр^гонн ими.
РК-1,2:
/ — рама; 2 — рабочий орган; .1 кшич
ный ход; 4 — нож черенковый; Л фик¬
сатор; 6—дренер; 7 — лемех; «V К|м»i ■ i
ватель
почвы. При глубоком рмч
лении улучшается подо п
воздухопроницаемость, уен
ливается биологическая .и
тивность почвы, накапливаются доступные для растений ним
тельные элементы вследствие разложения органического поим
ства. Применяют на мелиорируемых землях с тяжелыми и торим
но уплотненными почвами для повышения филыраиии
подпахотных горизонтов и улучшения работы дренажа, при окуп,
туровании почвы (низкопродуктивных земель) с целью сошапмн
мощного пахотного слоя почвы и при выполнении других морим
риятий по повышению урожайности сельскохозяйственных куш.
тур. Выполняют глубокое рыхление как самостоятельную unep.i
цию, а также в сочетании с другими агротехническими меройрпч
тиями. Для выполнения глубокого рыхления применяют п:кч ми
ные и вибрационные рыхлители с одной, двумя или греми
стойками.
Глубокое рыхление подпочвенных слоев повышает их нот*
проницаемость, увеличивает объем дренажного стока (на гнмин
стых почвах в первый год эксплуатации в 1,5—2 раза) и урож.ш
ность сельскохозяйственных культур на 5... 15 %.
Для глубокого рыхления разработаны различные конструкции
рыхлителей пассивного или активного (вибрационного) депеши»
Рыхлители пассивного действия представляют собой присиш ии
ленные плуги с удлиненной стойкой и с лемехами разной фирмы
для требуемого поворота пласта. Эффективны рыхлители с V оо
522

разными стойками (ВНИИГиМ). Параметры рыхлителей зависят
от плотности почвы и подпочвенных слоев. Глубина рыхления за¬
висит от строения почвенного профиля, обычно составляет
60...80 см и должна быть меньше глубины закладки дренажных
груб. Рыхление может быть сплошным или полосовым в зависи¬
мости от проницаемости плотного слоя.
При рыхлении часть талых или дождевых вод аккумулируется в
пустотах на большой глубине, во избежание их застоя глубокое
рыхление необходимо сочетать с дренированием территории или с
устройством закрытых собирателей.
Для увеличения срока действия в разрыхленный слой вдувают
иод давлением известковую или доломитовую муку, различные
етруктурообразователи, препятствующие слипанию комков.
Культуртехнические мелиорации (культуртехника). Система ме¬
роприятий, направленных на приведение поверхности и пахотно¬
го слоя почвы в пригодное для эффективного сельскохозяйствен¬
ного использования состояние. К ним относятся удаление кустар¬
никовой растительности, пней, камней, кочек, мохового очеса и
старой дернины; выравнивание поверхности почвы (засыпка ям,
канав и карьеров, срезка бугров, ликвидация старых борозд и др.)
и контуров сельскохозяйственных угодий (устранение мелкокон-
гурности, придание полям правильной конфигурации).
При культуртехнических работах важно сохранить естествен¬
ное плодородие почвы и прежде всего гумусовый горизонт, при¬
менять комплексную высокоэффективную механизацию с мини¬
мальными затратами труда и средств, обеспечивающую подготов¬
ку поверхности почвы к освоению в течение года после осушения.
11евыполнение этих требований приводит к неполной отдаче ка¬
питальных вложений в мелиорацию и затягиванию сроков их оку¬
паемости, необходимости внесения повышенных норм удобрений
на восстановление плодородия почвы, увеличению сроков ее
окультуривания.
Культуртехническим работам предшествует детальная почвен¬
но-мелиоративная съемка и обследование участка, при которых
устанавливают объем и виды работ, количественно характеризует¬
ся их сложность в зависимости от степени залесенности, засоре¬
ния пнями, камнями, погребенной древесиной и т. п. (табл. 2.83).
!атем подбирают соответствующую технологию проведения ра-
t>oT, механизмы, составляют технологические карты на каждый
инд работ.
Технология удаления древесно-кустарниковой растительности
ишисит от степени залесенности, типа почв, наличия механизмов.
Применяют следующие способы удаления древесно-кусгарнико-
иой растительности: корчевание деревьев и кустарников, срезка
кустарника кусторезами или бульдозерами, фрезерование или за¬
523

пашка кустарника; химическая обработка и последующая v' »<»!"■ ■<
засохшего кустарника.
Древесно-кустарниковую растительность уничтожают корчим
телями, корчевателями-собирателями или корчевателями iioipv»
чиками различных марок (К-2А, Д-513А, Д-625 и др.). Оеиогшн
участков с применением корчевателей состоит из следующие ш»
раций: корчевка, перетряхивание выкорчеванной массы со »м
в валы или кучи, очистка поверхности от выкорчеванной дриич и
ны. Недостаток данного способа — значительное повреждение i v
мусового слоя почвы, особенно если корчуют и сгребают дргигс
ные остатки одновременно при повышенной влажности мочим
Потери гумусового слоя могут достигать 800... 1000 т/га.
В валах или кучах земля может составлять 60...70 % собран мои
массы, вследствие чего затрудняется сжигание или удаление гг i
площади и резко снижается плодородие почвы. На торфиникич
где собранную массу сжигать нельзя, применяют многокраиии
перетряхивание валов или куч, что требует очень больших iaipiii
труда и средств.
Рекомендуется применять раздельное корчевание. При ном
способе выкорчеванную массу перемещают на расскжшн
10...15 м от места корчевки и одновременно переворачиваю г юр
нями вверх, оставляя на 10...20 сут для просыхания прилиннш» »
корням земли. Затем присохшую почву сгребают в мелкие кучи
(20...30 м2 в основании, 2...3 м по высоте).
2.83. Объемы культуртехнических работ в зависимости от категории кмонь
Объект
культур¬
техничес¬
ких работ
Показатель
Значения показателя для категории земель
I
II
III
IV
Лес (де¬
Диаметр, см
Более 30,
24...32,
16...23, мел¬
1 1... 1 \ Mi 1
ревья)
крупный
средний
кий
кий
Пни
Диаметр, см
Более 40,
23...40,
2...23, мел¬
—
очень круп¬
крупный
кий
ный
Давность вы¬
1...2, свежие
2...4, сред¬
5...8, давней
—
рубки, годы
ней давности
вырубки
Кустар¬
Диаметр, см
12...15,
8... 12, круп¬
3...8, сред¬
Мснп* 1
ник
мелколесье
ный
ний
мел К III)
Высота, м
Более 6,
5...6, круп¬
3...5, сред¬
Miitiv V
густой
ный
ний
MCJI Mill
Плотность, %
Более 60,
30...60,
10...30, ред¬
Muir.* И»
густой
средний
кий
едтмпин
Число ство¬
Более 6 тыс.,
3...6 тыс..
800...3000,
Мтгг Mild
лов на 1 га
густой
средний
редкий
слттмнп
Камни
Диаметр, м
Более 1,0;
0,3...0,6,
0,3...0Л,
0.1 0,п.
глыбы
средние
небольшие
МСЛ1* III
0,6... 1,0
крупные
524

Продолжение
Объект
культур-
Показатель
Значения показателя для категории земель
техничес-
ких работ
I
II 1 III
1
IV
Засорен¬
Более 100,
50... 100,
20...50,
5...20, сла¬
ность, м3Да
очень силь¬
ная
сильная
средняя
бая
Кочки
Высота, м
Более 55,
40...55,
25...40,
Менее 25,
очень круп¬
крупные
средние
низкие
ные
Закочкарен-
Более 60,
30...60,
15...30,
10...15,
ность (степень
сплошная
сильная
средняя
слабая
покрытия, %),
тыс. шт/га
Дернина
Мощность,
Более 12,
7...12,
Менее 5,
—
см
мощная
средняя
редкая
1 Огребен¬
% к объему
Более 3, очень
1...2, выше
0,5... 1,0,
Менее 0,5,
ная дре-
слоя торфа
большая
средней
средняя
мелкая
пссина
2...3, боль¬
шая
В опытах СевНИИГиМ при раздельном корчевании с последу¬
ющим сгребанием древесно-кустарниковой массы потери гумусо¬
ного слоя в 2...2,5 раза меньше, чем при одновременном корчева¬
нии и сгребании.
Для сбора древесины в кучи или валы используют кустарнико-
ные грабли (более целесообразно), а также корчеватели-собирате-
ни. Зубья грабель меньше углубляются в почву, в связи с большей
шириной захвата производительность их на 70...80 % больше, чем
корчевателя, объем собранной с древесными остатками почвы на
20...30 % меньше.
Древесную массу в валах или кучах оставляют еще на 8... 10 сут,
и затем сжигают. На торфяных болотах собранные древесные ос¬
татки закапывают в траншеи или вывозят на участки с минераль¬
ными почвами.
В зимний период корчевать можно при глубине промерзания
минеральных почв до 10...12 см и торфяников до 15...20 см при
мощности снегового покрова не более 40 см. При зимнем корче-
нпнии в 1,5...2 раза меньше сволакивается плодородный слой по-
чны, но зато больше корней обрывается и остается в почве.
На участках без крупных пней, камней, заросших кустарником
н мелколесьем с диаметром корневой шейки до 1,5 см, древесно¬
кустарниковую растительность удаляют кусторезами. Для срезки
используют кусторезы различных марок. Качество срезки зависит
от ’температуры воздуха, мощности снегового покрова, глубины
промерзания почвы и видового состава древостоя. Лучше срезают¬
ся хвойный, ольха, осина, береза, рябина, хуже — низкорослые
525

ивы. При низкой температуре стволы становятся хрупкими, а мер
злый грунт способствует качественной срезке древесной раеш
тельности. Установлено, что при незамерзшем грунте примерим
третья часть мелколесья вырывается с корнем, число вырыиасмыч
стволов сводится к минимуму уже при глубине промерзания мм
неральных почв на 15 см и торфяных — на 20 см. Высота с ре ta к v
старника диаметром более 5 см и мелколесья, особенно на мит¬
ральных почвах, не должна превышать 10 см, так как более ш.н <»
кие пни затрудняют последующую корчевку.
В летний период через 1...2 мес после срезки по мере подеыча
ния древесины кустарник сгребают в кучи или валы. После ере и и
собирают срезанную массу в валы, уничтожают их, подбиранн
мелкие древесные остатки.
При использовании кусторезов гумусового слоя почвы ci peiw
ется на 40...60 % меньше по сравнению с применением корчена ie
лей, производительность кусторезов больше, чем корчена iv не и
поэтому затраты на I га на 15...20 % ниже по сравнению с ра ууш.
ным корчеванием.
На участках с большим числом валунного камня и пней и е ре t
ко выраженным микрорельефом, где кусгорез применять пежм
можно, используют бульдозер, который срезает древесную раеш
тельность и одновременно сгребает ее в валы. Однако каче< ит
срезки при этом хуже.
Фрезерование кустарника проводят машинами типа МП Г 1,7 и
МТП-42, ФКН-1,7, имеющими активные рабочие органы и шин
барабана с закрепленными на нем режущими ножами. При дни ке
нии агрегата ножи рыхлят почву, измельчают древесно-кустарии
ковую растительность, пни, погребенную древесину, кочки и м<»
ховой очес. Кустарник и погребенные пни измельчаются на фра1
ции размером 2...1 см. Фрезерование совмещает подготовку но
верхности и первичную обработку почвы, сокращая в 2...4 ра м
число операций при другой технологии.
Применяют два способа освоения закусгаренных участком •
помощью фрезерных машин: фрезерование почвы и древес!ю к у
старниковой растительности, измельчение кустарника с иослелу
ющей запашкой в почву.
При глубоком фрезеровании верхний слой торфяной зил ела м
фрезеруют вместе с кустарником, пнями, погребной древссииоИ
кочками и моховым очесом. Работа фрезерных машин замети i
срезку, корчевку, уборку древесных остатков и кустарника, нч
сжигание, первичную вспашку и прикатывание. Фрезсропанш
можно применять на территориях, где нет деревьев диаме тром in*
лее 12 см, пней выше 10 см и диаметром более 20 см, камшм'!.
По сравнению с корчеванием и связанным с ним комплем им
операций по освоению земель затраты труда в целом при глуЫжпм
526

фрезеровании на 25...30 % меньше. Однако эта обработка наибо¬
лее энергоемка, металлоемка и малопроизводительна (0,2...0,3 га
за смену).
Недостаток глубокого фрезерования — интенсивное засорение
поверхности почвы древесными остатками и неравномерное рас¬
пределение измельченной древесной массы в пахотном слое. Чис¬
ло древесных остатков, выступающих на высоту 8 см, по экспе¬
риментальным данным, может достигать 30 тыс. на 1 га. Число
мелких древесных остатков на поверхности после фрезерования
увеличивается с увеличением высоты древостоя. По данным Сев-
НИИГиМ, при фрезеровании кустарника высотой 4 м на глубину
30...40 см количество мелких древесных остатков на 1 га составля¬
ло 8 м3, а при высоте 6 и 8 м соответственно в 2,1...3,8 раза больше.
Поэтому в большинстве случаев фрезерование сочетают с другими
способами. На участках, малозасоренных погребной древесиной,
фрезерование на небольшую глубину (10... 12 см) сочетают с пос¬
ледующей вспашкой, дискованием и прикатыванием. При мел¬
ком фрезеровании надземная часть кустарника, а также основная
масса корней разрушается и их запахивают на небольшую глуби¬
ну. Это позволяет осваивать мелкозалежные торфяники, участки с
гарфяно-глеевыми и друшми заболоченными землями со слоем
торфа 10...20 см.
При мелком фрезеровании с последующей вспашкой произво¬
дительность по сравнению с глубоким фрезерованием увеличива¬
ется на 20...25 % при снижении стоимости работ на 30 %. Произ¬
водительность фрезерных машин увеличивается в 1,5...2 раза и до¬
стигает 0,5 га за смену.
Поверхностное фрезерование кустарника и мелколесья приме¬
няют на закочкаренных участках, заросших редким, но высоким
кустарником, когда срезка его неэффективна, а запашка невоз¬
можна из-за маломощного торфяного слоя.
Мелкое и поверхностное фрезерование успешно применяют в
шмний период при толщине снегового покрова до 30 см. При
жмнем фрезеровании последующую вспашку, дискование и при¬
катывание площади проводят в весенне-летний период.
При густых зарослях высотой более 5 м фрезерные машины
можно использовать для уничтожения корней, пней и погребен¬
ной древесины после предварительной срезки и удаления с пло¬
щади надземной массы. Удаляют надземную часть кустарника зи¬
мой, а глубокое фрезерование проводят летом.
Запахивают кустарник на торфяно-болотных и минеральных
почвах с глубоким гумусовым слоем, на участках, не требуюших
шачительного объема планировочных работ, без крупных пней,
погребной древесины, не засоренных камнями, кустарниково-бо-
иотными плугами (ПНБ-100, ПКНБ-125, ПКБ-100 и др.). Можно
527

запахивать кустарник высотой до 3 м и максимальным ли л мп ром
ствола у корневой шейки 6...9 см. Допускается наличие на учлс1и-
до 5 % стволов диаметром 9...12 см. Отдельные деревья, стм-нг
пни диаметром более 15 см и камни предварительно выкорчшы
вакхг и убирают. Часто эту работу проводят одновременно «о
вспашкой: вслед за плугом движется корчеватель, который мм
корчевывает и стаскивает деревья и пни на обработанную шю
щадь к середине загона. Запашку с одновременным корчсилинсм
проводят при наличии не более 400 деревьев или пней на I га
Глубина запашки кустарника зависит от плотности и мькчмы
древостоя, ее принимают с таким расчетом, чтобы перевернутый
пласт полностью покрывал запахиваемую древесину и подегнили»
щий слой почвы на поверхность не выворачивался.
Мелкий кустарник высотой до 2,5 м и диаметром стоком
1.5...3	см запахивают на глубину 20...22 см на минеральных п
28...32	см на торфяных почвах; средний кусгарник высотой до •! м
и диаметром до 6 см — соответственно на 24...26 и 35...40 см
крупный кустарник высотой 5 м и диаметром 6...9 см — на 2К. Ш
и 45...50 см.
Освоение закусгаренных земель методом запашки в 2..J p.i м
дешевле срезки кустарника и последующей его уборки и н '
4 раза дешевле корчевания. Однако этот способ имеет и сунн-
ственные недостатки. На поверхности поля и в верхнем слое н<>
чвы остаются корни, стволы, обломки древесины, что затруii.i пи i
последующую обработку почвы, посев, уход за посевами, ocotmi
но за пропашными культурами, устройство кротового дрена/ка
Урожаи при запашке кустарника первые два-три года на 10... I > "<■
ниже, чем при корчевании. Лучшее время запашки — лето, нм м i
кустарник имеег наибольшую растительную массу и обладас! но
ниженной способностью к отрастанию побегов.
После запашки кустарника вслед проводят дискование тяже мы
ми боронами БДТ-2,5А или БДНТ-3,5А. Глубина разделки шеи м
14...20	см. На торфяных почвах обычно достаточно двух прохо/юм
бороны вдоль пласгов. На минеральных почвах разделку nenvi и
три-четыре следа: сначала вдоль пласта, а затем под некоторым
углом по направлению к вспашке (диагонально-перекресшыи
способ).
При большом разрыве между вспашкой и дискованием нл.к u.i
оседают, кустарник обнажается и много древесины выноси мм
дисковыми боронами на поверхность. Поэтому разделывать им.н i
нужно не позже чем через 3...4 сут после вспашки.
После разделки пласта с поверхности почвы убирают ouhomi н
корней и стволов кустарника, затем прикатывают тяжелыми mi
ками и поле становится пригодным для возделывания сельсмпи
зяйственных культур.
528

Запаханная древесина на минеральных почвах разлагается 2...
3 года, а на торфяных — 4...5 лет. В этот период почву под сель¬
скохозяйственные культуры обрабатывают тяжелыми боронами на
глубину 14... 16 см, высевают многолетние травы, а после разруше¬
ния древесных остатков — однолетние культуры в системе севоо¬
борота.
Химический способ борьбы с древесно-кустарниковой расти¬
тельностью заключается в обработке растворами специальных
препаратов — арборицидов, под действием которых растения за¬
сыхают, что облегчает и удешевляег дальнейшую работу по рас¬
чистке. Наиболее распространены препараты: бутиловый эфир
2,4-Д, аминная соль 2,4-Д и натриевая соль 2,4-Д. Чувствительны
к этим препаратам серая и черная ольха, береза, большинство ку¬
старниковых ив, лещина и клен, менее чувствительны — рябина,
черемуха, вяз. На ель, сосну, крушину и малину эти препараты не
действуют. Крупные участки обрабатывают с самолетов, а наи¬
большие — с помощью аэрозольных генераторов типа АГ-4Д-2,
АГ-Л6 и других или тракторных опрыскивателей.
При химической обработке кустарника с самолетов или аэро-
юльными генераторами расход масляных растворов эфира 2,4-Д
составляет 25 л, водных растворов аминных солей 2,4-Д и водно¬
масляных эмульсий 2,4-Д — 100 л/га.
Тракторными опрыскивателями на 1 га расходуется 1500...
2000 л раствора. Средние нормы внесения арборицидов в зависи¬
мости от породного состава лесокустарниковой растительности и
вида препарата составляют 2,5...4,5 кг д.в. на I га. Двукратная
химическая обработка обеспечивает почти полное уничтожение
древесно-кустарниковой растительности. Первое опрыскивание
обычно проводят ранней весной до массового распускания листь¬
ев, а повторное — в первой половине августа.
Заросли высотой до 5 м можно убирать через год после обра¬
ботки, а более крупные — через 2...3 года. Для удаления сухостоя
применяют корчеватели, бульдозеры, тракторные катки, тяжелые
корчевательные цепи, широкозахватные факторные грабли.
При химической обработке надо строго соблюдать санитарные
правила и по возможности избегать этого способа, применяя ме¬
нее экологически опасные.
Корчевание пней — удаление средних и крупных пней корчева¬
телями -собирателями различного типа. Выкорчеванную массу ос¬
тавляют для просыхания, сгребают кустарниковыми граблями или
другими средствами в кучи, а за тем сжигают или удаляют с терри¬
тории.
Корчевать мелкие пни, оставшиеся после срезки надземной ча¬
сти кустарника и мелколесья, наиболее рационально корчеватель-
пыми боронами на базе тракторов Т-100, Т-130, К-701.
529

До начала работы корчевателями удаляют пни диаметром оощч
15	см и камни диаметром более 30 см. Обычно делают 7..Л прочо
да бороной в перекрестном направлении с интервалом 5.. 7 cy i 1л
первый проход удаляют 25...55%, за второй — до 40 % общои» miii
ла пней. Обычно на участках с очень высокой пнистосгыо ipi-ov
ется три прохода.
Для уменьшения потерь гумусового слоя почвы перед корчпш
нием рекомендуется подрезать корневую систему на глушнн
15...30 см плоскорезом-корнерезом или переоборудованным куч
тарниково-болотным плугом. Подрезка корней значительно пш
жает потери почвы в процессе корчевания, число проходок корче
вальной бороны, увеличивает степень очистки корневой спгн'мм
от земли, производительность корчевальных борон.
Очистку почвы от погребной древесины, содержащейся и ж-рмн-м
слое торфяно-болотных почв, осуществляют корчевальными m.i
шинами, корчевателями-собирателями, корчевальными Сюцо
нами, корчевателем-корнедером, гидрофицированными крюками
Для сбора извлеченной на поверхность погребной древесины и
валки используют машины МН-3, затем ее грузят на тракюрт.и
прицепы и вывозят за пределы поля.
Очистка осушенных земель от камней, которые в Нечсрно icm
ной зоне составляют около 6 млн га. Засоренность почв каминмн
препятствует применению современной сельскохозяйсикнпои
техники. Около крупных камней остаются огрехи, которые чара!
тают кустарником и сорняками. Небольшие камни повреждлин
почвообрабатывающие и уборочные машины. Простои агралти
из-за поломок нередко отнимают 20...30 % рабочего времени I In
тери зерновых на каменистых почвах в связи с ухудшением клчг
ства обработки почвы и уборки достигают 15...20 %, nepepai чом
горючего 45 %, продуктивность естественных кормовых угодно
засоренных камнями, снижается на 15...25 %.
Технология культуртехнических работ на землях, засора шыч
камнями, включает следующие операции: извлечение крупный н
средних камней с глубины до 40 см; перемещение их к месгу по
грузки; погрузка на транспортные средства; вывозка к месту ск им
дирования; заравнивание ям и воронок; уборка мелких камн< И i
поверхности почвы; вспашка с разделкой пласта; повторная у<«>р
ка мелких камней. Крупные и средние камни удаляют it пгр'щп
очередь. Для этого используют корчеватели-погрузчики (К 1>11 'i
корчеватели-собиратели (КСП-20), камнеуборочные машины
(УКП-0,6), камнеподборщики (УСК-07), бульдозеры. Выкорм*
ванные камни транспортируют при помощи металлическич ни
стов, тракторных саней, тракторных прицепов. Мелкие камни им
корчевывают и вычесывают на поверхность корчевальными ищч*
нами (К-1) или тракторными граблями. Корчевальная борона им
530

чссывает на поверхность камни диаметром от 10 до 60 см из слоя
()...30 см. Камнеуборочные работы можно проводить и зимой. В
гаком случае поздней осенью и в начале зимы (при промерзании
почвы на глубину не более 10 см) проводят корчевание, а вывозят
камни к местам складирования после полного промерзания по¬
чвы. Очень крупные камни (глыбы) взрывают и затем убирают с
помощью тех же средств.
Значительные трудности при освоении земель представляет
уничтожение средних и крупных кочек.
Средние и крупные осоковые кочки уничтожают фрезеровани¬
ем в 1...2 следа навесными болотными фрезами (ФРН-1,5, ФНБ-
)). Второй проход фрезы проводят в перпендикулярном направле¬
нии к первому. При освоении участков с очень крупными осоко-
иыми кочками площадь предварительно прикатывают тяжелыми
иодоналивными катками в 2...3 следа, что позволяет снизить высо¬
ту и упругость кочек.
Крупные осоковые кочки на низинных болотах можно также
шмельчить фрезерными машинами типа МТП-42 или МПГ-1,7
на глубину 15... 18 см с последующей вспашкой кустарниково-бо-
нотными плугами. Срезанные кочки вывозят за пределы участка
или собирают в валы либо кучи и компостируют. Привалунные и
мрипневые кочки удаляют корчевателями-собирателями в процес-
1ч* корчевки деревьев, пней и камней.
Низкие точки позволяют без особых препятствий проводить
иерничную обработку почвы кусгарниково-болагными плугами.
Оциако сильно задернелые и осоковые кочки рекомендуется
уничтожать перед вспашкой тяжелыми дисковыми боронами
(ЬДТ-2,5, БДТН-2,2) с целью улучшения ее качества.
Планировку поверхности проводят после мелиоративно-строи-
и'ш.ных работ, корчевки леса, пней, удаления камней, так как ос-
мсчеи много ям и бугров. На мелиорируемых участках часто име¬
нием естественные понижения и возвышенности, препятствую¬
щие работе сельскохозяйственных машин и орудий. Кроме того,
пии способствуют неравномерному увлажнению пахотного слоя,
тетю воды в понижениях и вымоканию растений, снижению
производительности сельскохозяйственной техники и качества
иыполняемых работ, что приводит к значительному недобору уро-
Ратличают строительную и эксплуатационную планировку.
<	фоительную планировку (капитальную планировку и планиров¬
ку микрорельефа) проводят в процессе культуртехнических работ.
Капитальная планировка включает работы по ликвидации ста¬
рых канав, мелких понижений, ям, бугров, разравниванию земли,
иынугой из каналов. Выполняют ее с помощью бульдозеров, скре-
1И рои, грейдеров и волокуш различных конструкций. Мелкие бо-
531

роэды, валики, канавы могут быть ликвидированы обычными
почвообрабатывающими орудиями.
После вспашки и разделки пласта через 1...2 сут на торфяных и
через 3...4 сут на минеральных почвах проводят планировку мик
рорельефа длиннобазовыми планировщиками. Высокой иронию
дигельности, лучшего качества планировки достигают при шш*
ности глинистых почв 23...28 % сухой почвы, среднесуглиниемлх
21...25	%, легкосуглинистых — 16... 17 % и при диагонально пере
крестном способе передвижения агрегатов.
Эксплуатационную планировку проводят на 2-й, 3-й и носне
дующие годы после освоения. Выровненный считается попер*
носгь, когда глубина микропонижений не превышает 4...5 см
Качественная планировка способствует повышению урожли
зерновых культур на 45...70 %, картофеля на 30...35, многолетний
трав на 60...75 %.
В процессе планировочных работ нельзя срезать больше нот»
вины гумусового слоя почвы. После прохода планировщика почну
дополнительно рыхлят или выравнивают рыхлящими орудиями
Агромелиоративные мероприятия. Регулирующую функцию пн
тяжелых почвах выполняют агромелиоративные мероприятия (у •
козагонная вспашка, глубокое рыхление, бороздование, греЫичм
ние, грядование, профилирование поверхности) и специал	и
водопоглощающие и водоотводящие мероприятия внутри геррп
тории, осушенной дренажем (водопоглощающие дрены, филмрм
поглотители, ложбинные борозды).
Агромелиоративные мероприятия — специальные приемы оь
работки почвы для регулирования режима влажности почвы пун м
отвода избыточной воды по поверхности и пахотному слою
Узкозагонная вспашка (рис. 2.191) эффективна на почвах со i пи
бой проницаемостью подгумусовых горизонтов. В этих услониик
гравитационная вода движется в основном по пахотному с тип
Поэтому освобождение его от просочившихся атмосферных о»
ков возможно в результате ускорения стока гравитационных ни i
по пахотному слою. Осушительная сеть на тяжелых почвах мин •
быть мелкой, глубиной несколько больше мощности иахоиннп
слоя, но достаточно густой. Ширину загонов следует нрпним.т
3...4	м. По понижениям поперек разъемных борозд устрлинлии
выводные борозды через 10... 100 м.
Глубокое рыхление (безотвальная вспашка) — эффсмпннш
средство для усиления действия дренажа и улучшения водно щи
душного режима почв, способствует повышению плолоролнл
почв. При глубоком рыхлении разрушается плотный иллюшып
ный горизонт, в подпахотном слое на глубине до 60...70 см мши
распадается на отдельные комья и агрегаты, пронизывается < с млн
трещин. Повышение аэрированности меняет окислительно ш»
532

Гис. 2.191. Узкозагонная вспашка (раз¬
меры в м):
/ - разъемные борозды; Т — мощность па¬
хотного слоя
сглновительные процессы в почве, способствует переводу вредных
пня расгений закисных соединений в окисные. При глубоком
рыхлении усиливается биологическая активность почвы, накапли-
иаются доступные для растений питательные элементы вследсгвие
разложения органических веществ. После проведения глубокого
рыхления в разрыхленной почве дополнительно может аккумули¬
роваться 20...30 см осадков. Глубокое рыхление проводят плоско-
резами-глубокорыхлителями и другими орудиями.
Бороздование — устройство на полях борозд глубиной 15...25 см
или отвода избыточной талой и дождевой волы с поверхности по¬
пей и из пахотного слоя. Регулирует поверхностный сток и проти-
иодействует образованию эрозии. Борозды нарезают бороздодела-
гелем, навесным тракторным однокорпусным плугом или окучни¬
ком. При малоуклонном и безуклонном рельефе на суглинистых и
тинистых почвах, где вода застаивается на всей площади поля,
проводят систематическое бороздование. При неровном рельефе
проводят выборочное бороздование для отводы воды из микропо-
иижений в каналы, ложбины, овраги. Нарезку борозд начинают от
капала. Водоотводные борозды можно прокладывать вдоль дорог
при отсутствии кюветов. Иногда бороздование сочетают с узкоза-
гомной вспашкой.
Гребневание — создание гребней на поверхности поля для воз-
целывания на них пропашных культур (рис. 2.192). Применяют на
н (быгочно увлажненной почве с высоким уровнем грунтовых вод
и неглубоким пахотным слоем. Гребневание бывает весеннее,
улучшающее водно-воздушный и тепловой режимы пахотного
«ноя, и осеннее, существенно ускоряющее оттаивание и поспева¬
ние почвы весной. Гребни нарезают переоборудованным навес¬
ным плугом или специальным агрегатом при предпосевной обра¬
ботке почвы или при подъеме зяби. Гребни располагают вдоль ук¬
лона местности высотой 15...25 см. Расстояние между гребнями
I’m*. 2.192. Воздействие греб-
нгй на водный режим почв:
/ дневная поверхность; 2 —
► I'hhiih депрессии в пахотном
• ми-, h — превышение гребней
533

принимают 0,7 м. Их углубляют при каждой очередной междурял
ной обработке пропашных культур. После завершения иоеледпеЬ
обработки нарезают поперечные водоотводные борозды.
Грядование (рис. 2.193) — образование гряд на поверхности по
чвы для возделывания на них пропашных культур и борьбы с не
реувлажненностыо почвы. Увеличивает мощность корпсоГмппе
мого слоя и существенно улучшает водно-воздушный и тсплоиоП
режимы почвы.
Гряды, как правило, нарезают весной при предпосевной ot>p;i
ботке почвы, но проводят и осеннее грядование, обеспечивающее
более раннюю высадку культур весной. Высота гряд над роимом
поверхностью составляет 8...30 см и зависит от мощности нами
ного слоя и применяемых орудий обработки. Ширина гряд мои
овощные культуры составляет 0,7... 1,1 м, а под кукурузу
2,8...3,5 м. Нарезают гряды специальными грядоделателями диумч
способами: челночным и челночным с перекрытием. Межгря/ю
вые борозды рекомендуется углублять при каждой очередной он
работке пропашных культур.
Мелиоративное воздействие гребневания и фядования оиреле
ляется двумя факторами: увеличением высоты поверхности мочим
над уровнем почвенных вод (геометрический фактор воздсйстии
на водный режим почв) и частичным дренированием пахошот
слоя бороздами гряд и гребней (гидравлический фактор но (дс11
ствия на водный режим почв).
Профилирование поверхности, придание ей двускатного профи
ля (рис. 2.194) проводят на безуклонных полях с низкой водой|и
/ — межфядовые борозды; 2— гряды; Т — мощность пахотного слоя; L — раса пиши
между разъемными бороздами
1 2
1
У//////Ш,
и
L
Рис. 2.193. Грядование:
1
1
Рис. 2.194. Профилирование поверхности:
I - разъемные борозды
534

иицаемостью для ускорения поверхностного стока. Выпуклого
профиля загонов (20...30 м) достигают многократной вспашкой
иснал, для чего проводят узкозагонную вспашку 3...4 раза. Каждую
монашку выполняют при очередном сроке при мощности гумусо-
мого слоя почвы более 20 см под культуру сплошного сева. Этот
модно-воздушный режим почвы способствует повышению урожая
озимых зерновых на 0,5...0,7 т/га, яровых — 0,3...0,4 т/га, однако
мтрудняет работу сельскохозяйственной техники, снижая ее про-
п шодительность.
В условиях сложного рельефа пойм, изобилующего повышени¬
ями и понижениями, осушительный эффект зависит не столько от
правильности определения параметров закрытого дренажа, сколь¬
ко от рациональной организации отвода поверхностных вод, для
отвода которых в коллекторную сеть устраивают фашинно-хворо-
сгяные фильтры, фильтры-поглотители, колонки-поглотители и
колодцы-поглотители.
Фашинно-хворостяные фильтры устраивают в наиболее низких
местах рельефа, у подножия склонов, а также при осушении дру¬
гих элементов рельефа с возможным дополнительным питанием
иодземными водами (рис. 2.195). Элементы фашинно-хворостя¬
ного фильтра (фашины) изготавливают на объекте до их укладки в
траншею. Для этого проволокой связывают невысохший хворост
диаметром до 5 мм в связки толщиной 15...20 см. Крепление про-
полокой выполняют через каждые 50...70 см, рекомендуемая дли¬
на фашины Зм. Сооружать такой фильтр начинают сразу после
укладки дренажных труб в траншею и обвертывания рулонным
фильтрующим материалом в два слоя. На сложенной таким обра-
юм дрене выстилают солому слоем 5 см, на ней помещают эле¬
менты фильтра (по два рядом) и снова покрывают слоем 5 см со¬
ломы.
Поглотитель — вспомогательное осушительное сооружение для
сосредоточенного отвода избыточных вод с осушаемой террито¬
рии. Существует два основных типа поглотителей: для отвода по-
нерхностных и дренажных вод в нижележащий хорошо водопро¬
ницаемый слой (поглощающий колодец); для сброса поверхност¬
ных и подземных вод в закрытую дренажную сеть, а по ней — за
Гиг. 2.195. Фашинно-хво-
росгяной фильтр:
/ дренажная труба; 2 — фа¬
шина; 3 — солома
1 2
3
535

пределы осушаемой площади (фильтр-поглотитель, колонн.) по
глотатель, колодец-ггоглотитель).
Поглотительные колодцы могут быть как водоприемниками,
так и регуляторами грунтовых вод.
Избыточные воды собирает горизонтальная осушитсльи.ш
сеть, и коллекторы отводят их в поглощающие колодцы
(рис. 2.196). При наличии в коллекторно-дренажных водах бот.
шого количества взвешенных веществ их предварительно очиш.л
юг. Для этого устраивают отстойник, где осаждаются наносы, .1
осветленную воду сбрасывают в вертикальный поглощающий ко
лодец, погруженный в дренируемый слой. Вертикальный кот»
дец делают из керамических, пластмассовых и железобетонных
труб с отверстиями. При монтаже трубы обсыпают гранитным
щебнем и гравием.
В случае неглубокого залегания поглощающего слоя (до 2 м) и
малых количествах отводимой воды поглошаюшие колодцы мо;к
но устраивать в виде буровых скважин, заполненных филырую
щим материалом.
При глубоком залегании поглощающего слоя (более 2м) и
больших количествах отводимой воды поглощающие колодцы дг
лают в виде опускных железобетонных колодцев (рис. 2.197), ко
торые устраивают как в одиночном исполнении, гак и целыми ее
риями. При устройстве поглощающих колодцев сериями осуш.-и-
Рис. 2.196. Фильтр-поглотитель с верхним отстойником:
I — железобетонное основание; 2 — перфорированная железобетонная крышка; J ■ I*' |пм
кальная пластмассовая труба; 4 — одерновка; 5 — дрена; 6 — железобетонный t н*ч(чч
536

Рис. 2.197. Заглубленный железобе¬
тонный фильтр-поглотитель:
/ — крышка с отверстиями; 2 — корпус;
3 — толщина пахотного слоя; 4 — стакан;
5 — опгводяшая труба-коллектор
мую территорию делят на ряд участков,
каждый из которых обслуживает опре¬
деленный коллектор. Расстояние между колодцами находят под¬
бором, их число на единицу площади зависит от количества отво¬
димой воды, параметров колодца и водоотводящей способности
грунта
kR	ГЛ“'
q\n—
г
(2.397)
где к — коэффициент фильтрации водоотводящего грунта, м/сут; А — глубина
воды в колодце над водоупором, м; Н — мощность водопоглошающего слоя, м;
q — модуль стока дренажа, подлежащего отводу, м/сут; R — радиус кривой депрес¬
сии, м; г — радиус колодца, м.
Колодцы-поглотители устраивают в местах непроточных пони¬
жений (блюдцах, впадинах, ложбинах) для сброса поверхностных
вод, вод нагорно-ловчих каналов, а также грунтовых вод в закры¬
тую сеть. Колодцы-поглотители бывают различной конструкции:
в основном трех типов, зависящей от мест их установки и назна¬
чения. Первый тип устраивают для замкнутых понижений (см.
рис. 2.197); второй — для поглощения и сброса потока воды из ка¬
налов (рис. 2.198). Устанавливают их по оси канала или в стороне
Рис. 2.198. Колонка-
ноглотитель:
/ — керамическая труба;
2 — коллектор (дрена);
3	— гравийная засыпка;
4	— засыпка почвенным
слоем
537

'пШш
т
Шзё* Лет
б
Рис. 2.199. Колодец-поглотитель поверхностного стока из местных понижений
а — поглощение поверхностного стока через боковую поверхность; б — поглощение поди 'м i"' \
зазор между крышкой и кольцом; 1 — асбоцементная соединительная труба; 2 — цемшшмп
раствор; 3 — бетонная подготовка; 4 — гравийная засыпка; 5 — регулировочные клмнн. г»
ходовые скобы; 7 — люк; 8— железобетонная крышка; 9— крышка люка; 10— желскйк-нш
нос кольцо; 11 — решетка; 12— засыпка с трамбованием; 13 — железобетонные шипы
от нее в специальной выемке в откосе канала. Данный тип ш> им *
ляет уменьшить число проводящих каналов и увеличить ко:х|«|ш
циент использования осушаемых земель; третий тип — для поит
щения и сброса потока фунтовых вод, располагающихся в поло
носном горизонте под осушаемым слоем грунта и влияющим мн
его водный режим. Колодцы-поглотители сопрягают с закрыта
сетью посредством пластмассовых (ПВХ) или асбестоцема i гмыч
труб.
Колонку-поглотитель (рис. 2.199) применяют для ускорении
сброса поверхностных вод из замкнутых понижений в коллсктр
но-дренажную сеть. Ее располагают в местах пересечения замкну
тых понижений с трассой закрытой осушительной сети во нремч
строительства.
Наиболее простой считают колонку, которая включает учасми
коллектора или дрены из двойных керамических труб, всташи м
ных одна в другую с зазором между стыками до 1 см. Стыки щи
лируют геотекстилем, стеклохолстом или другим фильтрующим
материалом. Трубы засыпают гравием или гранитным щебнем, .1
сверху растительным грунтом. Такая конструкция повышает поди
захватывающую способность участка до 0,2 л/с.
Колодец с верхним отстойником (см. рис. 2.199) являе гс и Ьч
лее сложным. Верхняя часть его фильтра состоит из желе ими'
тонного основания и перфорированной крышки, которые м>
единены с дреной или коллектором вертикальной плаегма» > к
вой трубой. Вокруг железобетонного основания имеется ож р
нованная полоса.
538

Контрольные вопросы и задания
1.	В чем заключается цель осушительных мелиорации? 2. Охарактеризуйте пе¬
реувлажненные земли России. 3. Расскажите об истории осушительных работ.
4. Каково влияние осушения на свойства почв и грунтов? 5. Что такое осушитель¬
ная система? Перечислите входящие в нее элементы. 6. Каковы требования сель¬
скохозяйственного производства к осушительным мелиорациям? 7. В чем особен¬
ности мелиоративного режима осушаемых земель? 8. Опишите типы водного пи¬
тания. 9. Охарактеризуйте методы и способы осушения при ускорении поверхнос¬
тного и внутрипочвенного стока. 10. Перечислите методы и способы осушения
при понижении уровня грунтовых вод. 11. Что такое струкгурные мелиорации?
12. Каково значение культуртехнических и агромелиоративных работ при осуше¬
нии?
2.7. ХИМИЧЕСКИЕ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Для обеспечения наиболее эффективного использования и
предупреждения ухудшения экологического состояния сельскохо-
шйственных угодий и других земель необходимо рмулирование
не только теплового, водного и питательного режимов, но и со¬
держания химических элементов в почвах, в грунтах и грунтовых
»одах. Это подразумевает поддержание оптимальных концентра¬
ций и химического состава почвенных растворов, состава почвен¬
ного поглощающего комплекса (ППК) и кислотно-щелочных ус¬
ловий. Актуальность pei-улирования химического режима почв
обусловлена широким распространением в природе засоленных и
кислых почв.
Основные факторы, определяющие формирование засоленных
юмель и их географическое распространение: климат, геологиче¬
ское строение, геоморфологические и гидрогеологические усло-
ния. Засоленные земли расположены в областях с жарким, сухим
климатом на слабодренированных или безотточных территориях.
Отрицательный водный баланс и слабая естественная дренирован-
пость обусловливают накопление солей в почвах, грунтах или
грунтовых водах в результате как аккумуляции продуктов вывет¬
ривания, так и испарения грунтовых вод при близком их залега¬
нии.
Засоление почв, связанное с накоплением водно-растворимых
солей в почвах и изменением состава ППК, — один из основных
((сградационных процессов, определяющих плодородие почв в
иридной и семиаридной зонах, климатические условия которых
имеют высокую и устойчивую теплообеспеченность и низкое и
неустойчивое естественное увлажнение, где /с = R/LOc > 1;	=
■	Ос/Е0 < 1 (здесь /с — индекс сухости, по М. И. Будыко; R — ра¬
диационный баланс, кДж/см2 год; L — скрытая теплота парообра-
кшания, кДж/см3, Ос — сумма атмосферных осадков, см; —
539

коэффициент увлажнения, по А. Н. Костякову; Е0 — менархе
мость, см). Засоление почв наиболее широко развито н Itiiiih*
(около 70% сельскохозяйственных угодий), в Индии — (65'««). н
Ираке — (50 %), в США — (27 %), в России — (19 %). Ежсгонп» н
мире в результате засоления почв из оборота выпадает (юнее
300 тыс. га орошаемых земель.
Вредное влияние засоленных почв проявляется не только и уж*
личении осмотического давления почвенных растворов и ухудше¬
нии снабжения растений влагой и элементами минеральное» пи
тания, но и в ухудшении водно-физических и физико-химическич
свойств почв.
2.84. Природные условия и засоление земель (по В. А. Ковде, В. В. Егорову)
Природ¬
ная зона
Климат
Остаточ¬
ное засо¬
ление
осадочных
пород
Минера¬
лизация
Фунто¬
вых вод,
г/л
Наиболее
распространен¬
ные соли
tl’MCHh
Средне¬
годовая
темпера¬
тура, "С
Атмо¬
сферные
осадки,
мм
Испаря¬
емость,
мм
Пустыни
У1
00
00
р
о
о
2000...
Обыч¬
До 200
NaCl; MgCl2;
Pncnpn
2500
но
MgS04; СаС12;
стрпмем"
CaS04
широко
Полупу¬
гм
о
200...
1000...
Часто
До 150
NaCl; Na2S04;
Встреч,!
стыни
300
1500
MgS04
егси ч:н и»
Степи
5...10
300...
800...
Редко
До 50
Na2S04;
Вс гречи
500
1000
NaCl; Na2C03;
е it* и
NaHCOj; CaS04
репы»
Лесо¬
3...5
500...
500...
Нет
1...3
NaHC03;
Очет.
степи
700
800
Na2C03;
редко
Na2S04
Кислые почвы в отличие от засоленных характеризуются дефи
цитом водно-растворимых солей в почвах, увеличением содержа
ния ионов Н+ и А1+3 в ППК и кислой реакцией почвенного р.*
створа (pH <4...6). Кислые почвы формируются в гумидной их к- и
условиях недостаточной теплообеспеченносги (R < 1) и избытом
ного естественного увлажнения (А^„ > 1). Кислые почвы широи»
распространены в Скандинавии, Западной Европе, Америке, 1а
падной и Центральной Африке и Юго-Восточной Азии. В Рок пи
кислые почвы занимают 48,7 млн га, в том числе 37,1 млн та на
пашне. В Нечерноземной зоне кислые почвы занимают 75...‘И»'г
площади сельскохозяйственных угодий. В-черноземной юие oi
мечается подкисление почв за счет кислотных дождей и внесших
минеральных удобрений.
Влияние подкисления почв сопровождается прежде всего нм
носом ионов Са+2 и Mg+2, что приводит к уменьшению насыщен
ности основаниями, увеличению подвижности тяжелых метал мни
и оподзоливанию почв.
540

Рис. 2.200. Появенно-геохнмические особенности засоленных н кислых почв различ¬
ных почвенно-климатических зон (по В. А. Ковде)
Общим для засоленных и кислых почв является неудовлетвори¬
тельное состояние, низкое плодородие и ухудшение экологиче¬
ских и социально-экономических функций и значения почв в
поддержании экологического равновесия в биосфере (рис. 2.200).
2.7.1.	ЗАСОЛЕННЫЕ И КИСЛЫЕ ПОЧВЫ
К засоленным относят почвы, в жидкой и твердой фазах кото¬
рых содержатся водно-растворимые соли в количестве, снижаю¬
щем плодородие почв, ухудшающем биологическое разнообразие,
541

биологическую продуктивность и экологическое состояние ночи
Среди засоленных почв выделяют: собственно засолеш iue, соцгр
жащие соли в верхнем 0...100 см слое, и потенциально шеонщ
ные, когда соли содержатся в подстилающих горных породах юны
аэрации (глубже 200 см) или грунтовых водах. Собственно то
ленные почвы, в свою очередь, подразделяют: на солончамжые,
когда основная масса водно-растворимых солей располагается н
слое 0...50 см, и солончаковатые, в которых соли находятся па гну
бине 50... 100 см.
По степени засоления выделяют слабо, средне, сильно и очень
сильно засоленные почвы (солончаки); а по химическому соси
ву — почвы, засоленные нейтральными солями (хлоридами и
сульфатами), и почвы, засоленные щелочными солями, глаиным
образом содой. Нейтральное засоление распространено, как при
вило, в пустынях и полупустынях, щелочное — в степной, леей
степной зонах (табл. 2.84). Площадь засоленных земель в Росеии
составляет 16,3 млн га.
Особую группу засоленных почв составляют солонцы — помпы,
содержащие в гумусовом горизонте большое количество обменною
натрия (> 5... 10 %), которое обусловливает развитие неблаго
приятных свойств: щелочную реакцию, разрушение помнен noil
структуры, набухание при увлажнении и сильное уплотнение при
иссушении, низкую водопроницаемость. Солонцы распросгрнне
ны в лесостепной, сухостепной и полупустынной зонах в сочетании
с другими почвенными разностями и образуют сложный комилек
сный почвенный покров с содержанием солонцов 10...50 % плота
ди. Солонцы, солонцеватые комплексы и солонцеватые почти ia
нимают в России 27,7 млн га, из них распахано 23,4 %. Наиболее
крупные массивы солонцовых земель имеются в Челябинской,
Волгоградской, Новосибирской, Омской, Ростовской, Тюменекои
Читинской, Саратовской, Оренбургской областях, в Ставроноиь
ском и Краснодарском краях, в Калмыкии и Дагестане.
Солонцы различаются по глубине залегания водно-расшори
мых солей, солонцового горизонта, карбонатов и гипса.
Встречаются почвы, в которых морфологические признаки о»
лонцеватости не коррелируют с содержанием обменного нагрич
В них часто отмечают повышенное количество обменного магнии
и сохранение отрицательных водно-физических свойств.
Для полной характеристики засоленных почв кроме содержа
ния и состава солей в почвах, породах зоны аэрации и грушчшыч
водах необходимо знать направленность геохимических нроие<
сов, определяющих формирование солевого режима почв. Лайм
шафтный подход к проблеме засоления почв требует анали «а и<
точников поступления солей и условий их миграции в почнач и
зависимости от природных условий и характера антропогенною
542

аоздействия (орошение, дренирование, подтопление и др.). По ус¬
ловиям формирования выделяют природное (первичное) и антро¬
погенное (вторичное) засоление почв.
Природное засоление почв определяется естественными про¬
цессами геохимической миграции в ландшафтах. Основными ис¬
точниками солей в природе являются выветривание горных по¬
род, биогенная аккумуляция, эоловый перенос и засоленные мор¬
ские отложения.
Перераспределение и аккумуляция солей в ландшафтах осуще¬
ствляется в основном в результате движения водных растворов в
форме поверхностного, речного и подземного стока, образующего
геохимические потоки в направлении от гор и возвышенностей к
ннутриматериковым впадинам, низменностям и морям.
В пределах каждого материка различают области выноса солей
(области эллювия), области транзита, частичной аккумуляции и
об части конечной аккумуляции, где соли накапливаются в резуль¬
тате завершения стока (рис. 2.201).
Около 70 % поверхности суши земного шара дренируется реч¬
ными системами, поэтому значительная часть солей здесь выно¬
сится речным стоком. Водный и солевой балансы дренированных
территорий в природных условиях формируются за счет притока
нлаги и солей с атмосферными осадками, оттока их с поверхност¬
ными и подземными водами и испарения.
Около 30 % поверхности суши занимают замкнутые, геохими¬
чески бессточные территории, имеющие внутренний круговорот
поды и солей. Это области древнего и современного соленакопле-
Гис. 2.201. Схема ареалов аккумуляции дифференциации солей (по В. А. Ковде)
543

ния в почвах, почвообразующих породах и подземных кодах, к m
торым относятся межгорные впадины, дельты крупных рок ( Komi и
Сырдарья, Амударья, Нил, Евфрат, Инд, Хуанхэ и др.) и mivipiiM.i
териковые впадины (Центральная Азия, Китай, Пакистан н лр )
Водный и солевой балансы замкнутых геохимически Оесстч
ных территорий формируются за счет притока влаги и соло» с .11
мосферными осадками, с поверхностными, подземными и арте ш
анскими водами и испарения. Отток влаги и солей отсуп 1 uv< 1
поверхностные, подземные и артезианские воды расходуются in
счет испарения.
Кроме того, обширные пространства суши представляю т inimii
геохимически не полностью замкнутые, но недостаточно дреин
рованные территории, где происходит частичная аккумуляции со
лей, поступающих в основном с поверхностным стоком. К таким
областям относятся периферийные части подгорных ранним, и»
нусов выноса и сухих дельт (Россия, Центральная Азия, Кт.ш,
Пакистан, Южная Америка, Австралия и др.). Водный и соленой
балансы геохимически не полностью замкнутых, но недостаточно
дренированных территорий формируются за счет притока плат и
солей с атмосферными осадками, поверхностными, подземными
и артезианскими водами и оттока их с поверхностными и под юм
ными водами и испарения (см. рис. 2.201).
Водный баланс для таких территорий имеет вид
AW= Ос + (Я110В + Д,0дз) - (Опов +Опод,)+ Р-Е, (1. Ш)
а солевой баланс:
AS S0c +(‘5’ППОВ ^Пцодз) (*^ЬпОв”*"'^>1ЮЛз) Sp, (2.
где AlV и AS — изменение запасов влага и солей в расчетном слое; Ос и	t ум
ма атмосферных осадков и приток солей с осадками; /7пое, Лпыи, Опо11, О,,,,,,,
приток и отток поверхностных и подземных вод; 5пП00, -Shnwu, 5ЬГЮВ, SonM> при
ток и отток солей с поверхностными и подземными водами; Р, Sp — поступитm
напорных (артезианских) вод и солей; Е — испарение.
Аккумуляция и дифференциация солей в почвах, горных поро
дах и подземных водах определяются их растворимостью. В юи<
выноса растворимые соли практически отсутствуют, в зоне граи
зита и частичной аккумуляции накапливаются слаборастворимыо
сульфаты и карбонаты кальция и магния, в зоне конечной аккуму
ляции — хорошо растворимые соли: нитраты, хлориды щелочей и
щелочных земель, сульфаты натрия и магния и карбонаты машин
(см. рис. 2.200).
Антропогенное (вторичное) засоление почв — это процесс не
рераспределения природных запасов водно-растворимых солей и
544

фунтах зоны аэрации и грунтовых водах, сопровождающийся на¬
коплением их в корнеобитаемом слое почвы в количествах, кото¬
рые превышают токсичный для растений уровень или изменяют
состав ППК. Вторичное засоление по определению является ре¬
зультатом хозяйственной деятельности и приводит к резкому
ухудшению основных свойств, плодородия почв и состояния эко¬
систем. В России 13 млн га сельскохозяйственных земель вторич¬
но засолено.
Основные причины вторичного засоления:
подъем уровня минерализованных грунтовых вод и их интен¬
сивное испарение в результате орошения земель, дополнительно¬
го питания грунтовых вод на землях, непосредственно прилегаю¬
щих к орошаемым массивам, дополнительного питания грунтовых
вод на орошаемых и неорошаемых землях, расположенных ниже
по рельефу, подпора грунтовых вод на землях, прилегающих к во¬
дохранилищам и крупным каналам, изменения режима затопле¬
ния и уровня грунтовых вод пойменных земель в результате стро¬
ительства водохранилищ в сухостепной, полупустынной и пу¬
стынной зонах, дополнительного питания грунтовых вод в насе¬
ленных пунктах и городах;
поступление солей в корнеобитаемый слой почвы за счет отбо¬
ра влаги корнями растений без общего подъема уровня грунтовых
вод, но при значительных запасах солей в зоне аэрации и отсут¬
ствии или недостаточной интенсивности промывного режима
орошения;
накопление солей в корнеобитаемом слое почвы при ороше¬
нии, особенно при использовании для орошения минерализован¬
ных вод.
К кислым относят почвы, в жидкой и твердой фазах которых из
продуктов выветривания содержатся только очень слабораствори¬
мые и нерастворимые соединения ионов Fe+3, А1+3, Si+2 и которые
характеризуются дефицитом ионов Са+2 и Mg+2, ненасыщеностью
основаниями, высокой гидролитической кислотностью и значе¬
нием pH < 4...6. Почвы повышенной кислотности распространены
к зоне избыточного увлажнения. В России вовлечено в сельскохо¬
зяйственный оборот около 43 млн га кислых почв, в том числе
сильнокислых 7,4 млн га (табл. 2.85). Общая площадь кислых почв
и России составляет 611 млн га.
Выделяют природное (первичное) и антропогенное (вторич¬
ное) формирование кислых почв. Формирование кислых почв в
природных условиях определяется процессами выщелачивания,
оподзоливания и лессивирования (вымыва тонких фракций), сущ¬
ность которых заключается в растворении и выносе за пределы
почвенного профиля продуктов физического, химического и био¬
логического выветривания, обеднении почв основаниями и или-
545

2.85. Сведения о наличии кислых почв, вовлеченных в пашин» Гостии
Экономический район
Кислые почвы, млн гп
Всего
В том числе ciuii.iit iMii <ii.iк
22,8
4,9
4,6
0,1
0,2
—
6,7
1,3
4,4
0,3
1,5
0,1
2,8
0,7
43
7,4
Нечерноземье
Поволжский
Северо-Кавказский
Уральский
Западно-Сибирский
Восточно-Сибирский
Дал ьневосгочн ый
Итого по России
стыми частицами и увеличении в составе ППК содержания помни
Н+ и А1+3, Fe3\ Мп3+.
Основные факторы, определяющие кислотность почв, — мак-
ринские породы, климат, растительность и деятельность челотч.л
На кислых материнских породах чаще встречаются почвы с кш
лой реакцией, на карбонатных — с нейтральной.
Превышение осадков над испарением способствует выщедачи
ванию обменных оснований (Са, Mg) из почвы и созданию кш
лых подзолистых почв. В зависимости от количества выпадающих
осадков потери СаС03 составляют 89...287 кг/га и более. Почием
ный поглощающий комплекс при этом насыщается водородом и
алюминием.
Лиственные леса способствуют накоплению оснований, а хной
ные, остатки которых имеют кислые свойства, усиливают кисши
ность. Лесная подстилка подзолистых и серых лесных почв пмсс i
обычно pH 3,5...5. Гумусовые же вещества, образующиеся и ной
подстилке, более кислые — pH 3...3,5. Высокую кислотность нме
ют продукты разложения мхов — pH 2,5...3. При разложении р;к
тительного опада в лесных биогеоценозах образуются свободные
органические кислоты типа уксусной
щавелевой, лимонной и др.
Увеличение кислотности сопрошьк
дается ухудшением водно-физичсскич.
физико-химических свойств почв, сим
жением эффективности использопмнин
минеральных удобрений (Cd, Pb, /и,
Си, Со, Sr, Cs) и ухудшением эколош
ческого состояния и продуктивное!и
почв, увеличением подвижности гокепч
Рис. 2.202. Зависимость подвижности гяжгимч
металлов от pH почв (по И. П. Лйдироиу)
8 ph 1 - Cd; 2 - Си; 3 — Pb; 4 - Mn; 5 - 7и; Л N1
546

Оз (озон)
О	(возбужденный
атомарный кислород)
НО (гидроксильный
радикал)
-+со,о2 +S02,02
ILfT
+N02-
HN03 (азотная
кислота)
SO3 -ьНгО-^
H2S04 (серная
кислота)
Н202 (пероксид
водорода)
пи
пи
пи _
пи ОШ0
n/s
;//Й
///£$
Сухие осадки
Рис. 2.203. Схема формирования кислотных дождей
ных для растений тяжелых металлов, включая и радионуклиды
(рис. 2.202).
Формирование антропогенно кислых почв в условиях хозяй-
i тонного использования происходит в результате выноса ионов
<	а12 и Mg+2 с урожаем и усиления промывного режима, в резуль-
1	л re осушения земель, выпадения кислотных дождей, связанных с
техногенными выбросами диоксида серы SOj2 и оксида углерода
<	Ч), и внесения высоких доз минеральных удобрений, имеющих
к ислую реакцию. Все это сопровождается уменьшением насыщен¬
ности основаниями, увеличением содержания ионов Н+ и А1+3 в
1111К и гидролитической кислотности почв (рис. 2.203).
2.7.2.	КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАСОЛЕННЫХ И КИСЛЫХ ПОЧВ
Классификация необходима прежде всего для составления карт
н учета засоленных и кислых почв, а также для разработки комп-
iii-кса мелиоративных мероприятий с целью увеличения плодоро-
IIни этих почв.
Насоленные почвы различают по химизму и степени засоления.
Чпмизм засоления почв устанавливают по соотношению соответ-
(I вующих ионов в водной вытяжке (табл. 2.86).
547

2.86. Классификация почв по содержанию солей в зависимости от хими imji
засоления (числитель — сумма солей, знаменатель — токсичные соли*), %
(по Е. И. Панковой)
Засоление
Степень засоления почв
нейтральное (pH < 8,5)
Хлоридный, сульфатно-
хлорионый Cl: S04 > 1
Хлоридно-с улъфаггный
Cl: S04 = 1. 0,2
Сулм|м1 m.ili
Cl: SO,
Порог токсичности
(незасоленные почвы)
Слабая
Средняя
Сильная.
Очень сильная
<*!-
0,05
0,1--0,2
0,05...0,12
0,2...0,4
0,12...0,35
0,4...0,8
0,35...0,7
>м
0,7
0,1
0,2...0,4(0,6)
0,1...0,25
0,4(0,6)...0,6(0,9)*
0,25...0,5
0,6(0,9)... 1(1,4)
0,5.. .0,9
>104у
1,0
0. 41)
0,1 S
0Д1)..Д(»(1,.‘)
О 15.. .О, I
0,6(1,2)..ДК(|,о
0,3.Д<>
0805)...!,»(.»)
0,6.". 1Л
\Ж)
1,5
Продолжение по гориюнпш ш
Степень засоления почв
Порог токсичности
(незасоленные почвы)
Слабая
Средняя
Засоление
щелочное (pH > 8,5)
Хлоридно-содовый**
и солово-хлоридный
Cl: SO. > 1,
НСО > Са + Mg,
нсо, > so4
Сульфагно-содовый и
содово-сульфатный
Cl:S04< 1,
НСО, > Са + Mg,
НСО, > С1
Сульфэтно-хлорилт
гидрокарбон.ти.|11
НСО, (1,
НСО > SO
НСО3 <; Ci 1 Мц
с0’1
<0,15
0,2
0,1
0,15
*0,15
0,1.-.0,2
0,15...0,25
0,2...0,4
0,1...0,15
0,15...0,25
6,15. 0,1
0,2...0,3
0,25...0,4
0,4..Д5
0,15...0,3
0,25...0,4
0,3..0,5
0,3...0,5
0,4... 0,6
0,3...0,5
0,4...0,6
Не встрсчнс н и
0,5
0,6
0,5
>0,6
То же
Сильная
Очень сильная
Примечания: 1. Цифры в скобках соответствуют степеням засолении im
сумме солей в гипсоносных почвах, к которым отнесены почвы, содержании* •
лее 1 % CaS04 * 2Н20; по данным водных вытяжек, обычно эти почвы сот рем
более 10... 12 мг экв. Са и SO4 (нетоксичного). 2. Содовое засоление оцешштщ
по показателям хлоридно-содового засоления.
Сумма токсичных солей равна сумме токсичных ионо», %,
5гок.солей% = Cl + Na + Mg + S04tok + HCCW (.’ ИМИ
Ионы Cl, Na, Mg относятся к категории токсичных целиком
НС03ток = НСОзобш — Са; S04TOK =	—	(Са	—	HCOi)(*-H>l	(
548

Перевод из мг * экв/100 г в % проводят по зависимости
% = мг • экв • 1/Л
|ж /Iso* = 20,8; ЛНсоз = 16,4; Aqq — 49,9; Амъ = 82,2; Лма = 43,5.
Степень засоления почв оценивают по сумме всех солей, по
гумме токсичных солей в водной вытяжке, выраженных в процен-
i;ix, или по содержанию отдельных токсичных ионов, выражен¬
ных в мг • экв/100 г почвы (табл. 2.87).
2.87.	Оценка степени засоления почв по сумме токсичных солей или содержанию
отдельных ионов (по Е. И. Панковой)
Показатели засоления в зависимости от химизма засоления*
Степень
исоления
почв
Преимущественно хлоридный
Преимущественно
сульфатный (в том
числе хлоридно-
сульфатный)
Преимущественно содовый
Сумма
токсичных
солей, %
Q, I Na,
мг • экв/! мг • экв/
100 г j 100 г
ПОЧВЫ 1 почвы
Сумма
токсич¬
ных
солей, %
Na,
мг - экв/
100 г
почвы
Сумма |
токсич¬
ных
солей,%
1 НСО,, ;
мг • экв/
100 г
почвы
; Na,
мг - экв/
100 г
почвы
1 Iriaco-
Ч1‘НЫ
<0,05
< 0,3
< 0.6
<0,15
< 1
<0,1 <0,8
<0,6
(Лабая
0,05...0,12
0,3... 1
0,6...2
0,15...0,3
1...2
0,1...0,15 0,8...1,4
0,6...2
( редняя
0,12...0,35
1...3
2...4
0,3...0,6
2...6
0,15...0,3 1,4...2
2...4
i ильная
0,35...0,7
3...7
4...8
0,6... 1
6...12
0,3...0,6 2...3
4...8
Очень
«ильная
>0,7
> 7
>8
> 1
> 12
>0,6 >3
> 8
Химизм засоления почв можно также определить по номограм¬
ме, показанной на рисунке 2.204.
Солонцы и солонцеватые почвы классифицируют по глубине
шлегания солонцового горизонта, карбонатов, гипса и по содер¬
жанию обменного натрия (табл. 2.88).
2.88.	Различие солонцов и солонцеватости почв по отдельным признакам
(но И. Г. Минашиной, В. В. Егорову)
По глубине залегания
голонцового горизонта
карбонатов
По содержанию
обменного натрия
Мелкосолонце-
иатые (0...20 см)
<	реднесолонце-
натые (20...60 см)
I мубокосолонцева-
тые (>60 см)
Высококарбонат¬
ные (<60 см)
Глубококарбо¬
натные (>60 см)
Высокогипсовые
(<60 см)
Глубокогип¬
совые (>60 см)
Слабосолон цеватые
(5... 10 % ППК*)
Среднесолонцева¬
тые (10...25 % ППК)
Сильносолонцева¬
тые (>25 % ППК)
549
* ППК — емкость почвенного поглощающего комплекса.

0J00%
ю/Л90
0*100%
iol\so
2o/Y-\80
HC03<Ca+Mg
HCOl	►
HC03>Ca+Mg
НСО'г
Рис. 2.204. Химизм засоления почв в зависимости от соотношения аиионоп
и катионов в волной вытяжке
Типы солонцов характеризуют природную зону и условия mu
роморфизма.
Тип почв
Черноземные
солонцы
Лугово-чернозем¬
ные солонцы
Каштановые со¬
лонцы
Лугово-каштано¬
вые солонцы
Луговые солонцы
степей
Солонцы полупус¬
тынные
Генетическая характеристика
Автоморфные. УГВ - 5...7 м. Распространены на засолен
ных породах, в понижениях на древних речных террасах,
в виде крупных массивов или пятен в комплексах
Полугидроморфные. УГВ — З...5м. Встречаются на нед|м-иц
рованных равнинах, древних речных террасах, пониже!шик
с близким УГВ, в виде крупных массивов и в комплексах
Автоморфные. УГВ — 5...7м и более. Водный режим немро
мывной, широко распространены в зоне каштановых ночи
Причерноморской, Приазовской и Прикаспийской шпмгн
ностей в основном в виде комплексов
Полугидроморфные. УГВ — З...5м. Широко распространи
ны в Юго-Западной (Причерноморская низменность,
Крым) и Юго-Восточной (Прикаспийская низменное п.)
провинциях
Недренированные равнины. Гидроморфные. УГВ — I.. 1м
Распространены в черноземной и каштановой зонах па нр
расах рек, озер
Автоморфные. УГВ — более 5...7 м. Сформировались на ш
соленных породах с близким к поверхности солевым горн
зонтом в результате опустынивания гидроморфных соиоп
цов. Встречаются в виде сплошных массивов или комилек
сов с пустынными бурыми почвами
550

Нуюво-пустынные Полугидроморфные. Формирование их обусловлено влия-
силонцы	нием Bia миграционные солевые процессы грунтового и по¬
верхностного увлажнения при наличии подстилающих засо¬
ленных малодренированных пород
Солонцы делятся по типу образовавших их солей, связанных с
породообразующими минералами. К их числу относят солонцы
нейтрального типа засоления, нейтрального типа с участием
годы (С03 > 0,03 мг • экв.; НС03 > 1,4 мг • экв. на 100 г) и содово¬
го типа.
Главные типы кислых почв: среди автоморфных — подзоли¬
стые и дерново-подзолистые, серые лесные, дерновые; среди по¬
пу гидроморфных — дерново-подзолистые, болотно-подзолистые,
серые лесные глеевые и дерново-глеевые; среди гидроморфных —
болотные; в особый тип выделяют пойменные почвы.
По степени кислотности почвы подразделяют на сильнокислые
(pH <4,5), среднекислые (pH 4,6...5,5), слабокислые (pH 5,6...6,5),
(ишзкие к нейтральной и нейтральные (pH 6,5...7).
К группе сильно- и среднекислых почв относятся подзоли¬
стые, дерново-подзолистые почвы различной степени оподзо-
пенности, легко- и среднесуглинистые, развитые на моренных и
отчасти покровных суглинках, подстилаемых некарбонатной мо¬
реной, а также болотные почвы (верховые, переходные и низин¬
ные торфа).
Слабокислыми и близкими к нейтральным являются дерново-
нодзолистые остаточно-карбонатные глеевые почвы с неглубоким
ылеганием карбонатных пород или жестких фунтовых вод, серые
лесные глеевые. Краткая характеристика афохимических свойств
нерхних горизонтов переувлажненных минеральных почв приве¬
дена в таблице 2.89.
2.89. Агрохимические свойства верхних горизонтов переувлажненных минеральных
почв (средние значения), по И. И. Плюснину
1 ип и подтип почвы
Гумус,
%
pH солевой
вытяжки
Гидролити¬
ческая кислот¬
ность, мг ■ экв.,
на 100 г
почвы
Насы¬
щенность
основа¬
ниями, %
Подвиж¬
ный
фосфор
Обмен¬
ный
калии
мг, на 100 г почвы
1 41‘сво-подзол истая
0,5...1,5
3...4
10...20
10...20
0...5
0...5
1 Ьмиолистая
1...2,5
3,5...4,5
5...15
20...40
0...5
0...5
! 1 pi юво-подзолистая
1,5. .3
4..5,5
3...10
40...60
0...5
5...10
Чгрпово-глеевая
3...14
5,5...6,5
1...5
80...90
5...10
10... 15
< грии лесная глеевая
2...3
3,5...5,5
3...10
50...70
0...5
5...10
По сложению минеральные кислые почвы делят на рыхлые,
смабо- и среднеуплотненные, плотные и очень плотные
(lafxn. 2.90).
551

2.90. Классификация почв по сложению и фильтрационной снособиос ш
(по И. И. Плюснипу)
Сложение
Средняя плотность,
г/см3
Фильтрацион! 1ая
способность слоя
0.. .200 см
филы|>ат1и, m/ivi
Рыхлое	<0,8	Высокая
Слабоуплотненное	0,8... 1,2	Средняя
Среднеуплотненное	1,2... 1,5	Замедленная
Плотное	1,5...1,7	Слабая
Очень плотное	> 1,7	Очень слабая
> 0,5
0,1...0,5
0,01..0,1
0,001. ..0.01
<0,001
Болотные почвы формируются на болотах. Болотом наемники
постоянно увлажненный участок земной поверхности с типичной
гидрофильной растительностью, покрытый слоем торфа мощшк
тью не менее 30см в нсосушенном состоянии. По расположении»
на элементах рельефа и условиям водного питания различаю! ни
зинные, верховые и переходные болота.
Торф низинных болот высокозольный, имеет значительную
степень разложения, высокое содержание минеральных соле||,
мощность торфа достигает 10 м. Торф верховых болот слабора нн>
жившийся, содержит мало минеральных веществ, имеет очень
кислую реакцию. Торф переходных болот имеет меньшую степень
разложения и зольности, больше кислотность почвенного раетж»
ра по сравнению с торфом низинных болот. Некоторые хараые
ристики торфов приведены в табл. 2.91.
2.91. Свойства торфа
Показаггель
Торф
верховой |
переходный |
I НИЗИИНМП
Степень разложения, %
5...30
10...45
15...М»
Зольность, %
1...5
5...10
7. 17
Пористость, %
До 96
Около 90
80...
Плотность, г/см3
0,04...0,08
0,11. .0,16
0,12 . (),.>%
pH водной вытяжки
2,6...4,2
3.5,3
5...7
Содержание, % сухой массы:
0,5...2
1,4...2,5
1,6 .1
р2о5
0,03...0,25
0,03...0,35
0,1.. 0/1
К20
о
о
о
0,02.0,2
0,05...0. М
СаО
0,1...0,5
0,2...2,5
1,2. ..(>,К
2.7.3. ВЛИЯНИЕ ЗАСОЛЕНИЯ И ПОДКИСЛЕНИЯ НА ОСНОВНЫ1
СВОЙСТВА, ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ И УРОЖАЙНОСТЬ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Повышенное содержание солей в почве снижает ее нлодор"
дие. Наиболее вредные среди водно-растворимых солей: N;i< I,
Na2S04, ЫагСОз, MgCl2, MgS04, СаС12. При увеличении коицет
552

рации почвенного раствора ухудшается снабжение растений водой
из-за увеличения осмотического давления раствора, замедляется
прорастание семян. Нарушение водного питания растений сопро¬
вождается ухудшением минерального питания. При высокой кон¬
центрации почвенного раствора часть питательных соединений
находится в недиссоциированном состоянии и недоступна расте¬
ниям.
Поступающие в растения Cl, Na, Mg разрушают крахмал листь¬
ев и уменьшают интенсивность фотосинтеза. Все это замедляет
рост, снижает урожайность, ухудшает качество продукции. На со¬
лонцах и содово-засоленных почвах, обладающих высокой щелоч¬
ностью (рН>7), резко сокращается усвояемость фосфора растени¬
ями (рис. 2.205 и 2.206) и снижается урожайность сельскохозяй¬
ственных культур (рис. 2.207).
Избыточное содержание натрия в почве значительно ухудшает
ее свойства: набухают почвенные коллоиды, увеличивается ще¬
лочность и подвижность органических и минеральных веществ,
разрушается структура почвы, ухудшается водопроницаемость,
водный и воздушный режим. Повышенное содержание натрия в
ППК резко снижает интенсивность поглощения фосфатов расте¬
ниями (см. рис. 2.206).
Степень токсичности засоления почв для сельскохозяйствен¬
ных культур характеризуется показателями токсичности (содержа¬
ние отдельных ионов в водной вытяжке, сумма токсичных солей,
токсичная щелочность, реакция почвенной среды, содержание об¬
Р2Оъ, м&экв/100 г почвы
20\
15
10
5
0	4	6	8	pH
P2Os, мг-экв/100 г почвы
Рис. 2.205. Доступность фосфора расте-	Рис. 2.206. Зависимость содержания ло¬
циями в зависимости от pH среды	ступного растениям фосфора от содер¬
жания Na в ППК
553

менного натрия). Предельное им
чение показателя токсичное ш,
выше которого начинается упкчг
ние роста и развития сельскохо »ш
ственных культур, называют н<>р«>
гом токсичности.
Значения порогов токсичное!п
зависят от состава солей, грануно
метрического состава, водно-фм ш
ческих свойств и водного режима
почв, климатических условий, ии/ы
и фазы развития растений, примени
емой агротехники и т.д. Значении
порогов токсичности, ниже которых
обеспечивается нормальное ра ти
тие всех сельскохозяйственных
культур, приведены в таблице 2.‘К’.
По содержанию обменного натрия порог токсичности cociaiuinei
10	% ППК для высокогумусных и 5 % для малогумусных помп. ( о
держание обменного магния не должно превышать 20 % ППК.
Содержание солей в расчетном слое почвы выше порога ток
сичности угнетает рост и развитие сельскохозяйственных кулмур
и снижает их урожай. Ориентировочная оценка потерь урожая n.i
засоленных и осолонцованных землях приведена в таблице 2.9.V
2.92. Зависимость относительной урожайности сельскохозяйственных кулмур
от типа засоления н порога токсичности
(но И. П. Айдарову, Я. А. Пачепскому, JI. Ф. Пестову)
Тип засоления
Порог токсич¬
ности, С*, %
Упри ОС**
Хлоридное
0,1
У- ехр{2,16 (0,1 - С)}
Хлоридно-сульфатное
0,2
У= ехр{1,48 (0,2-С)|
Сульфатное с содержанием гипса:
малым
0,3
У — ехр{0,87 (0,3 - С)>
большим
1
У= ехр{ 1,64 (1 - С)}
Содовое
0,1
У — ехр{—6,81 С2)}
Хлоридно-содовое и содово-хло-
0,1
У — ехр{4,35 (0,01 - С'))
ридное
Сульфатно-содовое и содово¬
0,15
У~ ехр{2.97 (0,02 - С’»
сульфатное
Осолонцевание:
для малогумусных
0,05
У= ехр{19,3 (0,0025 — < ')|
для высокогумусных
0,1
У=ехр{19.3 (0,01 - С’))
Примечание. С* — сумма солей в водной вытяжке, %, для осолонцсшмы*
почв С" — доля натрия в сумме обменных катионов.
554
У.%о
0,05
0,1
НС03,%
Рис. 2.207. Примерная зависи¬
мость между щелочностью н пло¬
дородием почвы

По солеустойчивости культурные растения и деревья подразде¬
ляют: на слабо-, средне- и солеустойчивые. К слабосолеусгойчи-
пым культурам относят: горох, фасоль, редис, клевер, люцерну
молодую, тимофеевку, миндаль, сливу, яблоню, грушу, пирами¬
дальный тополь. К среднесолеустойчивым культурам относятся:
дерновые, лен, подсолнечник, джугара, кунжут, лук, помидоры,
капуста, морковь, картофель, люцерна, отдельные сорта хлопчат¬
ника (в основном длинноволокнистого), инжир, виноград, шелко¬
вица, фисташка, белая акация, некоторые сорта алычи. К соле¬
устойчивым культурам относят: сахарную и кормовую свеклу,
репу, шпинат, спаржу, арбуз, отдельные сорта хлопчатника, пы¬
рей, мятлик, облепиху, лох, гранат, среднеазиатские ивы, карагач,
акацию, тамариск, саксаул черный.
Различные сорта одной и той же культуры значительно отлича¬
ются по степени солеустойчивости.
Солеустойчивость растений с возрастом изменяется. Наимень¬
шей солеустойчивостью растения обладают в молодом возрасте, в
фазе проростков — всходов. Затем она постепенно, но значитель¬
но повышается. В период формирования репродуктивных органов
солеустойчивость растений вновь заметно снижается, а после цве¬
тения — возрастает.
Солеустойчивость растений зависит также от других условий
среды: температуры воздуха, уровня водообеспеченности расте¬
ний, интенсивности их освещения и минерального питания.
Ьольшое влияние на солеустойчивость растений оказывает также
плодородие почвы и, в частности, уровень минерального питания.
На бедных почвах солеустойчивость растений заметно снижает¬
ся, а на почвах с повышенным уровнем минерального питания —
повышается. Для повышения солеустойчивости растений перед
посевом их семена замачивают в растворах солей, применяют
микроэлементы (В, Mn, Си, Zn, Со, Cd, J, Al, Мо), увеличивают
уровень минерального питания, а также дозы азотных и фосфор¬
ных удобрений.
На кислых почвах реакция почвенной среды оказывает разно¬
стороннее влияние на свойства почв и на растения (рис. 2.208).
С повышением доли обменных катионов водорода и алюминия
и ППК снижается насыщенность почвы основаниями (обычно
Са2+ + Mg2+). Водород, вытесняя Са из почвенного гумуса, повы¬
шает его дисперсность и подвижность, а насыщение водородом
минеральных коллоидных частиц приводит к их постепенному
разрушению. Этим объясняется небольшое содержание в кислых
почвах коллоидной фракции, плохая структура, низкая емкость
поглощения.
В кислых почвах повышается растворимость соединений Fe,
Mn, А1, В, Си, Zn; при избытке этих элементов продуктивность
555

Рис. 2.208. Зависимость урожяйшн-ш
сельскохозяйственных культур от pH
(по И. П. Айдарову):
/ — рожь; 2 — овсс; 3 — пшенты. 7 яч
мень
растений снижается. В то ж<’
время высокая кислотность по
нижает доступность такого
важного элемента, как Мо (см.
рис. 2.202).
При повышенном содержании подвижных соединений алюми
ния в почве образуются труднорастворимые фосфаты алюмиипн,
фосфор которых становится малодоступным растениям. Алюми
ний токсичен для многих растений; уже при концентрации AI п
растворе, равной 2 мг/л, наблюдается резкое ухудшение разнит я
корневой системы, нарушается углеводный, азотный и фосф;п
ный обмен в растениях. Более высокие концентрации алюминии
вызывают резкое снижение урожая зерновых культур и даже их
гибель (рис. 2.209).
Подвижные формы алюминия не только уменьшают урожли.
но и ухудшают его качество. Например, у пшеницы понижасп и
стекловидность зерна, уменьшается содержание клейкоиишп
Между кислотностью почв и содержанием в ней подвижных форм
алюминия имеется достаточно тесная связь; с уменьшением кт
лотности уменьшается и содержание А13+. Поэтому с уменыпоми
ш
Рис. 2.209. Влияние содержания подвижных форм алюминия на относи и* л.
ную урожайность культур:
/ — свекла столовая и сахарная; 2— люцерна; 3 — клевер красный, 4 — гречиха, люпин,
кукуруза, ячмень, кормовые бобы; 6 — лен; 7 — овес
556

см кислотности почв с помощью известкования одновременно
уменьшается и содержание подвижных форм алюминия. При pH > 5
содержание подвижного алюминия мало и не оказывает вредного
воздействия на растения.
В кислых переувлажненных почвах растения могут страдать от
повышенного содержания подвижного марганца, негативно влия¬
ющего на углеводный, фосфорный и белковый обмен, развитие
генеративных органов. Вызываемая марганцем токсичность — яв¬
ление более редкое, чем вызываемая алюминием, поскольку рас¬
тения могут выдержать гораздо более высокие концентрации ра¬
створимого марганца. Для проявления угнетающего действия мар¬
ганца необходимо сочетание низких значений pH и восстанови-
гельных условий в почве. По восприимчивости к действию
подвижного марганца сельскохозяйственные растения делят на
четыре группы: очень высокоустойчивые — тимофеевка луговая;
высокоустойчивые — овес, просо, кукуруза, люпин, турнепс; чув¬
ствительные — горох, гречиха, фасоль, репа, яровая пшеница, яч¬
мень, свекла столовая; высокочувствительные — люцерна, клевер
луговой, лен, озимая пшеница и рожь.
При повышенной кислотности почвенного раствора значи¬
тельно снижается биологическая активность почв. Почти не раз¬
виваются аммонифицирующие и нитрифицирующие микробы,
азотобактерии и бактерии, разрушающие фосфорорганичсские со¬
единения. В то же время хорошо развиваются некоторые формы
грибов, выделяющие ядовитые для растений вещества (пеницил-
лиум, фузариум, триходерма). Влияние реакции почвенной среды
на усвояемость фосфора растениями показано на рисунке 2.205.
Из-за недостатка оснований органическое вещество в кислых по¬
чвах не закрепляется, почвы обеднены питательными веществами.
При кислой реакции почвы прекращается превращение питатель¬
ных веществ в формы, доступные культурным растениям, что
приводит к снижению урожаев сельскохозяйственных культур (см.
рис. 2.207).
Повышение кислотности почвы резко увеличивает подвиж¬
ность тяжелых металлов (см. рис. 2.202), которые отрицательно
влияют на рост и развитие растений (рис. 2.210).
Таким образом, негативное влияние повышенной кислотности
па растения проявляется через недостаток Са2+, повышенную
концентрацию токсичных для растений ионов А13+, Мп2+, Н+, тя¬
желых металлов, изменение доступности для растений элементов
питания, ухудшение физических свойств почвы, снижение ее био¬
логической активности.
Для регулирования кислотности почв и связанной с ней под¬
вижных форм токсичных элементов необходимо знать оптималь¬
ные интервалы кислотности для сельскохозяйственных растений
557

Содержание в почве тяжелых металлов, мг/кг
Рис. 2.210. Урожайность зерновых и кормовых культур в зависимости от содержи
ния в почве тяжелых металлов Cd, Pb, Zn (по И. П. Айдарову):
У — чернозем типичный; 2 — дерново-подзолистая почва
и полезных микроорганизмов. Оптимальный интервал pH записи i
не только от физиологических особенностей сельскохозяйствен
ных культур, но и от растворимых почвенных компонентов. Мпо
гочисленными исследованиями установлены оптимальные предо
лы реакции почвенного раствора для возделываемых кулыур и
микроорганизмов (табл. 2.93 и 2.94).
2.93. Оптимальные интервалы pHtai почвенного раствора для растений
и микроорганизмов
Растение
pH
| Растение
pH
Люцерна
7,2...8
Хлопчатник
6,5...7,3
Сахарная свекла
7...7,5
Просо
5,5...7,5
Конопля
6,7...7,4
Рожь
5...7J
Капуста
6,5...7,4
Овес
5...7,5
Огурцы
6,4...7,5
Г речиха
4,7...7,5
Лук
6,4...7,5
Редис
5...7,3
Ячмень
6...7,5
Морковь
5,6...7
Пшеница:
Томат
5...К
озимая
6,3...7,5
Лен
5,5...6,5
яровая
6...7,3
Картофель
4,5...6,3
Кукуруза
6...7,5
Чайный куст
4... 5
Соя
6,5...7,5
Люпин
4,6. .(>
Горох
6...7
Брюква
4,8...5,5
Кормовые бобы
6...7
Тимофеевка
4,5...7,6
Фасоль
6,4...7,1
Азотобактер
6...Н
Клевер
6...7
Нитрификаты
6,8...7,К
Салат
6...7
Ден итрифи каты
7...Х
Подсолнечник
6...6,8
Оптимальные условия для развития микрофлоры, определит
щей процессы аммонификации, нитрификации, фиксации л пин
из воздуха, находятся при pH 6,5—8.
558

2.94. Пределы pH, при которых наблюдается максимальная усвояемость растениями
элементов питания
Элемент
N
Р
К S
Са, Mg
pH
6...8
6.5...7.5
8.5...10
6...7.5	6...10
8.5...10
7...8,5
Продолжение по горизонтали
Элемент
| Мп
1 _.в
Mo j Fe
| Си, Zn
pH
5...6,5
5...7
7...10 <4...6
5...7
По устойчивости к содержанию в почвенном растворе подвиж¬
ного алюминия сельскохозяйственные растения подразделяют на
особо-, слабочувствительные, среднеустойчивые и устойчивые. К
особо чувствительным относят: клевер красный, свеклу сахарную
и столовую, озимую пшеницу, озимую рожь, люцерну; к слабочув¬
ствительным: горох, фасоль, гречиху, яровую пшеницу, ячмень,
лен, турнепс; к среднеустойчивым: кукурузу, просо и картофель; к
устойчивым: тимофеевку, люпин, овес.
2.7.4. ПРОЦЕССЫ СОЛЕПЕРЕНОСА В ПОЧВАХ
Процессы солепереноса в засоленных почвах. Для описания со¬
вместного переноса влаги и солей в почвах, грунтах зоны аэрации
и грунтовых вод используют математические модели передвижения
влаги и взаимодействия жидкой и твердой фаз, которые могуг про¬
исходить в форме растворения, выщелачивания и ионного обмена.
Для наиболее простого случая (хлоридный и сульфатно-хлоридный
гип засоления), когда в почвах содержатся только хорошо раствори¬
мые соли (хлориды и сульфаты Na , Са+2 и Mg+2) и когда значение
почвенного поглощающего комплекса (ППК) не превышает
10... 15 мг • экв/100 г, водный раствор считают однокомпонентным
и он характеризуется общей концентрацией солей, или «суммар¬
ным эффектом», учитывающим различную токсичность ионов.
Дифференциальное уравнение солепереноса имеет вид
l-sHsj-T’ ^
где с — «суммарный эффект», с = С1~ + lOCOj2 + 0,4HCC)f + 0,2SC>42, или общая
концентрация солей, г/л (Cl-, СО*2, HCOj, SO42 — содержание соответствующих
ионов, мг • экв/л); / — время, сут; со — объемная влажность почвы и фунта, м3,/м3,
или активная пористость при полном насыщении; х— вертикальная координата, м;
/>* — коэффициент конвективной диффузии, учитывающий молекулярную д и ффу-
шю иона в покоящемся растворе и гидродинамическую дисперсию, т. е. неравно¬
мерное распределение скоростей течения влаги в порах почвы и грунта, м2/сут.
559

D* = Du + \q.
(2/KH)
q — объемный поток почвенной влаги или подземных вод через единицу площ.ши
(скорость потока), м£/м2 сут; X — параметр гидродинамической дисперсии, м
При хлоридно-сульфатном и особенно сульфатном тинах wui
ления, когда значительная часть солей находится в твердой фи к\
необходимо учитывать процесс их растворения. Для этого урашк*
ние (2.402) дополняют членом dSJdt, учитывающим изменение но
времени запасов нерастворимых солей,
^- = Yco(c-cH),	(2.401)
где SK — количество иона в нерастворенной (кристаллической) форме, кг • эки/м1,
у — коэффициент скорости растворения, сут"1; с„ — концентрация предельною
насыщения, кг • экв/100 г.
Наиболее сложно описание процесса солепереноса в почнпч.
содержащих соли в твердой фазе и обладающих физико-химиче
ской гетерогенностью, т. е. высокой емкостью катионного обмен.i
(ППК > 15...20 мг • экв/100 г). В этом случае в уравнении (2.40.’)
кроме растворения солей твердой фазы необходимо учитыпли.
физико-химическое взаимодействие раствора и почвы, в котором
участвуют одновременно несколько ионов, а ионообменная сори
ция каждого из них зависит от концентрации, состава растнорп н
значения ППК.
В природных условиях степной, сухостепной и полупустынной
зон наибэлее часто встречаются три основных иона Na+, Са'’ и
Mg+2. Принимая, что процесс сорбции каждой пары ионов прош
ходит независимо от содержания остальных ионов, и рассматри
вая равновесную динамику ионообменной сорбции, матемагпче
скую модель переноса трех ионов в почвах степной, сухостениоп и
полупустынной зон, записывают в следующем виде:
-т-=к>-р-;	<21""'
Vе0 с2 л/А^з	у/(йС3
N\ + N2 + Л/3 = N0,	(2. И)/)
где с, и Nj — содержание ионов Na+? Са2+ и Mg2+ в растворе и ППК, кг »кп/м'
Д* — коэффициенты конвективной диффузии для тех же ионов, м2/суг; /V,, им
560

кость катионного обмена (ППК), кг - экв/м3; К\н Кг — коэффициенты изотерм
ионообменной сорбции.
Система уравнений (2.405)...(2.407) является замкнутой и по¬
зволяет определить шесть неизвестных: три катиона в растворе и
гри в ППК. Для этого используют три дифференциальных уравне¬
ния для каждого катиона (2.405), два уравнения ионообменного
равновесия (уравнения изотерм сорбции) (2.406) и замыкающее
уравнение (2.407). Эту систему уравнений, как и во всех других
случаях, решают параллельно с уравнением влагопереноса (см.
раздел 2.5.1.1).
В наиболее простых случаях, когда в растворе присутствует
один катион в малой концентрации, его равновесное сорбирован¬
ное количество можно определить, использовав закон Генри
N = —сос,	(2.408)
а
где а — коэффициент сорбции катиона. Тогда процесс солепереноса можно опи¬
сать дифференциальным уравнением (2.402) для одного катиона и изотермой Ген¬
ри (2.408).
Уравнения (2.405)...(2.407) решаются на ЭВМ при соответству¬
ющих начальных и граничных условиях, включающих исходное
распределение солей в жидкой и твердой фазах, емкости катион¬
ного обмена и условия на верхней (х = 0) и нижней (х = L) грани¬
цах.
Для наиболее простого случая (наличие в почвах солей в жид¬
кой фазе, равномерное распределение концентраций по профи-
и ю, полное насыщение почв и испарение с поверхности почвы)
имеется аналитическое решение уравнения (2.402):
с = 0,5[erfcZ2 + e^_z*(erfcZi — 4c/erfcZi)], (2.409)
Q	С
I не с =	— (здесь с — концентрация солей в точке х в момент времени г, г/л;
с0_сп
I	„ - минерализация поступающих на поверхность почвы оросительных вод, г/л;
г„ - исходная концентрация солей в растворе, г/л); erfc и /erfc — специальные
_ х	ч/w
функции; Z\ — а( 1 + х); Zz = а(\ — х);	—	(здесь	а — параметр,	v
»корость фильтрации, м/сут; / — время, сут; X — параметр гидродинамической
нишсрсии; х — расстояние от поверхности почвы, м).
При условии а> 1, т. е. при длительной фильтрации, решение
(Л409) принимает вид
с = 0,5erfcc(l — х).	(2.410)
561

Для упрощения расчет по выражению (2.410) можно нести п
таблице 2.95.
2.95. Расчет по формуле (2.410)
fl(l-x)
1,5
0,8
0,6
0,4
0,2
0,002	0,017	0,08	0,13
0,2
0,28	0,39
Продолжение по горизонта м
с (1-х)	-0,2
-0,4
—0,6
-0,8
-1
-1,5
0,61
0,72
0,8
0,87
0,92
0,983	0,‘WH
Х,м
Для использования рассмотренных моделей при практических
расчетах необходимо определить следующие параметры солемере
носа: коэффициент гидродинамической дисперсии X, конце игра
цию предельного насыщения с„; коэффициенты изотерм сорбции
К\, Aj и а; коэффициент скорости растворения у. Значения ко >ф
фициента гидродинамической дисперсии X определяют путем ре
шения обратных задач с использованием данных промывок моно
литов и опытных площадок или по содержанию в почвах частим
d< 0,01 мм (рис. 2.211).
Концентрация предельного насыщения определяется расгно
римосгьюдля разных солей, которая при /= 18 °С составляет, г/и
CaS04 - 2,1; Na2S04 - 192; Na2C03 - 218; NaCl - 359; MgCI.,
548; CaCl2 — 745. При этом концентрация предельного насыпи-
ния хлоридов Na+, Са+2 и Mg+2 при температурах от 0 до 40 °С in
меняется незначительно и в расчетах ее
можно принять постоянной. Копнем I
рация предельного насыщения углскт
лых и сернокислых солей Na+, напри
тив, сильно зависит от температуры
При температуре < 0°С растворимся п.
этих солей резко снижается, что лршю
дит к переходу их в твердую фа»у. Га
створимость углекислого и сернокипм»
го Са+2 резко изменяется в зависимое!и
от pH среды и присутствия в распшр1
NaCl (рис. 2.212).
Эти особенности указанных со пен
необходимо учитывать при расчетах < о
левого режима почв и мелиорации «о
лонцов.
Коэффициенты изотерм иомооомем
ной сорбции и скорости расгиоремнн
солей твердой фазы определиютел т*
Содержание частиц с1<0,01мм, %
Рис. 2.211. Зависимость коэф¬
фициента гидродинамической
дисперсии X. по иону хлора для
почв различного грануломет¬
рического состава
(по И. П. Айдарову,
J1. Ф. Пестову)
562

Гис. 2.212. Растворимость в солевых
системах;
/	СО2—NaCl—CaS04—CaC03 (25 °С);
2	- твердая фаза; 3 — CaSCV 2Н20 +
+ СаСОз
\
ч
\
\
V
\
0,005 0,5
0,003 0,3
0,001 -0,1
манным лабораторных ана-
II	и зов Na+, Са+2 и Mg+2 в ра-
о 5	10	15	20
NaCl, вес. %
г. пюре ППК (К\ и К2) и по
о	i ношению массы иона в растворе к общему его содержанию в
почве (а, у). Коэффициенты К\ и К2 можно определить также вза-
иисимости от ППК: К\ = 0.0265ППК; К2 = 0,0065ППК. Коэффи¬
циенты К\ и К2 для почв с ППК от 15 до 45 мг • экв/100 г почвы
колеблются для пары ионов Na+ — Са+2: К\ = 0,4...1,2; для пары
ионов Na+ — Mg+2: К2 = 0,1—0,3.
Коэффициенты сорбции в изотерме Генри а колеблются в пре¬
делах 0,1...0,5, а коэффициенты скорости растворения у для наи¬
более часто встречающихся в природе форм гипса — 10—100 сут-1.
Условия использования тех или иных моделей солепереноса
для оценки динамики солевого режима почв определяются осо¬
бенностями почвенно-климатических и геохимических условий.
И пустынной и полупустынной зонах преобладает нейтральный тип
исоления от сульфатного до хлоридного. Характерная особенность
почв — накопление гипса и карбонатов, низкое содержание гумуса
п малая емкость катионного обмена (<10—15 мг • экв/100 г). Соле¬
ной режим почв формируется в основном процессами вышелачи-
нлния хлоридов и растворения сульфатов Na+ и Са+2. Процессы
ионообменной сорбции можно не учитывать. В этом случае дина¬
мику солевого режима почв рассчитывают по модели (2.402).
В сухостепной зоне наличие периодического промачивания и
шачительная неравномерность его по отдельным периодам и го¬
лам определяют следующие существенные особенности формиро-
напия солевого режима почв. Активно соли сульфатно-хлоридного
и члоридно-сульфатного химизма накапливаются в гидроморфных
условиях при близком залегании минерализованных грунтовых
иод. В автоморфных условиях почвы, как правило, не засолены,
карбонаты и сульфаты Са+2 вымыты на глубину 0,5...0,7 м, но в
563

грунтах и грунтовых водах зоны аэрации содержится большое ко.
личество водно-растворимых солей.
Периодическое промывание и промерзание почв сопрокожда'
ется сезонным накоплением хлоридов и сульфатов Na1. Особен¬
ности условий почвообразования — сравнительно высокое со¬
держание гумуса, высокая емкость катионного обмена (IIIIK '
= 20...25 мг -экв/100 г) и широкое распространение солонцом
Формирование солевого режима почв обусловлено процессами
выщелачивания, растворения солей твердой фазы и ионообмои
ной сорбцией. В этом случае для расчетов динамики соленого рс
жима используют модели типа (2.405)...(2.407).
Степная зона характеризуется отсутствием засоления и осолон
цевания почв (за исключением отдельных массивов с близким ia
леганием минерализованных грунтовых вод). Карбонаты и суш.
фаты Са+2 вымыты на глубину до 1,5 м, в грунтах зоны аэрации на
глубине 0...5 м содержатся сульфаты и карбонаты натрия. Почиы
степной зоны содержат большое количество гумуса и обладай»
высокой емкостью катионного обмена (25...45 мг - экв/100 г)- Ос
новное значение в формировании солевого режима и свойсти >тич
почв имеют процессы ионообменной сорбции, в связи с чем |>о
альную опасность представляет не накопление водно-растнори
мых солей в почвах, а изменение состава ППК и осолонценанне
При увеличении концентрации почвенного раствора происходим
сорбция Na+, а при интенсивном промывном режиме в результат
смещения карбонатных и ионообменных равновесий может но
явиться сода. Следовательно, для расчета динамики солевот
жима необходимо использовать модели (2.402)...(2.407).
Процессы солепереноса в кислых почвах. Лесостепная и лееиаи
зоны характеризуются недостатком тепла и избыточным увлажне¬
нием, в связи с чем в почвах, грунтах зоны аэрации и грутчжыч
водах не содержатся водно-растворимые соли. Почвы этих зон oi
личаются дефицитом ионов Са2+ и Mg+2, ненасыщенностыо осно
ваниями и кислой реакцией.
Увеличение кислотности почвенного раствора сопровождае и ч
увеличением растворимости соединений алюминия и маргаина и
почве. Повышение их в растворе ухудшает развитие растений да *■
сильнее, чем избыток водорода. Избыточное поступление алюми
ния и марганца нарушает углеводородный, азотный и фосфорный
обмен в растениях.
Для понижения содержания алюминия и марганца в ночиеп
ном растворе и перевода их в труднорастворимые безвредные /им
растений формы необходимо снизить кислотность почв с номо
щью известкования.
При внесении в почву извести (СаСОэ) под влиянием угоны к >0
кислоты, находящейся в почвенном растворе, карбонат килышч
564

постепенно превращается в бикарбонат кальция Са(НС03)2
СаС03+Н2С03 -> Са(НС03)2.
Бикарбонат кальция — гидролитически щелочная соль, при
изаимодейсгвии с водой почвенного раствора повышает концент¬
рацию ионов кальция и ионов гидроксида:
Са(НС03)2 + 2Н20 -» Са(ОН)2 + 2НгО +2С02,
Са(ОН)2 -> Са 2+ + 20Н \
Кальций вытесняет водород и алюминий из ППК и нейтрали¬
тет обменную кислотность
[ППК5-]2Са2+Н+ + Са(ОН)2 -► [ППК4-] 2Са2+ + 2Н20;
[ППК6~]2А13+ + ЗСаС03 + ЗН20 -» [ППК6"]ЗСа2+ + 2А1(ОН)3 +
+ЗСОгТ.
Взаимодействие извести и доломита с почвенным раствором
можно выразить обшей схемой
[ППК2-]2Н+ + СаС03 = [ППК2-]Са2+ + Н20 + С02;
| ППК4~]4Н+ + СаС03 + MgC03 = [ППК4-]Са2+Мё2+ + 2Н20 + 2СОг.
При внесении в кислую почву силикатов кальция или магния
при надлежащей тонине помола они разлагаются, при этом кроме
раскисления почва обогащается коллоидальной Si02, способству¬
ющей улучшению условий фосфорного питания растений,
[ППК2_]2Н+ + CaSi03 = (ППК2-]Са2+ + Si02 + Н20;
[ППК4-]4Н++ CaSi04 = (ППК’-рСа2* + Si02+2Н20.
Опыты показывают, что применение гипса на известкованных
почвах дает положительный эффект. При сочетании известкова¬
ния с гипсованием в почвенном растворе создается высокая кон¬
центрация кальция, какую не могут создать ни СаС03, ни
Са(НС03)2. Последнее обстоятельство имеет большое значение
для повышения эффективности известкования. Дело в том, что
органические вещества кислых подзолистых и дерново-подзоли-
«тых почв по своим свойствам в значительной степени отличаются
от органических веществ черноземов, в частности они более дис¬
персны и коагулируют лишь при более высокой концентрации
565

кальция в растворе. Даже в насыщенных водных растворах ( а< '< >,
содержание кальция не достигает такого значения, при котором
прекращается пептизация ульминовой кислоты. Растворимое-п.
гипса настолько значительна, что в почвенном растворе со (даем и
необходимая для коагуляции ульминовой кислоты концентра мни
кальция.
При совместном применении извести и гипса, кроме топ», i>i.i
стрее достигается насыщение ППК основаниями, его ней гран и м
ция, так как в этом случае в почвенном растворе все время нол
держивается высокая концентрация кальция при слабощелочном
реакции. Происходящие при этом в почве процессы схематичен' и
можно представить так:
[ППК2-|2Н+ + CaS04 [ППК2-]Са2+ + H2S04;
СаСОз H2S04 <-» CaS04 + Н2СО3.
Образующаяся в результате взаимодействия гипса с ненасм
щенной основаниями почвой H2S04 воздействует на СаСОз
гичнее, чем С02. Таким образом, внесение гипса дополни гемм in
к извести повышает эффективность известкования. При внесении
в почву полных доз извести она также нейтрализует органически»
кислоты, содержащиеся в кислых почвах,
2RCOOH +Са(ОН)2 -> Ca(RCOOH)2 +2Н20.
Поскольку в процессе нитрификации образуется азотная ки>
лота, то и она одновременно нейтрализуется
2HN03 + СаС03 Ca(N03)2 + 2Н20 +С02.
Таким образом, при внесении полной нормы извести устрани
ется актуальная и обменная кислотность, значительно снижаем ч
гидролитическая кислотность, повышается содержание калмши и
почвенном растворе и степень насыщенности почвы осноианпн
ми, а также уменьшается содержание в почве подвижных соедшн
ний алюминия, железа, марганца, тяжелых металлов. Эти пени
ства переходят в нерастворимую форму, и поэтому вредное н*
действие на растения устраняется.
При подкислении (природном или антропогенном) и раемп
лении почв путем известкования происходит физико-химичегюг
взаимодействие между жидкой и твердой фазами почвы и форме
растворения, выщелачивания и ионного обмена одновременно
нескольких ионов. Ионообменная сорбция каждого из ионоп и
висит от концентрации, состава почвенного раствора, значении
566

ППК и кислотности почв, т. е. в кислых почвах происходят про¬
цессы, аналогичные процессам засоления — рассоления почв.
Для расчета процессов подкисления и раскисления (известко-
нания) почв можно также использовать математические модели
(2.405...2.407), рассмотрев взаимодействие катионов Н+, Са2+,
Mg2+, А13+ в почвенном растворе и ППК, учтя соответствующие
палентности.
Основные катионы, которые преобладают в ППК и наиболее
сильно влияют на реакции диссоциации и обмена Н+-ионов —
Са2+ и Mg 2+.
Реакцию обмена ионов Н+ и Са 2+ можно записать так:
[ППК" ]2Н+ + 0,5Са2+ <-> [ППК2~]Са2+ + 2Н+.
Принимая, что процесс сорбции каждой пары ионов (Н+—
Са2+; Н+—Mg2+; Н+—А13+) происходит независимо от содержания
остальных ионов, уравнение равновесной динамики ионообмен¬
ной сорбции имеет вид:
для ионов Н+ и Са2+
Nh _ v Сн
л/N^ л/С^’
где Кн и Nca — содержание ионов Н+ и Ca2f в ППК, кг • экв/м3; Сн и Сса — со¬
держание ионов Н+ и Са2+ в почвенном растворе, кг • экв/м3; К — коэффициент
изотермы ионообменной сорбции.
Аналогично можно записать уравнения ионообменной сорб¬
ции и для пары ионов Н+—Mg2+ и Н+—А13+.
Методика определения параметров переноса ионов Н+, Са2+,
Mg2+, А13+, включая коэффициент гидродинамической дисперсии,
концентрацию предельного насыщения, коэффициенты изотерм
сорбции, коэффициент скорости растворения, аналогична той,
которую используют при определении указанных параметров на
«асоленных землях [см. формулы (2.405)...(2.407)]. Степень кис¬
лотности почвенного раствора можно измерить непосредственно в
суспензии почвы 1:2с помощью стеклянных электродов с Н+
функцией.
Определение параметров солепереноса. Достоверность решения
вдач по прогнозированию солевого режима почвогрунтов при
промывках засоленных земель в значительной степени зависит от
точности определения параметров солепереноса — эффективной
мористоста со и коэффициента гидродинамической дисперсии X.
Их находят по несорбируемому иону хлора для каждого выделен¬
ною контура по данным опытных промывок монолитов почво-
567

грунта в лабораторных условиях или по данным опытных и ромы
вок небольших площадок в полевых условиях.
В первом случае из различных генетических горизонто» огни
рают монолиты почвы с минимальными размерами 0,2 х 0,2 х 0,2 м;
целесообразно опробование слоя 0...1 м путем последовательной
промывки двух монолитов высотой по 0,5 м, они могут быть и
форме параллелепипеда или цилиндра. Монолиты почвы загружу
ют в кожух из металла или органического стекла, а промежуток
между монолитом почвы и кожухом заливают парафином, биту
мом или жидким раствором из этой же почвы. Монолиты засолен
ных почв промывают пресной водой. Исходно незасоленные но
чвы и солонцы промывают раствором соли СаС12 с концентрацией
иона хлора 3 г/л. Слой воды на поверхности монолита почиы не
должен превышать 0,5 см.
По результатам лабораторного опыта строят график изменения
концентрации фильтрата по иону хлора во времени — выходная
кривая (рис. 2.213).
Коэффициент гидродинамической дисперсии А. определяют но
точкам выходной кривой. Для этого по выходной кривой (см
рис. 2.213, б) для трех значений С (0,8; 0,5; 0,3) находят промин
ную норму NM. Затем определяют N = Nnt/mai. и с графика (см
рис. 2.213, а) снимают значения Ре. После этого вычисляют X
= И/ Рета и среднее из трех значений. Эффективную пористость
та определяют по моменту времени /0, когда на выходе из монолит
появляется порция фильтрата с относительной концентрацией (’
= [C(h,t0) — CJ / (Q) — CL) = 0,5 (см. рис. 2.213, б). Для этого им
числяют «фактическую» скорость движения раствора по по|>;ш
грунта, м/сут,
V = h/t0,
(2.411)
С-(С-С^)/(C0-CL)
Рис. 2.213. Схемы к расчету параметров солепереноса:
а — при промывке монолита: / — рассоление; 2 — засоление; б — при промывке плошшп- и
/ — исходное засоление; 2 — засоление после промывки
568

где h — длина монолита, м, а затем пористость
та = v/ve/,	(2.412)
где v — скорость фильтрации раствора в опыте, м/сут.
Параметры солепереноса по данным опытных промывок площа¬
док определяют втипичных почвенных и гидрогеологических усло¬
виях. Площадки оборудуют в таком порядке: выбирают ровный
участок земли, на котором разбивают площадку размером 2 х 2 м;
обваловывают ее валиками высотой 0,1 ...0,15 м, которые укрепляют
полиэтиленовой пленкой для исключения боковой фильтрации.
Промывную норму подают на площадку с помощью лейки или
дождевального устройства. Фиксируют объем вылитой воды и
время. Рядом с площадкой устанавливают испаритель ГГИ-3000
для учета количества испарившейся воды за время опыта.
Параметры солепереноса рассчитывают по иону хлора. Если
исходная эпюра засоления близка к равномерной, то параметры
солепереноса определяют следующим образом. На эпюре засоле¬
ния после промывки находят координату х0 точки, где с = 0,5 (см.
рис. 2.213, а), и по ней вычисляют фактическую скорость, м/сут,
движения воды по порам фунта \ef = хь/4ъ гДе k — фактическое
время промывки, сут. Активную пористость вычисляют по форму¬
ле (2.412). Коэффициент гидродинамической дисперсии X находят
по графику (рис. 2.214). Вначале определяют среднее содержание
солей в метровом слое до и после промывки, затем вычисляют от¬
носительную концентрацию С = (С — СП)/(С0 — Сп) (где С0 и С —
исходное и допустимое содержание солей в расчетном слое, %;
Q — минерализация промывной воды, %) и N =	/соX и по но¬
мограмме (см. рис. 2.214) находят значение безразмерного пара¬
метра Ре. После чего определяют X = h/Pew.
Ск
1,0х
0,9
0.8
0,7
0,6
0.5
0.4
0,3
0,2
0,1
О
Рис. 2.214. График для определения промывной нормы нетто (по В. X. Хачатуряну)
569

При отсутствии данных параметр гидродинамической дис1к-|>
сии А. (по иону хлора) ориентировочно можно определить по t p;i
фику (см. рис. 2.211) в зависимости от гранулометрического сог ги
ва почв.
Коэффициенты изотерм ионообменной сорбции рассчитмишш
по экспериментальным данным совместного определения каик»
нов Mg2+, Са2+, Na+ в почвенном растворе и ППК. По резуш.та шм
эксперимента для каждого горизонта составляют таблицу, и кот
рую записывают значения С\, С2, С3, N\, N2, N$,	\,
N2/C2/C3, где Cu C2, C3 — концентрация Mg2+, Ca2+, Na'1 н 110
чвенном растворе, мг-экв/100г; Wj, N2, N3 — содержание Mjy\
Ca2+, Na+ в ППК, мг- экв/ЮОг. Эти значения наносят на графи
ки: на одном — по оси абсцисс откладывают значения Cj/y/Q, :i и<*
оси ординат — Ni/Jn^ , на другом — соответственно С2/С3 и /V2//V1
Полученные области точек аппроксимируются прямыми л им и
ями. По тангенсу угла наклона прямой определяют К\2 и А.м
Изотерма ионного обмена для пары ионов Na+—Са2+ для chci
ло-каштановых почв Ногайской степи показана на рисун
ке 2.215.
По данным Д. С. Орлова, для черноземов эти константы меня
ются в следующих пределах: К\2 = 0,06—0,25; К23 = 1,5—3. При «и
сутствии указанных ранее данных коэффициенты изотерм со|П>
ции вычисляются по формулам И. П. Айдарова:
для пары ионов Na+ — Са2+
К12 = 0,0265ППК;	(2.4 И)
для пары ионов Са2+ — Mg2+
К23 = 0.0345ППК.	(2.411)
Значения коэффициентов изотерм ионного обмена для ночи
России приведены в таблице 2.96.
Рис. 2.215. Изотерма ионного о«>м»
на для светло-каштановых iiomii lid
гайской степи (в слое 0...I00 см)
570

2.96. Коэффициенты изопгерм ионного обмена для почв России
Почва
Ионный
обмен
Емкость ППК,
мг • экв/100 г
Ионная сила
Констант*
Чернозем
NaCa
40
0..Д05
1,0
NaCa
40
0,05...0,2
0,22
Каштановая
NaCa
25
0...0,05
0,6
»
NaCa
25
0,05...0,2
0,16
Светло-каштановая
NaCa
15...20
0...0,05
0,44
NaCa
15...20
0,05...0,2
0,13
Серозем
NaCa
10
0...0,05
0,26
NaCa
10
0,05...0,2
0,05
Чернозем
CaMg
51
0,03
0,38
CaMg
51
0,15
0,372
CaNa
51
0,2
0,06
Слабоподзолистая:
глинистая
knh4
1,37
легкосуглинистая
knh4
1,93
супесчаная
knh4
1,90
Чернозем:
NaCa
41
0..ДЗ
0,204
обыкновенный
NaMg
41
0..ДЗ
0,294
карбонатный
MgCa
41
0...0,3
0,694
2.7.5. МЕЛИОРАЦИЯ ЗАСОЛЕННЫХ И КИСЛЫХ ПОЧВ
Основная цель мелиорации засоленных и кислых почв — регу¬
лирование содержания и химического состава водно-растворимых
солей в почвенных растворах, состава ППК и кислотно-щелочных
условий в оптимальных пределах. При мелиорации природно-за¬
соленных почв хлоридного, сульфатно-хлоридного и хлоридно-
сульфатного типов засоления первым этапом освоения является
удаление избытка водно-растворимых солей из корнеобитаемого
слоя, мощность которого в зависимости от вида сельскохозяй¬
ственных культур составляет 1... 1,5 м. При мелиорации природ¬
ных солонцов, содово-засоленных и кислых почв первый этап ос¬
воения заключается в регулировании химического состава почвен¬
ных растворов, состава ППК и кислотно-щелочных условий в
корнеобитаемом слое.
Избыточное содержание водно-растворимых солей при нейт¬
ральном типе засоления удаляют за счет промывок, т. е. подачи
воды на поверхность почвы в количестве, необходимом для ра¬
створения и выноса растворенных солей за пределы корнеобитае¬
мого слоя. Химический состав почвенных растворов, состав ППК
и pH солонцов и содово-засоленных почв регулируют за счет при¬
менения химических мелиораций (внесение гипса, кальцийсодер¬
жащих соединений и минеральных кислот), нейтрализации ще¬
лочности, вытеснения из ППК ионов Na+, Mg2+ и замены их на
ионы Са+2, а также за счет проведения промывки с целью вымы¬
571

вания из корнеобитаемого слоя продуктов химических и иожюь
менных реакций. Химический режим почвенных растворов, со
став ППК и pH кислых почв регулируют, применяя химически»
мелиорации (внесение извести) без проведения промывок.
Важно отметить, что разовые промывки и химические мел но
рации — первый этап освоения засоленных почв — и не гарант
руют их от реставрации засоления и подкисления. Это свя win»«
тем, что природные и антропогенные геохимические процессы,
как правило, не совместимы, т. е. действуют в разных направлепп
ях и после прекращения промывок и химических мелиорации
раньше или позже природные геохимические процессы приводя!
к реставрации засоления, осолонцевания и подкисления почв.
Таким образом, для устойчивого и необратимого регулирова
ния содержания и химического состава водно-растворимых сомш
в почвенных растворах, состава ППК и кислотно-щелочных уело
вий в почвах необходимо периодически или постоянно проводи 11.
промывки и химические мелиорации. В связи с этим при мелио
рации природно-засоленных и кислых почв выделяют два перпо
да: период освоения (1 ...3 года), цель которого — удаление и 1G1.11
ка водно-растворимых солей, улучшение химического состава но
чвенных растворов, состава ППК и pH за счет капитальных про
мывок и химических мелиораций, и эксплуатационный период, и
течение которого поддерживают оптимальное содержание и хп
мизм водно-растворимых солей в почвенных растворах, состав
ППК и pH за счет проведения ежегодных профилактических про
мывок или влагозарядковых поливов, промывного режима орошс
ния и периодического внесения химических мелиорантов (пип ,
известь и др.).
2.7.5.1. ПРОМЫВКА ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ
Промывки засоленных почв подразделяют на капитальные и
эксплуатационные (профилактические). Капитальные промывки
проводят при среднем и сильном исходном засолении почв, жеп
луатационные — при слабом засолении. Нормы капитальных п
эксплуатационных промывок зависят от содержания и хими »мл
водно-растворимых солей в почве, мощности промываемого слоя
водно-физических и физико-химических свойств почв и грум гои,
минерализации промывной воды и условий отвода промывной
воды.
Промывная норма нетто — количество воды, необходимое дм я
растворения и выноса водно-растворимых солей из расчетною
слоя почвы, измеряется в метрах слоя воды или кубометрах на тек
тар (м3/га).
572

Промывная норма брутто Nbr равна промывной норме нетто,
деленной на КПД оросительной сети rj, плюс количество воды
£о, испарившейся с водной поверхности за время промывки, и
минус атмосферные осадки Ос за этот же период
Nbr - —+Е0-Ос.	(2.415)
Л
Для условий равномерного по профилю исходного засоления и
полного насыщения почв при обеспеченном оттоке промывных
вод дренажем промывную норму нетто можно получить, решая
уравнение (2.402):
формула С. Ф. Аверьянова
Л^т^Л^ + Лр);	(2.416)
формула А. И. Голованова
Nnl-та (2Ayj'kmahp +Ар),	(2.417)
где Nn _ промывная норма нетто, м слоя воды; та — эффективная пористость,
равная пористости почвы в расчетном слое, уменьшенной на объем защемленного
воздуха, та — (0,95...0,98)-/и (т — пористость почвы, доли объема); А — коэффи¬
циент, зависящий ог требуемой степени опреснения (табл. 2.97); Ар — мощность
промывного слоя, м; остальные обозначения см. с. 569.
2.97. Значения параметра А в формулах (2.416)_и (2.417) в зависимости от степени
опреснения с
1
Л 1
1 С •
А
1 ' 1
А
0,001
2,19
0,1
0,91
0,3
0,37
0,005
1,82
0,12
0,83
0,35
0,27
0,01
1,65
0,14
0,75
0,4
0,18
0,02
1,45
0,16
0,7
0,45
0,09
0,04
1,24
0,18
0,65
0,5
0,0
0,06
1,1
0,2
0,60
0,08
0,99
0,25
0,48
Для расчета промывной нормы нетто можно использовать номо-
фамму (см. рис. 2.214). При этом вначале определяют с и параметр
Пекле Ре = —к-, а затем по номограмме — относительную промыв-
так
ную норму Nnl, после чего вычисляют промывную норму нетто Nnt =
= Nnlmjt.
573

Промывные нормы при хлоридном, сульфатно-хлоридиом п
хлоридно-сульфатном тапах засоления рассчитывают по ионам
хлора или по сумме токсичных солей, при промывках солопцои и
содово-засоленных почв — по ионам Na+ и HCOJ. Расчетную
обеспеченность исходных запасов солей в расчетном слое прими
мают равной расчетной водообеспеченности оросительной смете
мы. Промывные нормы при капитальных промывках MOiyr со
ставлять 5...30 тыс. м3Да.
Поскольку при капитальных промывках используют ороси
тельную сеть, запроектированную на эксплуатационный период,
то необходимо проверить ее пропускную способность по зависи
мости
где </гпах — максимальная ордината графика гидромодуля, л/(с ■ га); /пром — продол
жительность промывки, сут; т| — коэффициент полезного действия оросительной
сети; Лфорс — коэффициент форсирования, /4^^= 1,15.
При Л'гбр< Nop промывку можно провести за один сезон, при
N6p> N0р — за два сезона.
Капитальные промывки проводят в вегетационный период,
когда освобождаются водные и трудовые ресурсы и расходы поды
на испарение минимальны. Для повышения эффективности рас
соления почв промывную норму на поля подают отдельными гак
тами по 2...3 тыс. м3/га. Перерывы между тактами должны бы i ь
достаточными для полного впитывания промывной воды в почну.
Капитальные промывки засоленных почв проводят на фоне см
стематического горизонтального или вертикального дренажа. При
глубоком залегании уровня грунтовых вод (> 10 м) допускается
проведение капитальных промывок без дренажа с удалением со
лей из корнеобитаемого слоя в грунты зоны аэрации. Интенеиь
ность отвода грунтовых промывных вод, м/сут,
где N„т — промывная норма нетто, м; t — продолжительность промывки, сут
При больших нормах на почвах с низкой фильтрационной пю
собностью для уменьшения срока промывок и повышения эффск
тивносги использования промывной воды проводят глубокое рыч
ление почв.
Для обеспечения требуемой интенсивности отвода промыкпмх
вод систематический дренаж при необходимости дополняют ирг
86,49тах^пром у
	Л,
(2.41 К)
(2.41*))
574

менным. Наиболее надежный тип временного дренажа — мелкий
(0,8...1,2 м) открытый дренаж.
При проведении капитальных промывок временный дренаж
рассчитывают на отвод грунтовой воды интенсивностью
где qvр — интенсивность отвода грунтовых вод временным дренажем, м/сут; qo —
требуемая интенсивность отвода 1рунтовых вод, м/сут; qa — интенсивность отвода
фунтовых вод систематическим дренажем, м/сут.
Временный дренаж рассчитывают с учетом способа промывки.
Если промывки проводят тактами, перерыв между которыми до¬
статочен для впитывания поданной воды, то расстояние между
временными дренами определяются подбором по формуле
А. Н. Костякова
Если промывки проводят при постоянном затоплении (под ри¬
сом), то расстояние между временными дренами рассчитывают по
формуле В. В. Ведерникова
где В — расстояние между временными дренами, м; А: — коэффициент фильтра¬
ции водоносного пласта, м/сут; А — глубина временных дрен, м; d — диаметр
ярен, м, d = 0,56в + й„ (в — ширина временных дрен по дну, м; А„ — глубина воды
ио временных дренах, м); hx — слой воды на поверхности почвы, м.
Важное значение имеет техника капитальных промывок. В за¬
сушливой зоне, где применяют поверхностный способ полива,
промывку проводят по мелким чекам отдельными тактами без
сброса промывной воды (рис. 2.216, а); по мелким чекам с посто¬
янным затоплением и перепуском воды из чека в чек с частич¬
ным поверхностным способом (рис. 2.216, б); по крупным чекам
отдельными тактами (рис. 2.217). В лесостепной и степной зонах
промывку проводят с использованием дождевальной техники.
Промывки по мелким чекам — один из самых распространен¬
ных способов на слабопроницаемых почвах при устройстве вре¬
менного дренажа. В этом случае размеры чеков определяются рас-
сгояниями между временными дренами и уклонами поверхности
Явр Яо Яду
в-
nkh
(2.420)
(2.421)
575

Рис. 2.216. Схемы промывки почв тактами по мелким чекам:
а — с последовательным их затоплением; б — с перепуском воды из чека в чек и постоянном
затоплении; У и 3 — участковый и временный оросители; 2 — водовыпуск из участковой) <>|»и
сителя; 4 закрытая дрена с наддренной полосой, огражденной валиками; 5 — поперечны»
валики; 6 — временные дрены и их коллектор; 7 — открытый коллектор
земли (разница в отметках поверхности земли в крайних точкач
чеков не должна быть больше 10 см). Размеры чеков обычно со
ставляют от 20 х 20 до 50 х 50 м.
Наиболее эффективна «полосовая» промывка, когда подачи
промывной воды начинается с центральной части поля с носи1
пенным затоплением остальной части. Этот способ промывки га
мый трудоемкий и дорогой, но обеспечивает быстрое и равпомгр
ное рассоление почв по ширине поля.
На хорошо водопроницаемых но
чвах при малых уклонах поверх! юг гм.
	когда необходимости во временном
дренаже нет, применяют промывки но
крупным (1 ...3 га) чекам (гм
рис. 2.217). Этот способ промывки oi
личается высокой производители км
тью и простотой распределения про
мывной воды по чекам.
IZ
Рис. 2.217. Расположение крупных чекоп п мг*
дренье с закрытыми дренами при одностороннем
уклоне поверхности:
/ — открытый собиратель; 2 — банкет открытой»»»*<»»»
рателя; 3 — закрытая дрена; 4 - валы чекой; 5 помп
выпуски; 6- участковый ороситель
576

В ряде случаев применяют промывки одновременно с посевами
риса. Промывки выполняют по мелким чекам при постоянном за¬
топлении и частичном сбросе промывной воды. Однако этот спо¬
соб не обеспечивает равномерности рассоления по площади поля
и,	самое главное, требует огромных объемов воды, так как про¬
мывную норму определяют не соображениями рассоления почв, а
условиями выращивания риса.
Наибольший эффект рассоления почв достигается при движе¬
нии влаги при неполном насыщении, для чего воду подают от¬
дельными тактами или применяют дождевание. При этом соли
вымываются как из крупных, так и из мелких пор почвогрунта;
при минимальном воздействии на органическую часть почвы до¬
стигается равномерность рассоления по промываемой площади и
расходуется меньший объем воды на вынос одного и того же коли¬
чества солей по сравнению с напорной фильтрацией при полном
водонасыщении.
Наиболее эффективное использование промывной воды обес¬
печивается при следующих скоростях фильтрации: в легких по
гранулометрическому составу почвах 0,025...0,05 м/сут, в сред¬
них — 0,01...0,03, в тяжелых — 0,01 м/сут. При скорости фильтра¬
ции в тяжелых почвах менее 0,01 м/сут ее увеличивают с помощью
рыхления, внесения навоза и других структурообразователей.
Интенсификации процесса промывок достигают также различ¬
ными агротехническими приемами (щелеванием, кротованием,
глубоким рыхлением, мелиоративной вспашкой) и химическими
мелиорациями, создающими структуру, повышающую фильтра¬
ционную способность почв и грунтов. После окончания промыв¬
ки по чекам проводят солевую съемку, промывку недопромытых
участков, заравнивание временной оросительной сети, планиров¬
ку поверхности полей, глубокую вспашку.
Промывку дождеванием применяют в лесостепной и степной
им tax, где распространены в основном черноземные и каштано¬
вые почвы, содержащие большое количество гумуса и обладаю¬
щие высокой емкостью поглощения (20...40 мг • экв/100 г). Здесь
чисто встречаются солонцы, а при близких грунтовых водах — и
• олонцы-солончаки.
При промывке дождеванием воду подают одновременно на
(юльшую площадь, не вызывая затопления и сосредоточения
фильтрационных токов, не уплотняя почву и не разрушая ее
■	труктуру, исключая быстрый подъем уровня грунтовых вод. При
'юждевании можно свободно регулировать количество дробных
норм и перерывы между тактами и с учетом водопроницаемости
почв добиваться оптимальных скоростей фильтрации промывной
моды.
11ромывку дождеванием проводят на фоне дренажа или в усло¬
577

виях достаточно глубокого залегания уровня грунтовых иод и пш
бодную емкость грунта. При этом поверхностный сброс поди и<-
допускается.
При назначении норм промывных поливов дождеванием (ютт
1000м3/га, подаваемых без перерыва на тяжелых по грануломп
рическому составу почвах, следует предусмотреть глубокое рых и
ние и приемы задержания стока на поверхности.
При промывке дождеванием используют стационарную ороси
тельную сеть и дождевальную технику, запроектированную на ж
сплуатационный период.
Время проведения промывок дождеванием: в европейском ча
сти Российской Федерации в осенне-весенний период, в {аиад
ной и Восточной Сибири — только в весенний период. При ктм
необходимое условие — совмещение сроков окончания промыжн
со сроками завершения влагозарядковых поливов.
Эксплуатационные промывки проводят в осенне-зимний ими
весенний период в виде грузных (1,5...3 тыс. м3/га) поливов. Ире
менный дренаж на период эксплуатационных промывок не нрг<
дусматривакгг.
При мелиорации засоленных земель необходимо соблюла и.
следующие экологические требования: минимальные заборы поды
на промывку, недопущение (минимизация) сброса минерал н ю
ванных и загрязненных токсичными веществами вод в водные и<
точники и ухудшения качества водных ресурсов. А в период сет.
скохозяйственного освоения: создание оптимальных мелиорант
ных режимов, включающих регулирование водного, солевого, мм
тателыюго, гумусового режимов почв; недопущение создании
гидроморфного режима почвообразования; расширенное военро
изводство почвенного плодородия и биологической продуктишт
сти почв; минимизация инфильтрационного питания груитпимч
вод; исключение загрязнения грунтовых и поверхностных вод мс«
тицидами, нитратами и другими токсичными веществами.
2.7.5.2.	ХИМИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ
Для улучшения свойств и повышения плодородия таких ночи
необходимо: снижение щелочности; вытеснение ионов Na' м
Mg2+ из ППК и замещение их ионами Са2+; удаление продумои
химических реакций и избытка водорастворимых солей из корме
обитаемого слоя; улучшение водно-физических и агрофизических
свойств почв. Сложность их мелиорации заключается в необходи
мости совместного применения различных методов мелиораммм
химических, водных, агротехнических, биологических.
Химические мелиорации обеспечивают нейтрализацию щеноч
578

пости и замещение ионов Na+ и Mg2+ в ППК на Са2+. Нейтрали-
(ация щелочности происходит при внесении окисляющих мелио¬
рантов, удалении ионов Na+ и карбонатов натрия из почвы.
Для хода обменных реакций с ППК должно быть искусственно
обеспечено повышенное содержание ионов Са2+ в почвенном ра-
iпюре, так как кальций обладает большой энергией поглощения и
является хорошим структурообразователем.
Допустимое содержание ионов натрия и магния в ППК,
по ухудшающее свойства почвы, для разных почв различно
(габл. 2.98).
2.98. Допустимое содержание ионов натрия и магния в ППК
Зона, почвы
Емкость ППК,
мг * экв/100 г
Na+, % ППК
Mg2*, %
Степная
Черноземы обыкновенные
о
о
СП
3...5
20
Черноземы южные
20
5
20
) 1 у гово-черноземные
30
5
25
Сухостепная
1V м но- каштановые
30...35
5...6
30
К титановые
5...20
10
30
Полупустынная
<'петло-каштановые
15
10
30
В сероземных почвах ввиду малой емкости поглощения содер¬
жание натрия мало и не создаст опасности осолонцевания, не
ухудшит агрофизические свойства почвы. Химические мелиора¬
ции там не проводят.
Содержание ионов Na в ППК влияет на реакцию почвенного
раствора pH. Для каштановых и черноземных почв И. П. Айдаро-
HI.1M получена зависимость
pH = 6,6+0,5>/Na,	(2.422)
I	/ic Na — содержание натрия, % от ППК.
Водные мелиорации нужны для промывок почв с целью удале¬
ния из почвы избытка растворимых солей (хлоридов и сульфатов
nai-рия и магния) с учетом вторичных солей — продуктов хими¬
ческих реакций при внесении химических мелиорантов. Без уда-
|цч|ия этих солей обменные реакции будут обратимыми и не дадут
мелиоративного эффекта.
При среднем и сильном содовом засолении (^нсо3 > 0,8 м • экв/100 г)
II	иерхнем метровом слое также требуются промывки. Если сода
579

содержится на глубине 1 м и ниже, а уровень грунтовых иод мне
гает на глубине 2 м и выше, то создается угроза возобновления со
дового засоления (по опыту, через 3...5 лет), поэтому требуем и
дренаж для снижения уровня грунтовых вод.
Промывать содово-засоленные почвы рекомендуют и летнее
время, когда выше растворимость соды и сернокислого натрии.
На орошаемых землях требуется контроль за качеством ороси
тельной воды. Оросительная вода, содержащая кальций, блат
творно влияет на почву. Если в ней содержатся карбонаты и пш
рокарбонаты натрия, то неизбежно ухудшение свойств почки. о(>
ладающей значительной емкостью ППК (> 10 мг • экв/100 г). 11ри
орошении таких почв в оросительной воде должно выполни гын
соотношение
Na + Mg ^ ^
Са '
Агротехнические и биологические мероприятия направлены n.i
улучшение свойств почвы. Они включают специальную обработку
почвы, внесение повышенных доз органических удобрений, нот»
сельскохозяйственных культур с мощной корневой системой.
Агротехнические и биологические мероприятия применмкн и
для улучшения неорошаемых содово-засоленных земель, по им
возможности очень ограничены, эффективность мероприятий
крайне низка. Их применяют на землях с невысокой щелочи»*»
тью (pH < 8,8), слабым засолением (НСОз < 1,2 мг - экв/100 i) м
при летних осадках более 350 мм. Неорошаемые земли можно ш
пользовать под кормовые севообороты при распространении со
довых солонцов более чем на 25 % площадей и под полевые ссиоо
бороты, если глубокие и среднеглубокие солонцы занимают менее
25 % площади.
Более рационально неорошаемые содово-засоленные и сомон
цовые земли использовать не под пашню, а под пастбищные уи>
дья, для улучшения которых рекомендуется мелкая вспашки, фрс
зерование, рыхление, внесение удобрений, подсев солеус к ш
чивых и солонцеустойчивых трав.
Химические мелиоранты. При мелиорации содово-засолеипмч и
солонцовых почв применяют химические мелиоранты днух пи
дов — окисляющие и кальцийсодержащие. Окисляющие испоиi.
зуют на карбонатных почвах, а кальцийсодержащие — на бескир
бонатных и безги псовых.
Окисляющие мелиоранты используют для нейтрализации ми
лочности. Кроме того, они активизируют кальций, содержащим» »i
в почве в виде карбонатов кальция, которые весьма слабо рас мт
ряются в воде и хорошо — при взаимодействии с кислотами
580

Окисляющие мелиоранты: серная кислота (H2S04), сера (S), сер¬
нокислое железо (FeS04), сернокислый алюминий [A12(S04)3].
Кальцийсодержащие вещества вносят для обеспечения кальци¬
ем обменных реакций с ППК: гипс, фосфогипс, глиногипс, хло¬
ристый кальций, известняк.
Все химические реакции с этими веществами идут при увлаж¬
нении почв и являются обратимыми. Например:
[ППК]2№+ + CaS04 «-> [ППК]Са2+ + Na2S04.
Растворение химических мелиорантов и удаление продуктов
реакций (Na2S04, MgS04, NaCl, MgCl2) должно сопровождаться
промывками.
Кислование почв с их промывками происходит по следующим
реакциям:
2Na2C03 + H2S04-> Na2S04 + 2NaHC03;
промывка
2NaHC03 + H2S04 -» Na2SQ4 + H2C03;
4^ I 4
промывка C02 H2O
MgC03 + H2S04 -> MgS04 + H2CP3;
T I"
промывка CO2 H20
CaC03 "b H2S04 —> CaS04 ^ H2C03;
1 Г
C02 H20
Na2C03 + CaS04 -> Na2S04 + CaC03.
~T~
промывка
Далее реакция идет по предыдущему уравнению.
По вышеописанным реакциям Na и Mg удаляются из почвен¬
ного раствора.
Реакции с ППК:
[ППК]2№1 + H2S04-> Na2S04 + [ППК]2Н+;
~IT-
промывка
[nnK]Mg2+ + H2S04-> MgS04+ [ППК]2Н+.
I
промывка
581

В результате кислования радикально улучшаются агрогсхпм
ческие свойства почв (уменьшается или исчезает щелочность, кол
гулируют гидрофильные коллоиды, образуется высокодисисрспмМ
гипс, активизируются процессы мобилизации внутрипочиеинот
кальция и элементов питания растений). Серная кислота спижап
дисперсность, повышает структурность почвы и водопрочное гь
агрегатов, повышает растворимость P2Os и К.
Аналогично действию серной кислоты наблюдается эффект при
внесении гидролитически кислых солей — сернокислых Fc и AI:
Далее идут реакции с H2SO4. Эти реакции приводят к спижг
нию pH почвенного раствора. Исследования показывают, что при
этом повышается растворимость СаС03 и создается возможное п.
катионного обмена с ППК (рис. 2.218), наиболее эффективны ме¬
лиоранты H2SO4 и Fe2(S04)3.
При внесении в почву сернокислого железа образуется оксил
двухвалентного железа, который пропитывает почвенный мелко
зем и способствует восстановлению или созданию структуры.
При внесении серы идет реакция
В этой реакции участвует почвенный кислород и в резулылк-
микробиологической деятельности почвенных организмов о(>рл
зуется серная кислота. Однако следует отметить, что на осущиспс
ление микробиологического процесса требуется значительно»
время (год), что необходимо учитывать при конкретном проект
ровании химических мелиораций.
При внесении в почву кальцийсодержащих мелиорантов про
исходят реакции, в результате которых ионы натрия в ППК !лме¬
няются ионами кальция.
Реакции при внесении гипса CaS04 • 2Н20:
[ППК]2№+ + CaS04- 2Н20 -> + Na2SQ4 + [ППК]Са2+ + 2! 1,0,
FeS04 • 7Н20 -> Fe(OH)2 + H2S04 + 5Н2.
гидролиз
2S + 02 + 2Н20 мифобное )2h2S04.
1	L действие 1	4
т
2,5
промывка
О 10	20	30	40	50	60
D, т/га
Рис. 2.218. Зависимость содержании
ионов Са2+ в растворе от дозы mimiiio
ранта D:
1 ~ H2S04; 2 - Fe^SC^h; J Л1;(ММ,
582

[nnK]Mg2+ + CaSCV 2H20 -> MgS04 + [ППК]Са2+ + 2H20;
I
промывка
Na2COj + CaS04 • 2H20 —» Na2S04 + СаСОз + 2H20;
—Г~
промывка
2NaHC03 + CaS04 • 2HzO -> Na2S04 + Ca(HC03)2 + 2H20.
I
промывка
Гипс наиболее часто применяют как химический мелиорант
природного происхождения. Требования к качеству гипса для хи¬
мической мелиорации приведены в таблице 2.99.
2.99.	Технические требования к гипсу
Показатель
Класс
( одержание	гипса CaS04- 2Н2(\ %, не ниже	85	70
( одержание	сверхкристаллизационной воды,	%, не	выше	5	5
<	одержание	частиц, %, проходящих через сито с диаметром
ошсрстий, мм:
2	100	100
1	97	97
0,25	75	75
Фосфогипс является отходом при производстве фосфорных
удобрений, на 80...90 % состоит из CaS04-2H20. Кроме гипса
фосфогипс содержит 0,5...1,5 % подвижного Р205 и токсичные
примеси, главным образом фтор, содержание которого не должно
превышать 0,3 %. Благодаря присутствию подвижного Р2С>5 фос¬
фогипс повышает урожайность сельскохозяйственных культур.
I	миногипс отличается от гипса лишь меньшим содержанием каль¬
ция. При наличии местных залежей глиногипса его применение
может оказаться экономически выгодным.
Реакция при внесении СаС12- 2Н20:
|ППК]2№+ + СаС12 - 2Н20 -> 2NaCl + [ППК]Са24 + 2Н20;
промывка
|nnK|Mg2+ + СаС12 • 2Н20 -> MgCl2 + [ППК1Са2+ + 2Н20;
~~г~
промывка
583

Na2C03 + СаС12 • 2H20 -» 2NaCl + CaC03 + 2H2();
I
промывка
2NaHC03 + CaCl2 • 2H20 -> 2NaCl + Ca(HC03)2 + 2H20.
промывка
Образующиеся в процессе реакций карбонаты и гидрокарбон;!
ты магния и кальция слаборастворимы, поэтому нетоксичны.
Хлористый кальций — отход содовой промышленности, высоко
растворим в воде, оказывает коагулирующее действие на почт.!,
повышая водопроницаемость. Однако большое содержание го к
сичного иона хлора и высокая стоимость ограничивают его мри
менение.
При мелиорации солонцово-осолоделых почв, довольно широ¬
ко распространенных в сухостепной зоне, в них вносят известь. I f
растворимость зависит главным образом от содержания диоксмдл
углерода в почвенном растворе:
Содержание С02,%	0	0,03	0,3	1	10	100
Растворимость СаСОз, г/л	0,0131	0,0634	0,1334	0,2029	0,47	1,»т
Для успешного осуществления химической мелиорации содгр
жание С02 увеличивают с помощью агробиологического мето/м
мелиорации почвы, используя культуры-освоители (прежде псп о
люцерну и различные травы) или дефекат — отход свеклосахарно
го производства. При использовании химических веществ неоС>\<>
димо учитывать их растворимость для правильного определении
дозы внесения:
На растворимость гипса влияет химический состав почвенною
раствора. Например, наличие в почве карбонатов натрия шачи
тельно снижает растворимость гипса (рис. 2.219). На таких почилч
предпочтительнее внесение гипса на поверхность почвы бс » tana
хивания.
Следует отметить, что использование в сельском хозяйспк* чн
мических мелиорантов, являющихся отходами нефтеперерлЬа
тывающей, металлургической, горнодобывающей промышленно
Химический мелиорант
Растворимость, г/л при 20 <
Двуводный гипс CaSC>4 • 2Н20
Ангидрит CaSC>4
Известняк СаСОз
Хлористый кальций СаС12
Сульфат железа FeS04 • 7Н20
Серная кислота H2S04 и другие кислоты
Сера S
Неограниченна
Нерастворима
2
2
0,065
745
265,2
584

Рис. 2.219. Зависимость раствори¬
мости гипса от содержания карбо¬
ната натрия в почвенном растворе
0,1	0,2	0,3	0,4
Содержание карбоната натрия
в растворе, г /л
сти и др., способствует более
полному и рациональному
использованию природных ресурсов и уменьшению загрязнения
окружающей среды.
Дозы внесения химических мелиорантов. Для содово-засолен-
ных почв дозу внесения серной кислоты рассчитывают исходя из
условия полной нейтрализации соды и вытеснения натрия из
ППК
D =
AiM-Na^yhKg
(2.423)
где D — количество мелиоранта, т/га; А — коэффициент перевода мг • экв. в массу
вещества; М — сумма ионов НСОз и поглощенного натрия, мг • экв. на 100 г по¬
чвы; Naflon — допустимое количество поглощенного натрия, мг • экв. на 100 г по¬
чвы (табл. 2.98); у — объемная масса почвы, г/см3; h — мощность мелиорируемого
слоя, см; кв — коэффициент, учитывающий вымыв части мелиоранта из расчетно¬
го слоя с промывной водой [значение кв зависит от содержания поглощенного на¬
трия: при (10...25 %) ППК кк = 1,05, при более 25 % ППК кв = 1,1]; п — содержа¬
ние кислоты в мелиоранте, %.
Для солонцов и солонцовых почв основной прием химической
мелиорации — гипсование. Дозу мелиоранта, т/га, при использо¬
вании гипса рассчитывают по эквивалентному количеству обмен¬
ного натрия, которое необходимо вытеснить из почвенного погло¬
щающего комплекса,
D =
y4(Na - Na^ )уАк^
(2.424)
где Na и №доп — соответственно исходное и допустимое количество поглощенно¬
го натрия в ППК, мг ■ экв/100г; s — содержание химического мелиоранта во вно¬
симом веществе, доли от веса (для природного гипса s = 0,85...0,7, для фосфогипса
л - 0,9...0,8.
Для солонцов содового засоления
/l(Na-Naflori )+(S-Saon )уИкв
D =
(2.425)
1	ле 5 — исходное содержание СОз и НСОз в водной вытяжке, мг • экв/100 г; Saon —
585

допустимое содержание СОз + НСОз в водной вытяжке, мг* экв/100 г, ЛдОМ "
= I мг • экв/100 г.
Для солонцов с высоким содержанием обменного магния ((><>
лее 30 % ППК) доза гипса определяется по формуле
D A(Na- NaJ0n )+(Mg- MgJ0„ )yhtcB	(2 42b)
s
где Mg и Mgд0П — соответственно исходное и допустимое количество поглощенно
го магния, мг • экв/100 г.
Дозы других мелиорантов определяют по этим же формулам к
расчете на количество действующего вещества в нем. Переводные
коэффициенты (А) из мг ■ экв/100 г в массу вещества для некого
рых мелиорантов: гипс — 0,086; хлористый кальций — 0,073;
сера — 0,016; серная кислота — 0,049; сульфат железа — 0,130;
сульфат алюминия — 0,112. При определении доз химических ме
лиорантов расчетный слой принимают в зависимости от глубины
расположения солонцовых горизонтов: для мелкосолонцевагы\
почв — 25 см, для среднесолонцеватых — 50 см.
Глубокосолонцеватые почвы улучшают в основном за счет <и -
ротехнических и биологических мероприятий, но за более про
должительное время.
При освоении комплексных почв (неоднородных по площади)
необходимо учитывать площади почв, различающихся по содер
жанию в них солонцов и солонцеватых почв. Если содержание со
лонцов в комплексе меньше 50%, то химические мелиорации и
промывки предусматривают только для солонцовых пятен. Мри
содержании солонцов более 50 % — на всей площади.
Ввиду неоднородности засоления и осолонцевания почв но
площади и глубине расчетные значения исходного содержания со
лей и ионов принимают с определенной обеспеченностью. Наш
расчеты провести с высокими значениями исходного засоления,
то будет перерасход воды на промывки, значительная часть или
щади будет перепромыта, потребуются дополнительные средетл
на восстановление плодородия. Если в расчет принять ни »ког
значение исходного засоления, то часть площади останется не/и»
промытой, на ней получат пониженную урожайность или погрг
букггся допромывки.
Проведены исследования различных вариантов проммппыч
норм, вычисленных по исходному засолению различной обссис
ценности. Варианты сравнивали по стоимости проведения про мы
вок, допромывок и ущербов от недопромывок. В результате гехни
ко-экономических расчетов рекомендовано принимать следую
щие расчетные обеспеченности исходного засоления (табл. 2.100)
586

2.100.	Рекомендации по расчетной обеспеченности исходного засоления
и осолонцевания почв
Исходное засоление
Исходное
осолонцсвание
cv
0,5
1
1,5
Сильное
80
90
95
Среднее
75
85
90
Слабое
65
75
80
(2 % солей)
Среднее (1 %)
Слабое (0,5 %)
Коэффициент вариации замеренных величин
/КС,-Op)2
_ско
v” с
иср
N-1
"ср
где СКО — среднеквадратическое отклонение; Сср — среднее значение.
Для определения расчетной обеспеченности содержания соли
или иона на исследуемой площади замеряют их содержание в N
i-очках. Результаты замеров располагают в ранжированный ряд в
иозрастающем порядке. Порядковый номер я-й величины запасов
соли или иона заданной обеспеченности
л = 0,01/> (./V + 0,3) + 0,4,	(2.427)
где р — заданная обеспеченность, %.
В расчет принимают ближайший к п член ряда. Из двух близ¬
ких значений выбирают то, где засоление больше в верхних гори-
юнтах почвы, а солонцовый горизонт залегает глубже.
Технологии химических мелиораций. Способы внесения хими¬
ческих мелиорантов зависят от их формы и свойств, а также хими¬
ческого состава почвенного раствора. Твердые вещества (гипс,
фосфогипс, глиногипс и др.) распыляют в виде порошка по повер¬
хности почвы, затем запахивают, а при наличии в почвенном ра¬
створе Na2C03 не запахивают. Хорошо растворимые вещества
(хлористый кальций, сернокислое железо и др.) вносят перед аг¬
ротехническими мероприятиями. Жидкие вещества (сернокислая
и азотная кислоты) вносят после проведения агротехнических ме¬
роприятий — вспашки на глубину 0,2...0,3 м и рыхления на глуби¬
ну 0,6...0,8 м (при необходимости).
Химические мелиорации можно проводить в любое время года,
но наиболее эффективны они летом и в начале осени, когда при
иысоких температурах растворимость многих веществ больше.
587

Для повышения эффективности химических мелиораций целе¬
сообразно вносить в почву органические удобрения (навоз, ком¬
пост) или запахивать сидераты (зеленые удобрения).
На высокогипсовых солонцах применяют мелиоративную
вспашку, при которой перемешивают солонцовый и гипсовый го
ризонты. На глубокосолонцовых почвах и глубокогипсовых со
лонцах эффективна трехъярусная вспашка специальными плуга¬
ми. При этом верхний гумусовый горизонт рыхлят, переворачива
ют и оставляют на поверхности, а солонцовый и гипсовый слои
перемешивают. Глубина такой вспашки 50...60 см. Для улучшения
водопроницаемости глубокосолонцовых почв применяют глубок
кое рыхление до 60 см и щелевание.
Химические мелиоранты можно вносить в почву также с про¬
мывной и поливной водой. Это существенно повышает их эф<|>ск
тивностъ. Применение для промывки высококонцентрированны,ч
растворов кальция (хлористого, азотнокислого) значительно
уменьшает промывную норму и продолжительность рассолом це-
вания почвы (рис. 2.220).
Промывки почв при химических мелиорациях. Промывки осуще¬
ствляют тем способом полива, который принят на орошаемом
участке, — поверхностным или дождеванием. Перед промывками
обычно проводят агротехнические мероприятия — вспашку, глу
бокое рыхление, кротование, щелевание и др.
Важно при промывках обеспечить оптимальные скорости
фильтрации и своевременный отвод промывной воды постоям
ным и временным дренажем. Оптимальные скорости фильтрации
составляют 0,005—0,03 м/сут в зависимости от гранулометриче
ского состава почвы.
После химических мелиораций и промывок обычно предусма i
ривают переходный период в освоении земель, когда выращиваки
сельскохозяйственные культуры-освоители, выбор которых он ре
деляется местными условиями.
Нормы промывок рассчитывают по формуле (2.416) и им
(2.417). Чаще всего на солонцовых и бескарбонатных почвах про
мывную норму определяют по содержанию Na и С1, на солон цо
вых карбонатных — по Na и
| п	иона	Ка*	из	HIIK	при	различном	содержи
00	^	^	jq	ig	20	нии	иона	Сэ2*	в	промывной	воле:
Промывная норма, тыс. м3/га	I — 1,08 г/л; 2 — 2,52 г/л; 3 — 9,52 г/л
588

В формулах по расчету промывной нормы от выбора расчетно¬
го иона зависит значение коэффициента гидродинамической дис¬
персии А.. Для определения Aq на рисунке 2.211 приведена зависи¬
мость его от содержания в почве частиц диаметром не менее
0,01 мм. Для расчетов по иону Na определяют А^ = Л^Аа, где
переходный коэффициент ATNa можно принять по таблице 2.101.
2.101. Переходный коэффициент Ajva для определения при различном типе
засоления
Содержание частиц
диаметром менее
0,01 мм, %
Тип засоления
хлорилный
сульфатно-
хлоридный
хлоридно-
сульфатный
сульфатный
20...45
1,99
2,31
2,53
3,49
45...60
1,99
2,15
2,31
2,91
60...85
1,99
2,09
2,23
2,54
Исследованиями установлены также зависимости:
^Mg = 3,48 Aq; Аса = 4,2 IAq; А,НСОз = 4,47 Aq; Асо3 = 4,02 Aq;
^so4 = 4,47 Aq.
При химических мелиорациях промывную норму рассчитыва¬
ют на удаление как исходных запасов токсичных ионов, 5^сх, так и
вторичных, образовавшихся в результате химических реакций
после внесения химических мелиорантов
5=5’исх + ^им-	(2.428)
Виды и количество вторичных солей зависят от типа и дозы
внесенного мелиоранта. Например, при внесении гипса вторич¬
ные соли будут представлены сульфатами натрия и магния, при
внесении хлористого кальция — хлоридами натрия и магния.
Количество токсичных ионов, внесенных в почву с химически¬
ми мелиорантами и образовавшихся при химических реакциях,
рассчитывают:
при внесении хлористого кальция (СаС12-2Н20) дополнитель¬
ное содержание С1 в слое А, % сухой массы почвы,
с	_0,479D
х»мС1 ^ >	(2.429)
I	де D — количество внесенного хлористого кальция, т/га; у — плотность почвы, т/м3;
h ~ расчетный слой, см.
589

Дополнительное содержание ионов натрия и магния в помнен¬
ном растворе в результате обменных реакций, % сухой массы по¬
чвы,
йим Na = 0,023 (Na - №лоп);	(2.430)
Зсим м8 = 0,012 (Mg - Мёдоп),	(2.431)
где Na, Mg — исходное содержание ионов Na и Mg в ППК, мг-экв/100 г; Naa(>II,
MgAOn — допустимое содержание ионов Na и Mg в ППК, мг - экв/100 г.
Содержание сульфат-иона SO4 при внесении хлористого каль¬
ция остается без изменений;
при внесении гипса (CaS04-2H20), серной кислоты (H2SO4),
сернокислого железа (FeS04-7H20) содержание хлора не изменя
ется; дополнительное содержание натрия и машия вычисляют по
формулам (2.439), (2.440);
дополнительное содержание S04 в почвенном растворе соста
вит, % сухой массы,
(2.432)
(2.433)
(2.434)
где £>г„пса» Ai2so4> Axscx» ~ Доза внесенного мелиоранта, г/га.
Прогноз содержания ионов Na, Са, Mg в ППК и в почвенном
растворе. Рассолонцевание почв идет только при удалении про
дуктов ионообменных реакций. Поэтому требуется определим,
значения и сроки промывных поливов и прогнозировать измене
ние содержания Na, Са, Mg, сроки рассолонцевания и ввода »с
мель в сельскохозяйственное использование.
Промывка солонцов — сложный физико-химический процесс,
при котором вытеснение из почвы растворенных солей сопрохюж
дается явлениями диффузии и ионообменной сорбции.
Ионообменная сорбция протекает по следующим стадиям
подход ионов к сорбирующей поверхности, обмен ионов, выхо/i
десорбированных ионов в почвенный раствор. В системе «почием
ный раствор — ППК» время установления равновесия состаилжч
10...40 мин. Так как продолжительность промывок намного боль
ше, а скорости фильтрации меньше 1 м/сут, то можно считать, чп>
и,.Ю/угипса
при внесении гипса SmmSOa =
при внесении H2S045'x„mS04 =
’4	уИ	'
0,98ZW
yh
0,26 Z^FcSOa
при внесении FeS046’XHMS04 =		—
590

во время промывок имеет место ионообменное равновесие, кото¬
рое может быть описано в первом приближении изотермой сорб¬
ции, основанной на законе действующих масс,
5,|/г'	К\2	(coCi)1/?l
(2435)
где Sb S2 — содержание ионов в ППК, мг • экв/100г; Кп — коэффициент изотер¬
мы сорбции, определяемый опытным путем; С{у С2 — содержание тех же ионов в
почвенном растворе, мг • экв/100 г; со — влажность почвы, доли объема; zu Zi — ва¬
лентности 1-го и 2-го ионов.
Коэффициент К\2 зависит от влажности почвы, но в настоящее
время его определяют как тангенс угла наклона прямой, аппрок-
симирующей область экспериментальных точек:
Sl/Zl _ ((coCi )1/q 1
(<oC2)1/Z2
Sl2/Z2
При отсутствии экспериментальных данных И. П. Айдаров ре¬
комендует коэффициенты сорбции определять по формулам:
K(Na-Ca) = °’0265 ’ ППК;	(2-436>
K(Mg-ca) = 0,0345 • ППК.	(2.437)
Изменение содержания ионов Na+, Са2+, Mg2+ в почвенном ра¬
створе и ППК описывают системой уравнений:
(2.438)
dt дху dx J ах at
Sy _ A^coQ e
yfSi у/(йС3
(2.439)
(2.440)
у]$2	л
yJS^ у](йСз
S{+S2+S3= Nq9	(2.441)
где Co — влажность почвы, доли объема; D^ — коэффициент конвективной диффу-
п1н, м2/сут; t — время, сут; i = I (Na), 2 (Mg), 3 (Са); v — скорость потока влаги,
м/сут; No — обменная емкость ППК, мг - экв/100 г.
591

Систему уравнений (2.447)...
(2.450) решают относительно
С,(х, /), т. е. CNa(x, /), СМ(. ( v, /),
Сса(х> 0 на глубине х в момент
времени 1. В решении учитываю!
концентрацию ионов в орос и •
тельной воде и осадках, раствори •
мость гипса, испарение и транс¬
пирацию. При наличии в почве
хлоридов (хлоридно-содовое и со
дово-хлоридное засоление) к л ом
системе добавляют уравнение дли
иона хлора.
Методика расчетов по модели
(2.447)...(2.450)	аналогична той, что использована для прогжил
содержания С1, отличается от нее более сложными зависимостями
и большим объемом расчетов. Для детальных расчетов по модели
(2.447)...(2.450)	на кафедре мелиорации и рекультивации земель
МГУП составлены программы для компьютера (автор А. И. Голо
ванов).
Для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных
культур в зависимости от степени осолонцевания почвы могу т
быть использованы опытные материалы или литературные дам
ные. Для сельскохозяйственной культуры — освоителя люцерны
зависимость относительной урожайности у = 3^/Утах (где У,
урожайность люцерны при повышенном содержании натрия в
ППК; Утах — урожайность люцерны при допустимом содержании
натрия в ППК) от содержания иона натрия в ППК показана па
рисунке 2.221, построенном по зависимости, приведенной в га<>
лице 2.93, при допустимом содержании натрия в ППК 0,05 ППК
2.7.6.	ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ ПЕРИОД
2.7.6.1. ПРОГНОЗ ВОДНО-СОЛЕВОГО РЕЖИМА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
Вторичное засоление и поддержание оптимального содержа
ния количества и состава солей в эксплуатационный период про
дупреждают за счет подачи воды на орошение на 5...20 % больше,
чем это требуется сельскохозяйственным растениям. Такой режим
орошения называют промывным, и предназначен он для создан их
нисходящего движения воды и солей в зоне аэрации. Промывной
режим осуществляют путем проведения эксплуатационных про
мывок в осенне-зимний или весенний периоды или за счет уцени
чения норм вегетационных поливов.
^ Содержание иона Na в ППК, %
Рис. 2.221. Зависимость относитель¬
ной урожайности люцерны от содер¬
жания нона натрия в ППК солонцо¬
вых почв
592

Эксплуатационные промывки и вегетационные поливы прово¬
дят по бороздам, полосам или дождеванием в зависимости от при¬
родно-хозяйственных условий и вида сельскохозяйственных куль¬
тур.
Необходимость промывного режима орошения, его интенсив¬
ность и сроки подачи дополнительного объема воды обосновывают,
составляя и прогнозируя водно-солевой режим почв на достаточно
большой период (2...3 ротации сельскохозяйственных культур в
севооборотах). Для составления прогноза используют уравнения
водного и солевого баланса поверхностных и почвенных вод и урав¬
нения влаго- и солепереноса в почвах (см. раздел 2.7.4.1).
Уравнения водного и солевого балансов поверхностных и по¬
чвенных вод орошаемых земель имеют вид ( С. Ф. Аверьянов):
водный баланс
AfVn = Ос +Ор - Е± g;	(2.442)
солевой баланс
Д5„ =Soc +Sop± Sg,	(2.443)
где &Wn и Д5„ — изменение запасов влаги и солей в расчетном слое, м3/га, т/га;
Ос и So,. — атмосферные осадки и поступление солей, м3/га, т/ra; Ор и Sq* —
оросительная норма нетто и поступление солей, м3/га, т/га ; Е — испарение, муга;
& — влагообмсн между почвенными и грунтовыми водами и солепере-
I юс, муга, т/га.
Величины влаго- и солеобмена являются одними из основных
показателей, определяющих не только почвообразовательные
процессы (восходящее или нисходящее движение влаги и солей),
но и связь между биологическим и геологическим круговоротами
поды и химических веществ.
В качестве расчетного слоя при составлении балансов при
близком залегании уровня грунтовых вод принимают зону аэра¬
ции, при глубоком залегании грунтовых вод — зону, в которой
происходят сезонные изменения влажности (обычно 3...5 м).
Для поддержания требуемого водно-солевого режима почв в
общем случае необходимо, чтобы соблюдались соотношения:
Ос + Ор = Е + g и Soc + S0p ^ Sg,	(2.444)
I	не Sqc . Sop, Sg — поступление солей с осадками, с оросительной водой и с ка¬
пиллярным подпитыванием (с водообменом).
Вместе с тем из выражения (2.453) следует, что создание про¬
мывного режима неизбежно приводит к усилению геологического
круговорота воды и химических элементов со всеми вытекающи-
593

ми отсюда последствиями (усиление геохимических потоков,
ухудшение режима и качества поверхностных вод за счет с(»р<н м
коллекторно-дренажных вод в реки и нарушение природных >м>
систем в пределах речных бассейнов). Геологический круговорот
усиливается еще и в результате того, что систематический дренаж
отводит соли не только из расчетного слоя, но и из глубоких гори
зонтов, т. е. вовлекает в активную геохимическую миграцию соли,
которые в естественных условиях непосредственно не участвуют в
процессах почвообразования и формирования химического стока
рек.
Таким образом, при составлении прогноза и обоснования про
мывного режима необходимо учитывать не только требования к
регулируемым факторам почвообразования, роста и развития.рас¬
тений, но и показатели, характеризующие изменение геологиче¬
ского круговорота воды и химических элементов. Совокупности
перечисленных показателей называют мелиоративным режимом.
Эти требования существенно ограничивают орошение и освоение
засоленных почв. Орошение в этих условиях необходимо прово
дить с минимальным воздействием на подземные воды и процес ¬
сы геохимической миграции. Предупредить подъем уровня грум
товых вод на орошаемых территориях можно путем строительства
совершенных оросительных систем с высоким коэффициентом
полезного действия (0,9—0,95), применения совершенной технн
ки и строгого дозирования поливов, что позволяет наиболее пол
но согласовать все указанные требования.
Для обоснования мелиоративного режима можно использова ть
выражения, описывающие зависи¬
мость оросительных норм нетто oi
уровня и минерализации грунтовы ч
вод, допустимого содержания вод¬
но-растворимых солей в почвенном
растворе, минерализации ороси
тельной воды, водно-физических и
физико-химических свойств почв
(рис. 2.222),
Ор =
Рис. 2.222. Зависимость относи¬
тельной оросительной нормы Ор от
относительной _ глубины уровня
грунтовых вод Д при различной ми¬
нерализации грунтовых ВОД С] и по¬
ливной воды с2
Op 	i_
Е-Ос \-с2
— С\ — с?
с1=т-; с2=т-;
-1
+ i
;(2.ФЪ)
д= А
\т’
где Ор — оросительная норма нетто с учетом
промывного режима, мм; Е и Ос — иси.цн-
j+же и атмосферные осадки, мм; с( — мши-
рализаиия грунтовой воды, r/л; с2 — минер.!
594

мизация оросительной волы, г/л; сд — допустимая (оптимальная) минерализация
почвенного раствора, г/л; Д — глубина залегания уровня грунтовых вод, м; X —
коэффициент гидродинамической дисперсии, м; т — пористость почв в долях от
объема.
Чем ближе к поверхности залегают 1рунтовые воды, выше их
минерализация и минерализация оросительной воды, тем больше
оросительная норма, интенсивность промывного режима и геоло¬
гического круговорота солей, а следовательно, и влияние ороше¬
ния на окружающую среду (см. рис. 2.222).
Вместе с тем из выражения (2.445) вытекает, что при близком
млегании пресных грунтовых вод (cj = 0 ) и применении для по¬
лива пресных оросительных вод (с2 = 0) оросительная норма зави¬
сит от требований растений и уровня грунтовых вод
(2446)
Это объясняется тем, что потребность растений в воде компен¬
сируется в основном за счет осадков и капиллярного подпитыва¬
ния со стороны пресных фунтовых вод. При понижении уровня
грунтовых вод требуется увеличение оросительной нормы (см.
рис. 2.222).
В случае глубокого залегания минерализированных грунтовых
1Юд (> 10 м), когда они не участвуют в почвообразовательном про¬
цессе, значение оросительной нормы определяется требованиями
растений и минерализацией оросительной воды
Ор = -^- = 1-1	(2.447)
Е-Ос с2
Чем выше минерализация оросительной воды, тем больше
шачение оросительной нормы (интенсивней промътной режим)
н интенсивность геологического круговорота, что недопустимо из
соображений охраны окружающей среды, сохранения рек.
Выражения (2.445)...(2.447) позволяют сформулировать основные
подходы к обоснованию оптимального мелиоративного режима.
1.	При орошении и освоении засоленных земель с глубоким
исходным залеганием минерализированных грунтовых вод необ¬
ходимо сохранять автоморфный режим (глубина фунтовых вод
S...10 м). Орошение следует проводить с минимальным воздей-
с пшем на подземные воды; оросительные системы должны иметь
имсокий коэффициент полезного действия (0,9...0,95) и современ¬
ную технику полива. В пустынной и полупустынной зонах полив
595

следует проводить по коротким бороздам с регулируемым пере¬
менным расходом, дождеванием, мелкоструйчатым или капель¬
ным способами. Полив по длинным бороздам в этой зоне не допу¬
стим. Минерализация оросительной воды не должна превышать
0,6... 1 г/л в пустынной или полупустынной зонах и 0,4...0,6 г/л и
полузасушливой зоне.
2.	Территории с засоленными землями, характеризующиеся
близким (3...4 м) исходным залеганием минерализированных
грунтовых вод, включать в мелиоративный фонд для орошения
нецелесообразно.
3.	При орошении и освоении земель с близким исходным зале¬
ганием пресных (ct < 1 г/л) грунтовых вод целесообразно сохра¬
нять гидроморфный или полугидроморфный режим (глубина
грунтовых вод 1...2 м) с целью снижения оросительных норм и
расходов на строительство оросительных систем.
4.	Для орошения использовать минерализированные коллск
торно-дренажные воды во всех природно-климатических зонах не
следует. Это только создает иллюзию экономии водных ресурсов,
на самом же деле требует увеличения оросительных норм, интен
сивного промывного режима, строительства дренажа и утилиза¬
ции дренажного стока.
5.	Оптимальный вариант мелиоративного режима, учитываю
щий перечисленные требования, необходимо выбирать на оснона
нии оценки эколого-экономической эффективности, учитываю
щей не только социально-экономический эффект, но и экологи
ческие ущербы.
2.7.7.	МЕЛИОРАЦИЯ КИСЛЫХ ПОЧВ
В зоне избыточного увлажнения (Кук1 > 1), где широко распро
странены кислые почвы, проводят осушительные мелиорации, ко
торые обязательно дополняют культуртехническими работами н
работами по окультуриванию и раскислению осушаемых почн.
В состав культуртехнических работ входят: удаление кустари и
ка и погребенной древесины, корчевание пней, уборка камня,
удаление мохового очеса, засыпка ям и старых каналов, уничтоже
ние кочек, планировка поверхности, разделка дернины и nepmci
пая обработка почвы.
Окультуривания почвы достигают, применяя комплекс взаимо
связанных приемов: известкование кислых почв, глинование нее'
чаных и пескование глинистых почв, внесение органических п
минеральных удобрений, увеличение глубины пахотного слоя,
глубокое рыхление, кротование и др.
Известкование кислых почв. Известкование — один из глашппч
596

приемов улучшения кислых почв. Научная основа теории и прак¬
тики известкования кислых почв — учение академика К. К. Гед-
ройца о почвенном поглощающем комплексе. Им установлено,
что многие важные свойства почвы зависят от степени насыщен¬
ности ППК кальцием, выявлены формы почвенной кислотности.
Для снижения почвенной кислотности в качестве химических
мелиорантов используют различные материалы. Наиболее употре¬
бительны осадочные породы, состоящие преимущественно из
кальцита СаСОэ, доломита CaMg(C03)2, доломитизированные из-
иестняки, мергели, т. е. глинисто-карбонатные осадочные породы,
содержащие 50...75 % карбонатов. Кроме того, применяют извест¬
ковые туфы и различные промышленные отходы: дефекат (отход
свеклосахарного производства), доменные шлаки и др. В боль¬
шинстве мелиорантов действующим веществом является СаС03>
содержание которого в применяемых известковых материалах й
требования к этим материалам по содержанию влаги и крупных
частиц приведены в таблице 2.102.
2.102. Краткая характеристика известковых материалов
Известковый материал
Содержание
СаС03, %
Допустимое содержание, %
штаги
частиц
> 1 мм j
> 5 мм
Известковая и доломитовая мука
85...100
1,5...42
5...20
0
(’ланцсвая зола
60...80
2
3
0
Цементная пыль
60...85
2
0
0
Мел
90...100
15
—
15
И.цветковый туф
75—95
30
—
15
И тестковый сапропель
50...75
—
—
Гажа (озерная известь)
60...100
—
0
—
Дефекат
50...60
20
—
—
Мергель
20...80
—
—
—
С химической точки зрения карбонат кальция является луч¬
шим средством для снижения почвенной кислотности. При внесе¬
нии его в кислую почву происходят следующие реакции:
[ППК2"] 2Н+ + СаС03
-> [ППК2~]Са2+ + Н2С03 -> [ППК2-] Са2+ +Н20 +С02Т,
или
[ППК^] 2 А13+ + 3 СаСОз + ЗН20 ->
[ППК^]ЗСа2+ +2А1(ОН)з +ЗС02Т.
В результате этих реакций создаются наиболее благоприятные
условия: ППК насыщается кальцием, а в почвенном растворе об-
рлгуется слабая угольная кислота, которая легко разлагается, по¬
597

ставляя в приземный слой воздуха и в почву С02, необходимым
для фотосинтеза. При реакции с обменным алюминием в гиердую
фазу почвы дополнительно переходит осадок А1(ОН)3. Появление
свежеосажденного гидроксида алюминия может отрицательно
сказаться на растениях, поскольку из аморфного осадка AI может
поступать в растение при прямом контакте с корневой системой.
Чтобы избежать негативного влияния А1 и исключить возмож
ность разрушения ППК вследствие самопроизвольных переходом
[ППК*-]ЗН+ -» {ППК3-]А13+ -> [ППК3-13Н+, режим извссткоиа
ния должен быть рассчитан на создание устойчивого во времени
значения pH. Токсичные формы марганца также переходят в не¬
растворимую форму.
Внесение извести улучшает структуру почвы, ее водные и фн
зические свойства. Кальций коагулирует почвенные коллоиды,
особенно на тяжелосуглинистых почвах, в результате повышается
аэрация, водопроницаемость, почва быстрее подсыхает и пропи¬
вается весной, облегчается обработка почвы. На песчаных почиач
хорошая обеспеченность кальцием улучшает водопоглощающую
способность, а на тяжелых глинистых почвах известь способствуем
образованию почвенных агрегатов, комковатости, улучшает подо
проницаемость.
Ослабляя почвенную кислотность, известкование усиликшч
развитие нитрифицирующих бактерий, азотобактера и клубенько
вых бактерий, усваивающих азот из воздуха. Наблюдается усилен
ное развитие бактерий, растворяющих трехкальциевый фосфак
увеличивая при этом подвижные формы фосфора и доступное!и
его для растений. Внесение извести не оказывает существенною
влияния на содержание гумуса в почве, но значительно улучшаем
его качество. В органическом веществе отмечается лучшее соотно
шение углерода и азота, увеличивается содержание гуминовых
кислот. Органические материалы (навоз, зеленое удобрение, кор
невые остатки и стерня) быстрее разлагаются, при этом образую i
ся более стойкие гуминовые кислоты, чем без известкования.
Известкование согласно обобщенным данным на 25...50 % но
вышает эффективность минеральных удобрений.
Существенное влияние известь оказывает и на растения. При
известковании снижается гибель озимых культур и многолетних
трав, улучшается качество продукции, усиливаемся синтез белка, у
бобовых лучше развиваются клубеньковые бактерии, фиксирую
щие азот воздуха.
Известкование способствует лучшему обеспечению растении
не только азотом, но и зольными элементами вследствие усилении
активности бактерий, разлагающих органические фосфорные со
единения почвы, а также переходов фосфатов железа и алюминия
в более доступные растениям фосфорнокислые соли кальция. 111
598

иесткование лучше обеспечивает растения фосфором, чем внесе¬
ние фосфорных удобрений.
Кроме кальция известковые материалы содержат примеси, эле¬
ментарный состав которых зависит от типа известкового материа¬
ла. Например, в известковом туфе, гаже в примеси содержатся Mg,
Р, К, Mn, S и др., а в сланцевой золе — Mg, К, Р, S, Si02, В, Мл,
Си, Со, Ni, V, Ti, Fe203, А1203. Некоторые из элементов примесей
(Mg, S, Mn) полезны для растений и не влияют отрицательно на
качество продукции, другие токсичны и через продукцию могут
отрицательно повлиять на здоровье человека. Указанные элемен¬
ты частично выносятся из почвы растениями, частично вымыва-
ются с инфильтрационной водой, часть закрепляется в почве. При
длительном известковании кислых почв необходимо составлять
баланс токсичных элементов-примесей, учитывать их влияние на
качество сельскохозяйственной продукции и не допускать увели¬
чения их содержания сверх ПДК как в почве, так и в сельскохо-
мйственной продукции.
Опыты показывают, что применение гипса на известкованных
почвах дает положительный эффект. При сочетании известкова¬
ния с гипсованием в почвенном растворе создается высокая кон¬
центрация Са, какую не могут дать ни СаС03, ни Са(НС03)2. Пос¬
леднее обстоятельство имеет большое значение для повышения
>ффективности известкования. Дело в том, что органические ве¬
щества кислых подзолистых и дерново-подзолистых почв по сво¬
им свойствам в значительной степени отличаются от органиче¬
ских вещес тв черноземов, в частности они более дисперсны и коа¬
гулируют лишь при более высокой концентрации Са в растворе.
При совместном применении извести и гипса, кроме того, бы¬
стрее достигается насыщение почвенного поглощающего комп¬
лекса основаниями, его нейтрализация, так как в этом случае в
почвенном растворе все время поддерживается высокая концент¬
рация Са при слабощелочной реакции. Происходящие при этом в
почве процессы схематически можно представить так:
(почва]2Н + CaS04 [почва]Са + H2S04;
СаС03 + H2S04 *+ CaS04 + H2S03.
Образующаяся в результате взаимодействия гипса с ненасыщен¬
ной основаниями почвой H2S04 воздействует на СаСОз энергич¬
нее, чем С02.
Таким образом, внесение гипса дополнительно к извести повы¬
шает эффективность известкования.
Потребность в известковании и дозы внесения извести. Потреб¬
ность в известковых материалах определяют по водородному по¬
казателю pH солевой вытяжки ( или по гидролитической кислот¬
599

ности) и степени насыщенности основаниями в зависимости <>i
гранулометрического состава почвы и возделываемых культур.
Расчетная доза внесения извести на полную нейтрализацию
гидролитической кислотности, т/га,
Дк = 5/Try,	(2,'НХ)
где Д, — расчетная норма извести СаСОз, т/га; 5 — коэффициент псрспол.1 п i
мгэкв. в т/га; Г — гидролитическая кислотность, мгэкв. на 100 г почни; /;
мощность известкуемого слоя, м; у — средняя плотность почвы, т/м3.
Затем дозу СаС03 пересчитывают в физические дозы известконоп»
материала с учетом его влажности и крупности помола по фо|»
муле
Д 106
д. 				(2'lVh
Лф	К(т-Влу (юо-ьу	1
где Дф — физическая доза известкового материала, т/га; К — содержание (*а< '< >,
в известковом материале, %; Вл — содержание влаги в известковом материнт\ "<
на сухую навеску; Б — содержание частиц крупнее 1 мм в известковом манимы
ле, %.
Пересчет нормы СаС03 в физическую величину стандартном»
известкового материала приближенно может быть выполнен пи
таблице 2.103.
2.103. Физические дозы известковых удобрений, т/га, в зависимости от норм
действующего вещества (д. в.)
Известковое
удобрение
Класс,
сорт
Доза CaCOv
т/га (л.в.)
0,5
1
з i
5
8 1
Н)
Мука известковая:
i/i
0,6
1,2
3,6
6
9,6
1/
пылящая
1/2
0,7
1,4
4,2
7
11,2
II
1/1
0,7
1,3
3,9
6,5
10,4
1 1
слабопылящая
1/2
0,8
1,5
4,5
7,5
12
П
Мука доломитовая
0,9
1,7
5.1
8,5
13,6
1/
Зола сланцевая
—
0,9
1,7
5,1
8,5
13,6
1/
Туф известковый
-/1
М
2,1
6,3
10,5
16,8
.'1
Известь озерная
1,4
2,8
8,4
14
22,4
>Н
Мел рыхлый
—
0,9
1,7
5,1
8,5
13,6
1/
Мергель луговой
—
1,4
2,7
8,1
13,5
21,6
-V
Если данных о гидролитической кислотности нет, то пример
ные нормы извести для минеральных почв определяют по шачг
нию pH почвы (рис. 2.223).
В соответствии с разработанными нормативами по изменении■
pH при внесении 1 т известковых материалов обеспечивается ни
600

Рис. 2.223. Зависимость дозы извес¬
ти Д, от рНКа в слое 0...20 см для
почв:
/ песчаных; 2 — супесчаных; 3 — лег¬
косуглинистых; 4 — среднесуглинистых;
5 — тяжелосуглинистых; 6 — глинистых;
7— торфянистых (10...30 % гумуса); 8—
перегнойных (до 10...30 % гумуса)
ложительное изменение
кислотности почв примерно
па 0,5...0,6 значения pH.
На торфяных почвах нормы извести рассчитывают, умножая
показатель гидролитической кислотности на коэффициент 0,2
(переходные) и 0,25 (низинные болота), или принимают дозы: на
переходных с pH 4,2...4,6 — 5...6 т/га и pH 4,6...4,8 — 3...5 т/га, на
низменных pH 4...5 — 4...5 т/га и pH 5,1—5,5 — 2...3 т/га.
На легких почвах и при возделывании культур, чувствительных
к недостатку магния, предпочтительнее использовать доломито¬
вую муку, доломитизированные известняки, мартеновские шлаки,
сланцевую золу, дефекат.
При углублении пахотного слоя более 20 см дополнительно
вносят известь, норму которой рассчитывают исходя из нейтрали¬
зации гидролитической кислотности припахиваемого слоя.
Норма внесения извести при рыхлении на глубину до 60 см в
швисимости от гранулометрического состава, кислотности, мощ¬
ности слоя почвы и вида извести приближенно можно определить
но номограмме (рис. 2.224).
Технология известкования. Составляют план известкования
почв, в котором учитывают степень нуждаемости почв в известко¬
вании и очередность выполнения работ. Известкование проводят
па всех полях севооборотного участка в течение 3...5 лег. В соот¬
ветствии с требованиями сельскохозяйственных культур, а также с
учетом времени посева и уборки рекомендуют следующие сроки
известкования:
апрель—май — под культуры ярового сева, прежде всего под
покров многолетних трав; на вновь освоенных мелиорирован¬
ных землях;
июль—август — после уборки перезимовавших культур и
трав 1-го и 2-го года пользования под озимые;
сентябрь—октябрь — после уборки озимых, яровых и про¬
пашных культур;
601

Рис. 2.224. Номограмма для определения потребности в извести при глубоком рыхле¬
нии тяжелых почв, заболоченных поверхностными водами, в зависимости от их гра -
пулометрического состава, кислотности, мощности слоя и содержания СаО
ноябрь—декабрь — по мерзлой почве или снегу (< 20 см), по
тающему снегу на достаточно ровных площадях, под все яро
вые кулыуры (кроме льна); на вновь осваиваемых землях, ил
лугах и пастбищах.
Технология внесения извести зависит от расстояния перевозки,
вида известковых материалов и наличия машин.
Слабопылящие материалы вносят тремя способами:
перевалочным — транспортировка автомобилями-самосвала
ми, выгрузка в пути, погрузка в прицепы и внесение в почву;
с перегрузкой — транспортировка автомобилями-перегружа к-
лями, перегрузка на поле в прицепы-разбрасыватели и внесение п
почву;
прямоточным — перевозка и внесение извести в почву разбра
сывателями; этот способ применим в сухую погоду.
При перевалочном способе применяют автомобили-самосиамы
или трактор К-700 с прицепами, погрузчики. Для внесения слаЫ»
пылящих известковых материалов используют разбрасьпшгпп
РУМ-8; 1РМГ-4, К.СА-3 и др. Пылящие материалы (цементную
пыль, сланцевую золу) вносят автомобильным АРУП-8 и трак гор
ными РУП-8 разбрасывателями. Более влажные, липкие и нсодио
родного состава известковые материалы разбрасывают 1-ПТУ-
602

1-ПТУ-4,0; РТО-4 и др. Известковый материал необходимо раз¬
брасывать по поверхности поля равномерно с отклонениями не
более 25 % от средней дозы извести на данном поле.
Известкование почв экологически выгодно. За время ротации
6...8-польного севооборота 1 т карбоната кальция (СаС03) обеспе¬
чивает прибавку урожая сельскохозяйственных культур около
0,6...0,8 корм. ед. Затраты на известкование минеральных и орга¬
ногенных почв окупаются за 1...2 года.
Продолжительность действия извести зависит от норм ее вне¬
сения, количества атмосферных осадков, дренированности терри¬
тории, вида сельскохозяйственных культур, агротехники и может
составлять 5...6 лет и более. Необходимость повторного известко¬
вания устанавливают теми же методами, что и при первоначаль¬
ном определении с учетом продолжительности действия извести.
Продолжительность действия извести. Определяется она глав¬
ным образом интенсивностью вымыва поглощенных оснований
атмосферными осадками и выноса их с урожаем сельскохозяй¬
ственных культур, а также за счет внесения физиологически кис¬
лых минеральных удобрений. Время действия извести, лет, ориен¬
тировочно можно определить по зависимости JI. Ф. Пестова
t =
Дк
Ддр+Дур+ДкРК ’
(2.450)
где Ди — расчетная норма внесения извести СаС03, т/га; Ддр — вымыв СаСОз дре¬
нажным стоком, т/га; Ду? — вынос СаС03 с урожаем сельскохозяйственных куль¬
тур, т/га; Дмрк ~ количество СаС03 на подкисление почвы кислыми минеральны¬
ми удобрениями (табл. 2.104...2.106), т/га.
2.104. Потери кальция и магния из почвы на осушаемых пахотных землях
со средним агрофоном (кг/га на 1 мм дренажного стока в год)
Ткп почв
1 _
Са2*
Mg2*
Дерново-карбонатные тяжелосуглинистые
Дерново-подзолистые:
легкосуглинистые моренные
песчаные на суглинке
Низинные торфяники хорошо окультуренные
0,95...1,71
0,86... 1,32
0,65..0,89
1,2...1,4
0,24...0,65
0,24...0,41
0,17...0,22
До 0,43
2.105. Вынос СаО и MgO с урожаем сельскохозяйственных культур
(по Д. Н. Прянишникову и II. И. Алямовскому)
Сельскохозяйственная культура
Урожайность,
Вынос с 1 т урожая, кг/га
т/га
СаО
MgO
Рожь, пшеница, ячмень, овес
Горох, вика, фасоль, лен
2...3
2...3
10...13
20
4,7...5,6
603

Продолжит*
Сельскохозяйственная культура
Урожайность,
т/га
Вынос с 1 т урожая, кг/м
СаО
Мк<)
Кукуруза, люпин
2...3
30...40
—
Люпин (зеленая масса)
17
—
1,2
Картофель, свекла кормовая и
20...40
3...4
I...2
сахарная
Клевер, рапс, люцерна
4...8
30...31
6...7
Капуста
20...30
13...15
—
Турнепс
42
—
0,3
Табак
4...8
30
7
2.106. Влияние минеральных удобрений на дозу извести
Удобрение
Химический состав
удобрений
Влияние на кислотность почв
СаСО, дни
нейтрали зм mu
отрицательном!
действия улоСчм*
ний (кгсук11лГ11)
Хлористый аммоний
Сульфат аммония
Аммонийная селитра
Мочевина
Суперфосфат
NH4CI	Сильно подкисляет	1,4
(NH4)2S04	Тоже	1,25
NH4NO3	Средне подкисляет	0,75
CO(NH2)2	Слабо подкисляет	0,8
Са(Н2Р04)2’Н20	Очень слабо подкисляет	0,1
Экологические ограничения при известковании кислых помп
Ввиду опасности загрязнения окружающей природной среды pa i
личными токсикантами, содержащимися в используемых матери
алах при гипсовании кислых почв, необходимо учитывать эколо
гические ограничения, установленные государственными стаи
дартами, санитарными нормами и правилами, иными регламент
рующими документами.
Не допускается внесение известковых материалов в почну it
следующих случаях:
после обработки хлорорганическими пестицидами интернам
должен составлять не менее 72 ч;
на территории первого пояса зоны санитарной охраны и<
точников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также но
втором поясе зоны санитарной охраны в период непосред
ственной угрозы паводка;
при содержании в известковом материале (отходы npOMi.nn
ленности) тяжелых металлов, радионуклидов и других токсич
ных элементов (соединений), превышающем допустимое.
По содержанию тяжелых металлов и других токсикантон ш
пользуемые в качестве мелиорантов материалы подразделяю! n.i
четыре группы, отличающиеся дозами, сроками и кратностью не
пользования.
604

Группа	Экологические	ограничения	на	использование	известковых
материала	материалов
I	Применение разрешено без ограничений (известковая мука, мел,
дефекат)
II	Разрешено в дозах не более 7 т/га раз в 5 лет (феррохромовые
шлаки, отходный мел, угольная зола)
III	То же, в дозах не более 7 т/га раз в 10 лет с обязательным контролем
изменения фонового содержания потенциально опасных элементов
в почве
IV	Запрещено при известковании кормовых угодий
При известковании почв обязательно учитывают ПДК тяжелых
металлов и других токсичных элементов (соединений) в почве,
фоновое содержание этих элементов, класс их опасности согласно
ГОСТу, ориентировочное содержание нежелательных примесей в
известковых материалах. Данные, характеризующие содержание
тяжелых металлов в почве и известковых материалах, приведены в
таблице 2.107.
2.107. Содержание тяжелых металлов в почве и известковых материалах
Элемент
Класс
опасности
ПДК в почве,
мг/кг
Фоновое
содержание в
почве, мг/кг
(валовые формы)
Ориентировоч¬
ное содержание
в материале,
мг/кг
Кадмий
1
3
0,05...0,24
1...5
Мышьяк
1
2
—
—
Ртуть
1
2,1
0,0... 1
—
Свинец
1
30
10...16
3...150
<1>тор
1
2,8 п.ф.
20...3000
—
Цинк
1
100
р
ОО
о
30.3000
Кобальт
2
5 п.ф.
—
—
Медь
2
3 п.ф.
15...25
5...100
55 вал.ф.
—
—
Никель
2
4 п.ф.
20...60
о
о
85 ва.ф.
—
—
Хром
2
2 п.ф.
80... 140
100...1000
Ианадий
3
150
60... 100
1...1000
Марганец
3
1500
—
200.. .10000
Маргнец+Ванадий
з.
1000+100
—
—
Стронций
3
—
о
м
о
100...1000
Примечание, п.ф. — подвижные формы; вал.ф. — валовые формы.
2.7.8.	БИОЛОГИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ЗАСОЛЕННЫХ
И ОСОЛОНЦОВАННЫХ ПОЧВ
Биологическая мелиорация — это приемы использования рас¬
тительных и живых организмов для повышения продуктивности
подверженных деградации земель.
605

В состав биологической мелиорации входят: приемы освос
ния засоленных и осолонцованных земель, деградированных
пастбищ с помощью растительности, осушение земель с помо
щью «биологического дренажа», вермикультура (выращивание
дождевых червей для повышения плодородия почвы), исполь
зование растений и живых организмов для очистки воды и по
чвы и др.
Биологическая мелиорация засоленных почв. Основной прием
биологической мелиорации засоленных и осолонцованных w
мель — фитомелиорация, т. е. коренное улучшение земель с помо
щью растений.
На сильнозасоленных почвах на первом этапе рассоления ис
пользуют виды галофитов, не имеющих кормовых достоинств, по
являющихся активными рассолигелями почвогрунтов: анаба ше,
соляноколосник, кермек, суккулентные солянки, петросимо
нии, сведы, солеросы, а также деревья, кустарники и кус rap
нички, которые накапливают в себе большое количество солей
и выдерживают следующее засоление в почве, % на 100 г: сред
неазиатские ивы и облепиха — до 1, лох и карагач — до 3, сакса
ул белый — до 6, боялыч черный — до 15, чунгиль — до 12, го
поли — до 16, терескен из рода Eurotia — до 20, биюргун и си
литрянка — до 30, кейреук Salsola orientalis — до 40, сарсачаи
Halocnemum Stobilaceum — до 50 солей.
Галофиты накапливают в себе до 50 % солей от массы cob
сгвенной сухой биомассы. Например, солерос европейский нм
держивает концентрацию хлора в почве 1 %, при этом в сухой мне
се листьев и стеблей солероса накапливается до 19 % хлора. В па
земной массе мальвы курчавой, пожитника, пайзы, редьки мае
личной, сурепки озимой и яровой накапливается натрия до 1,4 %,
магния до 1,7 %, самый высокий вынос Na+ и Mg+ отмечается у
амаранта.
Дикорастущие растения выносят, %: натрия — тамариск 1,71,
ежовник безлистный 1,43, полынь белая 0,96; магния — просо ку
риное 2,49, тамариск 0,89, ежовник безлистный 0,97; серы — по
лынь белая 0,77, просо куриное 0,74, ежовник безлистный 0,97.
Накопленные в растении соли вместе с биомассой полиосп.и»
удаляются с поля, а не перемещаются в пределах биологическою
круговорота. С помощью таких галофитов можно довести сильно
засоленные земли до среднезасоленных.
При мелиорации средне- и слабозасоленных земель исиолыу
ют галофиты и фитомелиоранты, имеющие кормовое достоин
сгво.
Под фитомелиорантами понимают соле- и солонцеустойчивые
сельскохозяйственные культуры, обладающие кормовым дост
инсгвом (табл. 2.108).
606

2.108. Группы сельскохозяйственных культур (фитомелиорантов) по соле-
и солонцеустойчивости
Устойчивость
Солеустойчивыс
I
Солонцеустойчи вые
Очень сильная
Сильная
Средняя
Слабая
Очень сильная
Сильная
Средняя
Слабая
Многолетние травы
Пырей бескорневищный
Донник (белый и желтый),
бескильница пестроцвет¬
ная и гигантская, лисо¬
хвост тростниковый
Пырей сизый, волоснец
ситниковый, регнерия,
люцерна пестрогибридная,
желтогибридная, житняк,
кострец
Эспарцент
Донник желтый, донник бе¬
лый
Волоснец ситниковый, пырей
бескорневищный, пырей си¬
зый, прутняк
Люцерна пестрогибридная,
синегибридная, желтогибрид¬
ная, житняк, кострец
Эспарцент
Однолетние культуры
Горчица
Ячмень
Просо кормовое, пшени¬
ца, могар, просо зерно¬
вое, овес
Сорго
Горчица
Ячмень
Овес, просо зерновое, могар,
суданская трава
Пшеница, сорго, рапс
Галофиты и фитомелиоранты наряду с высокой урожайностью
имеют повышенную средообразующую и средовосстанавливаю¬
щую способность: органическое вещество, поставляемое ими,
улучшает водно-физические и агрохимические свойства и биоло¬
гическую активность почвы, что позволяет вовлечь земли в сельс¬
кохозяйственный оборот.
Р. Г. Грамматика™ во ВНИИГиМ разработана концепция ме¬
лиоративных севооборотов на засоленных землях. Задача мелиора¬
тивных севооборотов - рассолить почву, повысить ее плодородие,
получить корма на засоленных землях, на которых культурные ра¬
стения, даже самые солеустойчивые, дают очень низкие урожаи.
При посеве фитомелиорантов на среднезасоленных землях,
кроме рассоляющего эффекта, достигается и повышается плодо¬
родие почвы за счет органического вещества корневых остатков
ггих растений и азотфиксации из атмосферы бобовыми фитоме¬
лиорантами.
Период рассоления почвы в мелиоративном севообороте зави¬
сит от степени ее засоления, механического состава, климатичес¬
ких условий района, минерализации оросительной воды и рассо-
ляющей способности фитомелиоранта. С помощью фитомелио¬
рантов среднезасоленные земли можно рассолить за 4...5 лет.
607

Для среднезасоленных почв рекомендуется 5-польный сспоо-
борот: 1-й год — фигомелиорант, 2-й год — фитомелиорант, 1 й
год — смесь фитомелиоранта с засухоустойчивой культурой с пре¬
обладанием фитомелиоранта, 4-й год — фитомелиорант с нрсо(>
ладанием культурного растения и 5-й год — чистый посев куль
турного растения.
Рассолению почв способствуют агролесомелиорация с исноль
зованием древесных насаждений, которые расходуют значитель
ное количество грунтовых вод, понижая их уровень на 60...90 ем
(при глубине < 5 м).
Изменяя параметры лесомелиоративного комплекса (порол
ный состав, рядность, расстояние между лесными полосами),
можно добиться эффективного дренирования земель. Вымывая до
1 т солей из зоны ризосферы, система зеленых насаждений сокра
щаст дренажный сток, объем строительства коллекторно-дреиаж
ной сети и затраты на дренаж.
Мелиоративное воздейсгвие лесополос происходит благодаря ,
образованию подстилки и круговороту питательных элементом,
стимулированию биологической активности в засоленных по
чвах;
уменьшению отложения солей в верхних почвенных слоях н i
за снижения потерь почвенной влаги на испарение;
глубоко разветвленным корням деревьев, которые разрыхляю!
почву и увеличивают водопроницаемость, облегчают вымыв со
лей;
удалению большого количества солей из почвы посредством
поглощения их деревьями.
Кроме того, лесные насаждения могут частично удовлетворя 11.
в засушливых районах потребности в лесоматериалах и тошпте,
улучшить окружающую среду.
Биологическая мелиорация осолонцованных почв и деградиронан
ных пастбищ. Биологическая мелиорация солонцов и солонцоиыч
почв заключается в подборе и культивировании солеустойчииых и
солонцеустойчивых растений — фитомелиорантов (см. табл. 2. !<>*>)
Они обладают засухоустойчивостью, высокой продуктивностью и
мелиорирующими свойствами, способны мобилизовать питатель
ные вещества (особенно азотистые) и вовлекать минеральные »нс
менты в биологический круговорот.
Мелиорирующее значение фитомелиорантов на осолонцонлн
ных почвах заключается:
в выносе из почвенного раствора химических элемента,
входящих в состав токсичных солей, в надземную часть рапе
ния;
разрыхлении солонцового горизонта корневой системой,
образовании комковатой структуры почвы;
608

накоплении органического вещества в почве;
усилении микробиологической деятельности в почве с вы¬
делением С02.
Фитомелиоранты перехватывают восходящие токи грунтовых
иод, затеняют почву и снижают нагревание и иссушение верхнего
слоя, что уменьшает испарение влаги и поступление солей в верх¬
ние слои почвы. Они оставляют в почве значи тельные корневые и
иожнивные остатки, увеличивая количество свежеразложившего-
ся органического вещества в виде гуматов, которые являются кле¬
ем для образования комковатой структуры почвы; корневая систе¬
ма фитомелиорантов разрыхляет верхние горизонты солонца. Об¬
разованию структуры почвы особенно способствуют многолетние
бобовые травы, увеличивая водопроницаемость в 2...7 раз.
На солонцах перспективны следующие бобовые травы: донник
белый, лядвенец рогатый, люцерна желтая. Среди злаковых трав
наибольшую зеленую массу дают: кострец, суданка, пырей солон¬
цовый, овсяница тростниковая и луговая, райграс, пайза. Бобовые
травы — мощный азотонакопитель. За год многолетние бобовые
фиксируют 150...300 кг/га, однолетние — 50...100 кг/га азота, из
которых с корневыми и пожнивными остатками примерно поло¬
вина остается в почве, увеличивая содержание гумуса в ней.
На накопление азота бобовыми травами сильно влияет кислот¬
ность почвы (рис. 2.225). Мобилизуя значительное количество
кальция в ионной форме, бобовые травы создают условия для по¬
степенного вытеснения обменного натрия из поглощающего ком¬
плекса. Например, при выращивании донника одновременно уве¬
личивается количество обменного кальция за счет мобилизации
его донником из глубжезалегающих горизонтов и переноса его в
верхние горизонты, при этом уменьшается щелочность.
В Калифорнийской низменности (США) при освоении солон¬
цов в условиях орошаемого земледелия за 5 лет (3 года — свино¬
рой и 2 года — донник) было вытеснено из солонцов и отмыто за
пределы 30-сантиметрового слоя более 50% поглощенного на¬
трия.
Рис. 2.225. Азотфиксация (симбиоз) бобо-
ных в зависимости от кислотности почвы:
степень азотфиксации: 0 — симбиоза нет; / —
очень слабый; II — слабый; III — средний; /У —
сильный; V — очень сильный; культуры: / —
'Нонин многолетний, лядвенец рогатый, люпин
желтый, сераделла; 2 — клевер гибридный, лю-
иин узколистый, клевер ползучий, горох поле-
иой; 3 — вика посевная, бобы кормовые, горох
посевной, клевер луговой; 4 - люпин белый,
соя. вика мохнатая; 5 — фасоль обыкновенная,
чина посевная, нуг; 6 — донник, люцерна,
эспарцет

Фитомелиоранты способствуют «самомелиорации» солонцо¬
вых почв, которая возможна при переводе малорастворимого кар¬
боната кальция СаС03 (растворимость 0,065 r/л) в бикарбонат
Са(НСОз)2 (растворимость 1,76 г/л). Карбонат кальция превра¬
щается в бикарбонат при условии достаточного количества диок¬
сида углерода. Расчеты показывают, что 1 % СаСОз в 30 см повер¬
хностном слое равен 67,5 т/га гипса, если СаС03 растворяется.
Концентрация углекислоты в почвенном растворе и воздухе зави¬
сит от интенсивности разнообразных микробиологических про¬
цессов, происходящих в почве, и дыхания корней растений (кор¬
ни люпина за вегетацию выделяют до 4500 кг/га С02). Внесение
органических удобрений (навоз, сидераты) способствует накопле¬
нию органического вещества, необходимого для активного разви¬
тия биохимических процессов и выделения диоксида углерода,
усилению продуцирования которого способствуют тепло, влага и
глубокая вспашка.
«Самомелиорация» происходит по следующей схеме:
СаС03 + С02 + Н20	Са(НС03)2;
nnK(2Na+) + Са(НС03)2 -> ППК(Са2+) + 2NaHC03.
Для ускорения процесса мелиорации солонцов и солонцовых
почв перед посевом донника и солевыносливых видов люцерны
(желтая, гибридная) проводят гипсование почв. Это позволяет по
лучать высокие урожаи последующих культур.
Наряду с использованием культур — фитомелиорантов — при
меняют мелиоративные обработки почвы (двухслойная, трехъя
русная, плантажная вспашка, глубокое рыхление), влагонакопи
тельные мероприятия, внесение органо-минеральных удобрений.
На злостных солонцах предварительно проводят химические ме¬
лиорации.
Мелиоративная обработка почвы обеспечивает (особенно на
целинных средних и глубоких степных солонцах):
создание мощного корнеобитаемого слоя путем разрушения
плотного солонцового горизонта;
улучшение водно-физических свойств почвы и повышение
се влагообеспеченности;
вовлечение в пахотный слой почвенных солей кальция (кар
бонаты, гипс) для «самомелиорации» солонца.
Влагу в почве накапливают путем увеличения снегозапасо» с
помощью защитных лесополос, что способствует промываемостм
почвы. Кроме того, корни деревьев повышают уровень двуокиси
углерода (С02) в почве, что способствует мобилизации в мочит
карбоната кальция (СаС03) и замещению Na+ кальцием в ППК.
610

Галофиты и фитомелиоранты используют и для восстановле¬
ния деградированных пастбищных земель. Н.З. Шамсутдиновым
разработаны эффективные методы биотической мелиорации паст¬
бищ на основе создания долголетних пастбищных экосистем.
Для создания весенне-летних пастбищ рекомендуют высевать
I» смеси растения, хорошо поедаемые в конце весны и летом, —
кустарники из рода Calligonum, полукустарники: прутняк, солян¬
ка восточная, камфоросма, терескен; многолетние травы, одно-
мстники с поздневесенним сроком вегетации. Пастбища, создан¬
ные из смеси, накапливают самый высокий запас поедаемой кор¬
мовой массы именно летом (июль—август), т. е. в период, когда на
естественных полынно-эфемеровых пастбищах ощущается острый
недостаток пастбищных кормов. На искусственных пастбищах
урожай кормов превышает урожай с естественных пастбищ в
S...15 раз.
Для создания осенне-зимних пастбищ используют галофиты:
саксаул черный, черкез Рихтера, солянку малолистную, борджок,
солянку восточную, прутняк, полынь, мятлик луковичный, одно¬
летние солянки.
В сформировавшихся искусственных пастбищах урожай кор¬
мовой массы возрастает с 0,5 до 2,3 т/га, они достаточно устойчи-
нм и характеризуются продуктивным долголетием.
Круглогодичные пастбища целесообразно создавать на обед¬
ненных, истощенных нерациональным использованием пастби¬
щах в разных природных зонах аридной территории. Высеваемые
смеси на распашке имели следующее соотношение видов: кустар¬
ники (саксаул черный, саксаул белый, солянка Палецкого, солян¬
ка Рихтера, солянка малолистная) — 20 %; полукустарники (прут¬
няк каменистый, прутняк песчаный, камфоросма Лессинга, со¬
нника восточная, терескен Эверсмана, полынь развесистая, по-
нынь туранская, полынь солончаковая) — 65 %\ травы (мятлик
пуковичный, эфемеры) — 15 %.
Благодаря устойчивости численности кормовых растений,
принадлежности их к разным биоморфам, популяциям нормаль¬
ного типа круглогодовые пастбища стабильно накапливают высо¬
кие урожаи кормовой массы по годам и сезонам года — от 0,7 т/га
и I -й год и до 4,5 т/га в 4-й год.
2.7.9.	ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ
ПРИ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Сущность мелиорации заключается в целенаправленном каче-
(I ионном изменении свойств компонентов природы, управления
природными и антропогенными процессами в них посредством
611

специально адаптированных для конкретных природных услоиип
мелиоративных технологий.
Мелиоративные технологии — это сложные дорогостоящие ре¬
сурсоемкие, энергоемкие мелиоративные системы и мероприя тия,
которые проводят на них в течение длительного времени. Для э то¬
го необходимо создание комплекса инженерных сооружений и ус¬
тройств, надежно функционирующих в разнообразных природных
условиях. Протекающие в компонентах природы процессы и при¬
родные условия чрезвычайно изменчивы и часто даже экстремаль¬
ны. Единой теории для их описания не существует, поэтому н
рамках поставленной задачи для описания процессов при матема¬
тическом моделировании часто останавливаются на упрощенных
представлениях и используют упрощенные схемы, эвристические
зависимости, аппроксимации, линеаризации и т. п.
Современной наукой установлено, что процессы передвиже¬
ния, накопления и трансформации различных веществ, энергии,
информации в термодинамически неравновесных геосистемах
подчиняются феноменологическим законам Ньютона, Фурье,
Ома, Дарси, Фика и т. п.
Ускорение движения твердых тел согласно второму закону
Ньютона прямо пропорционально сумме действующих сил в на
правлении движения F и обратно пропорционально массе тела М
dv/dt = F/M,	(2.451)
где v — скорость; i — время.
Плотность теплового потока, т. е. потока через единичную
площадь в единицу времени, согласно закону теплопроводности
Фурье
qT = -XdQ/dx,	(2.452)
где X — коэффициент теплопроводности, dQ/dx — градиент температуры вдол1.
оси потока, знак «минус» означает, что направление потока тепла противополож
но градиенту температуры, следовательно, тепло движется в сторону падения нос
ледней, что очевидно; 0 — температура.
Поток электронов в проводнике согласно закону электропро
водности Ома
Ъ ~ —jdU/dx,	(2.453)
где у — удельная электропроводность металла; dU/dx — градиент напряжения //.
Процесс диффузии в растворах, т. е. установление равновесно
го распределения концентраций, в простейшем случае (при пост
янной температуре и отсутствии внешних электрических полей н
612

других внешних сил) описывается вторым законом Фика: единич¬
ный поток вещества
qc = —Ddc/dx,	(2.454)
где D — коэффиыиент диффузии, точней — самодиффузии, так как возможна еще
п гермодиффузия, бародиффузия, элекгродиффузия; с — концентрация.
Медленное (ламинарное) течение жидкости через пористую
среду со скоростями, измеряемыми сантиметрами или миллимет¬
рами в сутки, т. е. фильтрация или влагоперенос, описывается за¬
коном Дарси: скорость фильтрационного потока, точнее — еди¬
ничный поток жидкости через единицу поверхности пористой
среды,
<7ф = —kfydH/dx,	(2.455)
где кф — коэффициент фильтрации, учитывающий свойства пористой среды и
снойства жидкости	(плотность и вязкость); Н — напор фильтрационного потока
(шметим, что	—	это	не истинная скорость фильтрующейся жидкости, после¬
дняя в 1/р раз больше, р — пористость).
Водные потоки в руслах рек, каналах, трубах имеют большую
скорость, измеряемую метрами или десятками сантиметров в се¬
кунду, вследствие чего они сильно завихрены, турбулентны и на
перемещение водных масс в гаком режиме требуется больше рабо¬
ты, совершаемой внешними силами. Они подчиняются другому
шкону Шези: единичный поток воды
q = —K(dH/dx)0'5,	(2.456)
где К — коэффициент, учитывающий трение потока о его стенки; Н — напор по¬
тока.
Для описания процессов передвижения веществ, энергии в
природных средах используют дифференциальные уравнения
>иерго- и массопереноса. Структура этих уравнений зависит от
учета совокупности факторов, вызывающих перенос. Системы
дифференциальных уравнений переноса, дополненные уравнени¬
ями состояния и зависимостями между отдельными параметрами
имеете с начальными, граничными условиями и набором исход¬
ных данных, являются математическими моделями природных
процессов.
При многокомпонентных потоках веществ и энергии в почвах
и фунтах применяют уравнения термодинамики необратимых
процессов. Причина возникновения необратимых потоков — нео¬
днородность свойств компонентов окружающей среды в про¬
613

странстве, а также температуры и химического (парциального) по¬
тенциала. Такой подход позволяет строго формально рассматри¬
вать довольно сложные перекрестные природные процессы и от¬
ражает идею их единства.
В последнее время для описания сложнейших природных про¬
цессов и явлений применяют теории термодинамики многофаз¬
ных жидкостей, теории реагирующих потоков, теории перколя-
ции, теории фрактальной геометрии природы и пр.
Таким образом, современное представление о сущности мелио¬
рации фактически сводится к идее управления пот оками вещести
энергии и информации в геосистемах, которые, обладая рядом
фундаментальных свойств, рассматриваются как совокупность по¬
стоянно трансформирующихся во времени и пространстве биогео-
химических барьеров.
Понимание барьерных функций как отдельных компонентой
природы, так и их совокупности, процесов трансформации и на¬
коплении различных веществ, соединений в процессе их передви¬
жения (миграции) во многом основано на современных представ¬
лениях теории геохимических барьеров, которая разработана
А.	И. Перельманом (рис. 2.226).
Накопление на барьере или вынос за его пределы веществ либо
соединений веществ обусловлено различными процессами:
механическими (когда природное тело работает как фильтр,
препятствует передвижению веществ в порах);
физическими (испарение, влагоперенос, фильтрация);
физико-химическими (когда химические процессы идут на гра¬
нице раздела фаз — в основном эго процессы сорбции—десорб
ции);
химическими (за счет химического растворения и кристаллита
ции, связывания, химического распада или соединения);
биотическими (вынос или накопление макро- и микроэлемеп
тов вследствие биологического разложения (деструкция) или и»
бирательного биологического удержания веществ в биоте).
Рис. 2.226. Комплексный геохимический
барьер в агроландшафте:
Ос атмосферные осадки; Ор — оросителиi;iи
норма; £ф — транспирация; И — испарение с но
верхности почвы; Б - биомасса; g — инфильпм
ция осадков и поливных вод; £ — испарспт* г
поверхности грунтовых вод; С — концентрации
солей; Нк — высота капиллярного поднятии. /, *
и 3 — испарительно-инфильтрационный, игпи
рительный и биогеохимический барьеры
614

В природе эти процессы протекают одновременно, поэтому
геохимические барьеры корректно называть биогеохимическими
карьерами.
Биогеохимическис барьеры — это компоненты или части ком¬
понентов геосистем, в которых на относительно коротком рассто¬
янии в результате специфического сочетания механических, фи-
шко-химических, биотических процессов происходит избира¬
тельное накопление одних химических веществ и удаление других.
Биогеохимические барьеры могут быть природные и техноген¬
ные (человек может управлять биогеохимическими барьерами,
усиливая или ослабляя их действие, а также создавать новые барь¬
еры: плотины, завесы, дрены, уплотненные слои почвы или грун¬
тов). Барьерами могут быть возвышения местности и водоупоры,
ишадины на пути подземных и поверхностных вод, малопроница¬
емые слои почв и грунтов, зоны интенсивного биологического по¬
требления и накопления отдельных химических элементов (кор-
иеобитаемая зона) и пр. В качестве естественных барьеров могут
ныступать такие природные объекты, как заболоченный луг, зам¬
кнутый водоем, болого, кустарники, леса, почвенные слои; при
пом в них должен поддерживаться особый режим, способствую¬
щий сохранению барьерных функций и природных свойств.
Включение биотических элементов в техногенные биогеохимиче-
екие барьеры позволяет им органично и надежно интегрироваться
с природными объектами.
Биогеохимические барьеры могут быть вертикальными или го¬
ризонтальными (латеральными), препятствующими соответствен¬
но вертикальным или горизонтальным потокам загрязняющих ве¬
ществ. В свою очередь, латеральные барьеры можно разделить на
контурные (линейные) и площадные (пространственные).
Барьеры можно также разделить на статические (неуправляе¬
мые) и динамические (управляемые), барьерные свойства которых
можно поддерживать только при оптимальном управлении вод¬
ным, тепловым и химическим режимами.
Очевидно, что природные биогеохимические барьеры обеспе¬
чивают естественную самоочищаемость природы, так как в них
происходит не только накопление, но и связывание до недоступ¬
ных для биоты форм токсичных веществ, их разрушение, преобра-
«жание в безвредные вещества.
Механизмы накопления, связывания и разрушения веществ
очень разнообразны, но их объединяет общая закономерность: в
карьерах резко изменяются условия миграции веществ, во многом
но зависит от обеспеченности территории теплом и влагой. При
оптимальном сочетании тепла и влаги биогеохимические барьеры
работают эффективней. Человек может в известных пределах ре¬
гулировать тепло- и влагообеспеченность территорий путем мели¬
615

ораций и тем самым усиливать естественные самоочищающис
свойства природы.
Важнейшие биогеохимические барьеры — растительный но
кров, почва, толщи водоненасыщенных горных пород, в основном
мелкоземов, и застойные скопления подземных вод.
Естественный или искусственно созданный растительный но
кров является эффективным биогеохимическим барьером. Расти
тельный покров обеспечивает перехват пыли, аэрозолей, персио
сящихся атмосферным воздухом. Токсичные вещества накаплииа
ются на листовых пластинах и проникают в устьица, аккумулиру¬
ясь в тканях листьев. Очищая воздух, особенно в городах и buojii.
крупных магистралей, деревья накапливают вредные вещества к
кронах. Растительный покров в качестве биогеохимического барь
ера в процессе метаболизма (обмена веществ) накапливает различ
ные вещества, обеспечивая утилизацию избыточного количества
ряда веществ: например, хорошо развитый и интенсивно проду
цирующий биомассу травянистый покров ежегодно потребляе!
азота — 300...500 кг/га, фосфора (в форме Р2О5) — 60... 120, калия
(в форме К20) — 300...600 кг/га, в меньших количествах — метал
лы, в том числе и тяжелые. Это свойство растений используется
при утилизации сточных вод путем орошения.
Известны растения, выносящие из почвы тяжелые металлы и
повышенных количествах, их используют для очистки почвы. Та
кой метод детоксикации загрязненных почв называют фиторсми
диация. Проблема чрезвычайно актуальна, поскольку, как спиде
тельствуют данные, полученные с помощью аэрокосмической
съемки, общая площадь сельскохозяйственных земель России,
загрязненных токсикантами, составляет 74 млн га, в том чист*
60 млн га — за счет выбросов предприятий.
Для этого используют растения семейства Brassicaceae, которые
способны адсорбировать металлы в корневой системе и затем не
реводить их в стебельную часть, извлекая таким образом загря tun
тели из почвы. Наземную часть растений убирают обычными сно
собами.
На этом эффекте основаны также грибные технологии, кою
рые предусматривают заселение загрязненных почв различными
грибными культурами. С помощью этих технологий разрушаю!
ся трудноразлагаемые токсичные вещества, в том числе полиаро
матические углеводороды типа полихлорированных дифеншюи
Очистка продолжается даже в условиях суровой зимы, кон цен
грация загрязнений снижается с нескольких сотен млн 1 до
-10 млн-1.
Мощным биогеохимическим барьером является почва — ак пт
но функционирующее органо-минеральное тело, в котором плv i
разнообразнейшие физико-химические, биохимические, биоло! н
616

ческие и микробиологические процессы. Одно из основных
свойств, отличающих почву от инертной горной породы, называют
наличие у почвы ППК — почвенного поглотительного комплекса.
Почвоведы одним из основных свойств, отличающих почву от
инертной горной породы, называют поглотительную способность,
умеют количественно оценивать емкосгь поглощения.
Почва способна задерживать или ггоглощагь газы, растворен¬
ные вещества, минеральные или органические частицы и суспен¬
зии. Во многом поглотительная способность связана с высокоди¬
сперсной, главным образом коллоидной частью почвы, имеющей
большую удельную поверхность, т. е. суммарную поверхность всех
частиц, составляющих единицу массы почвы.
Различают несколько видов поглотительной способности: ме¬
ханическую, физическую, физико-химическую, химическую и
биологическую.
Поглотительную способность почвы можно регулировать до¬
ступными агротехническими и мелиоративными приемами: вне¬
сением в почву органических удобрений для повышения количе¬
ства гумуса — особого вещества, состоящего из органических ос¬
татков разной степени разложения и модификации; изменением
химических свойств (уменьшение кислотности или щелочности);
уменьшением степени засоления; регулированием количества вла¬
ги в почве (орошение или осушение). Довольно широко применя¬
ют специальные сорбенты естественного или искусственного про¬
исхождения, вносимые в почву для очистки ее от тяжелых метал¬
лов, радионуклидов. Эффективно обогащение микрофлоры почвы
специальными бактериями, способными разлагать нефтепродукты
и другие вредные вещества.
Подстилающие почву слои, расположенные над уровнем грун¬
товых вод в зоне аэрации, могут быть использованы в качестве
динамического биогеохимического барьера. Поддерживая в нем
режим равновесного водообмена, можно удерживать биогенные
вещества, делая их доступными для растений, или, например, свя¬
зывая подвижные формы за счет биологической, химической, фи¬
зической сорбции, препятствовать попаданию тяжелых металлов в
фунтовые воды. Таким образом, управляя работой динамического
биогеохимического барьера, можно управлять процессами накоп¬
ления трансформации и выноса различных химических веществ,
обеспечивая оптимальные условия для функционирования ланд¬
шафта, повышая его продуктивность, полезность для человека и
усиливая его самоочищение.
Совместная работа естественных и привнесенных в природу
человеком биогеохимических барьеров изучается на основе
теории ландшафтно-геохимических систем, разработанной
М. А. Глазовской.
617

Для изучения совокупностей биогеохимических барьеров,
представляющих собой парагенетическую ландшафтную целост¬
ность, исследуя протекающие в ландшафтах геохимические про¬
цессы, М. А. Глазовская вводит понятие «ландшафтно-геохими¬
ческие системы», которые имеют свою иерархию и общие прин¬
ципы функционирования.
Критерием однородности взаимодействия компонентов ланд¬
шафта может служить почва — естественное образование, сфор¬
мировавшееся именно в результате взаимодействия всех других
компонентов ландшафта.
Элементарные ландшафтно-геохимические системы (ЭЛГС). По¬
чва — один из самых информативных блоков ландшафтно-геохи¬
мической системы, ее центральное ядро, в котором встречаются и
взаимодействуют потоки вещества и энергии, связывающие все
компоненты ландшафта в единое целое. Литологически однород¬
ная территория, находящаяся в пределах одновозрастного элемен¬
та рельефа, занятая в каждый данный момент определенным био¬
ценозом, характеризуется, как правило, однородной на всем про¬
тяжении почвой. Такие территории можно рассматривать как не¬
делимый ландшафтный индивидуум, названный Б. Б. Полыновым
элементарным ландшафтом. Синонимы элементарного ландшаф¬
та — биогеоценоз, ландшафтная фация; элементарная ячейка лан¬
дшафта, элементарная ландшафтно-геохимическая система.
Компоненты ландшафта представляют собой блоки элементар¬
ной ландшафтно-геохимической системы (ЭЛГС). Каждый блок
можно рассматривать как подсистему, состоящую из субблоков.
Примером субблоков подсистемы «почва» могут служить отдель
ные почвенные генетические горизонты, подсистемы «коры вы¬
ветривания» — различные зоны выветривания: дезинтеграции,
окисления, выщелачивания и т. д. Блоки и субблоки ЭЛГС — эго
трехфазные биокосные тела, в которых наряду с твердой, жидком
и газовой фазами присутствует живое вещество.
Функционирует ЭЛГС путем обмена веществом, энергией п
информацией между блоками и субблоками при многократном
изменении химического и фазового состояния вещества.
Каналами связи между блоками ЭЛГС служат миграционные
потоки, которые состоят из фазы носителя и из фазы мигранта.
В качестве фазы носителя выступают потоки водных, воздушных,
твердых (дефлюкционных гравитационно-осыпных) масс, а в не¬
которых случаях и живые организмы. Мигранты перемещают!
вместе с фазой носителя, они рассеяны в ней в различных формах:
ионов, молекул, коллоидов, суспензий и пр.
Участки, где резкое изменение условий миграции приводит к
накоплению химических элементов, называют согласно А. И. 1 !«•
рельману ландшафтно-геохимическими барьерами. Мигранты, не
618

участвующие в циклических миграционных процессах и не задер¬
живающиеся на геохимических барьерах внутри данной системы,
выводятся за ее пределы, становятся компонентами внешних по
отношению к данной системе миграционных потоков и связывают
данный элементарный ландшафт с соседними и более отдален¬
ными.
Открытость элементарных ландшафтов позволяет рассматри¬
вать их как подсистемы в более сложных ландшафтно-геохими-
ческих системах.
Каскадные ландшафтно-геохимические системы. Неровности ре¬
льефа суши, абсолютное преобладание не строго горизонтальных,
а наклонных поверхностей предопределяют гравитационное пере¬
мещение водных и твердых масс от более высоких к более низким
уровням.
Серия элементарных ландшафтов, сменяющих друг друга от
местного водораздела к местной депрессии рельефа и связанных
латеральными направленными миграционными потоками, обра¬
зует ландшафтно-геохимическую катену — простейшую каскад¬
ную ландшафтно-геохимическую систему (КЛГС), где каждый
элементарный ландшафт — это звено или блок общей системы.
Элементарные ландшафты, образующие начальные звенья — ка-
гены, относительно геохимически автономны, так как внешние
миграционные потоки поступают лишь из атмосферы. Элементар¬
ные ландшафты склонов и депрессий геохимически подчинены,
гетерономны, так как вследствие направленной латеральной миг¬
рации в них привносится (частично проходит транзитом) веще¬
ство из вышерасположенных звеньев общей каскадной системы.
Ландшафтно-геохимическая арена — совокупность ландшафт¬
но-геохимических катен, составляющих общий водосборный, а
соответственно и солесборный бассейн. В зависимости от порядка
водосборных бассейнов выделяются мега-, макро-, мезо- и микро¬
арены. Геохимическая структура и структура миграционных пото¬
ков усложняется по мере увеличения размеров арен.
Мега- и макроарены, охватывающие бассейны рек первого по¬
рядка (Волги, Оби, Енисея, Лены и их главных притоков), вклю¬
чают ряд ландшафтных зон, областей и имеют сложную геохими¬
ческую структуру и контрастные геохимические обстановки. Ме-
юарены охватывают территории бассейнов более высокого по¬
рядка, лежащие обычно в пределах одной ландшафтной зоны и
области; их структура менее сложна. Микроарены образуют ма¬
лые первичные водосборы, часто представлены одним типом
ландшафтно-геохимической катены и в ряду КЛГС наиболее
просты.
Наряду с ландшафтно-геохимическими аренами — системами
концентрации водного и гидрохимического стока — локально рас¬
619

пространены КГЛС, в которых от верхних по течению к нижним
звеньям общего каскада водный и гидрохимический стоки рассеи¬
ваются, что характерно для подгорных конусов выноса, внутри-
континентальных и приморских дельт.
КГЛС рассеяния имеют концентрическую форму или «ореолы
рассеяния», которые образуются вокруг локальных мощных ис¬
точников поступления в ландшафты редких и рассеянных эле¬
ментов.
«Ореолы рассеяния» рудных элементов формируются в зоне
окисления месторождений, вокруг действующих гейзеров, гря¬
зевулканических сопок. Они отличаются повышенным содер¬
жанием определенных ассоциаций редких и рассеянных эле¬
ментов. С ними связано формирование в пределах ореола рассея¬
ния геохимических аномалий (геохимически редких природных
ландшафтов).
Наряду с природными геохимически-аномальными ландшаф
тами все большее распространение получают техногенные геохи¬
мические аномалии (в том числе и гидромелиоративные ороси
тельные и осушительные системы) и связанные с ними ландшаф
ты. Они локализованы в пределах техногенных ореолов и потоком
рассеяния вокруг промышленных объектов и их агломераций как
вследствие аварийных выбросов в атмосферу и в водные артерии
загрязняющих веществ, так и вследствие несовершенства многих
технологических процессов и защитных очистительных устройств.
Природные и техногенные ореолы рассеяния химических элемеп
тов изучают при функционировании гидромелиоративных систем,
при поисках полезных ископаемых, для целей охраны природной
среды и ландшафтно-геохимического прогнозирования. Эти про
цедуры обязательны при оценке воздействия техногенных объск
тов на окружающую среду (ОВОС).
По месту конечной аккумуляции веществ, выносимых с гидро
химическим и твердым стоком, КЛГС делят на открытые и замк
нутые. В открытых каскадных ландшафтно-геохимических cucte
мах часть мигрантов, не задержанная на разных геохимических
барьерах в пределах суши, выносится в моря и океаны. Замкну
тые КЛГС находятся в бассейнах внутреннего стока. Наиболее
подвижные мигранты, достигающие конечных звеньев замкну
тых каскадных систем, накапливаются вследствие испарения
поверхностных и грунтовых вод в рыхлых отложениях, homiuix
бессточных впадин и низменных равнин субарилных и аридны\
областей.
На территории бывшего СССР есть целый ряд замкну!и\
КЛГС. Это области сухих дельт и бессточных впадин Прикасннп
ской и Туранской низменностей, многочисленные бессточные
котловины в юго-восточном и центральном Казахстане (АликуиI.
620

ская, Балхашская и пр.), а также бассейны бессточных озер Запад¬
но-Сибирской равнины.
Ряд рек, истоки которых лежат в горах Тянь-Шаня, Памиро-
Алая, Копетдага и воды которых используют на подгорных равни¬
нах на орошение (например, воды рек Мургаб, Теджен, Зеравшан,
Кашка-дарья, Талас, Чу и пр.), заканчивается слепыми дельтами.
В области дельт идет аккумуляция легкорастворимых солей.
Миграционная структура ландшафта. В целом миграционная
структура ландшафтов суши образована системой незамкнутых
круговоротов вещества с различной протяженностью в простран¬
стве и во времени, емкостью и составом мигрирующих элементов.
Наиболее протяженный круговорот — атмогидро-химический в
системе суша—океан. Он осуществляется в основном с круговоро¬
том влаги путем гидрохимического стока и возврата химических
элементов с атмосферными осадками и в аэрозолях на сушу. Од¬
новременно осуществляются внутриконтинентальные круговоро¬
ты. В каскадных ландшафтно-геохимических макро- и мегасистемах
суши прямая геохимическая связь между верхними и нижними
звеньями каскада осуществляется также водным путем с поверх¬
ностным, грунтовым и подземным стоком. Обратная геохимиче¬
ская связь идет преимущественно через атмосферу с воздушными
массами и последующим выпадением мигрантов на поверхность с
атмосферными осадками и в виде пылевых масс.
Границы бассейнов поверхностного гидрохимического и твер¬
дого стока, как правило, совпадают с границами речных бассейнов
и поэтому определяются наиболее точно.
Границы бассейнов воздушного переноса определяются на ос¬
новании специальной обработки метеорологических данных, рас¬
четов энергии ветра и построения ветроэнергетических полей.
Границы бассейнов водного стока и воздушного переноса в
большинстве случаев не совпадают, так же как и направления вод¬
ных и воздушных потоков. Составляют карты, на которых выделя¬
ют территории, в пределах которых направления гидрохимическо¬
го и атмосферного стока противоположны, субперпендикулярны
или однонаправлены.
В первом случае следует ожидать наиболее четкую обратную
геохимическую связь, во втором случае — она ослаблена, в тре¬
тьем — обратная связь в макробассейнах практически отсут¬
ствует.
Однако в мезо- и микробассейнах вследствие местных особен¬
ностей направления воздушных масс изменяются по сезонам года
и даже в течение суток (береговые бризы, горнодолинные ветры),
обеспечивая обратную связь. В Средней Азии в каскадных систе¬
мах горы — подгорные равнины — бессточные впадины отмечает¬
ся обратная геохимическая связь, т. е. идет возврат твердых масс и
621

солей с воздушными потоками из областей аккумуляции в области
формирования стока (горные склоны, ледники).
Следующее место в иерархии круговоротов вещества в ланд¬
шафтной сфере занимают биогеохимические циклы вещества,
протекающие внутри элементарных ландшафтов.
Различные скорость и направление миграционных потоков,
связанные с сезонной сменой условий и многолетними климати¬
ческими ритмами, обусловливают сложную, изменяющуюся в
пространстве и времени миграционную структуру ландшафта.
На миграцию веществ в ландшафте существенно влияет раз¬
личное сочетание поверхностных и подземных водных потоков,
для которых характерны разные скоростные гидравлические ре¬
жимы. Скорость движения поверхностных потоков измеряется де¬
сятками сантиметров в секунду, а скорость подземных потоков —
сантиметрами и миллиметрами в сутки, т. е. их скорости отлича¬
ются в КР...106 раз. Благодаря этим процессам геосистемы быстро
освобождаются от избыточной влаги, но медленно — от ее про¬
дуктивных запасов влаги (т. е. запасов влаги и прежде всего в по¬
чве, которые обеспечивают продуцирование биомассы растения¬
ми). Это также обусловливает питание рек в летнее время.
Геохимическая структура ландшафта. Направленный характер
миграционных потоков и смена на пути их движения геохимичес¬
ких обстановок приводят к дифференциации химических элемен¬
тов в вертикальном и горизонтальном направлениях. Подвиж¬
ность химических элементов и их соединений зависит от термоди¬
намических, биогеохимических и физико-химических условий
той среды, в которой движется миграционный поток. Изменение
этих условий при прохождении потока через определенные блоки
ландшафтно-геохимических систем вызывает увеличение мигра¬
ционной способности одних компонентов потока и уменьшение
подвижности других. Те части ландшафтно-геохимических cm -
тем, в которых локальные изменения условий миграции вызывают
накопление определенных химических элементов, называют гео¬
химическими барьерами.
Природа и положение в пространстве геохимических барьерон
обусловлены исходной неоднородностью условий миграции, спя
занной с литологическим и гранулометрическим составом пород,
расчлененностью рельефа и степенью дренирован! юсти терри го
рии, а также с различиями биоклиматических условий.
Перераспределение химических элементов в элементарны ч
каскадных ландшафтно-геохимических системах сопровождаемся
наряду с аккумуляцией определенных ассоциаций элементом на
геохимических барьерах формированием зон выщелачивания: и
почвах наряду с иллювиальными горизонтами образуются элкшн
альные, в толщах рыхлых отложений и в коре выветривания паря
622

ду с ярусами обогащения возникают ярусы выщелачивания (кис¬
лого, кислого глеевого, щелочного).
Чередование зон выщелачивания и обогащения в ландшафтах,
их соотношение в пространстве, вещественный состав, форма,
размеры характеризуют геохимическую структуру ландшафта.
Геохимическая структура ландшафта подвержена трансформа¬
ции. Трансформация миграционных потоков связана с тем, что по
мере накопления на геохимических барьерах определенных ве¬
ществ природа барьера изменяется, разрушаются некоторые ис¬
ходные барьеры, возникают новые. Так, иллювиальный карбонат¬
ный горизонт в почвах формируется вследствие перехода гидро¬
карбоната кальция в карбонат при уменьшении парциального дав¬
ления С02 в почвенном воздухе, а также при испарении (или
вымораживании) почвенных растворов, т. е. выпадение в осадок
кальцита обусловлено термодинамическими условиями. Сформи¬
ровавшийся на той или иной глубине горизонт накопления каль¬
цита далее выступает как щелочной карбонатный барьер для мик¬
роэлементов: Ва, Sr, Pb, Zn, Cd, Со, Си и пр.
В зонах обогащения с течением времени изменяются не только
сорбционные свойства геохимических барьеров, но и часто вслед¬
ствие цементации горизонтов карбонатами, кольматации коллои¬
дами ухудшается водопроницаемость, а соответственно аэрация,
создаются условия для развития глеевого процесса, формируется
новообразованный восстановительный глеевый барьер. Приведен¬
ные примеры свидетельствуют о существовании обратной связи
между миграционными потоками и геохимической структурой
ландшафта, которая обусловливает его неравновесное состояние и
все усложняющееся поступательное развитие.
Особенно сильно трансформируются, а часто и полностью раз¬
рушаются геохимические барьеры под воздействием миграцион¬
ных потоков техногенных веществ. Так, кислые сточные воды мо¬
гут целиком уничтожить карбонатный барьер в почвах или в тол¬
ще рыхлых отложений. И наоборот, в результате многократного
внесения в кислую почву извести в их верхних горизонтах вновь
образуется площадной карбонатный барьер.
Особенность такой техногенной трансформации биогеохими-
ческих барьеров в том, что скорость трансформации барьера зна¬
чительно превышает скорость формирования данного барьера.
Это обстоятельство подчеркивает чрезвычайную опасность некон¬
тролируемых антропогенных ландшафтных агрессий, но позволя¬
ет надеяться на положительный результат в случае целенаправлен¬
ного оперативного прецезионного воздействия при управлении
биогеохимическими барьерами. Указанные процессы надо иметь в
виду при проведении различных мелиораций почв (водных, хими¬
ческих, структурных).
623

Ландшафтно-биогеохимические процессы. Это совокупность н >а
имосвязанных биогеохимических, физико-химических, физичес¬
ких процессов, которые протекают при воздействии солнечной
энергии и внутренней энергии Земли в ландшафтной сфере как
целостной геохимической системе и ее подсистемах (элементар¬
ных и каскадных). В результате совместного действия этих про¬
цессов постоянно возобновляются живое вещество, органо-миие-
ральные и минеральные соединения, что сопровождается про¬
странственной дифференциацией химических элементов, образо¬
ванием, накоплением и разложением гумуса.
При всем многообразии ландшафтно-геохимических процес¬
сов в каждом из них можно выделить три главных фазы: мобили¬
зации, транслокации и аккумуляции химических элементов.
Фаза мобилизации характеризуется переходом химических эле¬
ментов из менее подвижных форм в более подвижные в данном
обстановке формы; происходит на малых расстояниях, измеряемых
миллиметрами, первыми сантиметрами, и не строго ориентирована
в пространстве. В этом случае процесс рассматривают как единый,
идущий на месте (инситный). Таковы, например, процессы инси г
ного выветривания, оглеения, гумусонакоиления и пр.
Фаза транслокации характеризуется нахождением химических
элементов в миграционных потоках и перемещением их в про
странстве.
Фаза аккумуляции отмечается переходом химических элемсн
тов из более подвижных форм в менее подвижные формы, вынем*
нием их из миграционных потоков, накоплением в твердой фа и*
различных компонентов ландшафтов, а также в составе живого не
щества.
Фазы мобилизации, транслокации и аккумуляции могут бы п.
пространственно не разобщены, локализованы в пределах одном»
субблока элементарной ланпшафтно-геохимической системы,
транспорт мобильных элементов идет на незначительные расстои
ния.
Фазы мобилизации элементов и их вторичной аккумуляции
могут быть сильно разобщены, находиться в различных частях
мезо- и макрокаскадных ландшафтно-геохимических систем; мш
рационные потоки (водные, воздушные), которыми осущестидя
ется транслокация элементов, имеют протяженность в десятки и
сотни километров, вторичная аккумуляция также идет на обпшр
ных площадях. В данном случае каждую из фаз этих грандио шы.ч
по охватываемому пространству и массе вовлекаемых в митра
цию элементов процессов можно рассматривать как особый рг
гиональный геохимический процесс: гидрохимического стока,
атмогидрохимического переноса, внутриконтинентальното сот-
накопления, субаэралыюго обызвесткования и пр. Примером
624

может быть иссушение Аральского моря с освобождением от за¬
топления обширных засоленных морских отложений; возникно¬
вение аэрального переноса (с ветром) солей, достигающих г. Но¬
восибирска и далее.
Мелиорация ландшафтов и методы управления биогеохимически¬
ми барьерами. Мелиорация (улучшение) ландшафтов или улучше¬
ние качества почв, подземных и речных вод может быть достигну¬
то управлением потоками влаги на поверхности почвы, в почве и
подстилающих горизонтах, а также управлением процессами био¬
тического и геологического переноса и трансформации химиче¬
ских веществ, в которых барьеры имеют существенное значение.
Улучшают геохимические условия ландшафта путем регулиро¬
вания процессами, протекающими как в естественных, так и ис¬
кусственных биогеохимических барьерах.
Для управления процессами, протекающими в естественных
биогеохимических барьерах, можно использовать механические,
физические, химические, биологические, биохимические, микро¬
биологические методы и их различные сочетания.
Например, регулировать потоки веществ, поступающих в вод¬
ные объекты с водосбора, можно:
устраивая природоохранные полосы вдоль линейных инженер¬
ных сооружений, вдоль каналов, вокруг водохранилищ;
регулируя качество и количество лесонасаждений. Лесные на¬
саждения существенно влияют на миграцию биогенов и других
загрязнителей, регулируя сток поверхностных и подземных вод,
кустарник и травы под пологом леса поглощают часть биогенов.
Эффективно работают облесенные ложбины, лесные полосы и
опушки леса, расположенные перпендикулярно направлению сто¬
ка, облесенные днища балок и оврагов. При интенсивном исполь¬
зовании водосбора под сельскохозяйственные угодья ширина лес¬
ных водопоглотительных полос, ограждающих водные объекты,
должна быть не менее 'Д-.-'Д длины примыкающих склонов. Зна¬
чение лесных насаждений как барьеров усиливается в понижениях
рельефа, в местах концентрации поверхностных и почвенных вод.
Именно в этих местах закладывают самые широкие полосы, и они
требуют особенно бережного ухода;
создавая и управляя латеральными биогеохимическими барье¬
рами на водосборе, меняя водно-физические и химические харак¬
теристики почвы (разрушение гипсоносных или оглеенных гори-
юнтов и т. п.) и тем самым управляя ее проводящими (глубокое
рыхление плотных подпочвенных горизонтов, увеличение есте¬
ственной дренированности, изменение скорости впитывания
поды, противофильтрационные барьеры) и сорбционными свой¬
ствами. Создание сорбционного геохимического барьера в виде
легкосуглинистого гумусированного нейтрального пахотного го¬
625

ризонта путем торфования и землевания приводит к ограничению
миграции веществ и снижению интенсивности минерализации
торфа. Известкование кислых почв также усиливает их значение,
как барьеров;
создавая водооборотные гидромелиоративные системы, в кото¬
рых часть дренажного стока, содержащего полезные вещества, ис¬
пользуют для полива, уменьшают загрязнение водных объектов и,
по сути дела, выполняют функции барьера. В устьях сбросных ка¬
налов устраивают барьеры в виде биоплато (расширения с водной
растительностью), сорбирующих фильтрующих перемычек, очи¬
щающих дренажные воды.
Для каждого геохимического ландшафта характерен свой био¬
логический круговорот веществ, особая водная и воздушная миг¬
рация химических веществ. Методы и способы управления или
восстановления водного объекта должны отвечать особенностям
геохимического ландшафта. Использование биогеохимических
барьеров требует глубокого обоснования и прогноза поведения
вещества на барьере в течение продолжительного времени.
Следует отдавать предпочтение регулированию биогеохимичес-
кими барьерами естественного происхождения, не перегружая их
техногенными, и только в том случае, когда это невозможно, со¬
здавать максимально вписанные в ландшафт адаптированные к
конкретным условиям искусственные барьеры. Таким образом,
управление ландшафтами, а следовательно, и улучшение или вое
становление их возможно путем создания или реконструкции
природных биогеохимических барьеров.
Например, организация техногенного барьера, сформирован
ного на основе природного, наиболее просто и с минимальными
затратами может быть сделана при осушении низинных торфяни¬
ков. Здесь вынос биогенов с болота может быть перехвачен на ди
намическом геохимическом барьере, в котором действует коми
леке факторов концентрации элементов (кислородный, испари
тельный, сорбционный), но самым мощным фактором в этом слу
чае является концентрация (связывание) элементов биотическим
сообществом.
В неоторых случаях в качестве естественного пространственно
го геохимического барьера для биогенов возможно использошипи-
болот и заболоченных земель, которые являются одним из немно¬
гих имеющихся в распоряжении методов нейтрализации эмиссии
биогенов из рассредоточенных (неточечных) источников загрм ••
нения.
Методы управления геохимическими барьерами в агроландш;|ф<
тах. В агроландшафтах имеют место комплексные геохимически*-
барьеры — испарительные, сорбционные, биогеохимическис, пп
фильтрационные, техногенные и пр.
626

Испарительный геохимический барьер возникает в агроландшаф-
гах степей, полупустынь и пустынь в условиях аридного и суба-
ридного климата при близком залегании уровня минерализован¬
ных грунтовых вод (< 3 м).
В зависимости от химического состава грунтовых вод на испари¬
тельном барьере могут накапливаться хлориды и сульфаты натрия,
магния, вызывая нейтральное засоление почв, или карбонаты и
шдрокарбонаты натрия (щелочное засоление почв), а также целый
ряд микроэлементов (F, S, Zn, Мо и пр.). Часть этих элементов
накапливается в растениях. Нейтральное засоление почв рас¬
пространено в ландшафтах пустынной и полупустынной зон
(табл. 2.109), щелочное — в ландшафтах степной и лесостепной зон.
В естественных условиях интенсивность накопления солей на
испарительном геохимическом барьере зависит от глубины залега-
иия грунтовых вод, их минерализации, от капиллярных свойств
почв и грунтов, термического режима почв, количества и хими¬
ческого состава атмосферных осадков.
2.109. Природные условия и засоление земель (по В. А. Ковде, В. В. Егорову)
Климат
Остаточ¬
Мине¬
Природ¬
ная зона
средне¬
годовая
темпе¬
ратура,
°С
1
|
атмосфер¬
ные осадки,
мм
1
испаряемость,
мм
ное за¬
соление
осадоч¬
ных
пород
рализа¬
ция
фунто¬
вых вод,
г/л
Наиболее
распространен¬
ные соли
Засоление
земель
11устыни
15...18
оо
р
8
2000...2500
Обыч¬
но
До 200
NaCl, MgCI2, Широко
MgS04, распро-
СаС12, стране-
CaS04 но
11олу-
иустыни
10...12
200...300
1000...1500
Часто
До 150
NaCl,
Na2S04,
MgS04,
Встреча¬
ется
часто
( гспи
5...10
300...500
800... 1000
Редко
До 50
Na2S04,
NaCl,
Na2C03,
NaHC03,
CaS04
Встреча¬
ется
редко
lll‘CO-
1 11‘ПИ
3...5
500—700
500...800
Нет
1...3
NaHC03,
Na2C03,
Na2S04,
Очень
редко
В агроландшафтах при орошении сельскохозяйственных куль-
ivp концентрация солей в почвах увеличивается на испаритель¬
ном, инфильтрационном, геохимическом и биогеохимическом ба¬
рьерах. При этом соли в почву поступают также с поливной водой,
;i удаляются с дренажным стоком или при изъятии биомассы в
киле урожая с поля.
627

Испарение грунтовых вод может быть оценено по эмпириче¬
ской зависимости С. Ф. Аверьянова (1956)
Ег = Ео
Г U *
1~г
(2.457)
где Eq — испаряемость, мм/сут; Лг — глубина залегания УГВ, м; Лкр — критическая
глубина залегания грунтовых вод, м; п =
Для расчета испаряемости можно использовать формулу
Н.	Н. Иванова
Е0 = 0,0061(/ + 25)2(1 - 0,01 а),	(2.458)
где t — среднемесячная температура воздуха, °С; а — среднемесячная относится ь
ная влажность воздуха, %.
Критическую глубину залегания грунтовых вод, м, ориентиро
вочно определяют по формуле В. А. Ковды
Нкр= 0,08 t + 1,7,
где / — среднегодовая температура воздуха, °С.
(2.45(>>
Количество солей, поступающих с оросительной водой, можс!
быть оценено по минерализации воды в водоисточниках. «Минсрл
лизация воды, г/л, например в некоторых реках России, составляет
Кума малая	1,32
Урал (ниже г. Оренбурга)	0,73
Пруды (в Воронежской обл.)	0,6... 1
Ока	0,39
Ориентировочно количество солей, поступающих с атмо
сферными осадками, по климатическим зонам приведено в raf>
лице 2.110.
2.110. Поступление солей с атмосферными осадками на территории бывшего СХЧТ
(по В. П. Звереву, 1974 и М. А. Глазовской, 1988)
Климатические
Ос, мм
Плотный
остаток,
мг/л
pH
Модуль 1
области
Na*
Равнинные достагоч-
458
17...20
5,8
0,92
ного увлажнения
То же, недостаточ¬
377
о
vn
о
5,9
1,50
ного увлажнения
Сухие
150
180
7,1
3,15*
Высокогорные:
Кавказ
868
29
—
2,12
Средняя Азия
481
31
—
1,13
Среднее
407
30
—
1,29
К*
Г;*м
0,26
0,28
0,57
0,31
0,27
(),«.>
2,70
J.(»>
1,/К
1,К‘>
1,1/
628

Продолжение по горизонтали
Климатические
области
Модуль поступления ионов, т/км2 в год
Mg2*
nh4+
ci- !
c<v-
нсо,-
N03-
z
Равнинные достаточ¬
0,15
0,3
0,96
2,16
2,43
0,30
8,3
ного увлажнения
Го же, недостаточ¬
0,72
0,29
1,35
4,97
5,82
0,27
17,4
ного увлажнения
( ухие
0,47
0,69
5,79
5,32
7,86
ОД
26,4
Высокогорные:
Кавказ
1,36
0,63
1,26
5,04
11,8
0,40
25
Средняя Азия
0,46
0,24
1,57
2,51
6,84
0,33
15
Среднее
0,29
0,27
1,59
2,95
3,70
0,27
12
• Na + К.
Для целенаправленного управления испарительным и инфиль-
грационным геохимическими барьерами в агроландшафтах необ¬
ходимо знать, к какому типу относится засоление, какие соли и с
какой интенсивностью накапливаются на этих барьерах, какие
соли являются вредными для сельскохозяйственных растений, а
также при каком их количестве в почве начинается угнетение и
гибель растений. Предельное содержание солей и отдельных ток¬
сичных ионов в почве зависит от типа засоления и солеустойчиво-
сти сельскохозяйственных культур (см. раздел 2.7).
Основная цель управления испарительными геохимическими
барьерами в орошаемых агроландшафтах — восстановление пло¬
дородия почв и повышение их продуктивности.
Метод управления — удаление избытка солей или отдельных
токсичных ионов из почвы за пределы корнеобитаемой зоны и
понижение границы испарительного геохимического барьера
ниже корнеобитаемой зоны.
Способ управления зависит от типа засоления. При засолении
нейтральными солями избыток солей из корнеобитаемой зоны
удаляется путем промывки почв, а понижение уровня грунтовых
иод до критической глубины и частичное удаление солей — с по¬
мощью искусственного дренажа.
Количество воды, необходимое для растворения и удаления из¬
бытка токсичных солей, определяют по формулам С. Ф. Аверья¬
нова и А. И. Голованова (см. раздел 2.7).
При щелочном засолении почв способ управления испаритель¬
ным геохимическим барьером аналогичен. Но для нейтрализации
щелочности и замещения поглощенных натрия и магния перед
промывкой в почву вносят химические мелиоранты: гидролити¬
чески кислые соли и кислоты (сернокислое железо, сернокислый
алюминий, серная кислота, сера и пр.) — на карбонатных почах и
гипс — на бескарбонатных.
629

Границы испарительного геохимического барьера понижают,
снижая уровень грунтовых вод до «критической» глубины, с помо¬
щью искусственного дренажа (горизонтального, вертикального
или комбинированного) с целью сведения к минимуму испарения
с поверхности грунтовых вод (< 0,05 Е0).
Параметры дренажа рассчитывают на среднегодовую нагрузку
эксплуатационного периода с проверкой внутригодового колеба
ния УГВ.
Интенсивность дренирования, м/сут,
Др
Среднегодовой модуль дренажного стока, м3Да, определяют и i
уравнения водного баланса за год расчетной обеспеченности
Др = g + Фк± Р + П — О,	(2.461)
где g — водообмен между почвенными и грунтовыми водами, м3/га; характеризует
промывной режим орошения (g > 0), необходимый для благоприятного соленою
режима почв; Фк — фильтрационные потери из оросительной сети, м3/г,
Фк = Ор(\- п)/л,	(2.4(>.>)
Л — коэффициент полезного действия оросительной системы; Ор — оросители мм
норма нетто, м3/га; ±Р — водообмен между грунтовыми и подземными водами
Р = МЯ/Г,	(2.4М)
здесь к — коэффициент фильтрации грунта, м/сут; АН — превышение пьсломп
рической поверхности над поверхностью грунтовых вод, м; Т — мощное и» глл
бопроницаемых фунтов, м; П и £) — подземный приток и отток, м3/га.
Глубина заложения горизонтального и комбинированного др«*
нажа, м,
Яяр=АКр + Я,	(2.IM)
где /?кр — критическая (оптимальная) глубина грунтовых вод, м, определят! im
основе прогноза водно-солевого режима почв и технико-экономических расчеши
(рис. 2.227); И — напор над дреной, обычно Н = 0,5 м.
630

Рис. 2.227. Зависимость оптимальной глу¬
бины грунтовых вод от относительной ин¬
фильтрации оросительных вод и грануло¬
метрического состава почв:
/, 2 и 3 — тяжелые, средние и легкие суглинки;
4 — супеси
С одной стороны, при глубоком залегании УГВ требуется мень¬
ше воды на промывной режим орошения и меньше средств на
строительство оросительной системы, с другой стороны, увеличи-
иаются затраты на строительство глубокого дренажа.
При близком залегании УГВ дешевле дренаж, но дороже оро¬
сительная система, так как надо учитывать затраты на утилизацию
дренажного стока.
Для обоснования принимаемых проектных решений и оценки
>ффективности работы мелиоративной системы выполняют спе¬
циальные многолетние прогнозные расчеты.
Прогнозы водного и солевого режимов почв выполняют с ис¬
пользованием математических моделей, учитывающих вертикаль¬
ную миграцию влаги и ионов (при нейтральном засолении) в по¬
ристой среде.
Расчет водного режима основан на численном методе реше¬
ния уравнения влагопереноса, описывающего движение воды в
юнах полного и неполного водонасыщения почв и грунтов (см.
раздел 2.5.1.1).
Расчет солевого режима почв основан на численном решении
дифференциальных уравнений солепереноса (см. раздел 2.7).
Галогеохимическая емкость ландшафта. При изучении процес¬
сов засоления, регулировании засоленности в процессе мелиора¬
ции почв необходимо принимать во внимание фундаментальные
свойства геосистем: открытость, внутреннюю неоднородность (ге¬
нетическую или детерминированную и случайную, приводящую к
пестроте засоления), нелинейность природных процессов (самый
Гюльшой недостаток балансовых исследований — линейность, эк¬
страполяция с сохранением темпов изменений), наличие прямых
п обратных связей. При этом многие обратные связи отрицатель¬
ны, что и приводит к нелинейности природных процессов. При¬
рода для обеспечения устойчивости выработала много компенси¬
рующих механизмов, не позволяющих ей идти «в раскачку».
Засоленности свойственна значительная динамичность, осо¬
бенно в многолетнем ряду из-за различий в тепло- и влагообеспе-
631

ченности, это во многом усложняет изучение засоленности конк¬
ретных природных объектов. При изучении засоленности можно
попасть в период релаксации, т. е. в период достижения новой
равновесной, стабильной засоленности. Внутренняя случайная
пространственная изменчивость засоленности требует определен¬
ного объема информации для статистически достоверных оценок.
Засоленность может направленно изменяться в течение многих
лет, но при стабильных внешних воздействиях, даже циклично из¬
меняющихся, она достигает определенного уровня, стабильного за
много лет значения, что и называют галогеохимической емкостью
или кратко — солеемкостью (по А. И. Голованову).
Это понятие следует соотносить с геосистемой определенного
ранга. Для практических целей следует устанавливать солеемкосп.
каждой конкретной фации (по JI. С. Бергу) или элементарного
ландшафта (по Б. Б. Полынову). Емкостные характеристики наря¬
ду с миграционными являются фундаментальными и подлежат
обязательному изучению. Почва обладает многими емкостными
свойствами: полная, максимальная молекулярная, максимальная
гигроскопическая влагоемкосги, теплоемкость, емкость поглоще ¬
ния и др. В этом ряду свойств солеемкость должна занять подоба
ющее ей значение.
Стабилизация засоленности возникает при уравновешивании
приходных и расходных статей баланса, а также из-за затухания
поступления солей. Эти процессы объясняются действием биогсо
химических барьеров. Некоторые из этих барьеров непосредствен
но влияют на количество солей в почве и их состояние — отбор
корнями растений, сорбция почвой, кристаллизация, диффузном
ный противоток солей, а другие — опосредованно, модифицируя
потоки почвенной влаги — изменение транспирации растениями
вследствие засоления почвы. При этом возможно снижение про
дуктивности растений, а также трансформация растительного по
крова, его галофитизация.
Естественно, что солеемкость нельзя отождествлять с физичс
ским пониманием, например таким, как вместимость сосуда. Со
леемкость — это стабильная среднемноголетняя засоленность или
запасы соли, формирующиеся при стабильных внешних факторах.
Реальные запасы вследствие их динамичности могут существенно
отличаться в отдельные годы.
Стабилизацию засоленности нетрудно оценить при матемаги
ческом моделировании этого процесса, если, конечно, в самой
модели предусмотрены стабилизирующие факторы.
Процесс заполнения солеемкости супераквальной фации Ко
лочной степи в Западной Сибири показан на рисунке 2.228. >ш
данные получены при моделировании современного соленакоиле
ния в разных зонах и подзонах Западной Сибири.
632

Рис. 2.228. Формиро¬
вание соленакопления
в почвах Колочной
степи Западной Сиби¬
ри при смене базиса
эрозии (подъем уров¬
ней воды в дренах в
течение пяти периодов
по 29 лет и опускание
его до прежнего уров¬
ня):
/ - kks < 1; 2 - kks = 1
Моделировали случай изменения базиса эрозии (повышение
уровня в естественных дренах с 3 до 1,5 м) при регулярном притоке
подземных вод с минерализацией 5 r/л. При базисе эрозии 3 м в
результате моделирования длительного периода (150 лет) были ус¬
тановлены стабилизировавшиеся запасы соли в 6-метровом слое,
равные около 200 т/га. После повышения базиса эрозии и уменьше¬
ния глубин грунтовых вод в начале процесса моделирования при¬
мерно в течение 100 лет сформировалась новая емкость соли рас¬
сматриваемой фации. Эта емкость стала заполняться, солезапасы
увеличиваться, но с переменной скоростью, и через 90... 100 лет
практически стабилизировались на уровне около 600 т/га. При сня¬
тии подпора в естественных дренах были созданы условия для фор¬
мирования исходной солеемкости (до подпора), вследствие этого
запасы соли стали уменьшаться, но с меньшей скоростью, и восста¬
новились они на исходном уровне через 120... 140 лет.
Солеемкость формируется при наличии механизма обратной
связи, т. е. когда, например, учитывается снижение транспирации
при угнетении растений из-за засоления почвы, при ks< 1, ks —
коэффициент, учитывающий снижение транспирации.
Учет дополнительного аэрального (с пыльными бурями) по¬
ступления 200 кг/га в год солей не привел к адекватному увеличе¬
нию запасов солей, а их содержание в 0,5 м слое практически не
изменилось. Следовательно, солеемкость не зависит от способа ее
заполнения.
Результатом солевых исследований, солевых съемок в конечном
итоге должна быть не фотография мгновенных запасов соли, что
малоинформативно, а оценка солеемкости. По результатам полевых
исследований она может быть оценена только после длительных
многолетних измерений, что за редким исключением практически
невозможно. Более перспективно совмещение полевых исследова¬
ний с математическим моделированием длительных процессов.
Естественно, что математические модели должны обладать доста¬
точной полнотой для учета специфичных природных процессов.
<§	Формирование солеемкости в почвах Колочной степи
О
| %t200
з Е 1000
*
2 % 800
"г о
g о	1	1	1
01	23456789	10
Периоды прогнозирования по 29 лет
633

Понятие солеемкость создает методологическую основу для
мелиорации засоленных почв, которая должна сводиться к управ¬
лению солеемкостью, а не к разовому удалению солей, например
при капитальных промывках.
Для теоретической оценки солеемкости использованы теорети¬
ческие разработки С. Ф. Аверьянова. В этой работе он, в частно¬
сти, предложил способы оценки установившихся среднемноголет¬
них запасов солей в аридной зоне при неглубоких минерализован¬
ных грунтовых водах. Рассмотрим одномерное вертикальное пе¬
редвижение растворенных несорбируемых солей в результате
диффузионного и конвективного (вместе с движущейся влагой)
потоков солей при стационарных за много лет показателях вод¬
ного режима: увлажнении осадками и поливами со среднегодо¬
вой интенсивностью v2, м/сут, суммарном среднегодовом испа¬
рении Vj, м/сут, и влагообмене между зоной аэрации мощностью
hr и грунтовыми водами, равном g = Vi — v2, м/сут. При превыше¬
нии испарения над водоподачей (g > 0) образуется капиллярное
подпитывание зоны аэрации восходящими токами влаги и созда¬
ются условия для накопления солей в почвенном слое. В зоне
мощностью Акос корни растений используют влагу на транспира¬
цию с постоянной по глубине интенсивностью, в результате к
этой зоне вертикальный восходящий поток влаги изменяется по
зависимости
v = v,x/AK0C - v2,	(2.465)
где х — вертикальная координата с началом отсчета на поверхности почвы и ни
правленная вниз.
На поверхности почвы поток в среднем будет нисходящим,
что приводит к образованию солевого максимума на некоторой
глубине.
При превышении водоподачи над испарением (g < 0) образую i -
ся промытые почвы, даже если поливы осуществляют водой с ис
значительной минерализацией Сп в, г/л или кг/м3.
Принято, что грунтовые воды за много лет под действием сум
мы гидрогеологических факторов (естественная или искусствен
ная дренированность, боковой приток или отток, фильтрациом
ные потери из оросительной сети и др.) установились на некого
рой постоянной глубине Аг и что у их поверхности минерализация
Сгв поддерживается постоянной из-за существенного боконот
притока.
Для описания установившейся эпюры концентрации почилi
ного раствора С, г/л или кг/м3, при поливе пресной водой hciiojii.
зуем дифференциальные уравнения баланса солей для двух юи
634

первой — корнеобитаемой Лкос и второй — транзитной с мощно¬
стью Лг - Акос:
(i>DKdCJdx + (v,x/AKOC - v2)C, = 0;
(aDydC-Jdx + gC2 = 0,
(2.466)
(2.467)
где со — среднем ноголетняя осредненная по глубине зоны аэрации объемная
влажность почвы; DK — коэффициент конвективной диффузии, м2/сут [см. фор¬
мулу (2.403)]; С\ и С2 — концентрация почвенного раствора в I и II зонах.
При решении системы уравнений (2.466)...(2.467) приняты гра¬
ничные условия:
при х = Ит С2 — Сг ъ; при х = йкос Q = С2.
Решениями будут выражения:
для корнеобитаемой зоны
С,=С1Вехр
А<ос)
(й Д.
ехр
MALc"*2) v2(Acoc-*)
2coZ>Aoc	“А
(2.468)
или
С| = Сгвехр[2/)е(1 — v)(Ar — 1 )]ехр[ />е( 1 — х2) — 2Pev(\ — х)],(2.469)
для подстилающей ее транзитной зоны
С2 =СГВ ехр
g(^i -х)
о»Д,
или
С2 = Q.Bexp[2Pe(Ar - х)],
(2.470)
(2.471)
где Ре — безразмерный параметр Пекле, = V|^K0C ; v = vj/vi; Аг = Лг/Лкос;
x = x/hKOC.	2wDK
Максимум концентрации солей будет располагаться в корнео¬
битаемой зоне при v = v2/v < 1 или при g > 0 на глубине =
Галоемкость почвенного слоя, т. е. максимальных среднемно¬
голетних запасов солей, которые могут накопиться при постоян¬
ных гидрогеохимических факторах, оценивают по формуле для
средней по корнеобитаемому слою концентрации, которая при
635

Акос = hT, т. е. при отсутствии транзитной зоны, имеет вид:
С,кр = 0,886СгвРе~°'5ехр[2Ре{\ - v(Ar - 1)]ехр[Л>(1 - v)2]x
х {егПЛ?°>5(1 - v)] + erf[/>e°>5v]},	(2.472)
2	z у
где zrf(z)=—j=\e du — специальная функция.
vtcq
сти 0{z) соотношением Ф(г)
, связанная с интегралом вероятно
По формуле (2.472) построена номограм
ма (рис. 2.229) для определения С\р/Сг<в в зависимости от величины параметра
Пекле и соотношения скоростей 10 ■ VJV\. Переход от концентрации к содержа
нию солей в общепринятых единицах, т. е. в % сухой массы почвы, осуществляет
ся по формуле
лср = 0,1 С]крсо/7,
(2.473)
где у — плотность почвы, г/см3.
Пример. Рассчитать солеемкость участка, на который со стороны притекас г
значительное количество минерализованных подземных вод с концентрацией Сг () ~
= 10 г/л, в условиях большого испарения и ограниченной водоподачи на ороше
4,00	5,00
Рис. 2.229. Номограмма для расчета по формуле (2.472) установившегося засолении
в долях от минерализации грунтовых вод С^/С^ при разных параметрах Пекло:
V Vj/V,, g = v, - v2, где v, — испарение; v2 — среднегодовая водоподача (осадки и полним),
глубина грунтовых вод 2,6 м, корнеобитаемого слоя 1 м; минерализация грунтовых под ?,(> \/л
636

ние. Плотность почвы у = 1,25 г/см3; средняя влажность корнеобитаемого слоя
со= 0,25 объема; среднегодовое суммарное испарение из корнеобитаемого слоя
= 730 мм/год, или 0,002 м/сут; средняя водоподача на поля У2 = 600 мм/год или
0,00164 м/сут (следовательно, недостаток водоподачи компенсируется капилляр¬
ным подпитыванием g = 730 — 600 = 130 мм/год); параметр дисперсии для суг¬
линистых грунтов К = 0,5 м; коэффициент конвективной диффузии DK = 0,5 - 0,002 =
= 0,001 м2/сут; толщина корнеобитаемого слоя Лкос = 1 м; параметр Пекле
Ре =	*	=4; отношение скоростей 10v= lOv^vj = 10 * 0,00164/0,002;
2соDK 2 0,25 -0,001
по номограмме (см. рис. 2.229) находим среднюю по корнеобитаемому слою отно¬
сительную концентрацию солей в почвенном растворе при Сф = 10 г/л: С,кр =
= 10-7 = 7 = 8,2, а по формуле (2.473) — содержание солей, % сухой массы, пср =
= 0,1 С^со/у = 0,1 • 70 * 0,25/1,2 = 1,5 % сухой массы почвы, т. е. при таких факто¬
рах накопления соли солеемкость будет велика, для ее снижения надо улучшить
структуру водного режима, т. е. соотношение испарения и водоподачи, понизив,
например уровень грунтовых вод и уменьшив капиллярное подпитывание до
30 мм/год.
Для обеспечения того же суммарного испарения 730 мм/год водоподачу надо
увеличить до 700 мм/год, или до 0,00192 м/сут. При этом соотношение скоростей
возрастет до 10v = IOV2/V1 = 10 * 0,00192/0,002 = 0,96, а солеемкость уменьшится до
С[кр = 10 * 0,91 = 9,1 г/л и запасы солей станут /ц, = 0,1 Cfpсо/у = 0,1 • 9,1 • 0,25/1,2 =
= 0,19 %, г. е. почва по классификации (см. табл. 2.87) будет практически незасо-
ленной.
Надо иметь в виду принципиальное отличие мероприятий по борьбе с засоле¬
нием земель. Способ капитальной промывки как разовое мероприятие результата
не лает, так как не будет устранена причина засоления, которая в данном примере
заключается в значительном притоке сильно минерализованных подземных вод.
После промывки засоление опять быстро реставрируется. Понижение уровня
фунтовых вод, снижение капиллярного подпитывания и увеличение водоподачи
с 600 до 700 мм/год долговременно создает приемлемую солеемкость участка.
Продолжительность этого периода можно оценить результатами моделирования
влаго- и солепереноса.
Управление сорбдоонным геохимическим барьером. Примером
сорбционного геохимического барьера в агроландшафтах могут
служить солонцы и солонцеватые почвы, содержащие в гумусовом
горизонте такое количество обменного натрия, которое обуслов¬
ливает развитие в почвах комплекса неблагоприятных свойств —
щелочную реакцию, высокую дисперсность минеральной части,
связность, набухание при увлажнении, сильное уплотнение и
твердость при иссушении.
Солонцы и солонцеватые почвы развиваются в ландшафтах ле¬
состепной, степной и сухостепной зон, где распространены чер¬
ноземные и каштановые почвы, обладающие высокой емкостью
поглощения (15...50 мг* экв/100 г почвы) (см. раздел 2.7).
Основное условие образования‘солонцов — отношение содер¬
жание Na+/Ca2+ > 1 в почвенном растворе. Источником Na+ в по¬
чвенном растворе могут служить грунтовые (при функционирова¬
нии испарительного барьера) и поливные воды, имеющие неудов¬
летворительный химический состав.
Осолопцевание почв в агроландшафтах приводит к снижению
637

урожаев сельскохозяйственных культур. Основной метод управле¬
ния сорбционым барьером на солонцовых почвах — замена в по¬
чвенном поглощающем комплексе натрия на кальций. Для этого в
почву вносят химические мелиоранты (см. ранее).
Для того чтобы реакции были необратимы, образовавшиеся
токсичные соли Na2S04, MgS04 необходимо удалить из корнеоби¬
таемого слоя с помощью промывных поливов.
В почвах с высоким и с низким содержанием гумуса верхний
предел не должен превышать соответственно 10 % и 5 % суммы
катионов. Для задачи переноса трех ионов (Са2+, Mg2+, Na+) мо¬
дель записывают в виде (2.405)...(2.407).
Управление комплексными биогеохимическими барьерами при
утилизации сточных вод. Комплексные биогеохимические барьеры
могут быть использованы при разработке мероприятий по охране
окружающей среды от загрязнения. Сточные воды населенных
пунктов и животноводческих ферм — сильные загрязнители почв,
подземных и поверхностных вод. Сброс сточных вод в неочищен¬
ном виде в водотоки или понижения местности запрещены.
Поскольку в животноводческих стоках содержится много раз¬
личных питательных веществ: азот, фосфор, калий, микроэлемен¬
ты (бор, медь, цинк, марганец, молибден), кальций, магний и пр.,
их можно и нужно использовать для удобрения почвы.
С этой целью строят специальные оросительные системы, ко¬
торые называют «ирригационные поля утилизации животновод¬
ческих стоков» (ИПУ). Такой способ использования животновод¬
ческих стоков выполняет природоохранную функцию и позволяет
защитить компоненты природы и особенно водные источники от
загрязнения. Утилизация сточных вод в орошаемом земледелии
обеспечивает их полную очистку перед сбросом в реки. Экологи¬
ческое действие этих систем оценивают с позиций геохимии ланд¬
шафта и теории геохимических барьеров.
Из веществ, содержащихся в животноводческих стоках, соеди¬
нения азота — наиболее подвижные и опасные загрязняющие ве¬
щества. Поэтому по их поведению в почве, подстилающих грун¬
тах, в поверхностных и подземных водах можно судить о степени
экологической безопасности технологии утилизации животновод
ческих стоков.
Математическое моделирование передвижения влаги, трансфор¬
мации, потребления и миграции азота. Для обеспечения экологичес¬
кой безопасности функционирования ИПУ необходимо состав¬
лять долгосрочные прогнозы (> 20 лет) развития экологической
обстановки при различных сценариях поливов сточными водами
Для этого используют математические модели передвижения ила
ги, трансформации, потребления и перемещения соединений а и»
та, учитывающие специфику природных условий.
638

Для аммония NHJ:
<2-474>
Э Gum/dt = —K^Gum;
для нитратов NOf:
^ ^(шй« f1)- ^+^ - *’шС" - а-<г475>
где Q, С„ — концентрация аммония и нитратов в почвенном растворе, г • экв/м3
почвенной влаги; dSJdt — интенсивность сорбции или десорбции аммония по¬
чвенным поглощающим комплексом, г • экв/м3/сут; К\, К2 и Аз — коэффициенты
скорости нитрификации, денитрификации и аммонификации соответственно,
I/сут; Gum — содержание азота в гумусе, г • экв/м3; Q,, Qn — интенсивность отбо¬
ра аммонийного и нитратного азота корнями растений из единичного объема по¬
чвы, г * экв/м3/сут.
Значения влажности почвы со и потоков влаги q, изменяющие¬
ся по глубине х и во времени t, принимают в результате параллель¬
ного расчета передвижения влаги.
Интенсивность сорбции аммония почвенным поглощающим
комплексом обычно описывают выражением
^- = p(a)C0-otffl),	(2.476)
at
где р — коэффициент скорости сорбционного обмена, для суглинистых почв
0,02...0,2 1/сут; а — безразмерный коэффициент распределения вещества, харак-
гсризующий физико-химические свойства катиона и почвенного поглощающего
комплекса, распределение катионов на поверхности коллоидных частиц, величи¬
ну l/а называют константой Генри, ориентировочно для суглинистых почв а =
: 0,2...1.
Если проинтегрировать выражение (2.476), то при t-*°° предель¬
ное (равновесное) количество сорбированного катиона S$ = coQ/a,
г. е. это выражение предполагает линейный закон сорбции, и
при неограниченном росте концентрации катиона в растворе
количество сорбированного катиона также растет неограничен¬
но, что не соответствует действительности, так как емкость
IIПК ограничена. Иными словами, реализованный здесь ли¬
нейный закон сорбции Генри справедлив только при малых
концентрациях.
Хотя в черноземных и темно-каштановых почвах емкость по-
639

глощения значительна и доходит до 40...50 мг • экв/100 г почвы, но
значительная ее часть заполнена кальцием и магнием. Поэтому,
строго говоря, кинетику сорбции аммония надо рассчитывать со¬
вместно с другими катионами и учитывать ограниченную ем¬
кость поглощения. Для упрощения задачи предположим, что в
результате поливов сточными водами количество поглощенного
кальция и магния существенно меняться не будет и составит
0,85—0,95 емкости ППК, оставшаяся часть доступна для сорбции
аммония.
В этом случае нужна нелинейная изотерма сорбции NH4, кото¬
рая при значительном росте концентрации аммония (а это может
иметь место сразу после грузного полива сточными водами) огра¬
ничивала бы количество поглощенного аммония заданным преде¬
лом 5^ах, но вместе с тем при малых концентрациях реализовыва¬
ла закон Генри. В этом случае может быть использована изотерма
сорбции в виде
«$? = ‘S'maxl 1 - expt-mQ/a^Mx)].	(2.477)
Нетрудно заметить, что при Са -» 0 dSJdCa = co/a и что при
Са —^ °° Sq — Sma*. Вместе с тем желательно сохранить вид выраже¬
ния (2.476), удобный для расчетов, поэтому запишем его в виде
^ = -p(x5e-coCfl),	(2.478)
ot
где х — коэффициент, х =	/	S$	;	S8	вычисляют	по	формуле	(2.477).
Тогда ^- = -рсоСй(^-^°)/5а°.
ot
Основная гипотеза, заложенная в законе сорбции, которая сип
детельствует о том, что интенсивность сорбции пропорциональна
отклонению содержания сорбированного вещества от равновесно
го, соблюдается. Если проинтегрировать выражение (2.478), то но
лучим
Sa = coQ/хП - ехр(-рх01,
а при t °°
Sa = соС0/х = S$.
640

Иными словами, сохранен псевдолинейный закон сорбции с
переменным коэффициентом %, облегчающий счет по неявной
схеме, так как при небольших Р и шагах по времени не более 1 сут
коэффициент % можно считать по значению концентрации на
предыдущий шаг времени.
Аммонификация и нитрификация зависят от влажности, тем¬
пературы и pH почвы. Наиболее интенсивно они идут при влаж¬
ности 0,6...0,8 ППВ, при температуре 28...30 °С и pH 7...8. Тогда
коэффициенты скорости нитрификации и аммонификации при¬
нимают изменяющимися:
^1 = ^1шах/|(№)72(б);
*3 = *Зтах/.(®)/2(е)>
где К\тгх — коэффициент скорости нитрификации для черноземов при оптималь¬
ной влажности и температуре почвы; по Айдарову, он равен 0,02...0,1 1/сут; Азтах —
коэффициент скорости аммонификации для тех же условий равен 0,00005 1/сут;
/,(со) — функция, учитывающая влажность почвы; /2(0) — функция, учитывающая
гемпературу почвы.
Интенсивность денитрификации также зависит от температу¬
ры, влажности и pH почвы, поэтому
^2 = ^2шах^(©)^(0)-
Наиболее интенсивно она идет при pH 7...8, что свойственно
черноземам, для которых, по Айдарову, К2тах = 0,02...0,04 1/сут
при влажности почвы, превышающей ППВ, и температуре
28...30	°С.
Интенсивность отбора аммонийного и нитратного азота кор¬
нями растений находят следующим образом. Задают планируе¬
мую урожайность и, зная содержание азота в сухой массе (около
2...5	% массы абсолютно сухого вещества), определяют вынос чи¬
стого азота за вегетацию fVM кг/га или кг/м2. Далее распределяют
его по декадам вегетации. Для этого используют применяемые
В.	В. Шабановым коэффициенты вклада декады в конечную про¬
дуктивность или урожайность а„ (/), где j — номер декады, при
>ТОМ
'?а„(0=1,
у=>
где п — число декад в вегетационном периоде.
641

Скорость выноса чистого азота в сутки, г • экв/м2,
Va3 =(а«(/Жз/Ю)/14,
(2.479)
где 10 — число суток в декаде; 14 — атомная масса азота.
Потребление азота в виде NH4 или NOJ принято считать зави¬
сящим от соотношения их концентраций в почвенном растворе,
средних по всей глубине корнеобитаемой зоны Са и С„, в соответ¬
ствии с уравнением кинетики Михаэлиса—Ментена
где Кт — константа Михаэлиса, г - экв/м! или мг • экв/л.
Суточное потребление азота надо распределить по глубине
корнеобитаемой зоны (г • экв/м3/сут). Для этого используют гипо¬
тезу, заключающуюся в том, что интенсивность потребления азо та
прямо пропорциональна'интенсивности отбора влаги корнями ра¬
стений, так как по имеющимся в литературе сведениям азот в кор¬
ни поступает преимущественно конвективно вместе с почвенном
влагой. Поэтому
Уравнения (2.474) и (2.475) решают также конечноразностным
методом с использованием способа прогонки по аналогии с реше¬
нием уравнения передвижения влаги.
В результате для всех блоков вслед за решением уравнения ила
гопереноса получаем на каждый шаг по времени эпюры концепт
раций аммония и нитратов, а также содержания аммония к по
чвенном поглощающем комплексе. Это позволяет независимым
образом определить все составляющие баланса аммонийного н
нитратного азота: поступление с поливной водой, отбор корнями
растений, вынос ионов за пределы почвенного слоя и за пределы
расчетной толщи, т. е. поступление в грунтовые воды, с учетом
процессов нитрификации и денитрификации. Подбирая нормы и
(2.481)
(2.482)
642

частоту поливов, увязывая их с технологией подготовки и достав¬
ки сточных вод, можно минимизировать в некоторых пределах
поступление азота в грунтовые воды.
Контрольные вопросы и задания
1.	Охарактеризуйте распространенность и вредное влияние засоления почв.
2. Дайте классификацию засоленных и кислых почв. 3. Как зависит продуктив¬
ность растений и плодородие почв от содержания в них солей? 4. Как описывают
пшеперенос в почвах? 5. Каковы принципы мелиорации засоленных и кислых
почв? 6. Что такое солеемкость и как ее рассчитать? 7. Опишите биологические
методы мелиорации засоленных земель. 8. Охарактеризуйте управление биогеохи-
мическими барьерами как методы мелиорации почв.

3. МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ
НЕСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
3.1.	КАТЕГОРИИ ЗЕМЕЛЬ НЕСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
По целевому назначению и правовому режиму выделяют не¬
сколько категорий несельскохозяйственных земель:
земли населенных пунктов, их назначение — быть простран¬
ственным базисом для размещения населенных пунктов и обеспе¬
чения их развития и функционирования как единого и сложного
социально-экономического организма; границы этих земель не
являются неизменными, определяют и изменяют их органы влас¬
ти, утверждающие генеральные планы, проекты планировки и за¬
стройки городов, поселков и сельских населенных пунктов; все
земли в пределах черты населенных пунктов находятся в ведении
их администрации;
земли промышленности, энергетики, транспорта, связи, обо¬
роны и иного назначения в соответствии с действующим законо¬
дательством предоставляют в пользование предприятиям, учреж¬
дениям и организациям для их специальных целей; эти земли для
краткости называют землями специального назначения; в зависи¬
мости от целей использования земли делят на виды, для каждого
из которых установлен свой правовой режим; к ним относятся
земли, предоставленные для нужд добывающей и обрабатываю¬
щей промышленности, железнодорожного, водного, воздушного
транспорта; земли, занятые нефтепроводами, газопроводами; зем¬
ли, предоставленные для нужд энергетики, телевидения, радиове
щания и космического обеспечения; земли, предоставленные экс¬
плуатационным службам органов мелиорации и водного хозяй¬
ства;
земли особо охраняемых территорий и объектов (природоох¬
ранного, оздоровительного, рекреационного, историко-культур
ного, научного назначения), несмотря на специфику каждой и i
разновидностей указанных земель, их объединяют в одну катего
рию ввиду общности их правового режима; эта общность выра
жается в особой правовой охране данных земель и находящихся
на них природных объектов, что вызвано необходимостью ис¬
ключения их из активной хозяйственной деятельности в силу
644

особой ценности и в интересах не только настоящего, но и буду¬
щего поколений;
земли лесного фонда: покрытые лесом, а также не покрытые
лесом, но предоставленные для нужд лесного хозяйства; основное
целевое назначение их — ведение лесного хозяйства;
земли водного фонда, занятые водными объектами, а также
земли, выделяемые под полосы отвода и водоохранные зоны всех
водных объектов;
земли запаса: не предоставленные в собственность, владение,
пользование или аренду; если потребуется, то их можно перевести
в любую категорию земель земельного фонда.
Следует отметить, что под целевым назначением понимается
господствующая цель использования земельного участка, которая
не исключает и попутных целей его хозяйственной эксплуатации.
Например, в состав земель населенных пунктов могут входить зе¬
мельные участки, отнесенные в соответствии с градостроительны¬
ми регламентами к следующим территориальным зонам: жилым,
производственным, рекреационным (занятым городскими леса¬
ми, парками и др.), сельскохозяйственного использования, воен¬
ных объектов и др.
Совокупность всех земель в пределах страны, входящих в раз¬
личные категории, образует так называемый земельный фонд. Зе¬
мельный фонд Российской Федерации составляет 1709,8 млн га, в
том числе: земли сельскохозяйственного назначения — 403,2 млн га
(23,6 %); земли населенных пунктов — 19,2 млн га (1,1 %); земли
промышленности, энергетики, транспорта, связи, обороны и иного
назначения — 16,7 млн га (1 %); земли особо охраняемых террито¬
рий — 34,2 млн га (2 %); земли лесного фонда — 1105 млн га
(64,6 %); земли водного фонда — 27,9 млн га (1,6 %); земли запаса —
103,4 млн га (6 %).
Площади земель разных категорий и видов использования не
остаются постоянными, они изменяются в соответствии с потреб¬
ностями хозяйственных отраслей. Изменение площади земель, от¬
носимых к той или иной категории либо виду использования, вы¬
являют в процессе уточнения данных, осуществляемом по матери¬
алам инвентаризации земель, а также перевода земель из одной
категории в другую. Например, в последние годы площади почти
всех категорий земель изменились, причем наиболее значитель¬
ные изменения коснулись земель сельскохозяйственного назначе¬
ния и лесного фонда. Был осуществлен вывод из категории земель
сельскохозяйственного назначения участков леса, закрепленных
за сельскохозяйственными предприятиями в постоянное пользо-
нание. Часть земель сельскохозяйственного назначения была пе¬
реведена в категорию земель населенных пунктов и в другие кате¬
гории земель, не связанных с сельским хозяйством.
645

3.2.	ОСОБЕННОСТИ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ НАСЕЛЕННЫХ
ПУНКТОВ
3.2.1.	ПРИЧИНЫ НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕМЕЛЬ
НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Существует рад причин неудовлетворительного состояния зе¬
мель населенных пунктов: прежде всего это неудовлетворитель¬
ный водный режим территории, а также исходная повышенная за¬
соленность почв, грунтов и подземных вод, недостаточная несу¬
щая способность грунтов как оснований для сооружений, неудов¬
летворительный рельеф местности и др. В связи с этим перед
строительством населенного пункта, а также при его реконструк¬
ции, расширении необходима мелиорация или инженерное обуст¬
ройство территории, что является элементом природообустрой-
ства. Рассмотрим проблему улучшения водного режима, как наи¬
более часто встречающуюся. Улучшение свойств грунтов, рельефа
рассматривают в курсах строительства конкретных сооружений.
Как правило, для населенных пунктов выбирают территории,
не подверженные затоплению или подтоплению, но в связи с раз¬
витием и увеличением их числа под застройку приходится отво¬
дить новые территории, которые могут быть переувлажнены. Тер¬
ритории существующих населенных пунктов могут подтапливать¬
ся в результате техногенных факторов, связанных с изменением
гидрогеологических условий территории (например, строитель¬
ство водохранилищ). В некоторых случаях возможно строитель¬
ство населенных пунктов на переувлажненных территориях. Так,
Санкт-Петербург царь Петр I, руководствуясь политическими со¬
ображениями, заложил в болотистой местности, подверженной
нагонным наводнениям.
Пор. затоплением понимают покрытие территории слоем воды и
результате повышения уровня водотока, водоема или выклинива¬
ния подземных вод.
Подтопление — это такое положение уровня грунтовых вод или
вод сезонной верховодки, которое приводит к нарушению хозяй¬
ственной деятельности на данной территории и при котором про¬
является неблагоприятное воздействие вода на подземные части
зданий и сооружений, на почвы и грунты, а также на общее сани¬
тарное состояние территории.
Подтопление для городских территорий в некотором смысле
условно, так как определяется не только глубиной фунтовых вод,
но и видом использования территории. Участки с одинаковой глу¬
биной грунтовых вод можно считать подтопленными или нет в ш-
висимости от глубины заложения подземных сооружений и ком¬
муникаций. Так как уровни грунтовых вод подвержены сезонным
646

колебаниям, подземные сооружения могут оказываться под посто¬
янным или временным воздействием 1рунтовых вод.
Подтопление приводит к переувлажнению грунтов основания
сооружений, а следовательно, к ухудшению их несущей способно¬
сти, к сырости в подвальных помещениях, к повышенной влажно¬
сти подземных конструкций. При этом если грунтовые воды аг¬
рессивны, то значительно сокращается срок службы сооружений и
коммуникаций. На участках с крутыми склонами подтопление,
вызывая переувлажнение грунтов, приводит к возникновению
оползневых деформаций.
Основные негативные последствия подтопления на городских
территориях показаны на блок-схеме (рис. 3.1).
Факторы, влияющие на переувлажнение территорий, разнооб¬
разны, их можно разделить на две группы: естественные и искус¬
ственные.
К естественным факторам относят:
климатические факторы, прежде всего сочетание количества
атмосферных осадков и испарения;
геоморфологические: рельеф, уклоны поверхности, которые
определяют условия стока ливневых и талых вод, а следовательно,
влияют на инфильтрацию воды в почвы и фунты;
геологические и гидрогеологические: геологическое строение,
условия формирования подземных вод, область формирования и
разгрузки, взаимодействие поверхностных и напорных вод, есте¬
ственная дренированность территории (густота и глубина есте¬
ственных дрен в виде гидрографический сети, оврагов, пониже¬
ний);
гидрологические, т. е. режимы уровней воды и расходов в ре¬
ках, формирование поверхностного стока;
фильтрационные свойства почвенного покрова и подстилаю¬
щих грунтов.
Искусственные факторы, влияющие на переувлажнение терри¬
торий:
ухудшение условий стока ливневых и талых вод в процессе
строительства и эксплуатации объектов городского хозяйства при
устройстве выемок, насыпей, при неправильной вертикальной
планировке, неисправностях водосточной сети;
эксплуатационные и аварийные утечки из водонесущих комму¬
никаций (водопроводная сеть, теплосети, канализация);
подпор и повышение уровня подземных вод в результате стро¬
ительства на прилегающей территории гидротехнических соору¬
жений (водохранилищ, каналов, бассейнов гидроаккумулирую¬
щих электростанций и др.);
подпитывание подземных вод за счет инфильтрации на приле¬
гающих орошаемых землях;
647

ПОДТОПЛЕНИЕ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ
Рнс. 3.1. Негативные последствия аодтопления на городских территориях (по И. Г. Казаковой. О. В. Слннко)

неупорядоченный полив зеленых насаждений и приусадебных
участков;
экранирование поверхности территории водонепроницаемыми
объектами (асфальтовыми покрытиями, зданиями, сооружения¬
ми) и, как следствие — уменьшение испарения с непроницаемых
поверхностей, конденсация влаги под покрытиями, перераспреде¬
ление атмосферных осадков на территории.
Причины подтопления, необходимые для прогноза и выбора
рациональных мероприятий по борьбе с подтоплением, устанав¬
ливают на основе изучения естественного и нарушенного режима
подземных вод с количественной оценкой факторов, обобщения и
анализа природных особенностей подтапливаемых территорий с
их типизацией и районированием.
Используют три основные метода прогноза подтопления.
1.	Метод аналогии — сравнения с ранее освоенными террито¬
риями; этот метод приближенный и может дать только качествен¬
ный прогноз.
2.	Аналитический метод, в основу которого положены теорети¬
ческие фильтрационные зависимости для простых потоков, он не
учитывает фильтрационную неоднородность грунтов в плане и
разрезе, анизотропию грунтов, разнообразие условий их дополни¬
тельного питания.
3.	Методы математического моделирования более сложных
фильтрационных потоков, в том числе многомерных нестацио¬
нарных, при переменных свойствах грунтов, меняющейся ин-
фильтрационной нагрузке. Их реализуют с помощью современ¬
ных компьютерных технологий.
Аналитический метод и моделирование основаны на решении
дифференциальных уравнений нестационарной фильтрации грун¬
товых воде поступлением дополнительного питания, вызывающе¬
го подтопление. Особенно распространены формулы, основанные
на гидравлической теории движения грунтовых вод — формулы
П. Я. Полубариновой-Кочиной, С. Ф. Аверьянова, Н. Н. Вери¬
гина, Г. Н. Каменского, В. М. Шестакова и др.
3.2.2.	МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИЙ
ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
Для защиты территорий и сооружений от затопления поверх¬
ностными и подтопления подземными водами, а также для лока¬
лизации вредного действия этих вод на условия застройки широко
применяют методы и способы гидротехнических мелиораций. На¬
ряду с термином «мелиорация территорий» в последнее время ис¬
пользуют термин «инженерная защита территорий».
649

Под инженерной защитой территории понимают комплекс ин¬
женерных сооружений, инженерно-технических, организацион¬
но-хозяйственных и социально-правовых мероприятий, обеспе¬
чивающих защиту хозяйственных объектов и территории от мтоп -
ления и подтопления, обрушения берегов и оползней.
Инженерная защита территории населенных пунктов должна
обеспечивать:
бесперебойное и надежное функционирование и развитие го¬
родских, градостроительных, производственно-технических,
коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и дру¬
гих территориальных систем и отдельных хозяйственных соору¬
жений;
нормативные медико-санитарные условия жизни населения;
нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреа¬
ционные условия защищаемых территорий.
Указанные цели могут быть достигнуты при выполнении ком¬
плекса требований, т. е. мелиоративного режима застроенной
территории — совокупности требований к регулируемым факто¬
рам природных и техногенных процессов, обеспечивающих це¬
ленаправленный прогресс территории как техноприродной си
стемы.
Мелиоративный режим застроенных территорий оценивают еле
дующими основными показателями (А. И. Голованов, В. В. Ве¬
дерников): допустимый диапазон изменения влажности почв и
грунтов; направленность и интенсивность водообмена вод зоны
аэрации и грунтовых вод; допустимая среднегодовая глубина
фунтовых вод; допустимые продолжительность подтопления,
концентрация токсичных элементов в поровом растворе и значе¬
ния pH, коррозионная активность вод зоны аэрации и фунтовых
вод.
При проектировании инженерной защиты населенных пунктов
используют следующие методы гидромелиорации, т. е. принципы
и приемы воздействия, направленные на устранение факторов и г
быточного увлажнения почв и фунтов: ускорение отвода поверх
ностного стока; ограждение территории от притока поверхност
ных, грунтовых и грунтово-напорных вод; защита территории от
затопления водами рек и водохранилищ; понижение и регулиро
вание уровня грунтовых вод.
Основные способы гидромелиорации, т.е. конкретные техпи
ческие средства и мероприятия, направленные на устранение и t
быточной увлажненности территории и создание на ней необхо
димого водного режима, следующие: мероприятия, направленные
на своевременный отвод поверхностных вод (водосточная сеть,
планировка поверхности); береговые и головные дрены; натр
ные, ловчие или нагорно-ловчие каналы; обвалование; машинный
650

водоподъем; устройство открытой или закрытой осушительной
сети (горизонтальный, вертикальный или комбинированный дре¬
наж).
В качестве вспомогательных средств используют: повышение
водоотводящего и дренирующего значения гидрографической
сети путем расчистки русл и стариц; фитомелиорацию; агролесо-
технические мероприятия; искусственное повышение поверхнос¬
ти территории; устройство противофильтрационных завес; гидро¬
изоляцию.
Для борьбы с подтоплением земель применяют также профи¬
лактические мероприятия. Они наиболее просты, эффективны,
направлены на предотвращение, недопущение подтоплений, на
ограничение потерь воды из всех источников на застроенных тер¬
риториях. Профилактические мероприятия включают: сохранение
естественного дренажа; предупреждение утечек из водонесупшх
коммуникаций (водопровод, канализация, теплосети); нормиро¬
вание поливов улиц, зеленых насаждений и приусадебных участ¬
ков.
При проектировании инженерной защиты от подтопления
нормы осушения (минимально допустимая глубина уровня грун¬
товых вод, считая от поверхности земли) принимают в соответ¬
ствии со СНиП 2.06.15—85 в зависимости от типа застройки тер¬
ритории:
Тип застройки	Норма
осушения, м
Территории крупных промышленных зон и комплексов	До 15
Территории городских промышленных зон, коммунально-склал-	5
ских зон, центры крупнейших, крупных и больших городов
Селитебные территории городов и сельских населенных пунктов	2
Территории спортивно-оздоровительных и рекреационных объектов	I
Территории защитного назначения (зеленые насаждения общего	1
пользования, парки, санитарно-защитные зоны)
Примечание. Селитебная территория — это часть города, предназначен¬
ная для строительства жилых домов и общественных зданий.
3.2.3.	УСКОРЕНИЕ ОТВОДА ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА
Ускорить поверхностный сток на защищаемой территории
можно посредством вертикальной планировки и устройства водо¬
сточной сети.
Вертикальная планировка заключается в исправлении и сгла¬
живании рельефа с приданием местности определенных уклонов.
Расположение улиц при новой застройке увязывают с наиболее
экономичным решением вертикальной планировки. Продольные
651

уклоны проезжей части улиц должны составлять 0,06—0,003, про¬
мышленных автомобильных дорог — не менее 0,004.
Для отвода с территории дождевых (ливневых) и талых иод
предназначена водосточная сеть (рис. 3.2). Системы водостоков
могут быть закрытые (подземные), открытые и смешанные. За¬
крытая водосточная сеть (рис. 3.3, а) более совершенна, и ее чаще
применяют в населенных пунктах на улицах с покрытием. Она со¬
стоит: из уличных лотков, дождеприемных колодцев, подземных
коллекторов второго и первого порядков (прокладываемых пре¬
имущественно под проездами), магистральных коллекторов, смот¬
ровых колодцев на коллекторной сети, перепадов и быстротоков,
водовыпусков.
Талая и дождевая вода собирается в притротуарные лотки, из
них сбрасывается в дождеприемные колодцы, расположенные на
расстоянии 40...140 м друг от друга. Из дождеприемных колодце»
вода отводится по соединительным веткам в закрытые уличные
коллекторы, по которым стекает в магистральные коллекторы, и
далее поступает на очистные сооружения и в водоприемники.
Длина соединительных веток составляет не более 25 м, диаметр
300—400 мм.
На закрытой сети коллекторов устраивают смотровые колодцы.
Их размещают в местах впадения трубопроводов (соединительных
веток), изменения диаметров и уклонов труб, изменения направ¬
ления трассы трубопроводов, на перепадах, на прямых участках
сети на расстояниях 50—250 м (в зависимости от диаметров кол¬
лекторов). Водосточные коллекторы диаметром 300—600 мм со¬
оружают из асбестоцементных труб, а
диаметром 700—1500 мм — железобетон¬
ных.
В открытой системе водостоков (рис.
3.3, б) вода собирается и транспортиру¬
ется придорожными кюветами проездов.
Воду из кюветов сбрасывают либо не¬
посредственно в водоприемники, либо
через магистральные каналы, проклады¬
ваемые по пониженным элементам ре¬
льефа. При пересечении улиц кюветы и
каналы заключают в трубы либо пере¬
крывают мостиками.
Рис. 3.2. Городская водосточная сеть (по Б. М. Дег¬
тяреву):
/ — магистральный коллектор; 2 — городские кварталы
(микрорайоны); 3 — внутриквартальная водоотводы и щи
сеть; 4 — уличные водостоки; 5 — станция очистки; 6
ируд-отстойник; 7—река-водоприемник
1 11
N*'
>1
и
■
652

Рис. 3.3. Закрытая (а) и открытая (б) водосточные сети:
/ — тротуар; 2 — газон; 3 — дождеприемный колодец; 4 — смотровой колодец; 5 — уличный
коллектор; 6 — соединительная ветка; 7 — притротуарный лоток; 8 — кювет, 9 — обочина;
10 — проезжая часть
Для определения параметров поперечных сечений водосточной
сети находят расчетные расходы. Водоотводящие сети рассчиты¬
вают не на самые интенсивные дожди, иначе поперечные размеры
трубопроводов получились бы слишком большими. Их рассчиты¬
вают на дожди с определенным периодом однократного превыше¬
ния расчетной интенсивности. Расчетные расходы дождевых вод,
л/с, определяют по методу предельных интенсивностей по фор¬
муле
^Тзйг'7.	<31>
1Г
где Zmiti — среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бас¬
сейна стока; Д п — параметры, определяемые по результатам обработки много¬
летних записей самопишущих дождемеров, расположенных в данной местности;
tr— расчетная продолжительность дождя, равная продолжительности протекания
поверхностных вод по поверхности и трубам до расчетного участка, мин; F— пло¬
щадь стока, га.
При отсутствии обработанных данных дождемеров допускается
параметр А определять по формуле
А — ?2о20"
lg Шг
(3-2)
где 020 “ интенсивность дождя, л/(с • га), для данной местности продолжительно¬
стью 20 мин при Р= 1 год, определяемая по картам изолиний; п — показатель сте-
653

пени, зависящий от географического положения местности и значения Р\ Р — пе¬
риод однократного превышения расчетной интенсивности дождя, год; тг — сред¬
нее количество дождей за год; у — показатель степени.
На основе опыта проектирования и эксплуатации действующих
водоотводящих сетей в городах и промышленных предприятиях
разработаны рекомендации по выбору параметров, входящих в
формулы (3.1), (3.2), которые приведены в СНиП 2.04.03—85.
В тех случаях, когда площадь стока составляет 500 га и более, в
формулу (3.1) вводят поправочный коэффициент, учитывающий
неравномерность выпадения дождя по площади. В нее вводят так¬
же поправочный коэффициент, учитывающий заполнение сво¬
бодной емкости сети в момент возникновения напорного режима
течения воды.
В соответствии с методом предельных интенсивностей макси¬
мальный расход дождевых вод в расчетном сечении будет наблю¬
даться тогда, когда продолжительность расчетного дождя равна
времени протекания воды от наиболее удаленной точки площади
стока до расчетного сечения, что обеспечивает учет стока со всей
площади. Поэтому расход воды в любом сечении трубопровода
водоотводящей сети достигает максимального значения при рас¬
четной продолжительности дождя, отличающейся от фактической
его продолжительности.
Расчетная продолжительность дождя, мин,
h — 'con 'сап ^р>	(3-3)
где /соп — продолжительность протекания дождевых вод до уличного лотка или
при наличии дождеприемников в пределах квартала до уличного коллектора (вре¬
мя поверхностной концентрации), мин; t!n — то же, по уличным лоткам до дож¬
деприемника; tj, — то	же,	по водосточным трубам до расчетного сечения.
Время поверхностной концентрации дождевого стока в насе¬
ленных пунктах при отсутствии внутриквартальных закрытых
дождевых сетей tcon, принимают равным 5...10 мин, при наличии
их — 3...5 мин.
Продолжительность протекания дождевых вод по уличным
лоткам, мин,
''сап = 0,021I(/can/vcan),	(3.4)
где 4ал — длина участков лотков, м;	— расчетная скорость течения на участке, м/с.
Продолжительность протекания дождевых вод по трубам до
рассчитываемого сечения, мин,
tp = 0,017E(/p/vp),	(3.5)
где /р — длина расчетных участков коллектора, м; vp — расчетная скорость течения
на участке, м/с.
654

При проектировании водосточной сети в плане сеть трассиру¬
ют и разбивают на расчетные участки. Коллекторы и уличную сеть
водостоков трассируют в соответствии с рельефом местности. Для
определения площадей стока, тяготеющих к отдельным участкам
сети, территорию разбивают на площади стока (бассейны водоот¬
ведения).
3.2.4.	ОГРАЖДЕНИЕ ТЕРРИТОРИИ ОТ ПРИТОКА
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Для предупреждения поступления поверхностных вод на защи¬
щаемую территорию со стороны водораздела устраивают нагор¬
ные каналы или лотки, перехватывающие сток этих вод. Воды,
собираемые нагорными каналами, должны быть самотеком отве¬
дены за пределы защищаемой территории.
Уклон дна нагорных каналов принимают с учетом рельефа
местности, но не менее 0,0005. Размеры поперечного сечения
нагорных каналов подбирают с расчетом на пропуск макси¬
мального расхода поверхностных вод, стекающих с прилегаю¬
щей водосборной площади. Скорость течения воды в нагорных
каналах не должна превышать предельно допустимой для дан¬
ного грунта, в противном случае предусматривают крепление
откосов и дна. Максимально допустимые скорости течения
воды в зависимости от типа грунта или крепления приведены
далее.
На тех участках, где уклоны местности становятся особенно
значительными, например на сбросных участках, обычно устраи¬
вают перепады и быстротоки.
Максимально
Тип грунта или крепления	допустимая
скорость, м/с
Неукрепленные каналы:
в песках	0,5
в суглинках	1
в глинах	1,5
Каналы, укрепленные мощением	2,5
Каналы с бетонным креплением, лотки бетонные, железобетонные	6
Максимальные расходы воды по происхождению делят на мак¬
симумы весеннего половодья и летне-осенние ливневые или дож¬
девые максимумы, в качестве расчетного принимают наибольший
из них, формулы для их расчета приведены в справочниках и нор¬
мативных документах, например в СП 33-101—2003.
655

3.2.5. ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
Для понижения уровня грунтовых вод устраивают подземпые
дренажи, предназначенные для защиты от подтопления располо¬
женных на городских территориях и промышленных площадках
подземных сооружений и коммуникаций, а также для улучшения
общесанитарных условий на этих территориях.
Основные виды защищаемых подземных сооружений и комму¬
никаций: фундаменты и подвалы зданий, теплофикационные ка¬
налы, туннели и подземные галереи.
Подземные дренажи могут быть классифицированы по назна¬
чению или использованию, по конструктивным особенностям,
расположению дренажа в плане, степени гидродинамического не¬
совершенства.
По назначению подземные дренажи можно разделить на следу¬
ющие группы:
городской и промышленный дренажи — для длительного пони¬
жения уровней подземных вод на территориях городов, других по
селений и промышленных предприятий;
строительный дренаж (строительное водопонижение) — для
временного (на период строительства) понижения уровня подзем
ных вод на участках строительства;
горный дренаж — для осушения обводненных пород при про
ведении горных работ (разработке карьеров, строительстве шах г,
тоннелей и т. п.);
дорожный дренаж — для осушения тела дорожного полотна
(насыпи) автомобильных и железных дорог с целью повышения
его устойчивости;
аэродромный дренаж — для осушения грунтов оснований лет¬
ных полей аэродромов и предотвращения пучения глинистых
грунтов при промерзании;
противооползневый дренаж — для осушения оползневых мае
сивов с целью повышения их устойчивости.
По конструктивным особенностям выделяют следующие типы
дренажей, применяемых в городском и промышленном строи
тельстве: горизонтальный, вертикальный, комбинированный.
По расположению дренажей в плане по отношению к защита
емой территории и к источникам поступления воды выделян>1
следующие системы дренажей: однолинейная (головная или бере
говая дрена); двухлинейная (обычно головная плюс береговая дрс
на); кольцевая (контурная); площадная (систематический дщ*
наж); смешанная.
По степени гидродинамического несовершенства, т. е. по civ
пени вскрытия водоносного пласта, выделяют дренажи соверши <
ного типа, полностью вскрывающие водоносный пласт, и дрепл
656

жи несовершенного типа, частично вскрывающие водоносный
пласт.
3.2.6.	КОНСТРУКЦИИ ПОДЗЕМНЫХ ДРЕНАЖЕЙ
Горизонтальные дренажи по конструкции подразделяют: на от¬
крытые дрены (каналы и лотки); закрытые дрены со сплошным
заполнением фильтрующим материалом; трубчатые дрены; гале¬
рейные дрены; пристенные дрены; пластовые дрены; дрены, со¬
вмещенные с водостоками.
Открытые каналы — простейший тип дренажа, который при¬
меняют в основном в пригородных зонах, на участках с одноэтаж¬
ной застройкой без подвалов, иногда в условиях городской и про¬
мышленной застройки. Глубину открытых каналов принимают,
как правило, до 1,5 м, ширину каналов по дну — 0,2...0,4 м, зало¬
жение откосов — в зависимости от типа грунта. Дно и откосы ка¬
налов укрепляют мощением или плитами во избежание размыва.
Открытые каналы одновременно служат для отвода поверхност¬
ных вод.
Лотки применяют для тех же условий и целей, но глубина их
может быть большей (до 2...3 м), ширина лотков 0,8... 1 м. Обычно
используют лотки рамной конструкции из сборного железобетона
или из кирпичной кладки.
Закрытые дрены со сплошным заполнением — это траншеи, за¬
полненные фильтрующим материалом (песчано-гравийной сме¬
сью, каменной наброской, фашинами — перевязанными пучками
хвороста). Недостаток этого типа дренажа — возможность быстро¬
го заиления и, как следствие — выход из строя.
Трубчатые дрены представляют собой траншеи, на дне которых
укладывают дренажные трубы и фильтрующую обсыпку (рис. 3.4).
Обычно для осушения городских территорий используют асбесто¬
цементные, керамические, пластмассовые, железобетонные тру¬
бы, а также трубы из пористых материалов. В стенках асбестоце¬
ментных труб сверлят водоприемные отверстия диаметром
0,5... 1 см или пропиливают щели. В качестве водоприемных от¬
верстий служат зазоры в стыках труб. Практика показала, что для
надежной работы дренажей в сложных гидрогеологических усло¬
виях требуется применение обсыпки из 2...3 слоев фильтрующего
материала (песка, гравия или щебня), крупность частиц которых
увеличивается в несколько раз в каждом последующем слое. Такая
фильтрующая обсыпка предупреждает вынос мелких частиц дре¬
нируемого грунта.
Диаметр труб определяют гидравлическим расчетом из условий
работы в безнапорном режиме, •возможностью их прочистки от за¬
иления, как правило, он составляет не менее 100... 150 мм.
657

LL
~Лп
_L
/// /// /// ///j/// ✓// /// ///
/// /// /// ///j /// /// /// ///
IhJ]
/h-
/// /// /// /✓/ /// /// /// /// /// /// /// ///
/// /// /// /✓/ /// /// /// /// /// /// /// ///
Рис. 3.4. Трубчатый дренаж с трехслойной обсыпкой (размеры в см):
а — траншея с креплением; б — траншея с устойчивыми откосами: / — щебень, втрамбован¬
ный в грунт; 2 — щебень средней крупности; 3 - гравий средней крупности или мелкий пи*
бень; 4— песок крупнозернистый; 5 — песок срсднсзсрнистый; 6— местный грунт; 7— муфт.
8 — труба асбестоцементная; d — диаметр 'грубы
Траншеи для укладки дренажа отрывают с вертикальными
стенками (применяя временное крепление) или с устойчивыми
откосами.
Галерейные дрены — это дрены, имеющие значительные разме¬
ры для возможности движения по ним человеку (рис. 3.5). Гале¬
рею высотой 1,6... 1,8 м называют галереей проходного сечения,
галерею высотой 0,9... 1,2 м — полупроходного сечения. В город
658

Рис. 3.5. Железобетонные галереи
овондальной формы (размеры в см):
/ — гравий; 2 — щебень; 3 — дощатое
основание; 4 — железобетонная труба;
г — радиус свода галереи
>У//ЛУ//Гч	\—f	^	1
ских условиях галерейные	2	з
дрены применяют редко, в
основном в ответственных случаях, когда требуется тщательный
надзор за работой дренажа (обычно это дренаж с большой глуби¬
ной заложения).
Пристенные дренажи — это дренирующие устройства, охваты¬
вающие своими фильтрующими элементами контуры защищае¬
мых сооружений (рис. 3.6). Они представляют собой дренажные
трубы с фильтрующей обсыпкой, которые укладывают с наружной
стороны фундаментов зданий. Пристенные дренажи применяют
для защиты от подтопления фундаментов или подвалов зданий,
расположенных на водоупоре.
Пластовые дренажи в отличие от линейных горизонтальных
представляют собой плоскостные дренирующие устройства
(рис. 3.7). Их применяют для защиты подвалов зданий при нали¬
чии под ними водоносного пласта (когда дно котлована не дости¬
гает водоупора). Такие дренажи можно использовать при защите
городских подземных коммуникаций (транспортных туннелей,
теплотрасс, подземных резервуаров). Пластовые дренажи устраи¬
вают одновременно со строительством самих защищаемых соору¬
жений. После разработки котлована под здание в его основании
укладывают слои крупнозернистого песка и гравия, такие же
слои насыпают и за наружные контуры здания. В фильтрующую
засыпку укладывают дренаж¬
ные трубы.
Рис. 3.6. Пристенный дренаж с двух¬
слойной обсыпкой:
/ - местный грунт; 2 — гидроизоляция; 3 —
песчаная призма; 4 — щебень, втрамбован¬
ный в грунт; 5 щебень; 6 глинобетон;
7— крупнозернистый песок; 8- асбестоце¬
ментная труба
659

Рис. 3.7. Плановый
дренаж:
У и 2 — нспонижснный и
пониженный уровни
грунтовых вол; 3 - • груб-
чатая дрена; 4 — 1равий;
5 — песок; г0 — приве¬
денный радиус дренажа;
R — радиус действия дре¬
нажа; S — расстояние от
непониженного УГВ до
уровня воды в дрене;
т — расстояние от уров¬
ня воды в дрене до водо-
упора; Н — расстояние
от непониженного УГВ
до водоупора; Нх — по¬
ложение кривой депрес¬
сии на расстоянии х от
центра дренажа
Вертикальные дренажи — буровые скважины, полностью или
частично прорезающие водоносный пласт, можно применять для
защиты территорий населенных пунктов от подтопления. Стенки
скважины закрепляют обсадными трубами, в нижней части устра¬
ивают фильтр, воду из скважины удаляют путем откачки. По рас¬
положению в плане различают площадное (систематическое) рас¬
положение скважин вертикального дренажа, линейное — когда
линия скважин перехватывает грунтовый поток, выборочное или
одиночное. Для усиления действия вертикального дренажа ис¬
пользуют вакуумирование. В практике дренирования территорий
населенных пунктов применяют также эрлифтные системы, когда
в скважину по воздушной трубе под давлением подается воздух.
Водовоздушная смесь при этом поднимается на поверхность за
счет меньшей плотности.
Надежность и долговечность вертикального дренажа в основ¬
ном зависит от качества фильтра, которым оборудуют скважины.
В практике мелиоративного строительства чаще всего применяют
сетчатые, дырчатые, щелистые и песчано-гравийные фильтры.
Последние наиболее надежны, особенно в мелкозернистых и гли¬
нистых грунтах. Выполняют их в виде однослойной или двухслой¬
ной обсыпки либо непосредственно в скважине, либо на каркасе,
опускаемом в скважину. В качестве опорных каркасов трубчатых
фильтров используют перфорированные стальные, пластмассовые
или асбестоцементные трубы диаметром 150...200 мм (иногда
большего) с водоприемными отверстиями щелевой или круглой
формы.
Отбирать и отводить воду из скважин вертикального дренажа
можно с помощью общего сифонного трубопровода (рис. 3.8). Си
фонный метод отбора и отвода воды из дренажных скважин ело
660

Рис. 3.8. Схема вертикального дренажа с сифоном (по С. К. Абрамову):
а — разрез; б — план; / — сифонный трубопровод; 2 — воздушный котел; 3 — к вакуумному
насосу; 4— к насосу; 5— приемный резервуар; б — нисходящий участок сифона; 7— всасыва¬
ющая труба; 8 — скважины
жен в эксплуатации, но весьма эффективен. Он позволяет осуще¬
ствлять различное понижение депрессионной поверхности фильт¬
рационного потока. Конструктивно эта система состоит из одной
или двух линий сифонного трубопровода, к которым присоедине¬
ны всасывающими коленами дренажные скважины. В зависимо¬
сти от ответственности объекта сифонные трубопроводы уклады¬
вают либо непосредственно в грунт, либо в проходной галерее.
Для устройства сифонного трубопровода используют железобе¬
тонные или стальные трубы диаметром 300...500 мм с антикорро¬
зионным покрытием. В местах расположения скважин устраивают
смотровые колодцы.
Комбинированный дренаж представляет собой сочетание гори¬
зонтальной дрены с рядом вертикальных скважин (рис. 3.9). Гори¬
зонтальная дрена снабжена дренажными отверстиями с фильтро¬
вой обсыпкой, через которые в нее поступает вода. По трассе го¬
ризонтальной дрены устраивают смотровые колодцы (обычно не¬
посредственно над вертикальными скважинами, что облегчает их
ремонт). Горизонтальную дрену в этом случае выполняют в виде
железобетонной галереи.
661

/-/
Рис. 3.9. Схема
комбинированного
дренажа (размеры
в см):
1 — горизонтальная
дрена; 2 и 3 — смот¬
ровой и самоизлииа-
ющийся колодцы;
4 — крупнозернис¬
тый песок
Дренажную сеть оборудуют следующими сооружениями: устье¬
выми, смотровыми колодцами, перепадами, колодцами-резервуа¬
рами, перекачивающими устройствами и при необходимости очи¬
стными сооружениями.
Дренажные воды желательно отводить самотеком в естествен¬
ную гидрографическую сеть, в водосточную сеть, в канализацию.
При принудительном сбросе устраивают водоприемное сооруже¬
ние — колодец-резервуар и перекачивающую установку. При вы¬
ходе дренажных линий в открытый водоприемник делают устье¬
вые сооружения — оголовки. Отметку устьевого сооружения вы¬
бирают по возможности выше максимального уровня воды в водо¬
приемнике. Смотровые колодцы устраивают для наблюдения за
работой, для очистки и ремонта дренажа.
3.2.7.	СИСТЕМЫ ПОДЗЕМНЫХ ДРЕНАЖЕЙ
Однолинейные дренажные системы по своему назначению под¬
разделяют на головной и береговой дренажи. Преимущества одно¬
линейных систем: расположение вне защищаемой территории (по
ее внешним границам), небольшая удельная протяженность на
единицу защищаемой территории, небольшие строительные и эк¬
сплуатационные затраты.
Головной дренаж применяют при перехвате потока подземных
вод со стороны (рис. 3.10). Обычно укладывают горизонтальную
дрену по верхней границе дренируемого участка для полного или
частичного перехвата потока. В качестве головного можно приме¬
нять и ряд скважин вертикального дренажа, а также комбиниро-
662

Рис. 3.10. Го¬
ловной дренаж:
а — план; б...г —
разрезы через дре¬
наж горизонтально¬
го, вертикального,
комбинированного
типов; 1 — головная
дрена; 2 — смотро¬
вой колодец; 3 —
сбросная линия; 4 и
5 — непонижен¬
ный и пониженный
уровни грунтовых
вод; 6 — водоупор
V
ч
и.
Рис. 3.11. Береговой дренаж:
а — горизонтального типа; б — вертикального типа; в — комбинированного типа; / и 2— нс-
пониженный и пониженный уровни грунтовых вод; 3 — береговая дрена; 4 — водоупор; 5 —
трасса береговой дрены; 6 — насосная станция

ванный дренаж. Выбор типа дренажа зависит от гидрогеологичес¬
ких условий.
Береговой дренаж по принципу своей работы схож с головным
дренажем (рис. 3.11). Он служит не только для отвода подземных
вод, поступающих со стороны водораздела, но и главным образом
воды, фильтрующейся со стороны водоема (реки, водохранилища
и т. п.). В системах берегового дренажа можно применять гори¬
зонтальные, вертикальные и комбинированные типы дренажей.
Двухлинейные дренажные системы обычно состоят из береговой
дрены, уложенной вдоль берега водоема, и головной дрены, про¬
ходящей по верхней границе дренируемой территории.
Кольцевые (контурные) дренажные системы применяют для за¬
щиты подземных сооружений или группы сооружений (рис. 3.12).
В кольцевых (контурных) дренажных системах применяют гори¬
зонтальный, вертикальный или комбинированный дренажи.
Рис. 3.12. Кольцевой дренаж:
а — горизонтального типа; б- вертикального типа; в — комбинированного типа; / — смотро
вой колодеи; 2 — кольцевая дрена; 3 — дренажный коллектор; 4 и 5 — пониженный и нспони
женный уровни фунтовых вод; 6 — скважина; 7 — горизонтальная дрена; /^> — радиус дей
ствия дренажа, считая от дрены; г0 — приведенный радиус дренажа (остальные обозначении
см. рис. 3.7)
664

Площадной (систематический) дренаж представляет собой си¬
стемы горизонтальных или вертикальных дрен, расположенных
более или менее равномерно по всей дренируемой территории.
Тип и системы подземного дренажа выбирают с учетом гидро¬
геологических и инженерных условий территории. Окончательно
тот или иной тип и систему дренажа выбирают на основании тех¬
нико-экономического сравнения вариантов.
3.2.8.	ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ ЗАЩИТНЫХ ДРЕНАЖЕЙ
Расчеты однолинейных головных и береговых дренажных си¬
стем аналогичны, их проводят по однотипным формулам. Филь¬
трационные расчеты на территориях, защищаемых от подтопле¬
ния, проводят:
для прогноза положения уровня грунтовых вод на защищаемых
территориях с целью определения целесообразности тех или иных
защитных мероприятий;
определения рационального типа и расположения дренажа, его
заглубления, обеспечивающих требуемое понижение уровня грун¬
товых вод на защищаемой территории;
определения расходов дренажных вод, подлежащих сбросу или
перекачке.
В практике проектирования наиболее часто встречается следу¬
ющий случай расположения берегового дренажа по отношению к
границам областей питания и естественного дренирования под¬
земных вод. Дренируемая территория расположена вблизи обла¬
сти естественного дренажа подземных вод, а со стороны водораз¬
дела к ней направляется безнапорный поток грунтовых вод с рас¬
ходом Q\, в общем случае имеется инфильтрационное питание
грунтовых вод (см. рис. 3.11). Для данной расчетной схемы рас¬
ход несовершенной дрены может быть вычислен по формуле
С. Ф. Аверьянова, с поправкой на дополнительное инфильтраци¬
онное питание,
дрены, м; £?i — расход безнапорного потока со стороны водораздела, м3/сут на
1 м длины дрены; к — коэффициент фильтрации дренируемой толщи, м/сут;
Т2 — средняя мощность фильтрационного потока на участке от дрены до водоема,
(3-6)
где ai — коэффициент, учитывающий несовершенство дрены, а.- —
1+1
(здесь Н0 — превышение уровня воды в дрене над подошвой водоупора,
эдоупора, м); L —
здесь d — диаметр
\+(Hq/L)A
расстояние от дрены ло контура водоема; А = l,471g-
sin(Kcl/2H0V
665

Т2 = (//_+ Я0)/2; Н — превышение уровня воды в водоеме над подошвой водоупо¬
ра, м; L — приведенное расстояние от дрены до контура водоема, м; L = L + АЛ
(здесь Ah — обобщенный гидрогеологический параметр русла водоема); Q — рас¬
ход воды, поступающий в дрену за счет инфильтрационного питания, мусут на
1 м длины дрены.
Обобщенный гидрогеологический параметр русла водоема ДL
учитывает геометрию, фильтрационную неоднородность и харак¬
теризует фильтрационное сопротивление русла водоема. При
двухслойном сложении параметр русла водоема можно определить
по формуле В. М. Шестакова
AL=P^,	(3.7)
где mlf к] — мощность, м, и коэффициент фильтрации, м/сут, для первого слоя;
т2, к-2 — то же, для второго слоя.
Положение депрессионной кривой от дрены в сторону водо¬
раздела вычисляют по формуле С. Ф. Аверьянова
Н^Щ^Н-Н^«'/а‘)2'х,	(3.8)
1+ccj	(1+а()Д:7]
где Нх — искомый напор над водоупором в любой точке на расстоянии х от дрены,
м; ау — коэффициент, аг =			 (здесь х — расстояние от дрены до расчет-
1+(Н0/х)А
ного сечения, м);	— средняя мощность потока со стороны водораздела на учас¬
тке от дренажа до расчетного сечения х, Т\ = (Нх + Я0)/2, при большом значении
Н0 можно принимать Т\ = Я0.
В формуле (3.8) не учтено влияние на положение депрессион¬
ной кривой инфильтрации в грунт атмосферных осадков и хозяй¬
ственно-промышленных вод. Поэтому воспользуемся следующей
формулой:
Н'х = Нх + ДЯе,	(3.9)
где Н'х — ордината депрессионной кривой с учетом инфильтрации на расстоянии
х от дрены, м; АНг — превышение ординаты депрессионной кривой за счет ин¬
фильтрации, м, которое вычисляют по формуле
где е — инфильтрация, м/сут; Т — средняя на этой длине мощность фильтрацион
ного потока, м; В — расстояние от дрены до границы области питания, м.
666

Инфильтрационное питание можно рассчитать по следующему
балансовому уравнению:
G = M0pF0p + Wy,+ Oc(F— Fnpcnp - /Ja.P) - FcFnp, <3.11)
где G — объем инфильтрационного питания грунтовых вод на рассматриваемой
территории за год, м3; А/ор — оросительная норма зеленых насаждений, м3/га;
F0p — площадь поливаемых зеленых насаждений, га; — эксплуатационные и
аварийные утечки из водонесущих коммуникаций, м3; Ос — атмосферные осадки
за расчетный год, м3/га; F— рассматриваемая площадь, га; Fnp — общая площадь
проницаемых поверхностей рассматриваемой территории, га; FH — общая пло¬
щадь непроницаемых поверхностей рассматриваемой территории (асфальт, кры¬
ши домов и т. д.), га; опр — коэффициент стока с проницаемых покрытий; он —
коэффициент стока с непроницаемых покрытий; р — коэффициент, учитываю¬
щий сток с непроницаемых поверхностей в дождевую канализацию; — суммар¬
ное испарение с проницаемых поверхностей за расчетный год, м3/га.
Утечки из водонесущих коммуникаций (водопровод, теплосе¬
ти, канализация) определяют с учетом их общей протяженности и
удельных утечек. Площади проницаемых и непроницаемых по¬
верхностей устанавливают на основе анализа планов городской за¬
стройки. Для перехода к наиболее часто употребляемым единицам
измерения инфильтрационного питания грунтовых вод, м/сут, ис¬
пользуют формулу
е = G/Fty	(3.12)
где G — инфильтрационное питание, м3/год; F — рассматриваемая плошадь, м2;
/ — число суток в году.
Количественная характеристика инфильтрационного питания
грунтовых вод, зависящего от типа застройки и коэффициента ув¬
лажнения территории, приведена в таблице 3.1.
3.1. Инфильтрационное питание грунтовых вод, м/сут * 10~4, в зависимости от типа
застройки (по В. В. Ведерникову) и коэффициента увлажнения
Тип застройки
Коэффициент увлажнения
*>1
Ку = 0,5... 1
К = 0,2.. .0,3
У
Многоэтажная
2,7
2,3
1,9
Малоэтажная
3,5
3,2
3
Усадебная
—
3
—
3.2.9.	ИСКУССТВЕННОЕ ПОВЫШЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТЕРРИТОРИИ
Искусственное повышение отметок территории возможно в
следующих случаях: для освоения под застройку затопленных,
временно затапливаемых и подтопленных территорий, для благо¬
667

устройства прибрежной полосы водохранилищ и других водных
объектов.
Отметки повышают подсыпкой или намывом грунта на необхо¬
димую высоту. Например, в Санкт-Петербурге начиная с 1960 г. и
до настоящего времени было намыто 80 млн м3 грунта, в результа¬
те чего город получил 3026 га новых площадей д ля жилищной зас¬
тройки и парковых зон отдыха у моря. Аналогичные работы про¬
водят в Москве, используя грунт, извлекаемый при углублении
русл рек и строительстве тоннелей.
Выбор отметок повышаемой территории зависит от максималь¬
ных уровней воды в водном объекте при защите от затопления или
норм осушения с учетом прогноза подъема уровней грунтовых вод
при защите от подтопления.
При проведении работ по повышению отметок поверхности
территорий нельзя нарушать условия естественного дренирования
подземных вод. Для этого по тальвегам засыпаемых или замывае¬
мых оврагов и балок прокладывают дренажи, а постоянные водо¬
токи заключают в коллекторы.
3.3.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Промышленность — это одна из областей природопользова¬
ния, отрасль материального производства, создающая средства
производства (группа А) и большую часть предметов потребления
(группа Б). Промышленность принято делить на добывающую и
обрабатывающую, а последнюю — на тяжелую и легкую.
Добывающая промышленность — это совокупность отраслей
производства, занимающихся изъятием природного вещества в
виде сырья и топлива из недр земли, из вод и лесов. К добываю¬
щей промышленности относят добычу полезных ископаемых,
энергетику, охоту, рыболовство, заготовку древесины и др.
Обрабатывающая промышленность — это совокупность отрас¬
лей производства, занимающихся обработкой и переработкой
продуктов, доставляемых добывающей промышленностью и сель¬
ским хозяйством, а также ремонтом промышленных изделий. К
обрабатывающей промышленности относят и промышленность
строительных материалов, получаемых из природного сырья.
3.3.1.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
При добыче полезных ископаемых защитные мероприятия
проводят с целью безопасного выполнения горных работ и эксн
луатации месторождений. Эти мероприятия в основном включаю !
668

защиту горных выработок от поверхностных и подземных вод с
применением водопонижения, водоотлива, регулирования повер¬
хностного стока при открытой (карьеры) и подземной (шахты)
разработках месторождений твердых полезных ископаемых.
Различают предварительное осушение, выполняемое как вре¬
менное мероприятие в период разработки карьеров и шахт, и по¬
стоянное осушение, которое проводят одновременно с эксплуата¬
цией месторождения.
При инженерной защите горных выработок от поверхностных
вод необходимо соблюдать следующие требования:
предотвращать приток воды в выработки, нарушающие усло¬
вия нормальной разработки месторождения;
предупреждать прорывы воды в выработки;
препятствовать опасному разрушению водой горных пород, ок¬
ружающих выработки;
обеспечивать организованный отвод поверхностных и подзем¬
ных (рудничных) вод к местам их сброса;
не допускать угрожающего водоснабжению истощения ресур¬
сов подземных вод и их загрязнения, опасных деформаций пород
в результате понижения уровней подземных вод;
предусматривать мероприятия по охране окружающей среды.
Системы защитных мероприятий и конструкции защитных со¬
оружений должны быть увязаны со способами разработки место¬
рождений и их развитием.
В проектах защиты открытых горных выработок предусматри¬
вают:
мероприятия и сооружения для регулирования поверхностного
стока на территории, прилегающей к карьеру; для сокращения
притока подземных вод в карьер (кольцевые или линейные вне¬
шние водопонизительные системы или противофильтрационные
завесы);
внутрикарьерные мероприятия и устройства, рассчитанные на
приток подземных вод, поступающих в карьер, и на сток собираю¬
щихся в нем поверхностных вод (водостоки, карьерные водосбор¬
ники, водоотливные установки, дренажи, иглофильтровые водо¬
понизительные установки); насосные станции для откачки воды.
В проектах защиты подземных выработок предусматривают:
мероприятия и сооружения по регулированию поверхностного
стока;
подземный дренаж, в качестве которого используют сами под¬
земные выработки (штреки) с устройством в них дренажных кана¬
вок;
вертикальные, горизонтальные и наклонные самоизливающие-
ся скважины, забуриваемые из самих выработок;
специальные дренажные выработки (галерейные дренажи) —
669

ниже основных рабочих уровней при значительном притоке воды
из водоносной толщи;
скважины с насосами, находящимися на поверхности;
противофильтрационные завесы (свайные, инъекционные,
льдопородные, траншейные);
насосные станции для откачки воды.
Для регулирования поверхностного стока при защите горных
выработок в зависимости от местных условий можно предусмат¬
ривать нагорные каналы, ограждающие дамбы, водостоки и водо¬
сборники, спрямление или отвод рек в новое русло.
Осушение болот с целью добычи торфа. Торф используют в на¬
родном хозяйстве как топливо, сырье для химической промыш¬
ленности, в сельском хозяйстве, в медицине.
Основной способ добычи торфа — фрезерование. Технологи¬
ческий цикл добычи торфа включает три стадии: раздробление
фрезой поверхности торфяной залежи для получения крошки раз¬
мером 10...25 мм; сушку торфяной крошки на поверхности зале¬
жи; уборку высушенной торфяной крошки в штабеля.
Технология добычи торфа требует наименьшей влажности вер¬
хних слоев залежи. Нормальной средней влажностью фрезеруемо¬
го слоя залежи считают влажность 75...80 % объема.
Регулирующая осушительная сеть может быть представлена от¬
крытыми картовыми каналами или закрытым дренажем. Если
торфяная залежь подстилается хорошо водопроницаемыми песча¬
ными грунтами, то ее осушают редкими глубокими каналами, вре¬
занными в подстилаемый грунт.
Проводящая сеть состоит из валовых и магистральных каналов
(рис. 3.13). Оградительную сеть проектируют в виде нагорных,
ловчих или нагорно-ловчих каналов. Магистральный канал про¬
кладывают по наикратчайшему направлению к водоприемнику,
по тальвегу минерального дна болота. На болоте может быть и не¬
сколько магистральных каналов.
Глубину каналов принимают с учетом
эксплуатационной глубины и осадки тор¬
фа. Для картовых каналов эксплуатаци¬
онная глубина составляет 1,7...1,8 м; для
валовых — не менее 2,5; для нагорных —
не менее 0,8 м. Ширина проводящих ка¬
налов по дну не менее 0,5 м; картовых —
-■
- -
ь
ь
J-
S
ь
м
ZX
л 500 ,
/ 6 1-1
6 2
Рис. 3.13. Осушение для добычи торфа (размеры в м):
7 и 2 — магистральный и нагорный каналы; 3 — узкоколсй
пая железная дорога; 4 — валовый или карьерный канал;
5 — трубогтереезды; 6 — картовые каналы
670

0,2...0,3 м. Коэффициенты заложения откосов проводящих кана¬
лов назначают 0,5—1,5 в зависимости от степени разложения тор¬
фа, картовых — 0,25—0,35.
Картовые каналы прокладывают перпендикулярно к валовым.
Картовые каналы длиной более 500 м соединяют с валовыми кана¬
лами с обеих сторон. При меньшей длине воду из картовых кана¬
лов можно сбрасывать в одну сторону.
На объектах торфодобычи обязательно предусматривают про¬
тивопожарные мероприятия: строительство водоемов, шлюзова¬
ние каналов, углубление валовых каналов для противопожарных
запасов воды, создание противопожарных зон.
Болота после добычи торфа можно использовать как сельско¬
хозяйственные угодья или залесить. Для этого оставляют слой
торфа 0,5 м и проводят рекультивацию торфяной залежи. Обяза¬
тельно предусматривают противопожарные мероприятия: просе¬
ки, подъездные дороги, водоемы, возможность затопления мест
возгорания и др.
3.3.2.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Предприятия обрабатывающей промышленности, как прави¬
ло, располагают в населенных пунктах для обеспечения предпри¬
ятий рабочей силой и для профессиональной занятости населе¬
ния. В зависимости от санитарной опасности производства про¬
мышленные предприятия могут находиться в удалении от сели¬
тебных территорий, около границ селитебной территории, в
пределах селитебной территории.
В соответствии со СНиП 2.06.15—85 норма осушения для тер¬
риторий городских промышленных зон составляет 5 м. Уровни
грунтовых вод должны находиться на глубине не менее чем на
0,5 м ниже подошвы фундаментов зданий, подвалов и заглублен¬
ных сооружений. При отсутствии таких условий необходимы ме¬
роприятия инженерной защиты территорий.
Наиболее распространенные причины переувлажнения земель
обрабатывающей промышленности:
естественные: превышение атмосферных осадков над испаре¬
нием; приток поверхностных, грунтовых или грунтово-напорных
вод со стороны;
искусственные (техногенные): утечки из водонесущих комму¬
никаций, цехов, резервуаров, очистных сооружений; уменьшение
испарения за счет строительства непроницаемых покрытий (со¬
оружений, зданий, дорог); конденсация водяных паров под осно¬
ваниями сооружений; ухудшение естественного стока атмосфер¬
671

ных осадков из-за строительства сооружений; затопление или
подтопление водами водохранилищ.
На этих землях применяют те же методы мелиорации, что и па
землях населенных пунктов: ускорение поверхностного стока; ог¬
раждение территории от притока поверхностных, грунтовых и
грунтово-напорных вод; защита территории от затопления водами
рек и водохранилищ; понижение и регулирование уровней грун¬
товых вод.
Технически это мероприятия по регулированию и отводу по¬
верхностного стока (водосточная сеть, нагорные каналы); голов¬
ные и береговые дренажи для перехвата грунтовых вод со сторо¬
ны; обвалование территории; дренажные системы и отдельные
дренажи. Кроме того, применяют повышение отметок террито¬
рии, устройство гидроизоляции, устранение утечек из водонесу-
щих коммуникаций.
Для локальной зашиты сооружений и предприятий обрабатыва¬
ющей промышленности применяют кольцевые (контурные), при¬
стенные и пластовые дренажи, а также систематический дренаж.
Кольцевые дренажи можно располагать в плане по-разному в за¬
висимости от конфигурации защищаемого сооружения. Рассчиты¬
вают кольцевые горизонтальные дренажи в таком порядке:
приводят площадь в реальном контуре дренажа к равновели¬
кому кругу и находят радиус окружности (приведенный радиус
дренажа), м (см. рис. 3.12),
m=yfF7H,	(3.13)
где F— плошадь дренируемой территории, м2;
определяют радиус действия дренажа, приток к дрене и по¬
нижение уровня грунтовых вод в центре дренажа, рассчитыва¬
ют кривые депрессии в зоне действия дренажа. Радиус дей¬
ствия дренажа, м, вычисляют по формулам:
при отсутствии инфильтрационного питания
Ro = \OSyfk,	(3.14)
где S — понижение уровня грунтовых вод, считая от непониженного его поло¬
жения до уровня воды в дрене, м; к — коэффициент фильтрации водоносного
пласта, м/сут;
при равномерном инфильтрационном питании его подбира¬
ют по формуле Е. Е. Керкиса
“0,217 = 0,66# /e)S(2H-S)~ 0,5r02 ,	(3.15)
где е — инфильтрационное питание, м/сут; S — расстояние от непониженного
672

уровня грунтовых вод до уровня воды в дрене, м, S = Н — т (т — расстояние
от подошвы пласта до уровня воды в дрене, м); Н — расстояние от подошвы
дренируемого пласта до непониженного уровня грунтовых вод, м.
Приток к кольцевому совершенному дренажу со стороны, м3/сут,
nk(2H-S)S
In(Л/г0) ’
(3.16)
а при наличии инфильтрационного питания на защищаемой тер¬
ритории к нему прибавляют расход Q = tF.
Депрессионная кривая внутри защищаемого контура при от¬
сутствии инфильтрации через некоторое время устанавливается
почти на уровне воды в дрене. При наличии инфильтрационного
питания превышение депрессионной кривой в центре контура над
уровнем в дрене
h = *&_
^ 4кН
(3.17)
Для защиты сооружений от подтопления в центре дренажного
контура необходимо соблюдать следующее условие:
(3.18)
где Лх — максимальная высота капиллярного поднятия воды в грунте, м; Ап — глу¬
бина подземной части защищаемого сооружения, считая от непониженного уров¬
ня грунтовых вод, м.
Расчет пристенного дренажа (рис. 3.14) заключается в определе¬
нии притока воды к дренажу и в построении депрессионной кри¬
вой в сторону от дренажа. Приток воды к пристенному дренажу
при его работе в безнапорных условиях и в установившемся режи¬
ме можно определить по формуле (3.16),
а депрессионную кривую в сторону от
дренажа можно построить по данным,
вычисленным по формуле
ln(R/x)
In (R/r0)'
(3.19)
Приток воды к пластовому дренажу
при его работе в безнапорных условиях
Рис. 3.14. Схема для расчета
пристенного дренажа
673

и в установившемся режиме рассчитывают по формуле С. К. Абра¬
мова, м3/сут (см. рис. 3.7),
Q = л kS
2 гл
In— ^+2arcsin-
'о 2
П>
т+^т'+Го
+ 0,515—1п-^-
2 . „2	т	4т
■ (3.20)
Депрессионную кривую в сторону от дренажа строят по дан¬
ным, вычисленным по уравнению
HY=m + S
f
In (Л/х)
1п(Я/г0У
(3.21)
При расчете систематического дренажа определяют расстоя¬
ния между дренами и приток к ним. Расстояние между дренами
совершенного и несовершенного типов при установившейся и
неустановившейся фильтрации можно вычислить гго формулам
А. Н. Костякова, С. Ф. Аверьянова и др.
3.4.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ТРАНСПОРТА
Землями транспорта считают земли, находящиеся в пользова¬
нии органов и предприятий автомобильного, железнодорожного,
воздушного, морского, речного, трубопроводного транспорта.
Землями автомобильного транспорта называют участки, отве¬
денные для прокладки и обслуживания автомобильных дорог всех
типов (шоссейных, грейдерных, профилированных, проселочных
и др.). Участки, занятые городскими проездами, улицами и доро¬
гами, относятся к категории городских земель, а не к категории
земель транспорта.
В состав земель, занятых автомобильными дорогами, входят
как участки, на которых расположено земляное полотно с проез¬
жей частью, так и полосы отвода по обе стороны проезжей части.
К этим землям относят участки, занятые под мостами, путепрово¬
дами, производственными базами и другими сооружениями, об¬
служивающими дорожное хозяйство.
Автомобильные дороги в зависимости от расчетной интенсив¬
ности движения и их народно-хозяйственного и административ¬
ного назначения подразделяют на шесть категорий. Основные па¬
раметры поперечного профиля проезжей части и земляного по¬
лотна автомобильных дорог (ширина земляного полотна, проез¬
674

жей части, обочины, число полос движения и др.) принимают в
зависимости от их категории.
Проезжую часть проектируют с двускатным поперечным профи¬
лем на прямолинейных участках дорог всех категорий. На закругле¬
ниях в плане с радиусом менее 2000 м предусматривают устройство
проезжей части с односкатным поперечным профилем. Попереч¬
ные уклоны проезжей части в зависимости от числа полос движения
и дорожно-климатической зоны назначают 0,015...0,025.
Дорожное полотно в общем случае состоит из земляного полот¬
на, в котором выделяют верхнюю часть полотна, основание на¬
сыпи; дорожной одежды, в которой выделяют верхнюю часть до¬
рожной одежды, основание, дополнительные слои — дренирую¬
щие, теплоизолирующие и др.; устройства для поверхностного
водоотвода; устройства для понижения и отвода грунтовых вод
(дренаж).
На автомобильных дорогах должен быть обеспечен правильный
отвод поверхностного стока. Плохо организованный водоотвод
приводит к уменьшению прочности дорожного покрытия, нару¬
шению нормальной эксплуатации дороги, развитию эрозионной и
оползневой деятельности на прилегающей территории и загрязне¬
нию окружающей среды.
Схема водоотвода с поверхности покрытий автомобильных до¬
рог зависит от ширины проезжей части и обочин. Так, для дорог
1...3-Й категорий при значительной ширине проезжей части водо¬
отвод может обеспечиваться прикромочными водоотводными лот¬
ками, расположенными вдоль кромок проезжей части, а также по¬
перечными водосбросными лотками на откосах насыпей.
Для автомобильных дорог с разделительной полосой дополни¬
тельно требуется отвод воды с поверхности этой полосы и вывод
за пределы земляного полотна. Сброс воды с разделительных по¬
лос выпуклого очертания обеспечивается продольными и попе¬
речными уклонами. Для отвода воды с разделительных полос во¬
гнутого очертания требуются укрепленные подводящие русла на
разделительных полосах, дождеприемные колодцы, водосточные
трубы под насыпью дороги и выводные устья.
Верхнюю часть земляного полотна осушают с помощью строи¬
тельства дренирующих слоев из песка, укладываемых под дорож¬
ным покрытием. Дренирующие слои из песка одновременно пре¬
дотвращают пучение грунтов дорожного полотна.
При близком залегании уровней грунтовых вод необходимо
строительство дренажей для их понижения. Линии дренажа рас¬
полагают вне дорожного полотна, под боковыми водоотводными
канавами.
В целях снижения переувлажнения верхней части земляного
полотна и дорожной одежды за счет подтока парообразной и ка¬
675

пиллярной влаги устраивают водонепроницаемые и капилляро¬
прерывающие слои. Для этих слоев используют местные супесча¬
ные грунты, обработанные вяжущими веществами, асфальтобе¬
тонные смеси, синтетические пленки.
Для уменьшения глубины промерзания земляного полотна
можно применять теплоизолирующие слои из торфоплит, пенобе¬
тона, керамзита, шлака и т. д.
3.5.	ВОДООТВОД И ДРЕНАЖ НА АЭРОДРОМАХ
Территории, занятые аэропортами и аэродромами гражданской
авиации, относятся к категории земель воздушного транспорта.
Кроме того, к этой категории земель относятся участки, занятые
авиаремонтными заводами и мастерскими, а также сооружения¬
ми, обслуживающими аэродромное хозяйство.
Для безопасности полетов на аэродроме необходимы меропри¬
ятия, обеспечивающие быстрый сток дождевых вод и отвод их за
пределы летного поля. Кроме того, необходимо предотвратить из¬
быточное водонасыщение грунтов оснований искусственных по¬
крытий взлетно-посадочных полос, рулежных дорожек, мест сто¬
янок самолетов.
Водоотводные и дренажные системы искусственных покрытий
можно представить тремя принципиальными схемами: в зоне из¬
быточного увлажнения при ширине покрытий более 40 м и при
глинистых грунтах основания применяют схему, показанную на
рисунке 3.15, /; в зоне неустойчивого увлажнения — схему, пока¬
занную на рисунке 3.15, II; в зоне недостаточного увлажнения и в
засушливой зоне — схему на рисунке 3.15, III, водоотводные сис¬
темы при такой схеме не устраивают.
3.6.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ ЛЕСНОГО ФОНДА
Основное целевое назначение земель лесного фонда — ведение
лесного хозяйства, в задачи которого входят наиболее рациональ¬
ное использование лесов, их приумножение и охрана. Земли лесно¬
го фонда могут находиться в пользовании лесохозяйственных пред¬
приятий (лесхозов, леспромхозов), сельскохозяйственных пред¬
приятий, городов, курортов, заповедников, охотничьих хозяйств,
транспортных предприятий, а также в пользовании граждан.
Значительная часть земель лесного фонда России переувлажне¬
на или заболочена и покрыта малопродуктивными лесами вслед¬
ствие неблагоприятного водного режима. Все переувлажненные
земли лесного фонда (все типы заболоченных лесов, болота, забо-
676

7'		\		у.	—~у.г	—.
—-^.—
t> > jffr
;
Рис. 3.15. Схема водоотводных и дренажных систем аэродромных покрытий:
а — профиль; б — план; 1 — тальвсжный колодец; 2 — грунтовый лоток; 3 — отмостка; 4 —
покрытие; 5 — лоток в кромке покрытий; 6 — смотровой колодец; 7— основание с дренирую¬
щим слоем; 8 — дождеприемный колодец; 9 — перепуск; 10 — коллектор; 11 — закромочная
дрена; 12 — основание без дренирующего слоя

лоченные сенокосы и др.) входят в так называемый гидролесомс-
лиоративный фонд, который составляет 100,4 млн га, в том числе
заболоченные леса — 71,5 млн га, лесные болота — 28,9 млн га.
Эффективное мероприятие по устранению неблагоприятных
условий для произрастания древесных насаждений — осушитель¬
ные мелиорации земель лесного фонда.
Объектами мелиораций являются:
заболоченные торфяные (с мощностью торфа менее 30 см) и
минеральные избыточно увлажненные почвы, покрытые хвойным
лесом;
лесные болота с мощностью торфа более 30 см;
лесные земли временного (весной и осенью) избыточного ув¬
лажнения.
Основные задачи осушительных мелиораций земель лесного
фонда: повышение продуктивности лесов; улучшение породного
состава леса и качества древесины; повышение уровня ведения
лесного хозяйства в целом (лесовозобновление, сокращение сро¬
ков выращивания леса, улучшение транспортных условий, улуч¬
шение лесных сенокосных угодий).
В теории и практике лесного хозяйства основной обобщающей
характеристикой лесных земель является тип леса или группа ти¬
пов леса. Тип леса — это участок леса или их совокупность, харак¬
теризующиеся общим типом лесорастительных условий, одинако¬
вым составом древесных пород, числом ярусов, аналогичной фау¬
ной, требующие одних и тех же лесохозяйственных мероприятий
при равных экономических условиях.
Показатель хозяйственной производительности участка леса —
его бонитет. Он характеризуется приростом древесины, выходом
древесины с 1 га или высотой насаждения в сравнимом возрасте.
Выделяют пять классов бонитета: от 1-го (наиболее производи¬
тельного) до 5-го. Обычно на заболоченных площадях произраста¬
ют леса 4-го и 5-го классов бонитета (запас древесины составляет
60... 100 м3/га). После осушения продуктивность лесов повышается
до 2-го класса бонитета (запас древесины возрастает до 300 м3/га).
Увеличение прироста древесины начинается через 2...3 года после
осушения, достигает своего максимума через 15...20 лет, затем ста¬
билизируется. Ежегодный дополнительный прирост древесины к
результате осушения составляет 2...10 м3 с 1 га.
В результате осушения повышается не только продуктивность
лесов, но и их качество, повышается урожайность сенокосных
лесных угодий, улучшаются санитарно-гигиенические и эстети¬
ческие условия местности.
Земли лесного фонда осушают преимущественно сетью откры¬
тых каналов. Лесопитомники и лесопарки рекомендуется осушать
закрытой или комбинированной осушительной сетью.
678

Выбор метода и способа осушения зависит от типа водного пи¬
тания. Поэтому проектирование осушительных систем начинают
с анализа причин заболачивания, определяющих основную на¬
правленность технических и организационных мероприятий по
ликвидации избыточной увлажненности корнеобитаемого слоя.
При проектировании осушительной сети учитывают: климати¬
ческие условия; тип и интенсивность водного питания; рельеф
территории; тип леса; почвенные условия; существующую сеть ка¬
налов и дорог; наличие квартальных просек.
Плановое расположение каналов осушительной сети выполня¬
ют в тесной увязке со схемой транспортного освоения и с хозяй¬
ственной организацией осушаемых земель. При проектировании
следует стремиться к совмещению трасс дорог с просеками и трас¬
сами осушительных каналов.
Осушительная система состоит: из регулирующей сети (осуши¬
тели, тальвеговые каналы, борозды); проводящей сети (транспор¬
тирующие собиратели, магистральные каналы разных порядков);
ограждающей сети (нагорные, ловчие каналы); водоприемников
(реки, озера, крупные ручьи); гидротехнических сооружений; до¬
рожной сети; противопожарных и природоохранных устройств
(рис. 3.16).
В зоне неустойчивого увлажнения предусматривают мероприя¬
тия, позволяющие регулировать интенсивность осушения и вод¬
ный режим корнеобитаемого слоя почвы с учетом состояния по¬
годных условий, а также уменьшать пожарную опасность. Для
этого чаще всего используют способ предупредительного шлюзо¬
вания.
При проектировании планового расположения регулирую¬
щей сети необходимо руководствоваться следующими положе¬
ниями:
трассы регулирующей сети по возможности должны быть при¬
урочены к существующим просекам и дорогам;
в целях наиболее полного перехвата
поверхностных и грунтовых вод каналы
регулирующей сети должны быть, как
правило, расположены под острым уг¬
лом к горизонталям поверхности земли
или гидроизогипсам;
Рис. 3.16. Схема осушения лесных земель:
/ — река-водоприемник; 2 — магистральный канал; 3 —
шлюзы-регуляторы; 4 — осушители; 5 — квартальные
просеки; 6— транспортирующие собиратели; 7— проти¬
вопожарные водоемы
679

каналы регулирующей сети с транспортирующими собирателя¬
ми в плане сопрягают под углом 60...90°;
проектирование двустороннего впадения регулирующей сети и
проводящие каналы;
верховья каналов целесообразно доводить до смежного прово¬
дящего канала, чтобы получилась непрерывная сеть проездов но
разравненным отвалам;
каналы регулирующей сети должны быть параллельны между
собой, а длина их, как правило, 500... 1500 м в зависимости от ус¬
ловий рельефа, расстояний между транспортирующими собирате¬
лями и хозяйственно-эксплуатационных условий. При сложных
условиях рельефа, а также на площадях без уклона допускается
длина 200...500 м;
длина борозд зависит от почвенно-грунтовых условий и их глу¬
бины. Борозды, нарезаемые различными плугами глубиной до
30...40 см, проектируют длиной 160...200 м.
Расстояние между осушителями могут быть установлены по
данным таблицы 3.2, в которой приведен базовый вариант Д,
при глубине осушителей 1 м и зональном коэффициенте Кж =
= 1, с последующим уточнением в соответствии с почвенно¬
грунтовыми, лесорастительными и гидрологическими условия -
ми, для чего вводят соответствующие поправочные коэффици¬
енты (табл. 3.3; 3.4),
5=^^^,	(3.22)
где В0 — расстояния между осушителями базового варианта, м; Кг — поправочный
коэффициент, зависящий от почвенно-грунтовых условий и установившейся глу¬
бины канала; Кос — поправочный зональный коэффициент.
Глубина осушительной сети зависит от почвенно-грунтовых ус
ловий, влияния осушения на рост леса как на объекте мелиора -
ции, так и на прилегающих территориях. Минимальные глубины
осушителей принимают 0,8 м в минеральных грунтах и 1 м в тор
фяных. Максимальная глубина осушителей около 1,4 м.
Осушаемый массив ограждают от притока поверхностных вод с
водосбора нагорными каналами, а при значительном притоке под
земных вод — нагорно-ловчими.
Глубину нагорных каналов проектируют не более 1,3 м в целях
исключения отрицательного воздействия на окружающую среду.
Необходимость применения больших глубин должна быть обо
снована. Глубина ловчих каналов определяется положением водо
упора, но не должна превышать 2 м в природоохранных целях.
Дно ловчего канала должно по возможности на 0,3...0,5 м врезать¬
ся в подстилающий горизонт.
680

3.2.	Экономически выгодные расстояния между осушителями Д> при = 1
и глубине каналов 1 м
Тип
забо¬
лачива¬
ния
Группа типов леса
и условия
произрастания
Слой ;
торфа, м ■
Подстилающий грунт
Расстоя¬
ние между
осушите¬
лями, м
Низин¬
ный
Черноольшанники
болотно-травяные
Пере¬
ходный
Верхо¬
вой
Сосняки, ельники,
кедровники, лист¬
венничники и сме¬
шанные насажде¬
ния, болотно-тра¬
вяные
Сосняки, ельники,
кедровники,
лиственничники и
смешанные насаж¬
дения, осоково- и
болотно-травяно¬
сфагновые
Ельники, кедров¬
ники, лиственнич¬
ники и смешанные
насаждения долго-
мошниковые
Сосняки сфагно¬
вые
Сосняки долго-
мошниковые
Сосна на верховом
болоте
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернис¬
тые
0,6... 1 Суглинки
Супеси средне- и мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернистые
>1 Торф
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернистые
Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернистые
>1 Торф
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернистые
0,6.. Л Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернистые
>1 Торф
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески мелкозернистые
Пески средне- и крупнозернис¬
тые
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески
Пески средне- и
0,6...! Суглинки
Супеси и пески
Пески средне- и
>1 Торф
0,3...0,6 Суглинки
Супеси и пески
Пески средне- и
0,6... 1 Суглинки
Супеси и пески
Пески средне- и
Торф
мелкозернистые
крупнозернистые
мелкозернистые
крупнозернистые
мелкозернистые
крупнозернистые
мелкозернистые
крупнозернистые
175
210
230
190
220
240
240
130
145
160
140
145
150
150
100
110
120
120
125
130
120
100
115
125
80
100
110
105
110
115
110
130
145
160
80
85
85
80
Проводящую сеть проектируют по тем же правилам, что и при
осушении сельскохозяйственных земель.
При осушении лесных земель повышается опасность возник¬
новения пожаров. Вместе с тем наличие каналов препятствует рас¬
пространению их на большие площади и создает условия для орга-
681

3.3. Поправочный коэффициент А, в зависимости от грунтов и глубины канала
Глубина
канала
после
осадки
грунта,
м
Минеральный грунт и торф
глубиной 0,3...0,6 м,
подстилаемые
Торф глубиной 0,6... 1 м,
при врезке дна каналов, м
Торф
глиной и
суглин¬
ком
легким
суглин¬
ком и
супесью
песком
глину и
сугли¬
нок
легкий
суглинок
и супесь
песок
низин¬
ный
переход¬
ный
верхо¬
вой
0,08
0,84
0,87
0,9
0,77
0,78
0,78
0,78
0,77
0,76
0,9
0,92
0,94
0,96
0,89
0,9
0,91
0,91
0,9
0,88
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1,1
1,05
1,07
1,09
1,07
1,1
1,12
1,07
1,07
1,07
1,2
1,09
1,14
1,17
1,11
1,21
1,21
1,14
U12
1,11
1,3
1,13
1,21
1,25
1,14
1,29
1,3
1,2
1,17
1,15
3.4. Поправочный зональный коэффициент
Край, область
*
Край, область
*
Край, область
Архангельская
0,68
Тверская
0,92
Курская
1,11
Вологодская
0,8
Калужская
1,02
Приморский
0,72
Мурманская
0,7
Костромская
0,83
Хабаровский
0,74
Ленинградская
0,92
Московская
1,01
Кемеровская
0,76
Новгородская
0,9
Орловская
1,05
Новосибирская
0,78
Псковская
1
Рязанская
1,04
Красноярский
0,73
Владимирская
0,94
Кировская
0,8
Ивановская
0,91
Воронежская
1,2
низации тушения возникших очагов. Для уменьшения распрос¬
транения пожаров, а также для тушения возникших очагов при
проектировании лесоосушительных мероприятий предусматри¬
вают:
устройство противопожарных трасс в виде уширенных просек
вдоль каналов с проходящей по ним дорогой (или без нее), изоли¬
рующих участки осушаемой территории друг от друга;
устройство шлюзов на каналах осушительной сети для задержа¬
ния воды в каналах в засушливые периоды;
устройство противопожарных водоемов;
устройство водоподводящих каналов к истокам осушительных.
Противопожарные водоемы устраивают в местах наибольшей
пожарной опасности на расстоянии 1 км один от другого вблизи
дорог и проезжих просек. Водоемы проектируют полезной вме¬
стимостью не менее 280...300 м3, со средней глубиной воды не ме¬
нее 1,5 м в течение всего бесснежного периода.
В проекте гидромелиорации земель лесного фонда должен
быть разработан раздел охраны окружающей среды. В нем дол¬
жно быть определено влияние гидромелиоративных мероприя¬
тий на прилегающие территории и в целом на лесное хозяйство,
включая показатели повышения продуктивности лесов, улуч¬
682

шения породного состава древостоев, условия лесовозобновле¬
ния; улучшения продуктивности сенокосов и лугов; условия
транспортного и противопожарного устройства территории;
развитие ягодников, условия обитания лесной фауны (в том
числе хозяйственно ценных видов), изменение гидрологиче¬
ских условий.
3.7.	ОСУШЕНИЕ КОТТЕДЖНЫХ И ДАЧНЫХ УЧАСТКОВ
В последнее время интенсивно осваивают земельные участки
для дачного и коттеджного строительства. Опыт показывает, что
выбор участка для освоения и строительства на нем нового дома
под застройку — ответственное решение. Известно, что водный
режим участка определяется комплексом природных условий: его
местом расположения по отношению к основным элементам рель¬
ефа (водоразделу, склону, низине), площадью внешнего и факти¬
ческого водосбора участка, глубиной залегания грунтовых вод,
плотностью грунтов, водопроницаемостью и т. д. У сооружений,
построенных на переувлажненных участках, нарушается цель¬
ность фундаментов, цоколей, отмосток, оград и т. д., имеет место
сырость во внутренних помещениях. Известно, что в центральной
части России грунты в зимний период промерзают на глубину
1,5...2 м. Промерзание переувлажненных глинистых и суглинис¬
тых грунтов увеличивает их объем (морозное пучение). Расширя¬
ющие грунты, воздействуя на подземную часть дома, вызывают
сдвиги и разрыв стен, нарушают гидроизоляцию. Через разрывы в
фундаментных блоках и трещины в гидроизоляции вода в теплый
период года, попадая в подвальные помещения, накапливается
там. В дальнейшем переувлажненные грунты, смерзаясь с подзем¬
ной частью дома, при пучении приподнимают строение, вызывая
серьезные повреждения в нем. К тому же грунтовая вода, содержа¬
щая в себе растворенные вещества и газы, становится агрессивной
к бетону и каменной кладке и разрушает их. Просочившаяся в под¬
вальное помещение влага создаст условия для развития в древеси¬
не плесени и гриба, споры которых могут распространяться по
всему дому. Избыток влаги в подвальном помещении вызывает
деформацию дверных коробок и оконных рам, коробление полов
и их покрытий и, как следствие, потерю домом тепла в холодное
время.
Таким образом, близкое стояние грунтовых вод, а также верхо¬
водка, образовавшаяся от снеготаяния и обильных осадков, нару¬
шают нормальную эксплуатацию зданий и сооружений, требуют
повторяющихся трудоемких и дорогостоящих ремонтов. Даже при
благоприятных гидрогеологических условиях в результате строи¬
683

тельства коттеджей на участке могут возникнуть проблемы от дей¬
ствия вод.
В естественных условиях до строительства коттеджных посел¬
ков в весенний и летне-осенний периоды формируется поверхно¬
стный сток, который стекает по поверхности в водоприемник или
местные понижения.
Строительство коттеджей, подземных коммуникаций и дорож¬
ной сети преграждает естественный поверхностный сток воды, пе¬
реводя его в подземный, что вызывает подъем их уровня. Кроме
того, подземная часть коттеджа выступает в роли «плотины», пе¬
регораживая подземный ток воды. Происходит так называемый
«барражный эффект», т. е. накопление и подъем грунтовых вод с
верхней части склона у подвальной стены. Опыт строительства
дренажных систем в Подмосковье показывает, что «барражный
эффект» проявляет себя не сразу, а через 2...4 года эксплуатации
коттеджа.
Таким образом, на коттеджный участок и фундамент коттеджа
оказывают отрицательное воздействие: поверхостные воды, грун¬
товые воды; грунтовые воды типа «верховодки» и грунтовые воды от
«барражного эффекта». Для предотвращения отрицательного воз¬
действия этих вод на участок земли и фундамент строения следует
организовать поверхностный сток с участка и построить дренажную
систему.
Организация поверхностного стока. Для организации образую¬
щегося во время весеннего снеготаяния и сильных дождей поверх¬
ностного стока планируют участок поверхности, сооружают, если
необходимо, нагорные каналы, защищающие территорию поселка
от притока поверхностных вод с окружающих склонов, водоотвод¬
ные борозды и канавки, соединив их с водоотводной сетью кана¬
лов или заглубленных кюветов, охватывающих всю площадь кот¬
теджного поселка. В хорошо обустроенных поселках устраивают
ливневую канализацию. Очень важное значение имеет отмостка
вокруг фундамента, предохраняющая подземную часть здания от
переувлажнения. Ширину отмостки назначают 1... 1,5 м, во избе¬
жание ее деформации при пучении глинистого грунта часть его
снимают, устраивают песчано-гравийное основание и заливают
бетоном, устраивая температурные швы. Поверхностный сток с
отмостки отводят в бороздки и далее — в ливневую канализацию.
Проектирование сети по ускорению аггока поверхностных вод
рассмотрено в разделе 2.6.4.2.
Особенности дренирования коттеджных участков. Дренажная си¬
стема может включать площадной дренаж для осушения участка
земли, а также пристенный, пластовый или Кольцовой дренажи.
Примерная схема дренирования коттеджного участка и строения
показана на рисунке 3.17.
684

Рис. 3.17. Схема дренажной системы коттеджного участка:
/, 6 и 7 — колодцы соответственно ливневой канализации, водоприемный и смотровой; 2 —
ливневая канализация; 3 и 4 — кольцевой и площадной дренажи; 5 — коттедж; £и 9 — само¬
течный и напорный участки коллектора
Расположение в плане пристенного или кольцевого дренажа
определяется конфигурацией строения. Глубину заложения дре¬
нажа принимают в зависимости от глубины заложения фундамен¬
тной плиты, но не менее глубины промерзания. Уклон дренажных
труб должен составлять 0,03...0,003, а коллекторных — 0,03.-0,002.
В качестве дрен следует использовать пластмассовые трубы из
ПВХ (поливинилхлорида) и ПЭ (полиэтиленовые). Трубы из ПВХ
применяют при глубине их заложения от 2 до 12 м, из ПЭ — от 2
до 6 м; против заиления дрен используют геотекстиль и кокосовое
волокно. Геотекстиль применяют при осушении песчаных и су¬
песчаных грунтов, а кокосовое волокно — глинистых и торфяных
грунтов. Конструкция дренажных труб показана на рисунке 3.18.
Соединяют дренажные трубы с помощью соединительных эле¬
ментов: муфт, переходных патрубков, отверстий, тройников,
угольников (рис. 3.19).
Спецификация пластмассовых дренажных труб из ПВХ (поставля¬
ют в бухтах; трубы с отверстиями 2,5 х 2,5 мм применяют для отвода
повышенного объема дренажных вод) приведена в таблице 3.5.
3.5. Спецификация пластмассовых дренажных труб из ПВХ
Типоразмер
Длина трубки
Площадь отвер¬
Типоразмер
Длина трубки
Площадь отвер¬
Of/Dyl мм
L, м
стий, см2/м
D./Dv, мм
L, м
стий, см2/м
С отверстиями 1,5 х 1,5 мм, в бухтах
С отверстиями 2,5 х 2,5 мм, в бухтах
50/60
50
25,7
50/60
250
41,7
50/60
100
25,7
65/75
150
41,7
50/60
200
25,7
65/75
50
41,7
65/75
50
25,7
80/92
50
34,2
80/92
50
21,0
80/92
150
34,2
113/126
50
22,5
113/126
50
36,6
113/126
100
22,5
113/126
100
36,6
145/160
50
22,5
145/160
50
36,6
180/200
40
18,7
180/200
40
31,0
685

Рис. 3.18. Труба гофрированная дренажная:
а — без фильтра; б — с фильтром из геотекстиля; в — с фильтром из кокосового волокна; Dy и
Dt — наружный и внутренний диаметры дрен; L — длина дрены
а ° е
сГ
и |э»
/
/
!
L	4	J
б
И
И
А
Рис. 3.19. Соединительные элементы дренажа:
а — муфта; б — переходной патрубок; в — ответвитель; г — тройник

В настоящее время совместно с пластовым и пристенным дре¬
нажем укладывается дренажное полотно Delta. Дренажное полот¬
но предназначено для гидроизоляции пола и стен подземной час¬
ти здания и одновременно может быть использовано в качестве
пластового дренажа. В зависимости от проницаемости грунтов и
назначения имеется несколько типовых вариантов дренажного
полотна Delta: Delta—MS, Delta—Drain, Delta—Geo—Drain (табл.
3.6).
3.6. Характеристики дренажного полотна
Наименование
Несущая
способность,
кН/м2
Тол¬
щина,
мм
Пропускная
способность,
л(с * м)
Ширина и длина
полотнища, мм
DELTA-MS
(профилированное полотно)
>250
8
5
1 х 20; 2 х 20
2,4 х 20; 3,0 х 20
DELTA-MS 20 (профилирован¬
ное полотно)
150
20
10
2x20
DELTA-DRAIN (профилирован¬
ное полотно и фильтрующая
мембрана — геотекстиль)
90
12
1,75
1,5 х 12,5; 2 х 12,5
DELTA-NP-DRAIN (профили¬
рованное полотно и фильтрую¬
щая мембрана — геотекстиль)
150
8
2,25
2 х 12,5
DELTA-GEO-DRAIN (профи¬
лированное полотно и фильтру¬
ющая мембрана — геотекстиль,
скользящая мембрана — листо¬
вой полиэтилен)
400
9
3,5
2 х 12,5
DELTА-GЕО-DRAIN-ТР (про¬
филированное полотно и филь¬
трующая мембрана — геотекстиль)
400
9
3,5
2 х 12,5
DELTA-PT (профилированное
полотно, сетка из полиэфирных
полос)
70
8
5,0
2x20
Дренажная система и способ осушения внутренних стен и пола
подвального помещения с использованием дренажного полотна
Delta-MS и Delta-PT показана на рисунке 3.20. На железобетон¬
ную плиту основания 9 укладывают песчано-цементный раствор
для придания поверхности уклона. После затвердения раствора на
него укладывают дренажное полотно Delta-MS 1. По периметру
стен подвального помещения в основании пола делают углубле¬
ние, в которое укладывают дренажную трубу 7. На дренажное по¬
лотно Delta-MS 10 наносят бетон с арматурной сеткой 6. Поверх¬
ность бетонного пола покрывают специальной мастикой 5. На
стены подвала / крепят дренажное полотно Delta-PT 2, сопряжен¬
ное через специальный профиль 4 с пластовым дренажем 2.
Дренажная система работает следующим образом. Грунтовые
воды, просачиваясь в подвальное помещение через стыки и мик-
687

Рис. 3.20. Внутренний дренаж пола и стен подвала:
/ — кирпичная кладка стен; 2 и 10 — дренажное полотно стен и попа; 3 — штукатурка стен;
4 — специальный- профиль по периметру пола и потолка в местах крепления полотна Delta-РТ;
5—	специальная обработка поверхности пола; б — бетон пола с арматурной сеткой; 7— пер¬
форированные трубы по периметру стен; 8 — строительные швы и возможные трешины в пли¬
те основания; 9 — железобетонные плиты основания; И — система «Инжекто» по периметру
примыкания плиты основания и стен; 12 — дренажный насос
ротрещины 8 в фундаментной плите, попадают снизу в полость
дренажного полотна 10. По полости вода стекает к дренажной тру¬
бе 7, а по ней в приямок, где дренажный насос 12 перекачивает
воду в канализационную систему. Конденсат, образующийся на
стенах 1 подвала, стекает по внутренней полости дренажного по¬
лотна 2 в дренажную трубу 7.
Дренажная система для осушения и гидроизоляции наружной
части подземных сооружений с использованием дренажного по¬
лотна Delta-MS 5 и Delta-GEO-Drain 7 показана на рисунке 3.21.
688

Рис. 3.21. Дренаж и наружная гидроизоляция:
/ — стена из бетонных блоков; 2— металлическая сетка; 3 — обмазочная гидроизоляция цоко¬
ля здания; 4 — засыпка гравием; 5 — Пластовым дренаж по бетонной подготовке с разуклон-
кой; 6 — обсыпка из гравия; 7 — наружная гидроизоляция стен [а — дренажное полотно;
б—	фильтрующая мембрана (геотекстиль)]; 8— профиль крепления верхней кромки дренажа;
9 — чеканка кладочных швов; 10 — специальная обработка поверхности пола; II — отсечная
гидроизоляция; 12 — дренажная труба
Дренажное полотно Delta-MS 5 укладывают на бетонную подго¬
товку фундаментальных плит, и оно работает как пластовый дре¬
наж. Дренажное полотно Delta-GEO-Drain 7 крепят на стены
подвала по всему периметру. При этом стены подвала предвари¬
тельно покрывают гидроизоляционным материалом (торсил,
вандекс ВВ-75). Ниже бетонной прокладки по всему периметру
здания укладывают дренажную трубу 12 с уклоном в сторону водо¬
приемного колодца. Дренажную трубу обсыпают гравием или гра¬
нитным щебнем, который сверху покрывают геотекстилем. В слу¬
чае устройства дренажной системы в хорошо фильтрующих грунтах
(песок, супесь) обратную засыпку в траншее проводят вынутым
грунтом. При устройстве дренажной системы в слабоводопрони¬
цаемых грунтах (глины, суглинки) выполняют обратную засыпку
песком или песчано-гравийной смесью.
689

Подземные воды попадают снизу в полость пластового дрена¬
жа 5, образовавшуюся при укладке дренажного полотна Delta-MS,
стекают по ней в дренажную трубу 12. Подземные воды, притека¬
ющие к стенам фундамента с внешней стороны, попадают в по¬
лость между дренажным полотном 7, а и фильтрующей мембра¬
ной (геотекстиль) 7,6 и стекают вниз, где перехватываются дре¬
ной 12 и по ней отводятся в водоприемный колодец.
В местах поворота дренажных труб в плане устраивают смотро¬
вые колодцы из ПВХ диаметром 315 и 425 мм. Колодец из ПВХ
представляет собой гофрированную трубу со съемным дном и
крышкой. В местах сопряжения колодца с дренажными трубами
делают отверстие необходимого диаметра с помощью специаль¬
ной торцевой фрезы. В отверстие вставляют резиновое уплотне¬
ние, на внутреннюю поверхность которого наносят силиконовую
смазку, после чего вставляют пластиковую муфту перехода, а в
него дренажную трубу.
Водоприемный колодец монтируют из сборных железобетон¬
ных колец диаметром 1... 1,5 м. Воду из водоприемного колодца с
помощью сбросного коллектора можно отводить в водоприемник
(река, ручей, овраг и т. п.). Если отметка уровня воды в водопри¬
емнике выше, чем в водоприемном колодце, то для перекачива¬
ния ее применяют дренажные насосы. Расчет водоприемного ко¬
лодца заключается в определении диаметра железобетонных колец
и глубины его заложения. Схема к расчету водоприемного колодца
показана на рисунке 3.22.
Расчет ведут по формуле
W= Qt,	(3.23)
где W — рабочий объем водоприемного колодца, л; Q — приток воды в колодец,
л/с; t — наименьшая продолжительность цикла работы насоса, с.
Рис. 3.22. Схема к расчету
водоприемного колодца:
I — труба; 2 — дренаж; 3 — от¬
метка поверхности земли; 4— от¬
метка напорного трубопровода; 5
и 9 — отметки включения и вык¬
лючения насоса и дна трубы; 6 и
7 — отметки дна трубы и дна во¬
доприемного колодца; 8	—
дренажный насос
690

Оптимальный режим работы дренажных насосов — 3...6 вклю¬
чений в 1 ч.
Высота рабочего объема водоприемного колодца, м,
h = W/S,	(3.24)
где S — площадь поперечного сечения водоприемного колодца, м2, S = ю2 (г —
радиус водоприемного колодца принимают не менее 0,5—0,75 м).
Следует отметить, что дренажный насос в процессе эксплуата¬
ции должен находиться под водой. Таким образом, суммарная вы¬
сота наполнения водоприемного колодца #= h + hu где h\ — вы¬
сота дренажного насоса, м. При этом Я должна быть не менее 1 м.
Поглощающие колодцы как водоприемники. Иногда при осуше¬
нии строений и коттеджных участков в качестве водоприемника
можно использовать водопоглощаюшие слои грунта. Избыточные
воды собираются горизонтальной осушительной сетью из верхних
слоев грунта и отводятся через водоприемный колодец в нижеле¬
жащие слои. Поглощающие водоприемные колодцы (рис. 3.23)
делают из железобетонных труб, перфорированных в нижней по¬
глощающей части колодца, которую обсыпают гранитным щебнем
и гравием. Перфорация представляет собой круглые отверстия ди¬
аметром 30—50 мм. Общая площадь отверстий должна составлять
1...5% боковой поверхности колодца. Верх поглощающего водо¬
приемного колодца должен быть приподнят на 0,3...0,4 м от по¬
верхности и закрыт чугунной крышкой во избежание попадания в
него поверхностных вод. Применение такого типа дренажа требу¬
ет гидрогеологических изысканий. Расчет поглощающих колодцев
состоит в определении расхода, который может быть сброшен в
поглощающий водоносный слой.
Рис. 3.23. Поглошаю-
ищи водоприемный ко¬
лодец:
/ — верховодка; 2 — сугли¬
нок; 3 — дренажшя труба;
4	— водопоппощающий
слой грунта; 5 — щебень
фанитный
691

Расчет закрытого горизонтального дренажа. Дренажные систе¬
мы, используемые при осушении сельских населенных пунктов,
коттеджных и дачных участков, рассчитывают на продолжитель¬
ное время работы, поэтому для расчета возможно использование
формулы для установившегося движения подземных вод.
При расчете горизонтальных дренажей в расчетные формулы
входит значение радиуса их действия или депрессионной ворон¬
ки, которое при отсутствии инфильтрационного питания при¬
ближенно можно определить по эмпирической формуле
R = lOSyfk,	(3.25)
где R — радиус действия дренажа, м; S — понижение уровня подземных вод от
исходного положения до уровня воды в дрене, м; к — коэффициент фильтрации
водоносного пласта, м/сут.
При равномерном инфильтрационном питании радиус депрес¬
сивной воронки определяют подбором по формуле Е. Е. Керкиса
^lgtf-lgr0-0,217 = 0,66^S0(2//-S0)-0,5r0,	(3.26)
где д — инфильтрационное питание, м/сут; q = КиОс/( 1000 • 365) (здесь Ки — ко¬
эффициент инфильтрации, равный 0,2...0,4; Ос — годовое количество осадков,
выпадающих в данной местности, мм); — понижение уровня подземных вод в
дрене, м, Sq = Н — Т(Т— расстояние от подошвы пласта до уровня воды в дрене,
м); Н — расстояние от подошвы дренируемого пласта до первоначального уровня
подземных вод; г0 — радиус дренажа с учетом фильтровой обсыпки, м.
Коэффициент фильтрации для слоистой плодородной толщи
можно определить по формуле
к кхщ +k2m2+... + k„m„
Ср Ш\ + ttti +... + tn„ ’
где ки къ ..., кп — коэффициенты фильтрации слоев толщи; /иь ш2,	тп — в на¬
порных условиях), соответствующие им мощности.
В начале по известным к, Ос, Н, *5о, г0 рассчитывают правую
часть формулы (3.26). Далее подбором находят R.
Береговые и головные однолинейные дренажи применяют при
осушении сельских населенных пунктов, коттеджных и дачных
участков. Расчеты аналогичны и проводят их по однотипным фор¬
мулам: фильтрационные расчеты на территориях, защищаемых от
подтопления, включая прогноз положения грунтовых вод на за¬
щищаемых территориях в целях установления целесообразности
692

/
Рис. 3.24. Расчетные схемы однолинейного горизонтального совершенного (а)
и несовершенного (б) типов дренажа:
/ — при грунтово-напорном питании: // — при 1рунтовом питании
осуществления тех или иных защитных мероприятий; определе-
ние рационального типа и расположения дренажа, его заглубле¬
ния, при которых обеспечивается требуемое понижение уровня
грунтовых вод на защищаемой территории; определение расходов
дренажных вод, подлежащих сбросу или перекачке.
Для расчета дебита однолинейного горизонтального дренажа
совершенного типа с грунтово-напорном питанием (рис. 3.24, а)
можно использовать формулу Дюпюи—Кусакина
=T<2"‘-m)U *
(3.28)
где Qo — расход дренажных вод, м3/сут на 1 м ее длины; к — коэффициент филь¬
трации, м/сут; т — мощность пласта, м; Hs — понижение напора воды в дрене, м;
Ri — ширина защищаемой территории, м; /?2 — расстояние до естественных дрен
(рек, водохранилищ), м.
При определении дебита однолинейных горизонтальных
дрен несовершенного типа с грунтово-напорным питанием
693

(рис. 3.24, б) следует использовать формулу С. К. Абрамова
С(	nS_
2 ^
2 Т nR^
го/ 71
(3.29)
где щ — глубина вскрытия дреной водоносного пласта, м, равная т — Т(Т— рас¬
стояние от подошвы пласта до дна дрены, м); d — диаметр дрены или ширина дре¬
нажной траншеи, м; L — длина дрены, м, L =	+ R2 + d.
Для построения линии пьезометрического напора, направлен¬
ного нормально к дрене, применима формула С. Ф. Аверьянова:
в сторону защищаемой территории
HX=S
I—
<*i,
(3.30)
в сторону естественных дрен
HX=S
|_жЬ
(3.31)
где х — расстояние от дрены до искомой точки, м;
сх,:
1	;	«2=	L	; А -1,47- lg-
1
1+^-Л
sin
фпо+d)'
2m
Значения ai и a2 при работе совершенных дрен равны единице
и в формулах (3.30) и (3.31) не учитываются.
Дебит однолинейного горизонтального дренажа совершенного
типа (см. рис. 3.24, а) при грунтовом питании рассчитывают по
формуле Дюпюи
а=1
К
нГ
h
(3.32)
где Н\ — напоры на границе защищаемой территории и на границе области есте¬
ственных дрен, м.
694

Дебит несовершенных дрен при грунтовом питании (см.
рис. 3.24,6) вычисляют по формуле А. В. Романова
а-|
hj , h\ ' 2KHS-T)
^1 ^2 lg-^- +
nrc TL
(3.33)
где	h\	=	H\ - T\ hi = нг — T; L= R\ + R2.
Для посгроения кривой депрессии при грунтовом питании, на¬
правленной перпендикулярно к совершенной дрене (см. рис. 3.26),
используют следующие формулы:
в сторону защищаемой территории
в сторону области естественных дрен
(3.34)
(3.35)
где х — расстояние от дрены до искомой точки, м.
Для построения кривой депрессии по линии, направленной к
дрене несовершенного типа при грунтовом питании (см. рис. 3.28)
используют формулу А. В. Романова
пк
-к(х-хр)
l-е
где #х — глубина потока грунтовых вод при работе дренажа на расстоянии х от
средней линии Оу, проходящей на половине расстояния от границ потока 1/2, м;
х — расстояние искомой точки депрессионной кривой до средней линии Оу, при
этом к области питания х будет иметь отрицательное значение, а к области есте¬
ственных дрен — положительное, м; *ь — расстояние от средней линии Оу до дре¬
ны, м;
Г0 =7+£±k; Л, = Я, - Г,; Иг = Я2 - Т,
Н\ — уровень грунтовых вод на защищаемой территории, считая от водоупора, м;
#2 — го же, в области естественных дрен, м; Т — превышение несовершенной
дрены над водоупором, м.
695

В практике проектирования наиболее часто встречается случай
расположения берегового дренажа по отношению к границам об¬
ластей питания и естественного дренирования подземных вод.
Осушаемая территория расположена вблизи области естественно¬
го дренажа подземных вод, а со стороны водораздела к ней на¬
правляется безнапорный поток грунтовых вод. Для этого случая
может быть использована формула С. Ф. Аверьянова с поправкой
на дополнительное инфильтрационное питание (см. раздел 3.6).
Кольцевые (контурные) дренажи можно располагать в плане
по-разному. Для всех случаев планового расположения таких дре¬
нажей универсальных формул фильтрационных расчетов не суще¬
ствует. Поэтому при проведении расчетов контурных дренажей
используют некоторые упрощения — площадь в пределах контуров
сложных очертаний приводят к равновеликому кругу по формуле
где /о — радиус равновеликого круга, м; F — площадь дренируемой территории,
м2.
Контурные горизонтальные дренажи рассчитывают в таком по¬
рядке: приводят реальный контур дренажа к равновеликому кругу
и определяют радиус этого круга, вычисляют радиус действия дре¬
нажа, расход дренажа и понижение уровня грунтовых вод в центре
дренажа.
При расчете контурного дренажа (рис. 3.25) в расчетные фор¬
мулы входит значение радиуса его действия, которое определяют
по формулам (3.25) и (3.26).
Для случая контурного горизонтального дренажа совершенного
типа, работающего в безнапорном пласте при установившемся ре-
6
696
Рис. 3.25. Схема к расчету кольцевого дренажа:
а - в напорных условиях; б — в безнапорных условиях

жиме фильтрации, приток воды в дренаж с внешней стороны кон¬
тура, т. е. расход дренажа, м3/сут,
nkQH-SM
W*
Депрессионная кривая внутри защищаемого контура при от¬
сутствии инфильтрации через некоторое время устанавливается
почти на уровне воды в дрене.
При наличии инфильтрационного питания превышение деп-
рессионной кривой, м, в центре защищаемого контура
h =	П	39)
с	4 кН
Приток воды к дренажу, м3/сут, из внутренней зоны при уста¬
новившемся режиме фильтрации
Qi = 1000KKOc/F,	(3.40)
где Ки — коэффициент инфильтрации, равный 0,2...0,4; Ос — среднегодовая ин¬
тенсивность атмосферных осадков, мм/сут; F — площадь дренируемой террито¬
рии, м2.
Для защиты от подтопления в центре дренажного контура по¬
ниженная глубина грунтовых вод должна превышать глубину
подземной части здания на высоту капиллярного подъема в грун¬
тах.
Расчет пристенного дренажа (рис. 3.26) заключается в опре¬
делении притока воды к дренажу и в построении депрессион-
ной кривой в сторону от дренажа. Приток воды к пристенному
дренажу при его работе в безнапорных
условиях и в установившемся режиме
может быть определен по формуле
(3.38). Депрессионная кривая в сторо¬
ну от дренажа может быть построена
по формуле
Приток воды к пластовому дренажу
ил.
Рис. 3.26. Схема к расчету
пристенного дренажа
697

Рис. 3.27. График функции
*шцц>
при его работе в безнапорных условиях и
в установившемся режиме рассчитывает¬
ся по формуле А. Ж. Муфгахова
Q = nkh
1 R
In—
2/h
'О
(3.42)
где Q — суммарный приток воды в пластовый дре¬
наж, м3/сут; к — коэффициент фильтрации, м/сут;
h — понижение уровня подземных вод при работе
пластового дренажа, м; г0 — приведенный радиус
контура сооружения, защищаемого пластовым
дренажем, м; FmAр — показатель гидравлического
сопротивления пластового дренажа, значения ко¬
торого находят по графику (рис. 3.27).
Депрессионную кривую в сторону от
дренажа строят по уравнению
Hx=T + Sq
1-
1 R
In—
	х_
1 R9
In—
'о
(3.43)
где Нх — пониженный уровень грунтовых вод на расстоянии х от центра дре¬
нажа, м.
Контрольные вопросы и задания
1. Укажите причины неудовлетворительного мелиоративного состояния зе¬
мель поселений. 2. Что такое подтопление территории, в чем его опасность?
3. Охарактеризуйте мелиоративный режим застроенных территорий. 4. Какие кон¬
струкции дренажей применяют на застроенных территориях? 5. Каковы особен¬
ности мелиорации земель лесного фонда? 6. Укажите особенности мелиорации
коттеджных участков.

4. ТЕПЛОВЫЕ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
4.1. КРУГОВОРОТ ЭНЕРГИИ В ПРИРОДЕ
Земные природные объекты находятся в гравитационном поле
Земли и других небесных тел, получают большое количество лучи¬
стой энергии от Солнца. Благодаря этому в них происходят раз¬
нообразные процессы, или, как говорят, они функционируют.
Иными словами, в них осуществляется круговорот вещества и
энергии, т. е. повторяющиеся процессы превращения и перемеще¬
ния веществ и энергии в природе, проходящие более или менее
циклично. Круговороту способствует открытость любых геоси¬
стем. Эти процессы имеют определенное поступательное движе¬
ние, так как циклы полностью не повторяются, всегда имеются те
или иные изменения в количестве и составе образующихся ве¬
ществ. Они обратимы не полностью, так как происходит рассея¬
ние вещества и энергии. Различают абиотический (геологический)
и биотический (биогенный) круговороты. Геологический кругово¬
рот складывается из круговорота воздушных масс или газов, вод во
всех формах (жидкая, парообразная, твердая), масс литосферы в
виде твердой фазы или в растворенном виде, круговорота энергии.
С появлением жизни на Земле огромное значение в круговороте
веществ имеют живые организмы. Глобальное, сравнимое с геоло¬
гическими процессами влияние на круговорот веществ оказывает
деятельность человека. Знание закономерностей круговорота не¬
обходимо для оценки техногенных воздействий на природные си¬
стемы, в том числе и при мелиорации, для выработки управляю¬
щих воздействий на круговороты.
Основные законы движения вещества и энергии в геосистемах.
Функционирование земных геосистем — это единый природный
процесс, поэтому его описание в принципе тоже должно быть
единым, а не дробленым на частные процессы, что проще, но не
всегда точно. Частные процессы изучают в отдельных науках, зна¬
ния эти неполные, имеют так называемый феноменологический
характер, т. е. отражают только опыт людей и не объясняют при¬
чин протекания процессов. Например, законы Ома, Шези, Дарси
и им подобные были установлены из простейших опытов, и они
699

оказались в основном верными. Полное описание природных
процессов возможно с помощью теории неравновесной термодина¬
мики необратимых процессов.
Природные объекты можно представлять как термодинамиче¬
ские системы, т. е. как совокупность физических (гр. physis —
природа) тел, которые могут взаимодействовать энергетически
между собой и с другими телами, а также обмениваться с ними ве¬
ществами. Термодинамические системы состоят из столь большо¬
го числа частиц, что их состояние можно характеризовать макро¬
скопическими параметрами: плотностью, давлением, температу¬
рой, концентрацией разных веществ. Термодинамическая система
находится в равновесии, если параметры системы с течением
времени не меняются и в системе нет каких-либо стационарных
потоков (теплоты, веществ), свойства таких систем изучает тер¬
модинамика равновесных процессов (термостатика); свойства
неравновесных систем изучает термодинамика неравновесных
процессов.
Рассматривают закрытые термодинамические системы, не об¬
менивающиеся веществом с другими системами; открытые систе¬
мы, в которых происходит обмен веществом и энергией с другими
системами; адиабатные термодинамические системы, в которых
отсутствует теплообмен с другими системами; наконец, изолиро¬
ванные системы, не обменивающиеся с другими системами ни
энергией, ни веществом. Как уже отмечалось, природные системы
(геосистемы) открытые.
Природным процессам свойственна некоторая необратимость
вследствие рассеивания вещества и энергии в пространстве, а так¬
же неоднородности в пространстве свойств компонентов природы
(см. соответствующее свойство геосистем) и их температуры.
В основе термодинамики лежат фундаментальные принципы
(так называемые начала термодинамики), описывающие поведе¬
ние энергии и энтропии при любых возможных процессах в систе¬
ме.
Энергия — общая количественная мера движения и взаимодей¬
ствия всех видов материи. Энергия в природе не возникает из ни¬
чего и не исчезает; она только может переходить из одной формы
в другую. Понятие энергии связывает воедино все явления приро¬
ды. В соответствии с различными формами движения материи
рассматривают различные формы энергии: химическую, механи¬
ческую, внутреннюю, электромагнитную, ядерную и др. Химиче¬
ская энергия складывается из кинетической энергии движения
электронов и электрической энергии взаимодействия электронов
друг с другом и с атомными ядрами. Механическая энергия состо¬
ит из потенциальной, возникающей при движении тела во внеш¬
нем силовом поле, например в поле тяготения Земли (гравитаци¬
700

онная энергия), и кинетической, зависящей от скоростей движе¬
ния составляющих систему частей. В классической механике ки¬
нетическая энергия материальной точки массы т, движущейся со
скоростью v, равна mv2/2, а внутренняя энергия — сумме кинети¬
ческой энергии хаотического движения молекул относительно
центра масс тел и потенциальной энергии взаимодействия моле¬
кул друг с другом.
В любой замкнутой системе справедлив закон сохранения
энергии, согласно которому энергия системы не исчезает и не воз¬
никает «из ничего»: она лишь переходит из одного вида в другой.
Если система не замкнута, то ее энергия может изменяться за счет
получения энергии извне или передачи системой энергии окружа¬
ющей среде в виде работы или теплоты.
Энтропия — важнейший показатель состояния природного
объекта, характеризующий степень его упорядоченности, органи¬
зованности. Энтропию измеряют в Дж/К — энтропийная единица
э.	е. Например, энтропия воды в кристаллическом состоянии рав¬
на 11,5, в жидком — 16,75, в газообразном — 45,11 э. е. Чем выше
твердость вещества, тем меньше его энтропия; так, энтропия ал¬
маза (0,57 э. е.) меньше энтропии графита (1,37 э. е.). Энтропия
убывает по мере усложнения молекулы вещества; так, для газов
N20, N203 и N2Os энтропия составляет соответственно 85; 73,4 и
52,6 э. е. Образование в почве сложных органо-минеральных ве¬
ществ, в том числе и гумуса, существенно снижает ее энтропию,
повышает организованность (структурность) почвы.
В термодинамике энтропия — это мера необратимого рассеяния
энергии неравновесной термодинамической системы. Процессы,
стремящиеся привести систему к равновесному состоянию, сопро¬
вождаются увеличением энтропии, например выравнивание темпе¬
ратуры, влажности, засоленности почвы; выветривание, осыпи,
эрозия, вызывающие выполаживание гор; размыв русла реки в вер¬
ховье и заиление — в низовье, рост извилистости, следовательно,
замедление потока воды вызывают «старение» реки. Наоборот,
приток энергии в открытую термодинамическую систе му позволяет
ей уменьшать свою энтропию; так, почва, получая энергию от Сол¬
нца, тратит ее часть на почвообразование, на уменьшение энтро¬
пии, увеличение упорядоченности, организованности.
Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии) гла¬
сит, что сообщаемое системе количество теплоты DQ равно сумме
приращения внутренней энергии AUсовершаемой системой рабо¬
ты AG
AQ = AU+AG.	(4.1)
Так, тепло, поступившее в почву, во многом расходуется на
транспирацию воды растениями, сопровождающуюся переносом
701

питательных веществ из почвы в растение, т. е. на работу, и в
меньшей степени — на почвообразование.
Второе начало термодинамики — принцип, устанавливающий
необратимость макроскопических процессов, протекающих с ко¬
нечной скоростью. В отличие от чисто механических (без трения)
или электродинамических (без выделения джоулевой теплоты) об¬
ратимых процессов процессы, связанные с теплообменом при ко¬
нечной разности температур (т. е. текущие с конечной скорос¬
тью), с трением, диффузией газов, расширением газов в пустоту,
выделением джоулевой теплоты и т. д., необратимы, т. е. могут са¬
мопроизвольно протекать только в одном направлении. Следствие
этого принципа — закон возрастания энтропии: в изолированных
термодинамических системах энтропия либо остается неизменной
при наличии обратимых процессов, либо возрастает при необра¬
тимых процессах и достигает максимума. Иными словами, невоз¬
можен переход теплоты от холодного тела к нагретому без каких-
либо изменений в системе или окружающей среде. Из этого также
следует невозможность существования и функционирования при¬
родных объектов в полностью изолированной среде.
Понятие энтропии существенно и для понимания явлений
жизни. Живой организм с точки зрения протекающих в нем физи¬
ко-химических процессов можно рассматривать как сложную от¬
крытую систему, находящуюся в неравновесном состоянии. Для
живых организмов характерна сбалансированность процессов, ве¬
дущих к увеличению энтропии, и процессов обмена, уменьшаю¬
щих ее. Однако жизнь не сводится к простой совокупности физи¬
ко-химических процессов, ей свойственны сложные процессы са¬
морегулирования. Поэтому с помощью понятия энтропии нельзя
охарактеризовать жизнедеятельность организмов в целом.
Третье начало термодинамики, или теорема Нернста: при
стремлении абсолютной температуры к нулю энтропия остается
неизменной и не зависит от параметров системы и внешних фак¬
торов; она позволяет судить о свойствах вещества вблизи абсолют¬
ного нуля и показывает его недостижимость. Это начало позволя¬
ет находить абсолютное значение энтропии, что нельзя сделать в
рамках классической термодинамики (на основе Первого и Второ¬
го начала термодинамики).
Скачкообразные изменения свободной энергии, энтропии,
плотности объясняют разные агрегатные состояния вещества
(твердое, жидкое, газообразное), к которым можно добавить и
плазму — частично или полностью ионизированный газ, в кото¬
ром плотности положительных и отрицательных зарядов практи¬
чески одинаковы. Существование нескольких агрегатных состоя¬
ний обусловлено различиями в тепловом движении молекул (ато¬
мов) вещества и в их взаимодействии. В газах молекулы почти не
702

взаимодействуют и движутся свободно, заполняя весь объем, в ко¬
тором находится газ. У жидкостей и твердых тел — так называе¬
мых «конденсированных систем» — молекулы (атомы) расположе¬
ны близко друг от друга и взаимодействуют со значительными си¬
лами. Это приводит к сохранению жидкостями и твердыми телами
определенного объема. Однако движение молекул в жидкостях и в
твердых телах различно, чем и объясняется различие их структуры
и свойств. У твердых тел в кристаллическом состоянии атомы со¬
вершают лишь небольшие колебания вблизи узлов кристалличе¬
ской решетки; структура этих тел характеризуется высокой степе¬
нью упорядоченности — дальним порядком в расположении ато¬
мов. Тепловое движение молекул жидкости представляет собой
сочетание малых колебаний около положений равновесия и ча¬
стью перескоков из одного положения равновесия в другое. Пос¬
ледние и обусловливают существование в жидкостях лишь ближне¬
го порядка в расположении молекул (атомов), а также свойствен¬
ные жидкому состоянию подвижность и текучесть. В жидкостях
постоянно возникают разрывы и восстановления сплошности, что
объясняет явление кавитации при резких перепадах давления.
В водных потоках, являющихся открытыми термодинамиче¬
скими системами, в результате процессов самоорганизации воз¬
можны неравновесные хаотические состояния со сложной вихре¬
вой структурой — так называемое турбулентное течение. Знание
этих процессов практически важно при решении мелиоративных
задач.
Рассмотрим с термодинамических позиций передвижение по¬
чвенного раствора (отметим, что в почве чистой воды нет), взаи¬
модействующего с твердой пористой средой, почвенным воздухом
и находящегося под действием гравитационного, электрического
и температурного полей. Термодинамический потЬнциал такой
системы (почвенного раствора) в координатах (х, у, z)
G = «„МлЛ + «Д1п— + Пс%(р,Т) + nJJB(x,y,z) + ncUc(x,y,z), (4.2)
e%
где яв и лс — число молекул воды и растворенных в ней частиц (ионов); ц0 — хи¬
мический (парциальный) потенциал чистой воды (без примеси) и без учета вне¬
шних полей; р — давление; Т — абсолютная температура; к — постоянная Больц¬
мана; е — основание натуральных логарифмов; х — химический (парциальный)
потенциал ионов растворенных веществ без учета внешних полей; UB и Uc — по¬
тенциальная энергия молекул воды и растворенных веществ во внешних полях
(гравитационном, электрическом).
Химический потенциал компоненты раствора
ц, = Э<7/Эл„	(4.3)
где ц, — число частиц данной компоненты.
703

Химический потенциал воды в растворе
цв = Э G/dnB = Т) — кТС + UB,	(4.4)
а для растворенных веществ
Не = Э(7/Э«с = кТЪС + %{р, Т) + Uc,	(4.5)
где С — концентрация раствора, С = ис/ив-
Потоки вещества и энергии возникают при наличии термоди¬
намической силы Fh т. е. градиента составляющей термодинами¬
ческою потенциала; так, при вертикальном потоке вдоль оси х
F^^k'/T), FT=i-(UT),	(4.6)
OX	ox
где Ft — температурная движущая сила.
При малых отклонениях системы от термодинамического рав¬
новесия потоки /-го компонента (влаги, солей, тепла, электриче¬
ства) линейно зависят от термодинамической силы
(4.7)
к
где Lik — кинетические (феноменологические) коэффициенты, или коэффициен¬
ты переноса; Fk — термодинамическая сила.
Для почвенного раствора потоки влаги <7В, солей #с, тепла дт и
электричества дэ описываются системой уравнений:
Яь =-А»Lbc^c/T)-(4.8)
Яс =-4в^в/Л-1сс^с/7’)-4г|^(1/7’)-4э^(ф/7’); (4.9)
Ят = •-Lr.^/Т)-Lib^(Цсm-Lrr^dm-Ln^(9/П(4.10)
Яэ = -	^(Й,	/Т) - 4с /Г) - 1эт 1ц/Т) -4э	<4-11 >
где ф — потенциал электрического поля.
704

В прямых процессах, т. е. при / = к, термодинамическая сила Fk
вызывает поток qk, например, градиент каркасно-капиллярного и
гравитационного потенциалов щ вызывает поток воды, завися¬
щий от коэффициента влагопроводности, характеризуемого кине¬
тическим коэффициентом Lm; градиент потенциала растворенно¬
го вещества i^, определяемый концентрацией, — поток вещества
(диффузию), зависящий от коэффициента диффузии, характери¬
зуемого кинетическим коэффициентом Lградиент температу¬
ры — поток теплоты, зависящий от коэффициента теплопровод¬
ности, характеризуемого кинетическим коэффициентом LTf, гра¬
диент напряженности элекгрического поля — электрический ток,
зависящий от электропроводности, характеризуемой кинетичес¬
ким коэффициентом Ьээ.
Из этой системы уравнений следует, что при / ф к возникают
«перекрестные» потоки, например поток воды из-за градиента
концентрации (осмотическое движение воды от менее засоленно¬
го слоя к более засоленному, этим во многом объясняется гибель
растений при сильном засолении почвы, когда влага высасывается
из них почвой). Такое явление называют осмос — диффузия веще¬
ства, обычно растворителя, через полупроницаемую мембрану,
разделяющую раствор и чистый растворитель или два раствора
различной концентрации. Полупроницаемая мембрана — перего¬
родка, пропускающая малые молекулы растворителя, но непрони¬
цаемая для более крупных молекул растворенного вещества, на¬
пример стенки клеток корней растения. Выравнивание концент¬
раций по обе стороны такой мембраны возможно лишь при
односторонней диффузии растворителя, поэтому поток влаги на¬
правлен от разбавленного раствора к концентрированному. Этот
поток характеризуется кинетическим коэффициентом LВозмо¬
жен поток воды из-за градиента температуры (термодиффузия
воды — влага движется из теплого.слоя в холодный; замерзая на их
контакте, вызывает морозное пучение почвы), он характеризуется
коэффициентом /,„/•; из-за градиента электрического поля (элект¬
родиффузия воды) — коэффициент LB3.
В этой системе уравнений присутствуют и другие «перекрест¬
ные» потоки: конвективный перенос растворенных веществ, тепла
и электричества потоком воды (L^; L^f, L0b), термо- и электро¬
диффузия солей (LTc; Lc0), перенос тепла потоком растворенных
веществ (LcT) и др.
Анализ приведенной системы уравнений показывает, что тер¬
модинамический подход позволяет «замкнугь» эти процессы,
учесть их взаимозависимость и тем самым фундаментальное свой¬
ство геосистем, в которых происходит единый природный про¬
цесс. Вместе с тем решение этой системы в полном виде часто зат¬
руднено из-за незнания ряда параметров перекрестного переноса.
705

В каждом конкретном случае можно выявить главные составляю¬
щие процесса, оказывающие существенное влияние на конечные
результаты. Например, в природном объекте редко учитывают
градиенты потенциала электрического поля, поэтому в системе
уравнений (4.8)...(4.11) их отбрасывают, хотя вблизи токонесущих
элементов (линии электропередачи, электрифицированные же¬
лезные дороги) электрические поля могут быть очень сильными и
вызывать не только перенос солей и влаги, но и электрокорро $ию
трубопроводов. Известны приемы интенсификации осушения тя¬
желых глинистых грунтов наложением постоянного электричес¬
кого поля — электроосмос, способы электромелиорации засолен¬
ных солонцеватых почв как усиления обычных приемов их мелио¬
рации (промывка, внесение химмелиорантов). В этих случаях нре
небрегать передвижением влаги и солей под действием
электрического поля нельзя.
В обычных условиях вегетационного периода пространствен¬
ные градиенты температуры почвы незначительны, что также об¬
легчает задачу, но при изучении тепловых мелиораций, связанных
с изменением структуры баланса тепла в почве или с изменением
ее тепловых свойств, такое упрощение недопустимо. При поливе
холодными подземными водами или при заборе из глубоких слоев
водохранилища [в Андижанском водохранилище на горной реке
Карадарья при входе в Ферганскую долину вода имела низкую
температуру (10... 12 °С) вместо обычных 25...27 °С, поливаемый ею
хлопчатник болел и сильно снижалась урожайность] пренебрегать
тепловой составляющей (этот случай рассмотрен далее), а также
замерзанием и протаиванием почв, формированием весеннего
стока талых вод нельзя.
Обычно концентрация солей в почвенном растворе хотя и зна¬
чительна, но не настолько, чтобы повлиять на потоки влаги, и по¬
этому величиной Lac пренебрегают, опять же только тогда, когда
это не сказывается на результатах расчетов.
При описании круговорота веществ и энергии в природе и в
техноприродных системах используют частные феноменологичес¬
кие законы: Ньютона, Фурье, Ома, Фика, Дарси, Шези.
К фундаментальным законам природы относятся также законы
сохранения вещества, количества движения.
Приведенные фундаментальные законы позволяют получать
уравнения движения веществ, переноса тепла или электрического
тока в интегральной (балансовой) форме или, рассматривая их ба¬
ланс в бесконечно малом объеме за бесконечно малое время, в
дифференциальной форме. Наиболее важные для решения задач
мелиорации уравнения будут приведены далее.
Дифференциальные, а иногда и интегродифференциальные
уравнения решают или аналитически для простых случаев, или
706

чаще всего численно с помощью ЭВМ. При решении таких урав¬
нений надо четко сформулировать начальные и граничные усло¬
вия, которые вытекают из смысла решаемой задачи.
Структура дифференциальных уравнений зависит от учета фак¬
торов, вызывающих перенос. Например, при описании передви¬
жения токсичных солей, тяжелых металлов или радионуклидов в
почвах и в грунтах надо учитывать не только их диффузию за счет
разности концентрации, но и перенос их ионов потоком влаги,
возможность их сорбции твердой фазой, образование нераствори¬
мых форм, поглощение корнями растений.
Применительно к загрязнению почв и грунтов соединениями
азота (нитраты и аммонийные формы) помимо указанных надо
учитывать процессы аммонификации, нитрификации, денитри¬
фикации, происходящие в почве в результате биохимических про¬
цессов, и поглощение их растениями.
При решении проблем борьбы с загрязнением часто приходит¬
ся иметь дело с многокомпонентными и многофазными потоками
вещества; так, при очистке территорий, загрязненных нефтью и
нефтепродуктами, надо рассматривать движение несмешиваю-
щихся жидкостей: воды, нефтепродуктов, а также газов, сложно
взаимодействующих друг с другом и с твердой фазой. При атмос¬
ферном загрязнении надо учитывать перенос с воздушными пото¬
ками паров, ионов, аэрозолей, пылевых частиц.
Системы дифференциальных уравнений переноса, дополнен¬
ные уравнениями состояния, описывающими такие процессы, как
сорбция — десорбция, растворение — кристаллизация, поглоще¬
ние корнями растений и т. п., вместе с начальными и граничными
условиями, по сути дела, являются математическими моделями
природных процессов, которые при наличии мощной вычисли¬
тельной техники широко используют для прогнозирования при¬
родных процессов и их изменений под действием различных ант¬
ропогенных факторов.
Функционирование геосистем (круговорот веществ, почвооб¬
разование, деятельность живых организмов) невозможно без по¬
стоянного притока энергии. В отличие от веществ, непрерывно
циркулирующих по разным компонентам геосистемы, которые
можно многократно использовать и которые могут вступать в кру¬
говорот, энергия может использоваться только один раз, т. е. име¬
ет место однонаправленный поток энергии через геосистему,
обусловленный действием фундаментальных законов термодина¬
мики: сохранения энергии и энтропии. Энергия может превра¬
щаться из одной формы (например, света) в другую (например, в
потенциальную энергию пищи или гумуса почвы), но не может
быть создана или уничтожена.
Источники энергии на Земле разные: главный — энергия Солн¬
707

ца, затем приток энергии из глубинных слоев Земли, энергия, вы¬
деляемая при фазовых переходах, при смачивании, экзотермиче¬
ских биохимических реакциях, но первый источник — главенству¬
ющий. Солнечная тепловая энергия — один из видов энергии в
геосистеме. Солнце излучает электромагнитную энергию, кото¬
рая, достигнув атмосферы Земли, на ее деятельной поверхности
превращается из электромагнитной в тепловую. Получая тепло¬
вую энергию извне, меняется и тепловое состояние воздуха, по¬
верхности почвы, растений. Их тепловое состояние обычно харак¬
теризуется физической величиной — температурой, которая выра¬
жает степень нагретости тела и характеризует запас внутренней
кинетической энергии микрочастиц и молекул. По температуре
можно судить не только об уровне тепловой энергии тела, но и о
возможностях ее отдачи, получения, перераспределения, перехода
в другие виды энергии.
Рассмотрим трансформацию солнечной энергии вблизи повер¬
хности Земли (радиационный баланс). По данным М. И. Будыки,
на единицу поверхности внешней границы атмосферы поступает
поток солнечной радиации, равный в среднем около 1050 кДж/см2
в год, из которых около '/з отражается в мировое пространство, а
700 кДж/см2 в год поглощает Земля. Атмосфера поглощает
172 кДж/см2 коротковолновой радиации, а деятельной поверхнос¬
ти суши (растительного покрова и почвы) достигает JK =
= 528 кДж/см2 в год в среднем, в конкретном месте она зависит от
географического положения, состояния атмосферы, а также от ре¬
льефа (крутизны и экспозиции склона), она также изменяется от
времени года и часа суток.
Растительный покров и почва отражают часть коротковолно¬
вой радиации /от, отношение Уот/Ук = А называют альбедо и зави¬
сит оно от вида и окраски поверхности. Так, у чистого сухого
снежного покрова альбедо составляет 0,9...0,95, у грязного —
0,4...0,5; у сухого серозема — 0,25...0,30, влажного — 0,1...0,12, у
сухого чернозема — 0,14, влажного — 0,08; у песка белого и желто¬
го — 0,34...0,4 (в зависимости от влажности); песка серого —
0,18...0,23. Альбедо у травяного покрова в среднем равно 0,26; у
пшеницы в зависимости от фазы развития — 0,10—0,23; у люцер¬
ны — 0,21—0,32 (зависит от укосов); у картофеля в среднем — 0,19;
сахарной свеклы — 0,18; хлопчатника — 0,21; рисового поля —
0,12. Альбедо вспаханного поля с сухой поверхностью уменьшает¬
ся до 0,08—0,12, а с влажной — до 0,05—0,08. Следовательно, из¬
менение вида и окраски поверхности существенно изменяет при¬
ток тепла в почву. С учетом альбедо в почву поступает поток теп¬
ла, вызванный коротковолновой радиацией, JK(1 — А).
Почва как всякое нагретое тело излучает тепло в длинноволно¬
вой части спектра: /, = Роб4 (здесь (5 — отношение излучения поч¬
708

вой к излучению абсолютно черным телом, примерно равное
0,9. ..0,95; о — постоянная излучения абсолютно черным телом;
0	— его абсолютная температура). На деятельную поверхность воз¬
вращается часть энергии, отраженной в длинноволновой части
спектра приземными слоями атмосферы и облачным покровом /а.
В сумме указанные потоки лучистой энергии образуют радиа¬
ционный баланс деятельной поверхности
R = /к(1 - А) - /3 + /а.	(4.12)
Измеряют его специальными приборами — балансометрами. За
сутки радиационный баланс достигает максимума в солнечный
полдень, в течение года он сильно изменяется и зимой может ста¬
новиться отрицательным.
Значения радиационного баланса более всего зависят от широ¬
ты местности; так, ледяным пустыням Арктики и Антарктики
свойствен отрицательный годовой радиационный баланс —
(20...40) кДж/см2; тундровым и лесотундровым ландшафтам —
50...100; таежным — 100...160; широколиственным, степным и су¬
хостепным — 150...200; субтропическим — 200...250; тропиче¬
ским — 250...300; экваториальным — 350 кДж/см2 за год (табл. 4.1
и 4.2).
4.1. Зональная тепло- и влаго обеспеченность европейской части России,
средние годовые значения
Природная зона
Осад¬
ки, мм
Радиа¬
цион¬
ный
баланс,
кДж/см2
ФАР,
кДж/см2
Индекс
сухости
Испа¬
рение,
мм
Реч¬
ной
сток,
мм
Испа¬
ряе¬
мость,
мм
Коэф¬
фициент!
увлаж¬
нения
Тундра
500
75
125
0,66
270
230
343
1,46
Средняя тайга
625
110
165
0,78
376
249
443
1,41
Южная тайга
650
130
185
0,88
422
228
496
1,31
Широколиственная
625
140
195
0,99
432
193
521
1,2
Лесостепь
600
150
205
1,11
437
163
545
1,1
Степь
550
170
225
1,37
438
112
593
0,93
Сухая степь
400
200
255
2,21
365
35
661
0,6
Полупустыня
300
210
270
3,1
288
12
683
0,44
Пустыня
150
230
290
6,78
149
1
726
0,21
4.2. Зональная тепло- и влагообеспеченность Западной Сибири,
средние годовые значения
Природная зона
Осад¬
ки, мм
Радиа¬
цион¬
ный
баланс,
ФАР,
кДж/см2
Индекс
сухости
Испа¬
рение,
мм
Реч¬
ной
сток.
Испа¬
ряе¬
мость,
Коэф¬
фициент
увлаж¬
кДж/см2
мм
мм
нения
Тундра	375	38	90	0,45	149	226	217	1,73
Северная тайга	475	57	110	0,67	259	216	285	1,67
709

Продолжение
Природная зона
Осад¬
ки, мм
Радиа¬
цион¬
ный
баланс,
кДж/см2
ФАР,
кДж/см2
Индекс
сухости
Испа¬
рение,
мм
Реч¬
ной
сток,
мм
Испа¬
ряе¬
мость,
мм
Коэф¬
фициент
увлаж¬
нения
Средняя тайга
525
80
135
0,94
353
172
358
1,47
Южная тайга
500
105
160
1,24
383
117
429
1,16
Северная лесостепь
405
130
185
1,53
336
69
496
0,82
Южная лесостепь
375
143
200
1,69
321
54
528
0,71
Колонная и типич¬
325
170
225
2,01
291
34
593
0,55
ная степь
Сухая степь
250
180
235
2,11
226
24
614
0,41
Поток лучистой энергии трансформируется в растительном по¬
крове и в почвенном слое в тепловую энергию, ее баланс имеет
вид
R-LEC + В-Р- 0-Ф = С^де,	(4.13)
где L — теплота парообразования; LEC — затраты тепла на суммарное испарение
Ес, включающее транспирацию растением и испарение с поверхности почвы, эта
составляющая теплового баланса наиболее существенная, на нее приходится око-
ло 80...90 % радиационного баланса; В — приток тепла от поверхности в почву и
из глубинных горизонтов, его направление может меняться в разное время суток и
сезоны года; Р — конвективный обмен теплом с приземным слоем атмосферы за
счет нагревания воздуха у самой поверхности почвы и его передвижении вверх,
направление этого потока тоже может меняться; Q — затраты энергии на почвооб¬
разовательные процессы: выветривание (измельчение, растворение) твердой
фазы, на эндотермические процессы, перенос веществ по профилю, накопление
энергии в гумусе и т. п. (В. Р. Волобуев в угу составляющую включает и затраты
энергии на эвапотранспирацию и на теплообмен почвы с атмосферой, это следует
иметь в виду при использовании его формул), в представленном здесь виде затра¬
ты на почвообразование малы и не превышают 1 % радиационного баланса; Ф —
затраты энергии на фотосинтез, составляющие около 2...5% радиационного ба¬
ланса; СпД0 — изменение количества тепла в почве при ее нагревании за балансо¬
вый период на Д0° (Сп — теплоемкость почвы).
Температура почвы зависит не только от количества поступаю¬
щего или расходуемого тепла, но и от ее тепловых свойств — теп¬
лоемкости и теплопроводности. Теплоемкость — это количество
тепла, необходимое на нагревание 1 г почвы (массовая теплоем¬
кость) или 1 см3 (объемная теплоемкость) на 1 °С, она зависит от
состава почвы — соотношения твердой, жидкой и газообразной
фаз и от количества органического вещества. Если теплоемкость
воды принять за единицу, то теплоемкость составит: минеральной
части — 0,18; гумуса — 0,3; воздуха — 0,0003, т. е. теплоемкость
почвы во многом определяется ее влажностью. Поэтому влажные
почвы имеют более стабильный температурный режим, они не¬
сколько холоднее, чем сухие.
На распределение температуры по профилю почвы оказывают
710

влияние тепловые потоки. При этом учитывают два главных меха¬
низма теплопередачи: кондуктивный — из-за передачи тепла за
счет градиента температуры, и конвективный — за счет потока
влаги, т.е. в уравнении (4.18) учитывают третий и первый члены
правой части. Поэтому закон передачи тепла в почве имеет вид
где дх— поток тепла по оси х, — коэффициент теплопроводности почвы, кото¬
рый тоже сильно зависит от се влажности; в — температура почвы; дв — объемный
поток влаги; Св — объемная теплоемкость волы.
С учетом этого закона и исходя из закона сохранения энергии в
элементарном слое Дх -»0 за малый отрезок времени At->0 полу¬
чают дифференциальное уравнение теплопередачи по оси х (по
вертикали)
где / — время; Сп — объемная теплоемкость почвы, существенно зависящая от ее
влажности:
Ок — теплоемкость скелета почвы; т — пористость; <о — объемная влажность по¬
чвы; теплоемкостью воздуха, ввиду ее малости, можно пренебречь.
Для среднесуглинистой почвы примерно можно считать
Сп = 4,2(0,4+3,/ш). 10-3, Дж/см/с/град. При увеличении объемной
влажносги почвы с 0,2 до 0,5 теплопроводность увеличивается в
1,5 раза.
Уравнение (4.21) решают совместно с уравнением движения
почвенной влаги при соответствующих начальных и граничных
условиях. По этим уравнениям можно оценивать мероприятия,
связанные с управлением температурным режимом почв (тепло¬
вые мелиорации). К ним относят: изменение структуры радиаци¬
онного баланса (изменение отражающей способности с помощью
покрытий — торф, песок, мел, синтетические пленки и т. п.), из¬
менение тепловых свойств почвы — теплоемкости и теплопровод¬
ности (главным образом путем регулирования влажности, а также
добавлением в почву торфа, навоза, песка).
В некоторых случаях применяют прямой подогрев почвы тер¬
мальными водами тепловых и атомных ТЭЦ вместо охлаждения
воды в градирнях. Теплую воду пропускают через систему пласт¬
Чх
(4.14)
(4.15)
Ci Ок(1	C*Bco;
(4.16)
711

массовых труб, уложенных в почву на глубину около 0,5 м. Такая
система построена возле Курской АЭС, она не только ускоряет
сроки созревания растений и повышает их урожай, но при этом
уменьшается загрязнение атмосферы, возникающее при охлажде¬
нии воды в градирнях.
Нужно учитывать, что распашка и сельскохозяйственное ис¬
пользование земель сопровождаются изменением альбедо дея¬
тельной поверхности, а следовательно, изменением всех составля¬
ющих теплового баланса. Полагают, что изменение радиационно¬
го баланса пропорционально изменению альбедо
<4-17>
1-4
где Rc и Ле — радиационный баланс сельскохозяйственных угодий и естественной
поверхности; Д. и Д. — то же альбедо.
Распашка заметно снижает альбедо, что сопровождается увели¬
чением радиационного баланса, для разных почв и растительного
покрова оно составляет 7... 12 %. В результате почва становится теп¬
лей, испарение влаги увеличивается и для холодной переувлажнен¬
ной зоны эти изменения положительны, они способствуют увели¬
чению урожайности за счет лучшей тепло- и влагообеспеченносги.
В степной, сухостепной и полупустынной зонах распашка и увели¬
чение радиационного баланса сопряжены с увеличением засушли¬
вости территории и с некоторым снижением урожайности, поэтому
потребность в орошении увеличивается по сравнению с оценкой
тепло- и влагообеспеченносги для естественных условий. Надо так¬
же иметь в виду, что рост испарения сопровождается увеличением
теплообмена между почвой и атмосферой.
Орошение распаханных земель приводит не только к увеличе¬
нию влажности почв и приземного слоя воздуха, но и на несколь¬
ко часов к повышению радиационного баланса за счет снижения
альбедо. Однако в дальнейшем баланс уменьшается, так как суще¬
ственно возрастает расход энергии на испарение и прогрев влаж¬
ной почвы. Осушение распаханных земель, напротив, незначи¬
тельно увеличивает альбедо и повышает радиационный баланс по
сравнению с неосушаемыми территориями за счет снижения рас¬
хода энергии на испарение и нагрев почв меньшей теплоемкости.
Тем самым водные мелиорации позволяют регулировать гидротер¬
мический режим и, в известной степени, изменять тепловой ба¬
ланс территории при сельскохозяйственном использовании.
Академик А. Н. Костяков отмечал, что если какой-либо из фак¬
торов, необходимых для развития растений, не имеется в природ¬
ных условиях, то он должен быть обеспечен путем соответствую¬
712

щего изменения этих условий, его достигают восполнением недо¬
стающих факторов роста или устранением причин, вызывающих
их недостаток. Из этой цитаты следует, что в задачи мелиорации
входит улучшение теплообеспеченности не только сельскохозяй¬
ственных растений, но и сельскохозяйственных земель для сохра¬
нения природного, экономического и потенциального повыше¬
ния плодородия.
Из внешних факторов, повышающих плодородие почв и улуч¬
шающих развитие растений в северной части Нечерноземной
зоны, тепловой — один из наиболее важных и незаменимых. Од¬
нако по причине трудной управляемости тепловой режим почв в
мелиорируемых агрогеосистемах и выращиваемых на них сельско¬
хозяйственных растений изучен еще недостаточно и обычно не
нормируется. Почвы здесь формируются в условиях промывного
режима и ограниченного поступления тепла. Гидротермический
коэффициент или «радиационный индекс сухости» в этой зоне /=
= R/(LOc) = 0,4...0,9 (см. рис. 2.1). График показывает, что при из¬
бытке годовых осадков и низком значении радиационного баланса
[R/(LOc) < 0,9] на повышение плодородия почв и продуктивности
земель особенно влияет увеличение тепловых ресурсов. В услови¬
ях избытка тепла и недостатка годовых осадков [гидротермичес¬
кий коэффициент > 0,9 кДж/(см2/год)] основную роль в плодоро¬
дии и продуктивности уже играет вода. Отсюда можно сделать вы¬
вод — за счет регулирования теплового режима можно получить
приращение радиационного баланса (АЛ). Например, только при
распашке почв AR составляет 10... 15 %, что приводит к изменению
гидротермического коэффициента, и в том числе к изменению
урожайности и содержания гумуса, так как дополнительное тепло
ускоряет перегнивание почвенных растительных остатков. Изуче¬
ние тепловых условий выращивания сельскохозяйственных расте¬
ний в агрогеосистемах показывает, что уровень теплообеспечен¬
ности определяет темп формирования урожая и его конечный раз¬
мер (при обеспечении остальными условиями роста). Обобщаю¬
щая зависимость продуктивности растений от теплового фактора
была предложена В. В. Шабановым
U, = 1,2ехр
2 \
Ф,
где U, — относительная урожайность, зависящая от теплообеспеченности, доли
максимальной; <р, — тепловой фактор
«Р JjZhL
* Р, ’
—- текущее значение температуры воздуха или почвы; /ср — середина интервала
оптимальных температур; р, — нормирующий множитель.
713

Раздельное регулирование теплового фактора внешней среды
для растений и почв в полевых условиях пока технически трудно
осуществимо. Однако комплексное управление всеми факторами
внешней среды позволяет увеличить аккумуляцию солнечной
энергии в техноприродных агрогеосистемах.
Тепло и почвы. Территория нашей страны относится к террито¬
риям с пониженной биологической продуктивностью земель. Зна¬
чительная площадь России находится в зоне многолетней мерзло¬
ты, низких температур, короткого лета. Только около 10 % площа¬
дей сельскохозяйственных угодий в естественном состоянии благо¬
приятны для земледелия по климатическим, почвенным и
гидрогеологическим условиям. Температура почвы влияет на фазо¬
вые переходы в системе почва — почвенный раствор — почвен¬
ный воздух. С повышением температуры увеличиваются раствори¬
мость солей и газов, интенсивность химических реакций, процессы
выветривания. От температуры зависит подвижность почвенной
влаги и воздуха, глубина промерзания и скорость оттаивания по¬
чвы. С температурой почв тесно связаны начало и конец вегетаци¬
онного периода, пространственное размещение корней, распрост¬
ранение корневых систем, скорость поступления воды в корни ра¬
стений и питательных элементов, продуктивность растительности.
С увеличением температуры воды от 0 до 20 'С вязкость воды
уменьшается в 1,8 раза. Градиент температуры в почве (отноше¬
ние перепада температур А/ к расстоянию между изотермами по
нормали) — одна из причин передвижения влаги и воздуха, так
называемый конвективный перенос тепла. С повышением темпе¬
ратуры увеличивается испарение почвенной влаги, возрастает рас¬
ход тепла на суммарное испарение, изменяется агрегатное состоя¬
ние. Температура почвы оказывает большое влияние на числен¬
ность и жизнедеятельность микроорганизмов и связанные с ней
биохимические процессы: разложение органического вещества,
трансформацию почвенного гумуса, аммонификацию, нитрифи¬
кацию, минеральные преобразования. Для большей части почвен¬
ных микроорганизмов оптимальная температура 25...30 °С.
Тепло и растения. По имеющимся сведениям, различные физи¬
ологические процессы, проходящие в растениях, зависят от тем¬
пературных условий приземного слоя воздуха, где расположена
надземная часть растений, и верхнего слоя почвы, в котором нахо¬
дится корневая система, Низкие или высокие температуры как
почвы, так и воздуха ухудшают либо совсем прекращают рост рас¬
тений. Одни авторы считают, что растения резко реагируют на из¬
менения температурного режима корнеобитаемого слоя почвы.
Другие утверждают, что растения более зависимы от температуры
надземных органов, но лишь в том случае, если ни надземные, ни
подземные органы не испытывают недостатка тепла. Не меньшее
714

значение имеют тепловые условия для жизнедеятельности по¬
чвенных микроорганизмов, с которыми связаны процессы образо¬
вания доступных растениям форм питательных веществ — связы¬
вание атмосферного азота клубеньковыми и свободноживушими
бактериями. Для жизнедеятельности микроорганизмов существует
оптимальный диапазон температуры почвы, который в основном
совпадает с его значениями для культурных растений. Большая
часть почвенных микроорганизмов развивается лучше всего при
температуре 10... 40 °С.
Температурный режим почвы особенно заметно влияет на про¬
растание и всходы семян. Тепло ускоряет набухание, активизирует
действие ферментов, обмен веществ и, как следствие этого, уско¬
ряет деление и рост клеток зародыша. Температура почвы выше
10 °С обеспечивает наиболее быстрое прорастание, всхожесть ста¬
новится наиболее высокой, а появившиеся всходы содержат мак¬
симальное число здоровых растений. Температуры почвы ниже
10	°С замедляют появление всходов, корни растуг медленнее, они
слабо ветвятся, сильно утолщаются, приобретают более светлую
окраску и более рыхлое строение, ослабляется их способность к
поглощению влаги и питательных веществ из почвы. Корневая си¬
стема растений при пониженных температурах почвы всегда слабо
разветвлена, поверхностна. При низкой температуре почвы семе¬
на не дают всходов, а при длительном воздействии низких темпе¬
ратур и высокой влажности почвы семена загнивают (табл. 4.3).
В лабораторных условиях К. Г. Третьяков, исследуя влияние по¬
вышенной температуры почвы на всхожесть и произрастание се¬
мян хлопчатника, установил, что при температурах почвы выше
30...30	"С наблюдается резкое снижение их всхожести. В последу¬
ющем создание оптимальных условий жизни не обеспечило нор¬
мального роста и развития растений, а урожай хлопчатника был в
8...	10 раз меньше по сравнению с контрольным вариантом.
4.3.	Минимальные и оптимальные температуры почвы для прорастания семян
и появления всходов, °С
Культура
Прорастание семян
Появление всходов
Минимум Оптимум | Максимум Минимум Оптимум Максимум
Конопля, люцерна,
клевер
Рожь, пшеница, овес,
ячмень, рапс, горох
Лен, бобы, свекла
Подсолнечник, карто¬
фель
Кукуруза, просо, соя
Фасоль, сорго
Хлопчатник, рис арахис,
кунжут
8...	10	27
0...12	-
12...14	37
3...4	25
5...6	31
0...1
1...2	25
35	10...11	15
-	12...13	-
45	14...15	18
30	6...7
37	8...9
30	4...5	6
2...3
22
12
18
715

Скорость роста корней в поверхностных горизонтах почвы
больше, чем в более холодных глубоких. Температура почвы влия¬
ет на усвоение, обмен и распределение питательных веществ меж¬
ду корнями и надземными органами. Поглощение питательных
элементов корнями и передвижение их в надземные органы расте¬
ний зависит главным образом от температуры в зоне корневой си¬
стемы. При пониженной температуре жизнедеятельность расте¬
ния подавлена, повышение концентрации питательных элементов
в почве не улучшает его питания. Охлаждение почвы вызывает из¬
менение соотношения азота и фосфора в тканях растений с отно¬
сительным преобладанием азота и снижением содержания белко¬
вого азота. Одновременно наблюдают относительное увеличение
количества питательных веществ в корнях и уменьшение их к над¬
земных органах, повышается содержание сахаров в корнях, чго
подавляет ростовые процессы и нарастание корневой системы.
При пониженных температурах почвы наблюдается некоторое
снижение поглощения воды растениями по причине нарушения
нормального обмена веществ в клетках, что, в свою очередь, изме¬
няет вязкость протоплазмы. С повышением температуры почвы
возрастает сосущая сила корней, скорость оборота и раствори¬
мость питательных веществ в почве, жизнедеятельность микроор¬
ганизмов, а при достаточных влагозапасах возрастает усвоение
минеральных и органических удобрений растениями. Температу¬
ра почвы, превышающая 40 °С, отрицательно влияет на развитие
растений и почвенные процессы, а значение микроорганизмов в
продуцировании питательных веществ снижается.
Развитие растительного организма связано с очередностью на¬
ступления и продолжительностью фаз, обусловленных наслед¬
ственностью растений. Продолжительность фаз в значительной
мере зависит от внешних условий и прежде всего от температуры
воздуха. Рост растений является результатом действия двух проти¬
воположных процессов: фотосинтеза (ассимиляция) и дыхания
(диссимиляция). В первом случае создается органическое веще¬
ство, а во втором — происходит его разложение. Влияние темпера¬
туры воздуха на эти процессы различно.
Для каждого вида растений необходимы определенные тепло¬
вые условия, меняющиеся по фазам роста. Так, для развития
хлопчатника она составляет:
Фаза разбития хлопчатника	Среднесуточная	температура воздуха
в течение фазы развития, °С
Посев — всходы
Всходы — первый лист
Первый лист — бутонизация
Бутонизация — цветение
Цветение — созревание
Не ниже 15
Выше 15...16
» 18
» 25...26
» 20
716

У растения имеются три кардинальные точки: минимума, оп¬
тимума, максимума. Минимуму соответствует температура, ниже
которой процессы роста приостанавливаются в силу большой вяз¬
кости протоплазмы и малой скорости всех происходящих в ней
процессов. Точке максимума соответствует температура, выше ко¬
торой указанные процессы прекращаются вследствие чрезмерного
повышения осмотического давлениия, ослабления тургора и час¬
тичного или полного закрытия устьиц. Смыкание устьиц вызыва¬
ет одновременно и сокращение транспирации, что при интенсив¬
ной солнечной радиации может привести к чрезмерному перегре¬
ву листьев растений. При этом в клетках листа могут начаться
необратимые процессы, приводящие к гибели растений. В интер¬
вале между максимумом и минимумом лежат точки оптимума, со¬
ответствующие тем значениям температуры воздуха, при которых
процессы фотосинтеза и дыхания протекают с максимальной ин¬
тенсивностью. Перечисленные процессы справедливы при усло¬
вии удовлетворительного минерального питания и нормальной
обеспеченности растений влагой и светом. При их недостатке или
избытке связь фотосинтеза и дыхания изменяется. Нижний темпе¬
ратурный предел для дыхания — ниже 10 °С. Максимум дыхания
приходится на температуру 36...43 "С, после чего интенсивность
дыхания снижается, а при 50 °С и выше — прекращается. Процесс
ассимиляции начинается при температуре воздуха около 5°С,
максимален он при температуре 25...33 °С и полностью прекраща¬
ется при температуре 45...50°С. Интенсивность транспирации
уменьшается при снижении температуры. Снижение транспира¬
ции повышает температуру растений.
Для повышения урожайности различных по термическим тре¬
бованиям групп сельскохозяйственных культур (хладостойких,
теплолюбивых и т. д.) при прочих оптимальных условиях необхо¬
димо стремиться к поддержанию определенного интервала опти¬
мальных температур почвы и воздуха. Например, опыты, прове¬
денные в северных районах Нечерноземной зоны России, показа¬
ли, что поддержание температуры почвы на оптимальном уровне в
открытом грунте повышает урожай хладостойких культур (капу¬
ста, корнеплоды и др.) в два раза, теплолюбивых — в 2...3 раза по
сравнению с неоптимальным уровнем. Охлаждение почвы до
6...	10 °С под хладостойкими культурами и до Ю...14°С под тепло¬
любивыми, т. е. создание неоптималыюго температурного режи¬
ма, снижает урожай в 2...3 раза. При совместном регулировании
водного и теплового режимов получают прибавку урожая
25...50	%, а комплексное регулирование водного, теплового и пи¬
тательного режимов — 90... 130 %.
Тепловой режим. Под словом «режим» нужно понимать не из¬
менение радиационного, теплового или температурного показате¬
717

ля, а требования к нему (норму) в разные моменты времени или в
различных случаях. Применительно к агрогеосистемам тепловой
режим — это совокупность требований к управляемым факторам
почвообразования, роста семян, рассады, растений, которые дол¬
жна обеспечить система тепломелиоративных мероприятий для
достижения поставленных целей. Выбор показателя или набора
показателей теплового режима представляет собой сложную зада¬
чу, требует глубокого обобщения результатов многолетних иссле¬
дований в различных природных зонах России. Он зависит от на¬
значения объекта, допустимых пределов изменения температуры
почвы, воздуха, растения, воды, требований объекта к окружаю¬
щим условиям и степени его возможного влияния на природные
условия. В набор показателей теплового режима агрогеосистемы
входит:
температура оптимального почвообразования;
оптимальная температура для надземной и подземной частей
растений по фазам развития;
мощность слоев с требуемым тепловым режимом;
критические температуры по фазам развития растений;
тепловой режим водоисточника и водоприемника.
4.2.	НЕОБХОДИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ УСЛОВИЙ
В АГРОГЕОСИСТЕМАХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ
Значительная часть земель Нечерноземной зоны России харак¬
теризуется недостаточной теплообеспеченностью, поэтому клима¬
тические показатели теплового режима почв и приземного воздуха
во многих случаях являются лимитирующими плодородие и расте¬
ниеводство факторами. Успешное выращивание сельскохозяй¬
ственных культур в этой зоне зависит от того, насколько полно
учтены тепловые а!роклиматаческие ресурсы и реализованы теп¬
ломелиоративные мероприятия. Например, Е. С. Кожанов выяс¬
нял необходимость в изменении тепловых условий почвы для вы¬
ращивания овощей на холодных пойменных землях Московской
области. Было установлено, что запаздывание со сроками сева
приводит к несовпадению потребностей растений с ходом радиа¬
ционного режима и к снижению урожайности. Из-за задержки
сева площадь листьев растений для фотосинтеза к этому времени
еще не развита. Поэтому большая часть солнечной радиации ис¬
пользуется непродуктивно. Снижается эффективность использо¬
вания климатических и земельных ресурсов, мелиоративных, аг¬
ротехнических мероприятий, не реализуется потенциальная про¬
дуктивность растений.
Температурный режим воздуха в пойме р. Дубны не оптимален
718

для выращивания кормовой свеклы в холодные годы, так как его
температура на 2—8 °С ниже оптимальной, а в жаркие годы ее же¬
лательно снижать в конце мая на 4 °С и повышать на 2 °С в сентяб¬
ре. В средние по теплообеспеченносги годы при выращивании
овощей температуру почвы для капусты нужно повышать весь пе¬
риод вегетации в среднем на 9 "С, для свеклы на 5 °С — с момента
посадки и до уборки урожая, за исключением июля. В холодные
годы температура почвы для свеклы ниже оптимальной на
З...КГС.
4.3.	СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ И БИОСФЕРА
Биологическое значение основных частей спектра солнечных
лучей для природы и цивилизации незаменимо. Фактическое ко¬
личество лучистой энергии, поступившее на земную поверхность,
называют инсоляцией, которая зависит от солнечной постоянной,
расстояния между Землей и Солнцем, наклона земной оси, погло¬
щения и отражения радиации в атмосфере.
Солнечный спектр делится на три части: ультрафиолетовую
(<0,4 мкм), видимую (в интервале 0,40...0,76 мкм) и инфракрасную
(>0,76 мкм). Ультрафиолетовую часть спектра поглощают озон,
углекислый газ, водяной пар, пыль. Ультрафиолетовая радиация
способствует клеточному делению живых организмов. В высоко¬
горных районах энергия ультрафиолетовых лучей в 2...3 раза боль¬
ше, чем на уровне моря. Растениями используется только часть
спектра солнечной радиации, находящегося в интервале длин
волн 0,38...0,71 мкм. Ее выделяют как фотосинтетическую актив¬
ную радиацию (ФАР). Установлено, что для фотосинтеза необходи¬
ма интенсивность солнечной радиации, превышающая опреде¬
ленное значение, называемое компенсационной точкой, для мно¬
гих растений находится в пределах 21...35 Вт/м2. Ниже указанного
значения расход органического вещества на дыхание будет боль¬
ше, чем образование органического вещества в процессе фотосин¬
теза. При увеличении интенсивности ФАР от компенсационной
точки до интенсивности ФАР от конпенсационной точки до ин¬
тенсивности ФАР 279 Вт/м2 продуктивность фотосинтеза возра¬
стает. Дальнейший рост интенсивности ФАР замедляет фотосин¬
тез. Днем приход ФАР обычно превышает эта значения, но в гу¬
стых посевах и насаждениях в пасмурные дни может быть недоста¬
точный. Приход ФАР определяют по поступлению прямой и
рассеянной радиации
ФАР = 0,43/п + 0,57/р,
где /п — прямая солнечная радиация (на горизонтальную поверхность); /Р — рас¬
сеянная радиация.
719

В районах с ограниченными тепловыми ресурсами важно наи¬
более полное использование солнечной радиации в растениевод¬
стве, прежде всего фотосинтетически активной радиации. Введено
понятие о коэффициенте полезного действия (КПД) ФАР — от¬
ношение количества солнечной радиации, затраченной на фото¬
синтез, к общему количеству радиации, поглощенной конкрет¬
ным растением. КПД ФАР в посевах не превышает 5 % и состав¬
ляет в среднем 1,5...3 %.
Инфракрасная радиация производит тепловое действие. Она
поглощается водой, содержащейся в листьях растений, увеличивая
испарение.
На Земле энергия Солнца в процессе фотосинтеза превращает¬
ся в органическое вещество. Растения из диоксида углерода, воды
и минеральных веществ почвы сингезируют первичные органи¬
ческие вещества, вьвделяя в атмосферу кислород. Органические
вещества растений — основа питания всех живых организмов и
важнейший источник энергии человечества; каменный уголь,
нефть, торф — продукты фотосинтеза растений предшествующих
эпох. Живые организмы чутко реагируют на изменение интенсив-
ности солнечной радиации, ее спектрального состава, продолжи¬
тельности дня. Интенсивностью солнечной радиации, поступаю¬
щей к Земле, определяются климатические условия, плодородие
почв, вид растительности (светолюбивые, теневыносливые), хи¬
мический состав растений (сахаристость, содержание белка, каче¬
ство растительных масел и т. д.).
В математических моделях, отражающих расход солнечной
энергии на фотосинтез, рассматривают сложный комплекс биоло¬
гических, метеорологических и почвенных характеристик. В уни¬
версальную модель, описывающую фотосинтез, входят: тип, воз¬
раст растения, его устьичный механизм дыхания, геометрические
особенности надземной части, скорость ветра, коэффициент тур¬
булентного обмена, температура и влажность межлистного возду¬
ха, поглощенная ФАР, концентрация углекислоты в приземном
воздухе, почвенная влажность, температура почвы, потоки тепла и
влаги от поверхности почвы в воздух и в глубинные слои почвы,
уровень минерального питания и т. д. В фотосинтетической тео¬
рии изучены законы ослабления солнечной радиации при про¬
хождении растительного покрова. Поступление и проницаемость
коротковолновой и длинноволновой радиации в растительный
покров определяется оптическими параметрами листьев (прохож¬
дение сквозь них радиации), физиологическими и геометрически¬
ми особенностями посева (ориентацией и освещенностью листьев
в зависимости от угла наклона, отражения, поглощения). Все по¬
севы условно подразделяют на четыре типа растительного слоя, а в
самом растительном слое выделяют до 35 подслоев.
720

Теплообмен в процессе испарения. Почва с растительностью все¬
гда содержит некоторое количество влаги, поэтому имеет место
процесс испарения. Количественно испарение — это масса воды,
которая испаряется в единицу времени с единицы площади. Ис¬
парение с оголенной почвы называют физическим испарением,
транспирацией — испарение только с растительной массы, и сум¬
марным испарением — общее испарение с почвы вместе с расте¬
ниями. На этот процесс расходуется много тепла. Тепловой поток
влияет на суточное, сезонное и годовое испарение. Оно может
иметь положительный и отрицательный знак, т. е. испарение ле¬
том и днем или конденсацию зимой и ночью, имеющий максимум
в дневное и минимум в ночное время.
В естественных условиях процесс испарения наблюдают в те¬
чение всего года. Он зависит от притока радиационного баланса,
вида испаряющей поверхности, условий подпитки водой испаря¬
ющей поверхности и условий отвода пара от испаряющей повер¬
хности. Процесс испарения может происходить с трех видов по¬
верхностей: с водной поверхности; поверхности почвы, покры¬
той растительностью; поверхности почвы, лишенной раститель¬
ности.
Испарение с водной поверхности состоит в том, что некоторые
молекулы, обладающие скоростями, большими средней, отделя¬
ются из сферы притяжения смежных молекул и образуют над во¬
дою пар. В результате средняя энергия молекул поверхностного
слоя воды уменьшается, поверхность воды охлаждается и посте¬
пенно охлаждается весь объем воды. Поэтому для поддержания
начальной скорости испарения необходимо, чтобы вода получала
тепло извне за счет солнечной радиации. Испарение с водной по¬
верхности дает представление о максимальном испарении или ис¬
паряемости.
Испарение с поверхности оголенной почвы или с парового
поля оказывает большое значение на разработку агротехнических
приемов накопления влаги в почве, оценке ее запасов. Скорость
испарения воды с оголенной поверхности почвы определяется со¬
отношением скорости поступления тепла и влаги к поверхности
испарения и способностью воздуха отводить водяной пар. При
изучении процесса испарения из почвы на мелиорируемых землях
необходимо учитывать обмен влаги между отдельными слоями
всей почвенной и грунтовой толщи зоны аэрации.
Испарение с поверхности, покрытой растительностью, осуще¬
ствляется главным образом за счет транспирации через поверх¬
ность листьев в процессе терморегуляции, дыхания и роста куль¬
турных растений. Общий процесс суммарного испарения с повер¬
хности, покрытой растительностью, состоит из непосредственно¬
го испарения с поверхности почвы и испарения с поверхности
721

листьев растений или транспирации. Испарение почвой под рас¬
тительным покровом отличается от испарения с оголенной почвы
и с водной поверхности. Испаряющим слоем в случае наличия ра¬
стительного покрова является весь корнеобитаемый слой, а не
только поверхность почвы. Испарение растением происходит че¬
рез листья в процессе дыхания. Закрывая и открывая устьица, ко¬
торые имеются у листьев, растение может регулировать процесс
испарения. Интенсивность испарения определяется: шероховато¬
стью поверхности, различием во влажности, температуре поверх¬
ности почвы и приземного воздуха, состоянием растения, скорос¬
тью ветра. При влажной почве под растениями затраты тепла на
испарение больше, чем на нагревание воздуха турбулентным пото¬
ком и почвы. При снижении влажности испарение уменьшается,
нагревание увеличивается. И наконец, испарение растением огра¬
ничивается дневными часами, в то время как почва может испа¬
рять и ночью. Зимой суточный ход испарения выражен слабо.
Наряду с испарением происходит обратный процесс — конден¬
сация, переход молекул водяною пара из воздуха в почву на по¬
верхность листьев или на воду. Испарение прекращается при до¬
стижении подвижного равновесия, при котором количество отры¬
вающихся молекул становится равным количеству, возвращающе¬
муся из воздуха. Такое состояние называют насыщением, а воздух,
содержащий такое количество водяного пара, — насыщенным. Чем
выше температура воздуха, тем больше он может содержать водя¬
ного пара. Например, при температуре 30 °С воздух может содер¬
жать водяного пара в семь раз больше, чем при 0 °С.
Тепло, затрачиваемое на суммарное испарение,
LE = -kL(4.18)
Э	z
где к — коэффициент турбулентности; L — скрытая теплота парообразования;
^ — градиент удельной влажности воздуха по высоте, 17 = 0,622— (где р — атмос¬
ферное давление; е — упругость водяного пара).
Коэффициент турбулентности в дневное время можно аппрок¬
симировать в виде
к =0,164—Ц—
In—
£00
1 о *-Д/
1+ 7,5—2
и\ ,
\ 1 /
(4.19)
где zoo — параметр шероховатости — высота, на которой средняя скорость ветра
обращается в нуль (при равновесной стратификации); их — скорость ветра на вы¬
соте I м; At — разность температуры воздуха на высоте 2 и 0,5 м.
722

Для ночных условий при сильной инверсии применяют друше
методы оценки тепло- и влагообмена.
Расход тепла на суммарное испарение тесно связан с процес¬
сом турбулентного влагообмена.
Турбулентный теплообмен деятельной поверхности. Вследствие
того что деятельная поверхность имеет температуру, отличную от
температуры соприкасающегося с ней воздуха, возникает процесс
теплообмена между ними. В теплое время года деятельная поверх¬
ность днем теплее приземного воздуха, а ночью холоднее. Эта раз¬
ница уменьшается к вечеру и утру. Интенсивность теплообмена
этого процесса зависит от разности температур между деятельной
поверхностью и приземным воздухом, от шероховатости, вида по¬
верхности, скорости ветра в приземном слое воздуха. Механизм
теплообменного процесса является турбулентным. Поток тепла от
поверхности в воздух и обратно оказывается беспорядочно колеб¬
лющимся с течением времени около некоторого среднего значе¬
ния, такой поток называют турбулентным теплообменом.
Р = ~крср^,	(4.20)
'Эг
где р — плотность воздуха, у земной поверности р = 1,293 * I03 г/см3; ср — тепло-
Э/
емкость воздуха при постоянном давлении; 		градиент температуры воздуха.
oz
Поток тепла в почву. От нагретой поверхности почвы (погра¬
ничный слой) тепло помимо турбулентного теплообмена с возду¬
хом распространяется по вертикали вниз. Количество теплового
потока в почву зависит от ряда факторов: температуры поверхно¬
сти, теплоемкости и теплопроводности почв, типа почвы, ее
структуры, влажности, плотности и гранулометрического состава.
Поток тепла может быть направлен от поверхности вглубь почвы
(летом, днем) или, наоборот, из глубины к поверхности (зимой,
ночью). Поток имеет суточный максимум (днем) и минимум (но¬
чью). В годовом ходе поток тепла имеет максимум (летом) и ми¬
нимум (зимой).
Почва представляет собой двухфазную (сухая) или трехфазную
(влажная) систему, состоящую из совокупности огромного коли¬
чества твердых частиц разнообразной формы и размера, разделен¬
ных промежутками, заполненными газом, водой или тем и дру¬
гим одновременно. Теплообмен в такой системе осуществляется
путем:
теплопроводности вдоль отдельной частицы, элемента твердого
скелета;
723

молекулярной теплопроводности в среде, заполняющей проме¬
жутки между частицами;
теплообмена на границе твердая частица — газ, вода;
излучения;
конвекции газа и воды, содержащихся в порах.
Все эти процессы можно свести к четырем типам: кондуктивной
теплопроводности, конвекции воды или газа, излучению в порах и
теплообмену при фазовых переходах. Теплопередача и теплоотдача
почвы осуществляются теплопроводностью и конвекцией. Распро¬
странение тепла в почве по вертикали осуществляется путем тепло¬
проводности от более нагретой почвы к менее нагретой — кондук-
тивная теплопроводность, т. е. молекулярный перенос теплоты
между непосредственно соприкасающимися телами с различной
температурой. Теплопередача с помощью движущейся в почве вла¬
ги — конвективный теплообмен, т. е. перемещение в пространстве
неравномерно нагретых объемов среды.
Теплоотдача нагретой почвы в ночное время или пасмурные
дни происходит за счет радиационного излучения в приземный
слой воздуха. Эта форма передачи тепла характеризуется тем, что
часть тепловой энергии почвы преобразуется в энергию теплового
излучения. При адвекции холодных масс воздуха на сельскохозяй¬
ственное поле тепло из почвы передается надземным частям рас¬
тений. Выделение тепла почвой более выражено в ночные часы,
например при конденсации водяного пара выпадают росы или
при выхолаживании почвы весной или осенью на деятельной по¬
верхности появляется иней. Это особая форма передачи тепла от
почвы в воздух или обратно сопровождается изменением агрегат¬
ного состояния вещества. Переход воды из парообразной формы в
жидкую или из жидкой в твердую обусловлен изменением темпе¬
ратуры, давления, упругости водяного пара.
Поток тепла в почву
Р =	(4.21)
глс X — коэффициент теплопроводности почвы; —- — градиент температуры по¬
чвы.	°z
Следствие теплового режима — температурный режим (изме¬
нение температуры почвы по глубине и во времени), который
можно вычислить, используя основной закон переноса тепла в по¬
чве [см. формулу (4.20)]. Этот закон описывает два основных ме¬
ханизма передачи тепла: кондуктивный — от более нагретой по¬
чвы к менее нагретой (первое слагаемое в правой части) и конвек¬
тивный перенос тепла движущейся влагой (второе слагаемое).
724

4.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЗЕМЕЛЬ
Теплообмен и теплоаккумуляция почв. Теплообмен в почве —
процесс обмена тепла между поверхностью почвы и нижележащи¬
ми слоями. С количественной стороны этот процесс характеризу¬
ется тепловым потоком в почву и его теплоаккумуляцией. Влаж¬
ная почва нагревается медленнее, чем сухая, так как на испарение
воды тратится энергия и с уходящими молекулами воды уносится
тепло. Вода имеет сравнительно большую удельную теплоемкость,
так как поглощает больше тепла, чем другие вещества. Поглощае¬
мое количество радиации зависит от инсоляции и альбедо (погло¬
щенная часть = приход — отраженная часть), а не от теплоемкости
поглощающего вещества (почвы, воды или растений). От теплоем¬
кости зависит степень нагрева (повышение температуры) данной
среды при заданном количестве поглощенного ею тепла. Именно
поэтому различные участки земной поверхности даже при одина¬
ковом количестве поглощенной радиации нагреваются по-разно¬
му. Почва сравнительно плохо проводит тепло. Приходящая ради¬
ация поглощается только самым верхним, тонким слоем почвы.
В почву и глубже в грунт поглощенное тепло проникает с боль¬
шим трудом. Самые большие колебания температуры почвы воз¬
можны только на ее поверхности в нескольких первых сантимет¬
рах. В суточном цикле верхний слой почвы нагревается и теряет
тепло быстрее, чем верхний слой водоемов. В воде легко развива¬
ется конвекция, и тепло быстро распространяется на значительную
глубину. На несколько верхних метров в водоеме солнечная ради¬
ация влияет сильнее, чем на несколько верхних сантиметров в по¬
чве. В тепловых особенностях воды и почвы важно то, что удель¬
ная теплоемкость воды больше, чем теплоемкость почвы. В зави¬
симости от состава почвы ее удельная теплоемкость составляет
лишь '/з—'/з часть удельной теплоемкости воды. Следовательно,
воде для того, чтобы температура одного ее грамма повысилась на
1	°С, может потребоваться в пять раз больше тепла, чем такому же
количеству почвы для такого же нагревания. Вода нагревается
медленнее, чем почва, и соответственно медленнее охлаждается.
В результате этого в нескольких первых метрах глубины в воде ус¬
танавливается более однородное распределение температуры, чем
в таком же слое почвы. Поэтому колебания температуры почвы
значительнее, чем в близлежащих водоемах.
С количественной стороны процесс обмена тепла между повер¬
хностью почвы и нижележащими слоями характеризуется тепло¬
вым потоком в почву и теплоаккумуляцией в почве. Тепловой по¬
ток	д т
G-^Ь	(4-22)
гас X — коэффициент теплопроводности почвы; АТ — разность температур между
725

двумя слоями почвы; Д/ — расстояние между слоями почвы в направлении паде¬
ния температуры; / — время.
В зависимости от длительности процессов температурных ко¬
лебаний, суточных, сезонных, годовых выделяют активный слой
почвы. Верхняя граница активного слоя — деятельная поверх¬
ность почвы. Нижней его границей служит поверхность постоян¬
ных температур. Толщина этого слоя примерно в 20 раз больше
суточной глубины колебаний температуры почвы. Когда же речь
идет о суточных или годовых процессах, вводят понятие теплоак-
кумуляции почв. Под дневной, ночной, суточной, сезонной, годо¬
вой теплоаккумуляцией понимают количество тепла, проникаю¬
щее в почву за соответствующий промежуток времени. Дневная
теплоаккумуляция
0^ = 120066^0^	(4.23)
где во — суточное амплитудное значение температуры на поверхности почвы; X —
коэффициент теплопроводности почвы; С — удельная теплоемкость почвы; р —
плотность почвы.
Коэффициент теплопроводности почвы также зависит от ее со¬
става. Так, теплопроводность почвенного воздуха составляет 0,0151,
органического вещества, торфа — 0,0678, воды — 0,351, льда — 1,431,
кварца — 0,6025, гранита — 2,0585 Дж/(см2 • мин • град).
Теплопроводность почвы уменьшается по мере раздробленно¬
сти твердой фазы из-за уменьшения контактов между элементар¬
ными частицами. Теплопроводность резко увеличивается при ув¬
лажнении сухих почв, медленнее — при высокой влажности.
Коэффициент теплопроводности несколько увеличивается при
повышении температуры почвы в результате усиления конвектив¬
ной передачи тепла движущейся водой, передвигающейся в зону с
низкими температурами.
Наиболее теплопроводны песчаные почвы. Они быстрее нагре¬
ваются и охлаждаются при изменении радиационного баланса.
Наименее теплопроводны торфяные почвы, особенно иссушен¬
ные слои, являющиеся хорошим теплоизолятором.
Теплопроводность почвы можно изменять: уменьшать рыхле¬
нием и увеличивать уплотнением.
При расчете передвижения влаги в почве используют коэффи¬
циент температуропроводности ку, см2/с, являющийся функцией
коэффициента теплопроводности X и объемной теплоемкости С,
726

Коэффициент температуропроводности характеризует степень
изменчивости температуры почвы, он имеет максимум при опре¬
деленной влажности.
Суточный ход температуры почвы. Температура на поверхности
почвы зависит от радиационного потока тепла, имеющего перио¬
дические суточные и сезонные колебания. Поэтому в почве про¬
слеживаются аналогичные колебания температуры, амплитуда ко¬
торых уменьшается с глубиной, а также наблюдается сдвиг во вре¬
мени экстремальных значений температуры. Суточные колебания
распространяются на сравнительно небольшую глубину, не пре¬
вышающую 0,5... 1 м.
Независимо от типа почвы период колебаний температуры не
изменяется с глубиной. Это значит, что не только на поверхности,
но и на глубинах остается суточный ход с периодом в 24 ч между
каждыми двумя последовательными максимумами или минимума¬
ми. В суточном ходе минимум наблюдается примерно через пол¬
часа после восхода солнца, на поверхности почвы максимума тем¬
пература достигает около 13... 14 ч. Максимальная температура на
поверхности почвы обычно выше, чем в воздухе, так как в начале
нагревается почва, а от нее нагревается воздух. В Московской об¬
ласти поверхность оголенной почвы летом может достигать 55 *С.
Ночные минимумы температуры, наоборот, бывают на поверх¬
ности почвы ниже, чем в воздухе, так как почва выхолаживается
эффективным излучением. Летом (кроме июля) в Московской об¬
ласти ночные температуры на поверхности почвы могут опускать¬
ся до 0 °С.
Разность суточного максимума и суточного минимума темпера¬
туры называют ее суточной амплитудой. Суточный ход температу¬
ры почвы зависит от экспозиции, крутизны склона, увлажненно¬
сти, почвенного и растительного покрова.
На землях с неглубоким залеганием грунтовых вод глубина рас¬
пространения сезонных колебаний температуры резко уменьша¬
ется.
В зоне избыточного увлажнения наиболее холодными являются
торфяные болотные почвы, что объясняется их высокой влажно¬
стью и теплоемкостью. После осушения эти почвы становятся
теплее, но увеличивается амплитуда суточных колебаний темпера¬
туры из-за иссушения самого верхнего слоя торфа. Днем поверх¬
ность таких почв сильно нагревается, а ночью охлаждается. Ноч¬
ные заморозки здесь прекращаются весной значительно позже,
чем на соседних минеральных почвах, и начинаются они раньше
осенью.
Температура почвы на территории России увеличивается с се¬
вера на юг. Так, на глубине 5 см температура почвы в мае на севе¬
ре европейской части составляет 4 °С, на юге — до 26 °С. Макси¬
727

мальную температуру на этой глубине наблюдают в июле и она
составляет на севере европейской части 10...12*41:, на юге — до
27 °С.
Промерзание почвы начинается при температуре несколько
ниже О °С из-за наличия в почвенной влаге растворенных веществ,
снижающих температуру ее замерзания. Промерзание существен¬
но сказывается на почвообразовании, сокращает вегетационный
период растений и инфильтрацию атмосферных осадков. Снеж¬
ный покров способствует уменьшению глубины промерзания.
Наибольшая глубина промерзания в одной и той же местности за¬
висит от гранулометрического состава почвы и ее влажности. Гли¬
нистые влажные почвы промерзают на меньшую глубину, чем
песчаные сухие, а торфяно-болотные почвы еще меньше (в Мос¬
ковской области, например, только на 50...70 см).
Скорость оттаивания также зависит от свойств почв. Обычно
она пропорциональна максимальной глубине промерзания:
интенсивнее оттаивают песчаные, затем глинистые и торфяные
почвы.
В районах, где средняя годовая температура воздуха отрица¬
тельная, образуется многолетняя мерзлота. В России эта зона со¬
ставляет около 50 % всей площади и размещается на северо-восто¬
ке европейской части и на севере азиатской части.
В зоне с многолетней мерзлотой формируются слаборазвитые
маломощные надмерзлотные почвы, часто переувлажненные. Ле¬
том они оттаивают на небольшую глубину (от 40...50 см на край¬
нем севере до 1...2 м на юге зоны).
Годовой ход температуры почвы. Годовой ход температуры по¬
чвы в умеренных широтах характеризуется обычно одним макси¬
мумом в июле или августе и одним минимумом в январе или фев¬
рале.
С глубиной амплитуда годового хода температуры почвы
уменьшается, время наступления максимума и минимума темпе¬
ратуры на разных глубинах запаздывает. В северных широтах глу¬
бина проникновения годового хода температуры почвы составляет
примерно 25 м, в средних широтах — 15...20 м, в южных — при¬
мерно 10 м. Ниже этих глубин лежит слой постоянной годовой
температуры. Время наступления максимума и минимума темпе¬
ратуры с глубиной запаздывает в среднем на 20...30 сут на каждый
метр глубины. Наибольшую амплитуду годовых колебаний темпе¬
ратуры наблюдают на оголенной почве. Амплитуды колебаний по¬
верхности почвы, покрытой снежным покровом, а летом травой,
сильно сглажены. Летом оголенная почва теплее почвы под есте¬
ственным покровом, зимой в умеренных широтах оголенная по¬
чва значительно холоднее почвы под снежным покровом.
Когда средняя месячная температура поверхности почвы в те¬
728

чение года изменяется, годовой ход температуры почвы имеет пе¬
риод 12 мес. Разность многолетних средних температур самого
теплого и самого холодного месяцев года позволяет оценить годо¬
вую амплитуду, которая с широтой увеличивается. Растительный
покров летом снижает температуру на поверхности почвы, а снеж¬
ный покров зимой ее повышает. Действие растительного покрова
летом и снежного зимой уменьшает годовую амплитуду темпера¬
туры на поверхности почвы (примерно на 10 °С). Амплитуды ко¬
лебаний с глубиной уменьшаются. При возрастании глубины в
арифметической прогрессии амплитуда колебаний температуры
уменьшается в геометрической прогрессии. В средних широтах
амплитуды годовых колебаний убывают практически до нуля на
глубине около 15...20 м, образуя слой постоянной годовой темпе¬
ратуры. Глубина, на которой затухают годовые колебания, в 19 раз
больше, чем глубина, на которой затухают суточные колебания.
Распределение температуры в почве по вертикали зависит от сезо¬
на года. Летом она понижается от поверхности почвы в глубину,
зимой растет.
Соотношение температур воздуха и почвы для растений. Средне¬
годовая температура воздуха ниже среднегодовой температуры по¬
чвы от десятых долей градуса до 4 °С и более. Для различных пун¬
ктов наблюдения среднегодовые температуры воздуха и почвы
приведены в таблице 4.4.
4.4.	Среднегодовые температуры воздуха и почвы, °С
Пункт наблюдения
Среднегодовая
температура воздуха
на высоте 2 м
Среднегодовая
температура почвы \ Разность
на глубине 20 см j
Санкт-Петербург	4,1	5,6	1,5
Москва	3,6	6,4	2,8
Барнаул	0,4	5,3	4,9
Подобная закономерность обусловлена различным увлажнени¬
ем почвы, глубиной ее промерзания, цветом почвы (альбедо). Се¬
верные влажные почвы прогреваются менее интенсивно, чем ма-
лоувлажненные почвы юга. Уменьшение континентальности с во¬
стока на запад (большие запасы холода в почве, длительность и
глубина ее промерзания) приводит к изменению в соотношении
температур воздух — почва.
Развитие растений зависит от температурных условий. Биологи
отмечают, что на растение действует разность температур между
воздухом и почвой. Она может быть положительной, отрицатель¬
ной или нейтральной. Приспособленность надземных и подзем¬
ных органов к разным температурам — одно из условий, опреде¬
ляющих границы распространения видов растений на земной по¬
верхности. В начальный период жизни для растений более благо¬
729

приятен положительный температурный градиент, когда почва
теплее воздуха. При положительном температурном градиенте
развивается растительность полупустынь, а при дополнительном
орошении — и культурная растительность. На холодных почвах,
нагревающихся медленно, днем образуется большая, а ночью ма¬
лая разность температур, растения имеют приземистый вид, обра¬
зуют хорошие корни, накапливают много органических веществ.
На почвах, быстро нагревающихся, днем образуется малая, а но¬
чью большая разность температур между воздухом и почвой. Рас¬
тения на таких почвах интенсивно развивают свои надземные час¬
ти, стебли, цветки, имеют высокий рост, но обладают плохой кор¬
невой системой. Поэтому для хорошего урожая надземной части
растения выращиваются на теплых почвах (бахчевые), на более
холодных почвах — растения с подземной частью (картофель,
свекла).
Рис лучше развивается при повышенных температурах почвы и
воды.
Высшие растения приспособлены к отрицательному темпера¬
турному градиенту, когда почва в дневные часы летом на 3...8 °С
холоднее воздуха. Сами растения, развивая в вегетационный пе¬
риод надземную массу, затеняют почву и увеличивают разность
температур воздух — почва, переходя из теплолюбивых к холодо¬
стойким. Уровни температур этих двух сред для разных групп ра¬
стений неодинаковы в течение всей их жизни. Поэтому правиль¬
нее было бы говорить не о разности температур воздуха и почвы
как условий развития растений, а о разных температурных услови¬
ях, необходимых для развития и роста отдельных органов расте¬
ний, так как у каждого растения, отдельных его частей имеются
оптимальные и критические условия на отдельных этапах жизни.
Для экологических и производственных условий температур¬
ный режим почвы целесообразно оценивать по средней темпера¬
туре почвы на глубине 20 см (пахотный слой), периоду со средни¬
ми температурами выше 5 и 10 °С, сумме температур за указанные
периоды.
Микроклимат приземного слоя атмосферы. Помимо климата ат¬
мосферы, определяющего главные особенности физиологиче¬
ских процессов и почвообразования, большое значение имеет
местный климат, получивший название «микроклимат». Все
мелкомасштабные климаты формируются в пределах ограничен¬
ной области непосредственного взаимодействия подстилающей
поверхности с атмосферой. (Возникновение того или иного типа
микроклимата определяется в основном формами рельефа, экспо¬
зицией склонов, видом растительного покрова и увлажнения зе¬
мель.) В одном и том же климатическом районе ландшафта над
близко расположенными участками земной поверхности, разно¬
730

образного строения и свойств наблюдаются различные варианты
микроклимата атмосферы. Микроклимат характерен для уровня
фаций, подурочищ, урочищ. Географическая же местность всегда
сопряжена не с одной микро- или мезоформой рельефа, а с их
морфогенетической совокупностью. Она служит связующим зве¬
ном между локальными геосистемами и ландшафтом, и не всегда
удается провести четкую грань между собственным климатом лан¬
дшафта и микроклиматом местности, хотя микроклиматические
параметры существенно зависят от особенностей местного кли¬
мата.
Микроклиматология изучает внутрисуточное изменение радиа¬
ционного, теплового и водного балансов в приземном слое возду¬
ха и почве. Микроклиматические наблюдения проводят по специ¬
альным методикам. Область микроклиматических изменений рас¬
пространяется на приземный слой воздуха высотой до 2 м от по¬
верхности Земли и его сопряжение с поверхностными слоями
почвы. Микроклиматические возмущения воздуха и почвы зави¬
сят от строения и свойств подстилающей поверхности. Для мик¬
роклимата имеет значение экспозиция подстилающей поверхно¬
сти относительно стран света, неровности микро- и макрорелье¬
фа, почвы, степень увлажненности почв, особенности раститель¬
ного покрова, литология поверхностного слоя и пр. Эти условия
локально формируют радиационный, водный и тепловой баланс
деятельной поверхности. В результате имеют место микроклима¬
тические различия в режиме температуры почвы и воздуха, влаж¬
ности, испарении. На самом низком уровне пограничного слоя
атмосферы с поверхностью раздела влияние особенностей подсти¬
лающей поверхности становится настолько сильным, что возни¬
кают особые микроклиматические явления. Например: конденса¬
ция, дымка, туманы, жидкий налет, охлаждение, заморозки, иней,
обледенение, аномальные амплитуды и градиенты температуры,
промерзание почвы, изменение инсоляции и скорости ветра, цир¬
куляции воздуха, локальное влагосодержание, испарение и влаго-
оборот, загрязнение, смог и другие возмущения. Над лугом и со¬
седним лесом, над пашней и болотом, оврагом или озером, вблизи
водоема и в отдалении от него микроклиматические условия при
общем типе климата будут в большей или меньшей степени разли¬
чаться. Сокращение горизонтального и вертикального масштаба
помогает раскрыть внутри достаточно однородного климата мест¬
ные контрасты микроклимата.
Микроклимат, формирующийся среди растительности, назы¬
вают фитоклиматом. Его изучают на полях в посевах сельскохо¬
зяйственных культур разной высоты. Наблюдая за составляющи¬
ми радиационного и теплового балансов, их сравнивают со значе¬
ниями, полученными на открытом участке.
731

Обычно микроклимат и фитоклимат изучают, сравнивая наблю¬
дения за метеорологическими элементами в заданных точках тер¬
ритории по формам рельефа и под различной растительностью.
Микроклиматические наблюдения постоянно не проводят в
отличие от обычных метеорологических, которые проводят года¬
ми для выявления многолетнего режима. Это многоразовые ис¬
следования, которые позволяют установить различия между уча¬
стками фаций, урочищ, местности, сравнить эти показания с
данными постоянно действующей в этом районе метеорологи¬
ческой станции.
Анализ климата ландшафта основывается на материалах, полу¬
ченных в стационарных условиях нескольких метеостанций, где
временной масштаб атмосферных явлений усреднен за многолет¬
ний период.
Локальные климаты ограничены в пространстве и во времени,
но имеют большое значение для общества, поскольку любая дея¬
тельность человека (социальная и экономическая) осуществляется
в нижней части атмосферы. В условиях все увеличивающегося
природопользования человек быстро меняет естественные атмос¬
ферные процессы в ландшафте. Локальные различия климата по¬
зволяют лучше понять последствия деятельности человека и оце¬
нить влияния последствий для других отраслей.
Микроклимат почвы. В климате почвы рассматривают микро¬
климат верхних слоев почвы, так как имеют место различия тем¬
пературы почвы по горизонтали в зависимости от ее свойств и ра¬
стительного покрова. Микроклимат почвы в поле, на суходольном
лугу, на мелиорируемом участке значительно отличается.
Под микроклиматом почвы подразумевают все особенности
местного климата почвы, меняющиеся на небольших расстояниях,
которые возникают под влиянием различий в почвенном покрове
и его гранулометрическом составе, в рельефе, растительном по¬
крове, глубине залегания грунтовых вод и т. п., а также под влия¬
нием мелиоративных, агрономических и агротехнических особен¬
ностей. Поглощенная деятельной поверхностью лучистая энергия
Солнца превращается в тепловую и передается как вглубь почвы,
так и в прилегающие слои воздуха. Тепловой поток в почву опре¬
деляется кондуктивной и конвенктивной теплопередачей. Значе¬
ние коэффициента теплопроводности определяется физическими
особенностями почвы, обусловливающими не только молекуляр¬
ную теплопроводность, но и ряд других явлений. В передаче тепла
от поверхности в глубину почвы и обратно определенное значение
имеет передвижение воды как жидкой, так и газообразной. Вода,
просачиваясь в глубину почвы или, наоборот, поднимаясь по ка¬
пиллярам, переносит с собой тепло. Тепло, затраченное на испа¬
рение воды в одном слое, может выделиться в другом слое, где во¬
732

дяной пар конденсируется. В верхнем слое почвы наблюдаются
большие по сравнению с воздухом вертикальные градиенты тем¬
пературы.
Соотношение температур воздуха и почвы определяется их гра¬
нулометрическим составом, теплоемкостью почв, увлажненно¬
стью, наличием растительности и видом. Причины больших вер¬
тикальных градиентов температуры в верхнем слое почвы иные,
чем у воздуха, где решающее значение имеет турбулентный тепло¬
обмен в отличие от почвы, у которой объемная теплоемкость бо¬
лее чем в 1000 раз больше по сравнению с воздухом. Градиент тем¬
пературы убывает с глубиной, так как большая часть тепла погло¬
щается верхними слоями, а тепловой поток с глубиной ослабевает.
Суточная амплитуда температуры, так же как и годовая, с глуби¬
ной затухает. Физическое обоснование тех или иных особенно¬
стей микроклимата и местного климата сводится к вскрытию осо¬
бенностей теплового и водного баланса деятельной поверхности,
к выявлению значения отдельных их компонентов. Изучение кли¬
мата и микроклимата почв целесообразно начинать с изучения
теплового и водного балансов участка поверхности, при рассмот¬
рении которых учитывают не только местные особенности, но и
общеметеорологические условия, вскроются причины сходства,
различий и изменчивости в зависимости от природных, погодных
и антропогенных условий.
Основной фактор, формирующий микроклимат почв, — пря¬
мая радиация, так как явления микроклимата непосредственно
связаны с солнечной погодой. В пасмурные дни микроклимати¬
ческие различия сглаживаются.
Проникновение солнечных лучей в глубину растительного по¬
крова зависит от его густоты, расположения и формы листвы, ее
плотности, что в основном и определяет различие микроклиматов
растительности и почвы. Не вся радиация, попадающая на дея¬
тельную поверхность, поглощается почвой. Часть радиации в за¬
висимости от отражательной способности поверхности почвы
(альбедо) возвращается в атмосферу. Значение альбедо — один из
существенных факторов, определяющих различия в микроклимате
и местном климате почвы. (Для европейской территории России
составлены карты альбедо по сезонам.) На тепловые процессы в
почве непосредственное воздействие оказывают не отдельные
компоненты радиационного баланса, а баланс в целом. В суточ¬
ном и годовом ходе знак радиационного баланса может быть по¬
ложительным или отрицательным. Он в большинстве случаев оп¬
ределяет знак градиентов температуры и направление потока
тепла.
Для летнего времени в ночные часы характерно отрицательное
соотношение радиационного баланса дня и ночи. Оно в 5...6 раз
733

меньше напряжения положительного баланса дневных часов и ха¬
рактеризуется эффективным излучением, непосредственно свя¬
занным с температурой излучающей поверхности. Летом эффек¬
тивное излучение имеет хорошо выраженный суточный ход, воз¬
растая к полудню за счет резкого повышения температуры поверх¬
ности почвы. Днем, по мере роста облачности уменьшается
прямая радиация, но возрастает рассеянная радиация и уменьша¬
ется отдача тепла путем эффективного излучения. При пасмур¬
ном небе и инверсии температуры эффективное излучение мо¬
жет иметь даже положительный знак, когда в результате длинно¬
волнового обмена теплом поверхность почвы не теряет, а, наобо¬
рот, получает тепло.
Такое явление часто наблюдают, в частности при теплых адвек¬
циях в осеннее время года. С увеличением высоты местности эф¬
фективное излучение возрастает за счет уменьшения содержа¬
ния водяного пара в воздухе и ослабления инверсии температур в
ночное время. Вершины возвышенностей теряют больше тепла
эффективным излучением, чем котловины и ложбины. В летний
период эффективное излучение почвы тесно связано с макрокли-
матическими условиями. Солнечная радиация, радиационный ба¬
ланс, эффективное излучение, развитость растительного покрова,
облачность, время суток формируют на участках, расположенных
рядом, индивидуальные особенности, приводящие к различию в
микроклимате почв.
Микроклимат почвы влияет на происходящие в почве биологи¬
ческие и биохимические процессы, ускоряя или замедляя их тече¬
ние и обусловливая во многом плодородие почвы. Образование
гумуса, синтез и разложение в почве органических веществ, жиз¬
недеятельность микроорганизмов и всей почвенной фауны про¬
исходят при активном участии тепла, влаги и воздуха в самой по¬
чве. Поэтому географическое распределение почв связано не
только с атмосферным климатом, но и главным образом с по¬
чвенным климатом, а почвенная микрозональность — с микро¬
климатом почвы.
Заморозки на почве. Заморозками называют понижение темпе¬
ратуры воздуха и деятельной поверхности до О °С и ниже на фоне
положительных средних суточных температур воздуха. Сведения о
заморозках требуются для оценки морозоопасности территорий,
обоснования размещения теплолюбивых культур, установления
сроков сева и уборки, селекции растений на морозостойкость,
разработки мер защиты. В Нечерноземной зоне опасные замороз¬
ки наблюдаются поздней весной, в июне, августе, ранней осенью.
Различают три типа заморозков: адвективные, радиационные, ад¬
вективно-радиационные. Адвективные возникают вследствие
вторжения холодного воздуха арктического происхождения. При
734

этом температура воздуха понижается во всем приземном слое.
Они могут длиться подряд несколько суток, охватывают большие
территории и мало зависят от местных условий. Радиационными
заморозки называют тогда, когда температура воздуха на неболь¬
шой высоте над почвой остается выше нуля, но сама почва или
растения в ясную и тихую ночь охлаждаются путем эффективного
излучения земли до отрицательной температуры.
Необязательно, чтобы температура воздуха опускалась ниже
нуля на высоте 2 м, но в самом нижнем припочвенном слое возду¬
ха она в это же время опускается до нуля и ниже, приводя к по¬
вреждению сельскохозяйственные культуры. При отсутствии тур¬
булентности охлаждающийся от почвы воздух не переносится
выше, подвергается длительному охлаждению и имеет место при¬
земная инверсия температуры. Заморозки чаще наблюдают в ни¬
зинах, чем на возвышенных местах или на склонах, так как в во¬
гнутых формах рельефа ночное понижение температуры воздуха
усиливается при длительном застое.
4.5.	ВОЗМОЖНОСТИ ТЕПЛОВОЙ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Рассмотрим возможности направленного воздействия на неко¬
торые составляющие уравнения теплового баланса.
Радиационный баланс может быть преобразован:
путем ограничения или перераспределения поступления пря¬
мой солнечной радиации S с помощью использования различных
экранов, затеняющих устройств, озеленения и пр.;
введения дополнительных источников инсоляции, например
осветителей со спектром, близким к солнечному, с зеркальной
фокусировкой, использования устройств вторичного отражения
солнечного света с околоземных орбит и др.;
изменения альбедо подстилающих поверхностей с помощью
мульчирования и использования растительного покрова с разны¬
ми отражательными свойствами, а также с помощью мероприя¬
тий, увеличивающих или уменьшающих толщину снежного по¬
крова и др.;
изменения эффективного излучения в результате опосредован¬
ных воздействий на температуру деятельного слоя почвы и при¬
земного слоя воздуха, содержания водяных паров в воздухе и др.
Расход тепла на испарение и турбулентный поток тепла могут
быть преобразованы:
за счет изменения коэффициента турбулентного обмена к в ре¬
зультате воздействия на скорость ветра и его распределения в при¬
земном слое, изменения микрорельефа, шероховатости деятель¬
ной поверхности (высоты и структуры растительного покрова);
735

изменения градиента температуры в приземном слое с помо¬
щью нагрева или охлаждения (пассивными или активными спосо¬
бами) нижней части приземного воздуха;
изменения градиента влажности воздуха вследствие ограниче¬
ния испарения или увеличения увлажненности, например ороси¬
тельной или осушительной гидромелиорацией, мульчированием
поверхности почвы;
ограничения обмена теплом и влагой воздуха и почвы, воздуха
и растений (например, мелкодисперсным поливом растений) и др.
Поток тепла в почву может быть преобразован следующим об¬
разом:
изменение теплофизических свойств почвы, например ее плот¬
ности, влагосодержания;
изменение вертикального распределения температуры почвы
путем обогрева или усиления аэрации и др.;
ветрозащита — в результате снижения затрат тепла на испаре¬
ние;
полив и мульчирование полимерной пленкой — вследствие
увеличения поглощенной коротковолновой радиации, уменьше¬
ния эффективного излучения и потерь тепла на турбулентный
тепло- и влагообмен;
удаление теплоизолирующего слоя;
подветренное расположение участка — в результате ослабления
турбулентного теплообмена;
полив ночью — из-за сокращения расхода тепла на испарение
при и после проведения полива;
привнесение в почву дополнительного тепла с поливной водой,
увеличение теплопроводности и теплоаккумуляции почвы;
размещение участка на склоне южной экспозиции — в резуль¬
тате увеличения потока солнечной радиации.
Преобразование той или иной компоненты уравнений радиа¬
ционного и теплового баланса согласно закону сохранения энер¬
гии приводит к соответствующему изменению других составляю¬
щих. Тем не менее при одном и том же количестве тепла, поступа¬
ющего в почву, ее нагрев может существенно изменяться в зависи¬
мости от вертикального распределения потока тепла и условий его
накопления.
4.6.	ПУТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МИКРО- И МЕЗОМАСШТАБНЫЕ
ПРОЦЕССЫ
На современном уровне развития науки и техники распростра¬
нены пассивные и активные пути воздействия на микроклимат.
Пассивные воздействия позволяют преобразовать, иерераспреде-
736

лить, уменьшить или аккумулировать тепловую энергию и влагу,
активные воздействия на микроклимат принудительно искусст¬
венно обогревают территорию. К направленным воздействиям от¬
носятся.
1.	Перераспределение естественной коротковолновой и длин¬
новолновой радиации, поступающей к деятельной поверхности.
2.	Увеличение, уменьшение и перераспределение влаги, посту¬
пающей к поверхности почвы, стока талых и дождевых вод.
3.	Изменение процессов тепло- и влагообмена в почве.
4.	Искусственное преобразование форм микро- или мезорель¬
ефа.
5.	Изменение свойств деятельной поверхности растительно¬
стью.
6.	Преобразование ветрового режима искусственными ветро¬
выми экранами, изменением шероховатости, проветриваемости.
7.	Изменение структуры почвы (агрегатного состава, плотнос¬
ти, пористости).
8.	Изменение режима увлажнения приземного воздуха.
9.	Создание искусственных акваторий, прудов, озер, водохра¬
нилищ.
10.	Мульчирование поверхности почвы экранами, суспензиями,
пленками.
11.	Изменение процессов оттаивания или промерзания почв.
12.	Искусственный обогрев или охлаждение почвы и приземно¬
го воздуха.
Активные способы управления. Основаны на применении раз¬
личных надземных поверхностных или внутрипочвенных тепло¬
обеспечивающих систем, снабженных искусственным источником
энергии. Их можно разделить на три основные группы: обогрев с
помощью рассредоточенных источников тепла, сосредоточенных
источников тепла и смешанный обогрев, при котором источники
тепла сочетают в различных комбинациях.
К первой группе относятся системы электрического отопле¬
ния, состоящие из асфальтобетонных блоков, а также системы,
принцип работы которых основан на электродном эффекте. При
электродном обогреве через почву пропускают электрический ток.
Электрообогрев осуществляется с помощью экрана и рассредото¬
ченного или сосредоточенного источника тепла. Нагревательные
устройства из неизолированных проводов размещают под корне¬
обитаемым слоем почвы. Над нагревательными проводами распо¬
лагают экранирующую сетку. Электрический ток протекает по на¬
гревательным проводам через почву к экранирующей сетке.
Почвенный обогрев с помощью сосредоточенных источников
тепла — наиболее распространенный способ обогрева. В зависи¬
мости от вида теплоносителя его реализуют либо с помощью
737

стальных или асбестоцементных труб (теплоноситель — горячая
вода или пар), либо с помощью бетонных пустотелых блоков (теп¬
лоноситель — нагретый воздух или продукты сгорания). Энерге¬
тической базой внутрипочвенного обогрева служат сбросные теп¬
лообменные теплые воды атомных и тепловых электростанций,
других промышленных предприятий. В особых случаях заданный
тепловой режим на ограниченных площадях можно обеспечить,
применяя системы инфракрасного обогрева или плоские электро-
обогреваемые утеплители, воздухонагревательные установки.
Источником тепла может быть стационарный теплогенератор,
обслуживающий определенную территорию, либо передвижной
отопительный агрегат, обогревающий в циклическом режиме не¬
сколько участков. Во время работы отопительной установки почва
подвергается термическому воздействию, а в остальное время теп¬
лообмен определяется естественными факторами, обусловливаю¬
щими, как правило, охлаждение почвы. Тепловая зарядка почвы с
помощью периодически действующего источника представляет
собой динамический процесс, состоящий из режима нагревания
почвенного массива и режима его охлаждения, наступающего после
отключения отопительной установки. Активное управление обес¬
печивает значительный термический эффект (10,.. 20 °С) даже при
неблагоприятных погодных условиях. Для активного обогрева зе¬
мель требуются искусственные источники энергии и тепла. Поэто¬
му применение таких способов обогрева почвы ограничено, в ос¬
новном это возможно вблизи промышленных или природных теп¬
ловых источников. Наиболее доступны пассивные способы регули¬
рования теплового режима земель и приземного слоя воздуха.
Пассивные способы управления. Энергетической основой пас¬
сивного управления служит солнечное тепло и искусственное из¬
менение условий формирования теплового режима почв. Возмож¬
ность воздействия на приток солнечной энергии к земной поверх¬
ности ограничена. Поэтому пассивное управление тепловым ре¬
жимом осуществляется за счет полного или рационального
использования фактических природных тепловых ресурсов с целе¬
сообразным перераспределением тепла в энергоемких процессах и
дополнительного применения всевозможных вспомогательных
приемов. Пассивное управление позволяет получить различный
положительный или отрицательный термический эффект, но на¬
ходящийся в прямой зависимости от погодных и климатических
условий, способа воздействия и ряда других факторов. При резких
изменениях погодных условий они не Moiyr обеспечить регулиро¬
вание теплового режима в требуемых пределах. К пассивному уп¬
равлению тепловым режимом открытого грунта относят: агрофи¬
зические, гидромелиоративные, агротехнические, агрономические
и другие приемы, обладающие термической эффективностью, не
738

превышающие в среднем 3... 5 °С. При пассивном воздействии ча¬
стично изменяются радиационные, тепловые, термические харак¬
теристики. Результирующая всех тепловых процессов — темпера¬
тура почвы, поэтому при рассмотрении различных способов воз¬
действия на тепловой режим земель она служит критерием его из¬
менения.
Пассивные способы управления тепловым режимом земель
следующие:
1	тип — создание на поверхности раздела почва — воздух теп¬
лоизоляционных укрытий (пенистых, сыпучих, волокнистых, раз¬
личными предметами), изменяющих радиационный баланс, теп¬
лообмен между почвой и воздухом, тепловой поток в почву; нане¬
сение на поверхность почвы материалов с иными теплофизиче¬
скими характеристиками, обеспечивающими хороший тепловой
контакт между почвой и этими материалами;
2	тип — целенаправленное изменение отражательной (измене¬
ние альбедо), т. е. нанесение на поверхность почвы красителей
(мела, опилок, угольной пыли, торфа и др.), и излучательной спо¬
собности почвы (укрытие, затенение, задымление, противозамо-
розковые поливы);
3	тип — укрытие поверхности почвы прозрачными, полупроз¬
рачными, непрозрачными пленочными материалами, контактиру¬
ющими или не состоящими в тепловом контакте с поверхностью
почвы (прозрачные, полупрозрачные оболочки, например тун¬
нельного типа);
4	тип — целенаправленное изменение теплофизических харак¬
теристик почв и грунтов (поверхностное пескованис, рыхление,
глубокое рыхление, уплотнение, осушение, увлажнение);
5	тип — профилирование поверхности и экспозиций: гребнева-
нием, грядованием; изменением экспозиции профильной поверх¬
ности или крутизны откоса; террасированием склонов;
6	тип — создание лесополос, кулис из растительности, измене¬
ние шероховатости поверхности: с помощью кустарниковой или
высокостебельной растительности, разрыхления поверхности;
7	тип — затенение поверхности за счет изменения густоты вы¬
ращивания растений (ширины междурядий и расстояния между
растениями в ряду, густотой посевов);
8	тип — использование биотоплива (навоза);
9	тип — изменение оптических свойств, приземного слоя воз¬
духа (задымление, использование аэрозолей);
10	тип — целенаправленное уменьшение влагосодержания
(осушением земель);
11	тип — увеличение влагосодержания (орошение земель дож¬
деванием, увлажнение капельным, мелкодисперсным способом,
поверхностный полив, шлюзование, создание водохранилищ).
739

Влияние осушения. Оно оказывает влияние на тепловой режим
почв, является одним из приемов гидротермических мелиораций.
В условиях избыточного увлажнения гидромелиорации направ¬
лены на устранение избытка воды и поддержание требуемого для
сельскохозяйственных растений режима влажности почвы и уров¬
ня грунтовых вод (на объектах с грунтовым типом питания). Глу¬
бина залегания уровня грунтовых вод и влажность почвы, как из¬
вестно, влияют на ее тепловой режим. Различная глубина уровня
грунтовых вод формирует различное воздухо- и влагосодержание в
почве, что изменяет условия тепло- и влагообмена поверхности с
атмосферой и нижележащими слоями почвы. Под влиянием осу¬
шения на поверхности почвы изменяется структура радиационно¬
го и теплового балансов. Радиационный баланс тесно связан с ус¬
ловиями преобразования солнечной энергии в тепловую на повер¬
хности почвы. Измененный радиационный баланс трансформиру¬
ет тепловой баланс. Идет перераспределение тепловых потоков
между составляющими теплового баланса: турбулентным теплооб¬
меном, потоком тепла в почву и испарением. Снижение влажнос¬
ти верхнего слоя почвы уменьшает теплоемкость и повышает теп¬
лопроводность, т. е. улучшается способность почвы проводить и
аккумулировать тепло. В результате температурный режим почвы
и воздуха на осушенных землях изменяется. Осушение заболочен¬
ных или избыточно увлажненных земель Нечерноземной зоны
улучшает их тепловой режим и микроклимат, повышает тепло-
обеспеченность почв, способность почвообразования, удлиняет
вегетационный период.
Влияние орошения. При орошении дождеванием наиболее су¬
щественно снижается температура поверхности почвы, но с глуби¬
ной охлаждающее влияние постепенно уменьшается. После поли¬
ва в почве создаются отрицательные градиенты температуры,
уменьшается суточная амплитуда на поверхности и по глубине.
Снижение температуры почвы объясняется изменением структу¬
ры радиационного и теплового балансов, главным образом за счет
увеличения расхода энергии на испарение и тем, что температура
поливной воды в дневное время, как правило, ниже температуры
поверхности почвы. Продолжительность охлаждающего влияния
поливов может наблюдаться от одних до нескольких суток.
Поливы дождеванием можно проводить не только в светлое, но
и в ночное время. При проведении поливов дождеванием в ноч¬
ное время возникает утепляющий микроклиматический эффект.
Это происходит оттого, что благодаря большой влажности и повы¬
шенной теплопроводности орошаемой почвы идет приток тепла
из глубинных слоев почвы к ее поверхности. Поверхность орошае¬
мой почвы ночью в последующее дневное время нагревается силь¬
нее, чем орошаемой в дневное время. Причиной изменения тем¬
740

пературного режима почвы при ночных поливах можно глкжс
считать теплообмен между поливной водой и почвой, увеличим!
ющий теплосодержание последней.
Помимо утепляющего эффекта, наблюдаемого в ночное время,
ночное орошение оказывает и меньшее охлаждающее влияние на
температурный режим воздуха в последующий период по ераш со
нию с орошением, проводимым в дневное время. Продолжи гель
ность утепляющего влияния ночного полива на температуру но i
духа может составить до 9,5 сут.
Полив по бороздам оказывает меньшее охлаждающее влияние
на температуру почвы из-за прогрева воды, бегущей по борозде.
Пример. В Ферганской долине изучали закономерности формировании
теплового режима воздуха и почвы при поливе хлопчатника по бороздам подо!!
пониженной температуры, так как на крупных реках, имеющих снегово-ледпико
вый тип питания, построены водохранилища сезонного и многолетнего pciyini|x>
вания. Их особенность — высокий уровень заполнения (глубина может доетшам.
300 м), что при ледниковом типе питания приводит к плохой прогреваемости под
ной толщи. Водозабор из водохранилищ осуществляют в основном из нижинх н>
ризонтов, поэтому вода на орошение идет в магистральный канал с темпера гур<»П
15...	17 °С, что на 5...10°С ниже требуемой для нормального развития растем пП
Результаты экспериментов показали, что прогрев оросительной воды, движущей
ся от водохранилища по магистральному каналу, незначителен и составляет I < ’
на 40 км. В межхозяйственных и внутрихозяйственных распределителях при р.»
ходах 0,5...3 м3/с на нагрев воды на 1 °С приходится 1...3 км длины. При днижемии
воды на орошаемом поле по временным оросителям и поливным боршдам >Ф
фективность прогрева повышается и составляет в дневное время 0,3...0,6 < каж
дые 10 м длины, в ночное время она сохраняется, но за счет отдачи тепла tcupcroit
днем почвой. Через сутки после начала полива температура корнеобитаемот слоя
почвы снижается на 20%, в частности при подаче воды в борозду с температурой
17 °С температура почвы в борозде за сутки снижается на 5...8 °С. Восстановлен иг
температурного уровня почвы после окончания полива до оптимального шачемпн
происходит за 7... 10 сут. При поливе водой с пониженной температурой уд.иши
кугся сроки прохождения фаз развития растений, что в конечном итоге сшгалсч
среднюю урожайность на 20% и более, а также качество собранного урожаи.
Агротехнические способы управления. Воздействие на тепловом
режим почв в период вегетации растений возможно за счет иску<
ственного изменения микрорельефа поверхности почвы с иомо
щью гряд или гребней. Профилирование поверхности способстну
ет повышению температурного режима почв до 5 °С.
Дополнительно определяют наиболее выгодную ориентацию
гряд и гребней в пространстве и параметры их поперечного ст
чения. На склонах оптимальной экспозиции и крути мил мо
сравнению с горизонтальной поверхностью количество прямом
радиации за период с апреля по август может увеличиться до
50...60	%.
Мульчирование поверхности. Это эффективное
средство пассивного воздействия на тепловой режим гючн. Для
этого на поверхность почвы наносят различные материалы: соло
/II

му, навоз, опилки, золу, угольную пыль, мел, торфяную крошку,
листья, гравий, песок, различные краски, бумагу, синтетический
латекс или полимерные пленки различных цветов. Так, примене¬
ние черной мульчбумаги повышает температуру пахотного слоя
на 5 °С.
Улучшения теплового режима добиваются за счет снижения
физического испарения с поверхности почвы. Для этого ее повер¬
хность обрабатывают латексом (дозой 1,5 т/га) или полиакрила¬
мидом (1 т/га). Наибольших температур в корнеобитаемом слое
торфяной или минеральной почвы достигают на участках, муль¬
чированных светопрозрачной полиэтиленовой пленкой. Терми¬
ческий эффект в слое 0...0,1 м составляет 5...10вС в зависимости
от метеоусловий и развития растительного покрова.
На участках, мульчированных черной полиэтиленовой плен¬
кой, температура приземного слоя воздуха на 1...2 °С выше, чем на
открытом участке (для области г. Санкт-Петербурга), в верхнем
слое минеральной почвы днем ниже, чем на контрольном участке.
Термический эффект составляет днем около —2 °С, а в ночное вре¬
мя суток — +1 °С.
Влияние механической обработки почвы.
Рыхление и прикатывание изменяют плотность почвы. При рых¬
лении сухой почвы происходит суточное снижение амплитуды
температуры на глубине 0,05 м до 7 “С. В дневные часы температу¬
ра рыхлой почвы примерно на 3,5 °С ниже, а в вечерние и ночные
часы на 1,8...3 °С выше, чем температура плотной (неразрыхлен-
ной) почвы. С увеличением влажности почвы температурный эф¬
фект рыхления заметно снижается, а с уменьшением влажности —
увеличивается. Укатывание повышает температуру почвы на глу¬
бине 0,03 м на 2...4 °С по сравнению с взрыхленной делянкой.
В начале вегетационного периода (май—июнь) прикатывание по¬
вышает температуру на поверхности почвы на 1...2°С и в пахот¬
ном слое на 0,1...0,5 °С. Во вторую половину вегетации (июль—ав¬
густ) прикатывание, наоборот, уменьшает температуру в пахотном
слое на 0,1...0,5 °С. Это объясняется тем, что развитие листовой
поверхности уменьшает приток солнечного тепла к поверхности
почвы, охлаждая ее во вторую половину вегетации.
Влияние шероховатости поверхности почвы.
Изменение или преобразование ветрового режима также влияет
на температуру почвы. Специальные посевы быстрорастущих од¬
нолетних высокостебельных растений (сорго, кукуруза, подсол¬
нечник и др.) или кустарниковые кулисы и лесополосы позволяют
создавать «парниковый эффект». Температура почвы в дневные
часы в междурядьях высокостебельных растений примерно на 3 °С
выше, чем на открытом месте.
Применение полимеров и термосифонов.
742

Воздействовать на тепловой режим можно с помощью полимер
ных пенообразователей, которые распыляют на поверхности но
чвы, или термосифонного способа обогрева открытого грунта
(табл. 4.5). Сравнительный анализ применимости этих приемом
регулирования теплового режима земель показывает, что термоси
фонный способ обогрева, использование пенообразователей, мне
сение вермикулита, обработка почвы латексом и полиакрилами
дом, мульчирование почвы различными материалами (кроме но
лиэтиленовых пленок) не получили массового распространении
по ряду причин: трудность практической реализации способом,
экономическая нецелесообразность и т. д.
4.5.	Термическая эффективность некоторых пассивных приемов регулировании
климата почвы
Способ
Изменение теп¬
лового режима
почвы. ’С
Географический райо)!
Приемы, позволяющие повысить температуру почвы
в пахотном слое
Осушение торфяников
3...5
Районы Центра; пахотный
слой
Террасирование северных склонов
5...6
Горные районы Крыма
Оконтуривание посадкой или посе¬
2...3
Районы Северо-Запада
вом высокостебельных растений
Гребневание и грядованис посевов
2...3
Север, Центр
Распашка степи, парование
4...10
Дальний Восток
Распашка лесных массивов
3...4
—
Парование
16...20
—
Снятие торфяного покрова
2...6
Амурская область
Распашка степи
0,5...2
Каменная степь
Укатывание
1...5
Кольский полуостров
Рыхление
1...3
Саратовская область
Мульчирование:
черной эмульсией
1...3
Каракумы
угольной пылью
3...4
Кольский полуостров
ацетилцеллюлозной пленкой
5...8
—
черной мульчбумагой
5...6
—
прозрачной пленкой
1...6
В европейской части терри¬
тории (ЕТ) России
Стеклянными рамами
5...6
—
Повышение высоты снежного
2...10
—
покрова
Приемы, позволяющие понизить температуру почвы
в пахотном слое
-10...-11
—25...—30
Орошение дождеванием
Орошение водой с пониженной тем¬
пературой из водохранилищ с глу¬
боким водозабором
Орошение дождеванием
Лесные полосы
ЕТ России (поверхности)
Средняя Азия
—5...—10	Каменная степь (поверх¬
ность)
-4...-10	Тоже
Mi

Продолжение
Изменение теп¬
Способ
лового режима
Гео1рафичсский район
почвы, вС
Террассирование южных склонов
—5...—7
Горный Крым
Рыхление
-1...-2
Саратовская область
Глубокое рыхление
Армения
Мульчи рование:
сухой травой
—4...—7
Каракумы
соломой, торфом
—2...—3
Нижегородская область
Изрезанной соломой
-3...-8
Северный Кавказ
Черной пленкой
—2...—5
Ростовская область
Уплотнение снежного покрова
-3...-5
Европейская часть террито¬
рии России
4.7.	МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО-
И ВЛАГОПЕРЕНОСА ПРИ ПОЛИВЕ ПО БОРОЗДАМ ВОДОЙ
С ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ
Разработана одномерная математическая модель теплоперено-
са на фоне впитывания влаги в почву, в которой температуры рас¬
считывали путем интегрирования уравнения теплопередачи мето¬
дом конечных разностей. Для расчета влажности почвы и скорос¬
тей движения почвенной влаги использовали решение уравнения
влагопереноса (см. раздел 2.5.1.1).
Разностное уравнение теплопереноса записано для баланса ко¬
личества тепла в элементарном объеме почвы толщиной I см и
площадью поперечного сечения 1 см2. При этом было принято,
что вертикальный поток тепла, Дж/с,
* = -*!- + vCB0,	(4.24)
Эх
где X — коэффициент теплопроводности, Дж/(см3 • с) град, для среднесуглинистых
почв
Я.=4,2(0,4+З^ю)10'3,	(4.25)
где о) — объемная влажность почвы; 0 — температура	почвы,	°С; v — скорость
движения	почвенной	влаги,	м/сут; Св — теплоемкость воды,	принятая	равной
4,2 Дж/(см3 - град).
Теплоемкость почвы вычисляют по приближенной зависимо¬
сти
Сп = Сс + Свсо,	(4.26)
Сс = ССк(1 “ р)у
где Сс — теплоемкость слоя почвы; Сск — теплоемкость скелета почвы, равная
1,7 Дж/(см3 • граа); р — пористость почвы, доли объема.
744

Изменение температуры почвы происходит из-за впитыва¬
ния поливной воды с температурой, отличной от температуры
почвы. При этом одновременно с изменением температуры по¬
чвы изменяется ее влажность. За время AV влажность почвы в i-м
слое толщиной А, меняется с со/до ю/*1, а количество тепла — на
[(Сс + Свсо/и)0/и - (Сс + CBay/)Q,j]Ahh где d,J — температура по¬
чвы в i-м слое на момент времени у.
Составляя баланс тепла в рассматриваемом слое, получают ко¬
нечно-разностное уравнение теплопереноса, которое решают из¬
вестным методом прогонки.
Граничные условия учитывали следующим образом: на поверх¬
ности почвы (х = 0) температуру почвы принимали равной темпе¬
ратуре впитывающейся воды. На нижней границе условия прини¬
мали, исходя из толщины расчетного слоя L. Так, если этот слой
был равен толщине всей зоны аэрации и достигал уровня грунто¬
вых вод, то принималось, что Q(L,t) = 6,р, где 0Ф — температура
грунтовых вод, которая принималась постоянной.
В случае, когда толщина расчетного слоя была существенно
меньше глубины грунтовых вод, нижнее граничное условие при-
Э0
нимали в виде: —(L,t) = 0, которое предполагает возможность
Эх	1}
конвективного переноса тепла через нижнюю границу. В качестве
начального условия задавалась исходная эпюра температуры по¬
чвы по глубине. Влажность почвы в начальный момент, т. е. перед
началом впитывания влаги в почву (перед началом полива), при¬
нимали равновесной. В процессе впитывания влажность рассчи¬
тывали по формуле А. Н. Костякова.
Для расчета температурного поля почвы нужно иметь значения
скорости движения почвенной влаги. В процессе полива обще¬
принятыми нормами и при глубинах грунтовых вод не менее
2...3 м приближенно скорость движения почвенной влаги
где к{и — коэффициент влагопроводности.
Однако в данной модели ее определяли из баланса влаги в эле¬
ментарном слое, идя снизу вверх,
что исключало осреднение мгновенных скоростей по времени.
(4.27)
(4.28)
745

Скорость на нижней границе можно считать равной нулю или,
точнее, определить по зависимости
(4.29)
Описанная модель позволяет оценить снижение температуры
почвы при поливе холодной водой, а также поток тепла из почвы
вверх, идущего на нагревание поливной струи. Отметим, что не-
учет этих тепловых потерь существенно занижает охлаждение по¬
чвы при поливе.
Наряду с расчетами по данной модели, которые можно выпол¬
нить на компьютере, получены аналитические решения. Для этого
было использовано решение более простой задачи охлаждения по¬
чвы при фильтрации сквозь ее толщу поливной воды с постоян¬
ной скоростью и, естественно, при изменяющейся влажности. Эта
задача сводится к интегрированию уравнения конвективного и
кондуктивного теплопереноса
при краевых условиях:
Решение этого уравнения известно из теории теплопроводно¬
сти (условные обозначения см. с. 438):
/ = 0; 0(х, 0) = 0О;
х = 0; 6(0, t) = 6В;
х =
0 = в _ o,5(erfcZ2 -exp(4c2x)erfcZ|);
(4.30)
Z| = а(1 + х); Z2 = о(1 — x);o = 0,5CBv
Представляет интерес средняя в слое / температура почвы:
	 IТ

(4.31)
'O
Кондуктивный поток тепла из сухой почвы в слой, смоченный
поливной водой,
За время полива количество тепла, ушедшее из почвы на нагре¬
вания слоя, политого водой,
Ранее было отмечено, что эти зависимости получены для упро¬
щенного процесса: постоянной во времени и по глубине скорости
фильтрации почвенной влаги и постоянной влажности. Действи¬
тельно же скорость впитывания и движения влаги в почве резко
уменьшается во времени и по глубине, по-разному изменяется и
влажность почвы, определяющая теплофизические свойства по¬
чвы. К концу полива влага в основном сосредотачивается в верх¬
них слоях почвы, а затем наступает ее перераспределение. Поэто¬
му была выполнена серия расчетов температурного поля и потерь
тепла с помощью описанной ранее математической модели, ре¬
зультаты которой позволили, преобразовав теоретические зависи¬
мости, получить приближенные формулы для оценки снижения
температуры в почвенном слое / (несколько превышающем глуби¬
ну промачивания) в конце полива:
(4.32)
\
0к=о,5С>(ео-ев) ^Ц=
ал1п
-erfc а .
(4.33)
\
/
о
ек = т?£<е0 -ев) 1 +	-	(l+202)erfca	.	(4.34)
с ву	L л/л	j
’п
(4.35)
747

и кондуктивных потерь тепла на нагревание поливной воды
где v — средняя за время полива скорость впитывания, v=— (т — поливная нор-
ма).	1
Известно также, что объем впитавшейся воды примерно равен
m = Ayft, где А — константа, зависящая от водно-физических
свойств почвы, слоя затопления и начальной влажности. Исполь¬
зуя эту константу, можно записать
ч1/2
а=о,5(е0-ев)с^3'4
t
СВА
\ в /
(4.36)
Контрольные вопросы и задания
1. Опишите энергетические потоки в природе. 2. Назовите основные законы
движения вещества и энергии в природе. 3. Как оценивают тепло- и влагообеспе-
ченность территории? 4. Как происходит теплообмен в почве? Как он может быть
описан? 5. Какие существуют способы управления тепловым режимом почв?

5.	КОМПЛЕКСНОЕ ОБУСТРОЙСТВО (МЕЛИОРАЦИЯ)
ВОДОСБОРОВ
Водосборы и ландшафты. Очевидно, что при обустройстве ланд¬
шафтов затрагивают земли разного назначения, находящиеся в
собственности разных субъектов, а также разные виды хозяй¬
ственной деятельности. Это усложняет организационно-правовые
аспекты, финансирование и проведение этих работ не только в
период первичного обустройства (создание инженерных систем,
выполнение различных мелиоративных, рекультивационных и
природоохранных мероприятий), но и в длительный (десятки лет)
период их «штатного» функционирования, ремонта, реконструк¬
ции. Поэтому необходимы законодательные акты. В действующих
кодексах и законах комплексное обустройство ландшафтов как та¬
ковое пока не рассматривается. Обустройство ландшафтов, учиты¬
вая его важность для всего населения страны или субъекта Феде¬
рации, а также для увязки порой взаимоисключающих или проти¬
воречивых интересов землевладельцев и землепользователей, дол¬
жно инициироваться государством, его федеральными и
региональными органами власти. Такие работы зачастую предпо¬
лагают трансформацию земельных угодий с целью оптимизации
структуры ландшафта, повышения его экологической устойчиво¬
сти, например поиск оптимального сочетания площади пашни,
лугов, леса, мелиорированных земель, а также выделение приро¬
доохранных зон, организацию заповедников и т. п.
В отличие от мелиорации земель конкретного назначения, со¬
ставляющих обычно часть ландшафтов, создание культурных лан¬
дшафтов предполагает мероприятия, затрагивающие весь ланд¬
шафт или их совокупность в целом. Поэтому методически важно
определиться в способе членения обустраиваемой территории.
Ландшафтоведение предлагает наиболее объективное, по сумме
всех свойств, членение территорий на ландшафтные зоны, стра¬
ны, области, провинции, округа, ландшафты и их части (местно¬
сти, урочища и фации). Это членение имеет не только научное,
природоведческое, но и практическое значение, оно отчетливо
видно на специальных ландшафтных картах.
749

Помимо такого членения есть и частные: климатическое; гео-
ботаничеекое с указанием биоценозов; почвенное с обозначением
типов, подтипов почв, их разновидностей; геологическое с указа¬
нием размещения горных пород разного генезиса и возраста (кар¬
та четвертичных отложений или каменноугольных и др.); гидроге¬
ологическое, при котором обозначены бассейны безнапорных, на¬
порных, термальных, лечебных подземных вод; геоморфологиче¬
ское с указанием размеров и форм элементов земной поверхности;
топографическое с изображением земной поверхности и другой
ситуации: водотоков, угодий, населенных пунктов и т. п. Все эти
членения субъективны, так как они отражают только часть сово¬
купных свойств природных объектов, хотя также имеют суще¬
ственное значение для науки и практики.
Среди таких членений — выделение речных бассейнов, под ко¬
торыми понимают природный объект (природное тело), с которо¬
го воды стекают в отдельную реку или речную систему. Бассейн
каждой реки включает поверхностный и подземный водосборы.
Поверхностный водосбор представляет собой участок земной по¬
верхности, с которого поступают воды в данную речную систему
или определенную реку. Подземный водосбор образуют толщи
рыхлых отложений, из которых вода поступает в речную сеть.
В общем случае границы поверхностного и подземного водосбо¬
ров не совпадают. Выделяют бассейны и для отдельных притоков
и для отдельных створов реки.
Главная природная функция речного бассейна — стокообразу¬
ющая, и в этом принципиальная важность такого членения терри¬
тории. Помимо того, речные бассейны — это особым образом
объединенные геосистемы (принцип объединения в этом слу¬
чае — единство гидрогеохимических потоков, имеющих один
объект для своей разгрузки), выполняющие важные средообразу¬
ющие или экологические функции. Наконец, речные бассейны —
это пространственный базис для природопользования (размеще¬
ния земель разного назначения, в том числе населенных пунктов,
объектов промышленности, транспорта, размещения отходов) и
природообустройства. В этом заключается триединство функций
речного бассейна. Эти функции определяют научную и практи¬
ческую целесообразность членения территории на водосборы раз¬
ных размеров, в рамках которых открывается возможность комп¬
лексной оценки состояния территории и водных объектов, выра¬
ботки единой программы их улучшения, учитывающей интересы
не только отдельных земле- и водопользователей, но и интересы
всех людей, на ней проживающих, и, что сейчас очень злободнев¬
но, восстановление и сохранение природы.
Рассмотрим связь речных бассейнов с ландшафтами. Наложе¬
ние карты водотоков на ландшафтную показывает, что границы
750

ландшафтов и их совокупностей пересекают трассы водотоков,
что говорит о несовпадении границ ландшафтов и речных бассей¬
нов. Эти территории можно представить как пересекающиеся
множества по-разному выделенных природных объектов, что су¬
щественно усложняет сравнительный анализ при их изучении,
затрудняет решение практических задач природообустройства и
природопользования. Речные бассейны объективно по-другому
организованы для выполнения своей главной функции — стоко¬
образующей и состоят из целого числа других геосистемных
групп, в данном случае — фаций и катен.
Открытость фаций предопределяет их взаимосвязь и образова¬
ние более сложных ландшафтно-геохимических систем. Серия фа¬
ций, сменяющих друг друга от местного водораздела к местной
депрессии рельефа (к местному постоянному или временному во¬
дотоку) и связанных латерально направленными гидрохимически¬
ми потоками, образует ландшафтно-геохимическую катену — про¬
стейшую каскадную ландшафтно-геохимическую систему в преде¬
лах каждого ландшафта и неделимую часть речного бассейна.
Совокупность ландшафтно-геохимических катен, составляю¬
щих общий водосборный, а соответственно и солесборный бас¬
сейн, называют ландшафтно-геохимическими аренами (М. А. Гла-
зовская). Надо иметь в виду, что в пределах одного водосбора мо¬
гут располагаться арены, принадлежащие разным ландшафтам.
В зависимости от размера водосборной площади выделяют мега-,
макро-, мезо- и микроарсны. Гидрогеохимическая структура и по¬
токи усложняются по мере увеличения размеров арен.
Мега- и макроарены, охватывающие бассейны рек первого по¬
рядка (Волга, Обь, Лена, Енисей, Днепр, Дон и их главные прито¬
ки), включают ряд ландшафтных зон, областей и имеют сложную
почвенную, геоботаническую, гидро- и геохимическую структуру
и контрастную геохимическую обстановку.
Мезоарены охватывают территории бассейнов более низкого
порядка, лежащие обычно в пределах одной ландшафтной зоны и
области; их структура менее сложна.
Микроарены, образующие малые первичные водосборы, часто
представлены одним типом ландшафтно-геохимической катены
(совокупности сопряженных фаций) и наиболее просты. Ланд¬
шафтно-геохимические арены равнинных водосборов чаще всего
являются системами концентрации водного и гидрохимического
стока, но имеют место также каскадные системы рассеяния, в ко¬
торых от верхних по течению к нижним звеньям каскада водный и
гидрохимический стоки рассеиваются: средние течения рек ари-
идной зоны, подгорные конуса выноса, внутриконтинентальные и
приморские дельты (Амударья, Сырдарья, Терек, Кура, Или, Ганг
и др.).
751

При таком членении речной бассейн представляется как цело¬
численное конечное множество ландшафтно-геохимических ка-
тен, принадлежащих разным ландшафтам, что важно для схемати¬
зации природных условий при разработке моделей функциониро¬
вания бассейна. Первичные модели, представляющие линейный
каскад сопряженных фаций и образующих ландшафтно-геохими¬
ческую катену, должны быть как минимум двумерными, учитыва¬
ющими как вертикальные, так и горизонтальные, в сторону водо¬
тока, потоки вещества. Необходимо учитывать разное высотное
положение фаций, образующих катену, поверхностные и подзем¬
ные потоки и их взаимодействие (впитывание, напорное питание
подземных вод).
С помощью таких моделей можно рассчитывать слой годового,
паводкового и меженнего слоя стока с единицы площади водосбо¬
ра (с одной катены) в границах одного ландшафта или группы од¬
нотипных ландшафтов, объединенных в ландшафтные районы,
провинции; оценивать влияние хозяйственной деятельности и
природоохранных мероприятий на количество и качество стока.
Модели арен должны быть на порядок сложней, чем модели ка-
тен; в них нужно учитывать все виды хозяйственной деятельности
на водосборе, гидрохимическую миграцию на поверхности и в
теле речного бассейна, а также в руслах водотоков (время добега-
ния, аккумулирующее и очищающее значение русла и т. п.).
Именно такие модели позволяют отследить динамику расходов
воды в водотоках и влияние на них хозяйственной и обустрои-
теяьной деятельности.
Для таких расчетов необходимо иметь полную информацию о
ландшаф тах и водосборах: многолетние данные о погодных усло¬
виях; геоморфологическую с количественными показателями
пластики рельефа: горизонтальной и вертикальной расчлененно¬
сти, о форме склонов; карту водотоков; геологическую и гидро¬
геологическую; почвенную; геоботаническую, карту земельных
угодий. Совмещение такой информации, сс увязка и схематиза¬
ция природных условий возможны с применением ГИС-техно-
логий.
Цели и программы обустройства водосборов. Функции водосбо¬
ров предопределяют цели их обустройс тва:
улучшение качества речного стока в смысле его объема и
расходов воды в реке, желаемого распределения стока во вре¬
мени, качества речных вод, глубин воды в русле;
повышение продуктивности (полезности) земель путем их
мелиорации и рекультивации для нужд конкретных землеполь¬
зователей;
природоохранное обустройство водосбора, поддержание, вос¬
становление, воссоздание экологической инфраструктуры на нем.
752

Различные цели преобразования водосборов неизбежно вызы¬
вают конфликты интересов, например при строительстве гидроуз¬
лов и создании водохранилищ на равнинных реках и связанного с
ним затоплением самых плодородных пойменных земель; при из¬
менении направления использования земель — распашке или за-
лесении, при строительстве, увеличении площади мелиорируемых
земель. Поэтому неизбежны оптимизация целей обустройства во¬
досборов, многовариантность намечаемых мероприятий.
Можно привести примеры комплексного обустройства земель,
так в США с 1872 г. выполняется Государственная программа ос¬
воения засушливых степей и полупустынь на основе орошения,
борьбы с наводнениями, гидроэнергетического и транспортного
строительства, обводнения земель, лесоразведения, травосеяния; в
последующем она была дополнена борьбой с эрозией, экологиза¬
цией земледелия и др. В первой в бывшем СССР программе комп¬
лексного обустройства территорий — программе В. В. Докучаева
(см. раздел 2.2), а также в так называемом «Сталинском плане пре¬
образования природы» (1948) предлагалось создание сплошной
сети широких лесополос, расчленяющих безлесую степь на изоли¬
рованные поля. Лесополосы обеспечивали бы улучшение микро¬
климата и существенное увеличение влажности почвы в сухие пе¬
риоды по сравнению с открытой степью. Помимо этого в грани¬
цах водосборов В. В. Докучаев считал необходимым:
регулирование рек путем расчистки и спрямления русл,
строительства водохранилищ для регулирования стока и умень¬
шения весенних разливов, закрепление берегов рек древесной
растительностью;
прекращение роста оврагов закреплением их устьев, устрой¬
ством плетней и живых изгородей для прекращения размыва их
дна и берегов и превращения их в луговые угодья, перекрытием
плотинами верховьев оврагов для орошения склонов талыми и
дождевыми водами, обсадкой деревьями верховьев оврагов и
балок на крутых склонах;
регулирование водного и твердого стока на водораздельных
пространствах путем снегозадержания, увеличения впитывания
талых и дождевых вод, накопления влаги в почве, регулирова¬
ния влажности воздуха; сооружения с этой целью прудов на ес¬
тественных ложбинах и в блюдцах с обсадкой деревьями, зане¬
сение песков;
обводнение территории строительством колодцев и капта¬
жем родников (каптаж — устройства для отбора подземных вод
в месте их выхода на дневную поверхность в виде родников);
выбор оптимального соотношения между пашней, лугом,
лесом и водными объектами в зависимости от местных усло¬
вий;
753

выбор системы обработки почвы для наилучшего использо¬
вания влаги, недопущения эрозии, подбор сортов культурных
растений, приспособленных к местным условиям.
Влияние мелиораций на водосборы и ландшафты. Рассмотрим,
как чрезмерная техногенная нагрузка превращает ландшафты из
среднеизмененных в неустойчивые сильноизмененные и даже
привела к экологическому кризису в обширном районе, затраги¬
вающем два государства — Республику Узбекистан и Республику
Казахстан.
Ранее уже была рассмотрена экологическая проблема в Казахста¬
не, включающая и катастрофическое обмеление Аральского моря.
Одна из основных причин наступившего экологического кризиса в регионе —
игнорирование взаимодействия и функционирования ландшафтов при проекти¬
ровании крупных орошаемых массивов, недостаточный учет факторов, формиру¬
ющих гидрогеохимические потоки, и возможных изменений их параметров под
воздействием интенсивного орошения. Низовья Сырларьи являются зоной раз¬
грузки гидрогеохимических потоков, и поэтому они характеризуются тяжелыми
почвенно-мелиоративными и гидрогеологическими условиями, что сопряжено с
необходимостью применения сложных, комплексных мелиоративных мероприя¬
тий.
В современных условиях ситуацию здесь осложняет сильный солспылевой вы¬
нос с обнажившегося дна Аральского моря и высокое содержание (1,5...2 r/л) со¬
лей и вредных химических веществ, ядохимикатов и пестицидов в речной воде.
Решение этой проблемы возможно на региональном уровне с использованием
ландшафтно-географического подхода.
Водный и солевой баланс в 1965 и 1995 гг. 34, 18 и 24-го ландшафтов приведен
в таблицах 5.1 и 5.2. Их анализ показал, что в 1965 г. они имели вполне удовлетво¬
рительные мелиоративное и экологическое состояние.
5.1.	Водные балансы ландшафтов низовьев Сырдарьи в 1965 и 1995 гг., млн мэ
(по С. И. Кошкарову)
Элемент водного баланса
34-й ландшафт
18-й ландшафт
24-й ландшафт
1965 г.
1995 г.
1965 г. ]
1995 г.
1965 г. |
1995 г.
Оросительные воды
75,6
Приход
413,8
241,5
810,8
179,8
375,6
Атмосферные осадки
229,6
165,2
215,8
245,5
192,2
172,1
Поверхностный приток
—
—
59,4
—
300,7
—
Подземный приток
42
28
59,4
—
15,5
—
Всего
347,2
607
576,1
1056,3
688,2
547,7
Суммарное испарение
319,2
Расход
511
457,4
794
513,1
554,9
Поверхностный сток
—
—
—
105,4
—
Подземный отток
57,4
78,4
69,3
94,6
74,4
—
Подземный отток вод
—
—
41,6
—
—
—
поверхностного притока
Дренажный сток

25,2

126,4
_
25,5
Всего
376,6
614,6
568,3
1015
692,9
580,4
Разность приход - расход
-29,4
7,6
7,8
41,3
—4,7
-32,7
754

5.2.	Солевые балансы ландшафтов низовьев Сырдарьи в 1965 и 1995 гг., т/км2
(по С. И. Кошкарову)
Элемент водного баланса
34-й ландшафт
18-й ландшафт
24-й ландшафт
1965 г. 1995 г.
1965 г.
1995 г.
1965 г.
1995 г.
С оросительными водами
Приход солей
16,2 420
48,8
635
63,8
393
С атмосферными осадками
7,4
18
4,9
18
5,6
16
Привнесенных ветром
—
—
—
20
—
50
С притоком поверхностных вод
—
—
12
—
106,7
—
С притоком подземных вод
36
50
45
—
15
—
Всего
59,6
488
110,7
673
191,1
459
С поверхностным стоком
Расход
солей
91,8
С подземным оттоком
58,4
112
108,5
119
96
—
С дренажным стоком
—
63
—
224
—
66
Всего
58,4
175
108,5
343
187,8
66
Разница (приход - расход)
1,2
313
2,2
330
3,3
393
Положение стало резко меняться после интенсивного развития орошения как
в данной местности, так и во всем бассейне Сырдарьи. Резко, почти в 4 раза уве¬
личилась подача поливной воды на ландшафты, из-за понижения уровней воды в
Сырдарье прекратилось затопление земель при паводках, исчез и подземный при¬
ток речных вод, а самое главное — увеличилось содержание солей в речной воде
до 1,4... 1,6 г/л из-за сброса в реку минерализованных дренажных вод. Понижение
уровня Аральского моря на 16 м и обнажение его дна более чем на половине пло¬
щади привело к солспылевым бурям, появилась дополнительная приходная статья
в солевом балансе ландшафтов, расположенных недалеко от моря, по этой же
причине увеличилось количество солей, растворенных в атмосферных осадках.
Аральскос море разделилось на два водоема: Северный Арал и Малый Арал. Ис¬
чезло раболовство, население покинуло поселки. Все это резко изменило солевой
баланс ландшафтов, он перестал быть скомпенсированным, началось интенсив¬
ное накопление солей, измеряемое сотнями тысяч тонн солей на один ландшафт.
Орошение земель хотя и привело к росту испарения, но большие фильтраци¬
онные потери, особенно с рисовых систем, вызвали подьем уровней грунтовых
вод практически на всей плошали ландшафтов, так как геологически рассматри¬
ваемая территория представляет замкнутую бессточную котловину, увеличилась
минерализация грунтовых вод. Это привело к засолению как орошаемых земель,
так и прилегающих земель с естественной растительностью, что вызвало смену
почвенного покрова и появление в больших количествах солеустойчивых, но ме¬
нее продуктивных растений. Это негативно отразилось на урожайности неороша¬
емых земель, которые использовали как пастбища.
Большие затраты на строительство оросительных систем не дали ожидаемого
эффекта, так как, хотя урожайность и общий сбор риса и других культур в начале
массового орошения и существенно повысились, но затем по мере ухудшения об¬
становки стали снижаться и к 1995 г. урожайность уменьшилась более чем в два
раза.
На этих ландшафтах произошло необратимое изменение практически всей
структуры, за исключением только геологического фундамента. Прежде всего из¬
менился растительный покров, трансформировались почвы, изменился состав и
режим подземных и поверхностных вод, подверглись изменению даже свойства
воздушных масс, т. е. изменился местный климат.
Необратимость этих изменений вытекает из того, что если полностью прекра¬
755

тить на данной территории хозяйственную деятельность или хотя бы орошение
(для этих пустынных территорий это практически равнозначно), то из-за сильно¬
го соленакопления и заполнения Кзылординской котловины фильтрационными
водами не могут восстановиться прежний режим грунтовых вод, прежнее количе¬
ство солей, прежние процессы почвообразования и прежняя растительность.
Прежде всего необходимо согласование подачи воды с «экологической емко¬
стью» ландшафтов, т. е. сокращение оросительных норм сельскохозяйственных
культур в целях уменьшения количества поступающих на орошаемые земли солей
и вредных химических вешеств, а также улучшение мелиоративных условий и
экологической обстановки. Главнейшие условия, обеспечивающие нормальное
экологическое функционирование ландшафгов, — оптимальная мелиоративная
нагрузка в сочетании с оросительными системами, обладающими необходимой
надежностью при минимуме потерь поливной воды. Важно — установление опти¬
мальной площади орошаемых земель.
Ухудшение качества речной воды обусловлено сбросом в реку государствами,
расположенными в верховьях и среднем течении реки, неочищенных коллектор¬
но-дренажных и сточных вод. Увеличения водности реки и повышения качества
воды можно доби ться рациональным распределением воды между водопользова¬
телями в соответствии с согласованными на межправительственном уровне струк¬
турой посевных площадей и нормами орошения, рекомендованными научно-ис-
следовагельскими учреждениями стран-водопользователей.
Республика Казахстан с помощью Мирового банка принимает ряд срочных
мер по улучшению притока в Аральское море (расширение русл рек, ликвидация
узких мест русла, улучшение эксплуатации существующих водохранилищ), пост¬
роена земляная плагина, которая выгородила северную часть моря — примерно
у ю существовавшего зеркала вместе с дельтой Сырдарьи — для сокращения испа¬
рения. В результате улучшился приток воды, увеличилось зеркало Северного Ара¬
ла на 870 км2, его соленость снизилась с 23 до 17 г/л, оживилось рыболовство, на¬
селение стало возвращаться в заброшенные поселки. Однако эти меры не затрону¬
ли главной причины экологической катастрофы в бассейне р. Сырдарья: избыточ¬
ный забор ее вод на орошение, сохранение посевов хлопчатника как водоемкой
культуры, промывной режим орошения и сброс соленых дренажных вод обратно в
реку. Остальная часть моря обречена на исчезновение. Для решения этих задач
нужно согласие соседних стран.
Этапы обустройства водосборов. Рациональное сочетание угодий
на водосборах. На функционирование водосборов наиболее суще¬
ственно влияет трансформация земельных угодий (сведение ле¬
сов, распашка), осуществляемая человеком для решения экономи¬
ческих задач: увеличение запасов продовольствия, добыча полез¬
ных ископаемых, строительство. Ранее отмечалось, что распашка
земель ухудшает структуру водного баланса почв, питание подзем¬
ных вод и рек, изменяет радиационный баланс, приводит к эрозии
почв, обработка полей механизмами ее уплотняет. В этом плане
лесонасаждения и луга предпочтительней, но они не решают мно¬
гих экономических задач.
Нахождение оптимального сочетания угодий — сложная комп¬
лексная задача, ее решение должно основываться на количествен¬
ном описании взаимосвязанных природных процессов, антропо¬
генных воздействий и оптимизироваться с учетом социально-эко¬
номических и природосохраняющих показателей.
756

В первом приближении можно использовать такие обобщен¬
ные показатели, как коэффициент экологической устойчивости
(стабильности) техноприродных или квазиприродных систем на
водосборах и уровень эколого-геохимической устойчивости
М. А. Глазовской. Коэффициент экологической устойчивости
(стабильности)
Kc^tmuKv>	(5.1)
г |=1
где F — площадь водосбора; / — площадь /-го угодья; Кц — коэффициент ста¬
бильности: для широколиственных лесов — 1; болот, водотоков и водоемов —
0,79; смешанных лесов — 0,63; лугов — 0,62; садов, лесных культур, лесополос —
0,43; хвойных лесов — 0,38; пашни в среднем — 0,14; урбанизированные террито¬
рии (населенные пункты, промышленные зоны и т. п.) резко уменьшают экологи¬
ческую стабильность водосбора, поэтому для них коэффициент стабильности
принимается отрицательным и ориентировочно равным -1 (И. П. Айдаров);
K.2J — коэффициент, учитывающий геолого-морфологическую устойчивость рель¬
ефа, зависит от площади оврагов, крутых склонов, оползней, незакрепленных
песков и т. п., он изменяется от 1 для стабильного рельефа до 0,7 для нестабиль¬
ного.
Устойчивость природных и техноприродных систем (водосбо¬
ров) оценивают по следующей шкале:
Кс	<0,33	0,34...0,5	0,51...0,66	0.67...1
Устойчивость	Очень	низкая	Низкая	Средняя	Высокая
В соответствии с ней наибольшей устойчивостью в России об¬
ладала лесостепная зона широколиственных лесов вместе с хоро¬
шо развитым многолетним травостоем, для нее Кс = 0,5 • 1 +
+ 0,5 • 0,62 = 0,81. Распашка 60 % площади земель в этой зоне
снизила устойчивость до Кс = 0,2 • 1 + 0,2 • 0,62 + 0,6 • 0,14 = 0,41,
т. е. устойчивость водосборов стала низкой, и это еще без учета
другой нагрузки (загрязнение и т. п.).
Заметим, что водосборы Центрального Черноземного района
распаханы на 63,2 %, мелиорированной пашни здесь только 2 %
площади водосборов; лугов, сенокосов и пастбищ — 21,8 %, лесов —
12	%, водоемов — 2 %, урбанизированных и нарушенных земель —
2	%. В целом устойчивость водосборов ЦЧР не превышает 0,33,
т. е. является очень низкой, что подтверждается невысокими уро¬
жаями, продолжающейся деградацией почв и местной речной
сети. Если же довести площадь лесов до 24 %, лугов и пастбищ до
30, площадь водоемов до 2 %, сократить площадь загрязненных и
других нарушенных земель до 1 %, сократить площадь пашни до
43 %, т. е. в 63,2/43=1,47 раза, и половину оставшейся пашни оро¬
шать, то устойчивость водосборов можно повысить до 0,51 или
757

довести ее до средней. Отсюда видно, как легко можно превратить
самые устойчивые водосборы России в деградирующие и насколь¬
ко трудно их сделать затем приемлемо устойчивыми.
Создание экологической инфраструктуры. После установления
оптимального сочетания угодий на водосборе необходима разра¬
ботка его экологической инфраструктуры, т. е. совокупности при¬
родосохраняющих природных и антропогенных элементов, повы¬
шающих биотическую и абиотическую устойчивость водосбора,
улучшающих качество окружающей среды. Схематично ее можно
представить в виде экологического каркаса территории, состояще¬
го из трех взаимосвязанных звеньев: биоцентров, или природно¬
географических окон, биокоридоров и буферных зон. Биоцентры
формируют с целью сохранения на части территории естествен¬
ных биогеоценозов, их роль выполняют особо охраняемые при¬
родные территории — заповедники, заказники, природные и на¬
циональные парки. Биокоридоры формируются вдоль линейных
форм рельефа: речных долин, овражно-балочных комплексов: во¬
доохранные зоны, полосы отчуждения вдоль дорог, лесные поло¬
сы. Буферные зоны располагают вокруг мест активного природо¬
пользования (карьеров, шахт, промышленных площадок, населен¬
ных пунктов), а также вокруг особо ценных в природоохранном
отношении территорий. В буферных зонах необходимо вести
экстенсивную хозяйственную деятельность, размещать сеноко¬
сы, многолетние насаждения, зоны отдыха населенных пунк¬
тов. В экологическую структуру включают колочные и байрачные
леса, нагорные дубравы, сосновые боры, приречные уремы, кус¬
тарниково-степные останцово-водораздельные массивы, есте¬
ственные луга и т. д.
Как уже отмечалось, для обустройства водосборов имеет боль¬
шое значение улучшение, восстановление и облагораживание ме¬
стной гидрографической сети: восстановление малых рек, созда¬
ние водоемов, регулирование поверхностного и подземного стока,
улучшение качества поверхностных и подземных вод.
Восстановление малых рек. Они имеют важное значение в фун¬
кционировании ландшафтов, непосредственно влияют на условия
жизни и деятельности людей. Малой принято считать или реку
длиной менее 100 км, или имеющую водосборную площадь не бо¬
лее 2000 км2. Эта площадь соизмерима с площадью физико-гео¬
графического района, т. е. первичной суммы индивидуальных
ландшафтов. Водосбор малой реки можно представить в виде
микроарены с одним типом ландшафтно-геохимической катены.
На территории бывшего СССР малые реки составляют около 99 %
общего числа рек или 92 % общей протяженности всех рек.
Именно в малых реках начинает формироваться речной сток,
от состояния водосбора и первичной реки зависят количество и
758

качество речного стока. С момента поселения людей малые рек и
были путями сообщения, особенно в лесистых районах, нолнные
мельницы являлись важным источником энергии. НсГюш.пшг
запруды-реки для мельниц регулировали меженный сток, и нала
ющем потоке вода аэрировалась, обогащалась кислородом, что
способствовало ее самоочищению, развитию рыб. Сохранней i и
малых рек способствовало строительство малых ГЭС в иоикчюси
ное время для электрификации сел, только в 1945—1947 гг. Ы.пн»
построено около 3600 таких гидроэлектростанций. По мере pa tint
тия магистральных электрических сетей эти природосохраимю
щие, по сути, гидроузлы были заброшены.
Малые реки очень ранимы, их существование слабо конгролп
руется государственными органами. Коллективизация землеиош.
зования в бывшем СССР не только отстранила крестьян от заГип ы
от земли, но и от сохранения природы в целом, от заботы о малых
реках. Землепользование в этот период стало безнравственным.
В результате многие реки засоряли, превращая их в сточные капа
вы, в них сливали неочищенные стоки малых городов и посел кон,
стоки животноводческих ферм; в Донбассе естественный межен
ный сток малых рек соизмерим с объемом соленых шахтных вод.
Судьба малых рек особенно печальна в крупных городах, напри
мер в Москве, где протекало более 50 малых рек, многие из них
загрязнены и засорены. На водосборе должен быть выполнен ком¬
плекс работ по борьбе с оврагами: прекращение их роста, закрепле¬
ние дна и берегов, создание в ложе закрепленных оврагов прудов
и водоемов, залесение, в том числе и в рекреационных целях, для
поселения фауны. Необходимы специальные проекты обустрой¬
ства водосборов с целью прекращения водной и ветровой эрозии.
Создание полезащитных лесополос рассматривают в учебниках по
агролесомелиорации.
Природосберегающее земледелие. Состояние водосборов зави¬
сит не только от площади сельскохозяйственных земель, но и от
способов ведения сельского хозяйства, от системы земледелия,
которая включает комплекс взаимосвязанных агротехнических,
почвозащитных, мелиоративных, организационно-экономиче¬
ских мероприятий, направленных на эффективное использование
земли и агроклиматических ресурсов, повышение плодородия по¬
чвы, защиту ее от эрозии, повышение экологической стабильно¬
сти водосбора в целом. С этой целью сейчас аграрии разрабатыва¬
ют экологически более совершенные ландшафтно-адаптивные си¬
стемы земледелия применительно к конкретным природным ус¬
ловиям, в них' входят:
структура посевных площадей, включающая набор культур,
наиболее приспособленных к местным агроклиматическим и
почвенным условиям и не требующих коренных преобразова¬
759

ний природных условий, т. е. необходимо соблюдение принци¬
па сбалансированности хозяйственной деятельности с ресурс¬
ными и экологическими возможностями природных систем
(см. Принципы мелиорации, раздел 1);
севообороты с оптимальным насыщением интенсивных и поч¬
восберегающих культур, применение совмещенных посевов (по-
ликультура);
почвозащитные приемы обработки почвы, обеспечивающие
влагонакопление и сбережение в засушливых регионах, отвод
избыточных вод из почвы — в гумидных районах, борьбу с эро¬
зией, необходима минимизация обработки почвы для сохране¬
ния ее структуры, уменьшения уплотнения;
экологически безопасная система удобрений и способов их
внесения, преимущественное применение органических удоб¬
рений, создание соответствующего водного режима, сокраща¬
ющего вымыв элементов питания растений; на состояние водо¬
сборов и малых рек негативно влияет временное складирова¬
ние удобрений на полях и смыв их, особенно в период снегота¬
яния;
биологизация земледелия путем отказа от химических при¬
емов борьбы с вредителями и болезнями растений, стимулиро¬
ванием развития полезной микрофлоры и фауны;
адаптивная, т. е. приспособленная к конкретным рельеф¬
ным и почвенным условиям, к элементам экологической инф¬
раструктуры организация территории: размеры и форма полей,
их размещение на соответствующих элементах рельефа, учет по
возможности экспозиции склонов и т. п.
Хозяйственная деятельность на водосборе в сочетании с раз¬
личного вида мелиорацией земель приводит к дополнительной
нежелательной нагрузке на водотоки и водоемы (реки, озера, во¬
дохранилища), что вызывает их загрязнение токсичными элемен¬
тами (тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами, био¬
генами и др.). При обустройстве водосборов надо оценивать эти
изменения. Загрязнение водных объектов может быть в результате
концентрированного сброса недостаточно очищенных сточных
вод и площадное или диффузное — в виде распределенного по
площади водосбора.
Диффузное загрязнение в основном вызывается сельскохозяй¬
ственной деятельностью, главными загрязнителями при этом яв¬
ляются биогены (элементы питания N, Р, К) и ядохимикаты. Био¬
гены в водном объекте способствуют более интенсивному разви¬
тию отдельных водных организмов (эвтрофикация, приводящая к
«цветению» воды, размножению синезеленых водорослей), в ре¬
зультате чего нарушаются сложившиеся трофические (питатель¬
ные) цепи, соотношение между отдельными видами живых орга¬
760

низмов, появляется избыток некоторых из них. Последние, разла¬
гаясь, вторично загрязняют водный объект, при этом уменьшается
количество кислорода в воде, что влияет на ее самоочищение, вы¬
зывает замор рыб и др.
Биогены в водные объекты поступают с поверхностным сто¬
ком, в растворенном и нерастворенном виде (труднорастворимые
соединения фосфора и калия, сорбированный почвенными части¬
цами катион аммоний) — примерно 60 % общего выноса и с под¬
земным стоком, когда биогены вымываются из почвы и поступают
в грунтовые воды, — 40 % выноса.
Вымыв биогенов из почвы при промывном типе водного режи¬
ма прежде всего зависит от его интенсивности. Водные мелиора¬
ции, как оросительные, так и осушительные, интенсифицируют
промываемость почв, поэтому его сокращение — это не только
экономия воды при орошении или затрат на осушение, но и важ¬
ное природоохранное мероприятие. На неорошаемых дерново-
подзолистых и серых лесных почвах (в лесной и лесостепной зо¬
нах) в год с 1 га вымывается азота в форме NO3 — 10...30 кг, фос¬
фора в форме Р205 — 0,4...!, калия — 10...20, кальция — 140...
180 кг, последний имеет существенное значение в образовании
структуры почвы, регулирует ее кислотность. Сократить этот вы¬
мыв можно, проведя агротехнические мероприятия: многократ¬
ным внесением удобрений малыми дозами в период их наиболь¬
шего потребления, применением слаборастворимых соединений,
сорбируемых почвой катионов. При промежуточных и пожнив¬
ных посевах вымыв биогенов уменьшается.
Мелиорация и рекультивация земель на водосборе. Существенное
значение в обустройстве водосборов принадлежит мелиорации и
рекультивации земель. Для достижения надлежащего эффекта не¬
обходимо совместное применение всех необходимых и доступных
видов и способов мелиорации и рекультивации на всех элементах
водосбора, несмотря на различное их хозяйственное использова¬
ние разными землепользователями, т. е. комплексная мелиорация и
рекультивация. Совместное применение агромелиоративных, аг¬
ролесомелиоративных, культуртехнических мероприятий, водных
(водосбережение, искусственное увлажнение — орошение, осуше¬
ние) мелиораций, раскисления, рассоления, рассолонцевания,
улучшения теплового режима почв и микроклимата, улучшения
физико-механических свойств почв должно дать гораздо больший
эффект, чем их разрозненное применение.
При обустройстве водосборов необходима мелиорация и ре¬
культивация земель разного назначения — не только сельскохо¬
зяйственных, но и лесного и водного фондов, земель поселений,
промышленности, рекреационных и др., строительство природо¬
охранных сооружений.
761

Эти мероприятия должны быть тесно увязаны между собой в
рамках гидрогеохимических катен и арен, что позволяет отследить
влияние мелиоративных или рекультивационных мероприятий на
прилегающие земли, подземные воды и водные объекты.
Мелиорация и рекультивация земель (водная, химическая, теп¬
ловая, геотехническая) должны повышать экологическую стабиль¬
ность водосбора, так как они в первую очередь оптимизируют теп¬
ло- и влагообеспеченность, что увеличивает биологическую про¬
дуктивность земель, устраняют кислотность, засоленность, осо-
лонцованность, загрязненность почв и, следовательно, их
плодородие; восстанавливают нарушенный почвенный и расти¬
тельный покров. Это, в свою очередь, повышает устойчивость к
негативным воздействиям, самоочищаемость и самовосстановле¬
ние водосборов. Но достигают этого только при строго дозирован¬
ных мелиоративных воздействиях, соблюдении требуемого для
данной зоны показателей мелиоративного или рекультивационно-
го режима. На эффективность мелиораций сильно влияют техно¬
логии. Так, в орошении использование «туземных» приемов оро¬
шения (полив затоплением, по бороздам) на фоне каналов в зем¬
ляном русле ведет к сильной промываемости почв, подъему уров¬
ня грунтовых вод на орошаемых и сопредельных площадях,
вторичному засолению, развитию эрозии, растрате водных ресур¬
сов. Естественно, что при таком орошении экологическая значи¬
мость орошаемых земель снижается. При современных технологи¬
ях: малоинтенсивном дождевании, капельном орошении, внутри-
почвенном увлажнении их значимость существенно повышается
по сравнению с неполиваемой пашней (богарой):
Ам.п = Л^п,	(5.2)
где Км п — коэффициент стабильности для мелиоративной пашни; tj — коэффи¬
циент, зависящий от изменения структуры водного баланса в результате водных
мелиораций, по предложению И. П. Айдарова:
(c+g)„ Ум.п.	(5 3)
л Мм, у„ ’	к }
(с + g)n и (с + g)„,, — поверхностный сток и влагообмен между почвенными и
грунтовыми волами на немслиорированных и мелиорированных землях, мм; У„ и
Ум.п — урожайность сельскохозяйственных культур на немелиорированных и ме¬
лиорированных землях; — то же, для богары.
Например, в сухостепной зоне при выровненном рельефе и от¬
сутствии поверхностного стока летом на богаре промываемосгь
почвы не превышает 15...20 мм, а при поливах по бороздам боль¬
шими нормами она увеличивается до 80... 100 мм, а урожайность в
762

3...3.5	раза. Для средних значений Т| = 17,5/90 - 3,25 = 0,63, т. е.
стабильность поливных земель ухудшается. Если же применить
малоинтенсивное дождевание, строго соблюдать уровень предпо-
ливной влажности, промываемость почвы можно понизить до
30...40	мм и при той же урожайности т] = 17,5/35 • 3,25 = 1,63, т. е.
получаем увеличение коэффициента стабильности орошаемой
пашни в 1,63 раза по сравнению с богарой. Выполненные
И. П. Айдаровым оценки показывают, что экологическая значи¬
мость орошаемых земель в России колеблется в пределах
0,09...0,15, т. е. существующие оросительные системы нуждаются в
реконструкции, требуются новые технологии полива.
При нормированном осушении и поддержании в период веге¬
тации скомпенсированного водообмена, т. е. когда сумма восходя¬
щих токов влаги и нисходящих примерно равны, рост продуктив¬
ности осушенной пашни повышает коэффициент стабильности до
0,5...0,7 вместо средней для иашни 0,14, т. е. в 3...5 раз.
Утилизация дренажных и сточных вод на водосборе. Она рас¬
смотрена в разделе 2.5.6.6. Воздействие систем утилизации сточ¬
ных вод на природную среду нужно оценивать, используя наибо¬
лее полный и объективный геосистемный или ландшафтный под¬
ход, в частности рассматривая проблему очистки сточных вод, т. е.
задержание и трансформацию содержащихся в них веществ, с по¬
зиций геохимических барьеров. Самый действенный барьер на
пути биогенов — растительный покров, так как многие растения
способны усваивать большое их количество, многолетние злако¬
вые травы могут усвоить 200...500 кг чистого азота, фосфора —
60...	120, калия — 300...600 кг на 1 га посевов в год в зависимости от
климатической зоны. Почва тоже служит мощным барьером на
пути биогенов, связывая их процессами сорбции, переводя в не¬
подвижную, нерастворимую форму, почвенные микроорганизмы
также участвуют в усвоении и превращении биогенов.
Комплексное регулирование факторов роста и развития расте¬
ний рассмотрено в разделе 1.
Контрольные вопросы и задания
1.	Как соотносятся водосборы и ландшафты? 2. Назовите основные функции
водосборов. 3. Дайте определение катене. 4. Назовите основные программы комп¬
лексного обустройства водосборов. 5. Перечислите главные этапы обустройства
водосборов. 6. В чем состоит суть идеи комплексного обустройства водосборов?
7. Расскажите о проблемах. Аральского моря, путях их решения.

6.	ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕЛИОРАЦИЙ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (ОВОС)
6.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Широкомасштабные мелиорации значительно влияют на ок¬
ружающую среду, и поэтому необходима комплексная оценка их
влияния. Эту процедуру называют ОВОС — оценка воздействия
на окружающую среду, являющейся составной частью экологиче¬
ской политики, под которой понимают заявление организации о
своих намерениях и принципах, связанных с экологической эф¬
фективностью ее деятельности. Для успешности управления каче¬
ством окружающей среды экологическую политику должны обо¬
значать все органы управления, начиная от государства и заканчи¬
вая хозяйствующим субъектом и просто гражданином. В соответ¬
ствии с законодательством РФ любая организация должна
создавать, внедрять, поддерживать и улучшать систему управле¬
ния качеством окружающей среды (ОС). Под качеством (ОС) по¬
нимают целостную характеристику функционального единства су¬
щественных свойств природного объекта, его внутреннюю и вне¬
шнюю определенность, относительную устойчивость, отличие от
других объектов или сходство с ними.
Вместе с тем экологическоая политика организации должна со¬
ответствовать интересам других организаций и граждан и быть
одобрена (сертифицирована или зарегистрирована) обществом,
внешней организацией, например при экологической экспертизе
проекта мелиорации.
Экологическая политика должна:
соответствовать виду и масштабу деятельности организации,
учитывать вид продукции или услуг и соответствовать воздействи¬
ям на окружающую среду;
включать обязательства в отношении соответствия природоох¬
ранному законодательству и регламентам;
включать обязательства в отношении постоянного улучшения
окружающей среды и предотвращать ее загрязнение;
предусматривать основу для установления целевых и плановых
экологических показателей и их анализа (такие показатели, например,
могут входить в перечень требований к мелиоративному режиму);
764

быть документально оформлена, внедрена, поддержана руко¬
водством и доведена до всех сотрудников, а также быть доступна
для общественности.
Экологическая политика — двигатель в деле внедрения и совер¬
шенствования системы управления качеством окружающей среды
на всех уровнях хозяйственной деятельности. Она должна отражать
обязательства руководства соблюдать применяемые законы, вы¬
полнять плановые показатели качества окружающей среды, быть
достаточно четкой, чтобы ее понимали внутренние и внешние уча¬
стники хозяйственной деятельности. Периодически ее необходимо
совершенствовать (анализировать и пересматривать).
Мелиорация земель ориентирована на управление окружаю¬
щей средой, придание ей нового качества, обеспечивающего гар¬
моничное сочетание суверенных интересов человека и природы.
Экологическая политика мелиорации изложена в принципах ме¬
лиорации (см. раздел 2.1). Принципы целостности, сбалансиро¬
ванности, природных аналогий, необходимого разнообразия,
адекватности воздействия, гармонизации круговоротов, предска¬
зуемости, эффективности и безопасности нравственно ориентиру¬
ют мелиорацию на постоянное улучшение качества среды, эко¬
номное расходование всех ресурсов при его реализации, недопу¬
щение или компенсацию ущерба другим землепользователям и
природе как таковой.
Эти принципы реализовывают при обосновании методов и
способов мелиорации на конкретных территориях, выполнении
мелиоративных режимов. Главное средство реализации экологи¬
ческой политики — надлежащее научное обоснование приемов
мелиорации. Привлечение всех знаний, в том числе и накоплен¬
ного человеком опыта, детальное изучение обустраиваемых терри¬
торий, использование современных природо- и ресурсосберегаю¬
щих технологий мелиорации — качественное проектирование,
применение совершенных технологий строительства и последую¬
щее грамотное управление инженерными мелиоративными систе¬
мами — может обеспечить выполнение принятых обязательств.
К инструментам реализации экологической политики также
относят оценку воздействия на окружающую среду (внутренняя
экспертиза); независимую внешнюю экспертизу, как государ¬
ственную, так и общественную; мониторинг мелиоративных сис¬
тем; экологический аудит, экологический контроль, которые вме¬
сте составляют экологическую оценку.
Экологическую оценку требуется проводить на всех этапах конк¬
ретной деятельности:
при разработке нормативно-правовой базы (международных
договоров, законов, постановлений, руководств, стандартов,
норм, правил);
765

составлении прогнозов развития народного хозяйства стра¬
ны в целом или ее регионов, развития отдельных отраслей, на¬
циональных или региональных программ;
технико-экономическом обосновании проектов (ТЭО); раз¬
работке технических проектов, регламентов функционирова¬
ния предприятий, при их ликвидации.
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) — составная
часть экологической оценки, и ее осуществляют для любого про¬
екта. Она должна содержать достоверные количественные оценки
влияния планируемой деятельности на окружающую среду при
разработке всех альтернативных вариантов предпроектной, в том
числе предынвестиционной и проектной документации, обосно¬
вывающей планируемую хозяйственную и иную деятельность с
участием общественных объединений. Процедуры ОВОС регла¬
ментированы Федеральным законом РФ «Об охране окружающей
среды» от 10.01.2002, Положением об оценке воздействия намеча¬
емой и иной деятельности на окружающую среду в Российской
Федерации (2000).
Различают стратегическую оценку воздействия на окружаю¬
щую среду (СОВОС), собственно ОВОС и заявление о воздей¬
ствии на окружающую среду (ЗВОС).
Методики выполнения стратегической оценки и заявление о
воздействии на окружающую среду изложены в соответствующих
руководствах и учебниках.
Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) сформиро¬
валась как интегрированный системный процесс. ОВОС, как пра¬
вило, используют для выявления отрицательного воздействия пла¬
нируемого проекта на окружающую среду до его одобрения и реа¬
лизации, а также для планирования соответствующих мер по со¬
кращению или предотвращению такого воздействия.
По своим функциям и особенностям ОВОС — инструмент
превентивный, а не метод решения уже возникшей проблемы.
Поэтому ОВОС — это процесс, который гарантирует, что все
экологические последствия от реализации хозяйственной дея¬
тельности приняты во внимание перед тем, как решение реали¬
зовано.
Главные цели ОВОС мелиоративных проектов следующие:
оценить направление и глубину изменений в окружающей сре¬
де при осуществлении проекта;
оценить возможные изменения в природных и антропогенных
экосистемах;
определить пути минимизации негативного влияния на окру¬
жающую среду и биоту;
предложить альтернативы с различными экологическими по¬
следствиями;
766

предотвратить ухудшение среды обитания, реализуя возмож¬
ные альтернативные решения и принимая меры по уменьшению
негативного влияния;
оценить риски как вероятность проявления незапланирован¬
ных последствий природообустройства в экстремальных условиях:
в годы с обеспеченностью по водности, отличной от расчетной;
при возможном изменении местного климата, базиса эрозии (под¬
топление водоприемников дренажных вод) и т. п.;
рассмотреть сценарии антропогенных катастроф или разруше¬
ний и способов ликвидации их последствий (поломки на насос¬
ных станциях, нарушение энергоснабжения, прорыв дамб, разру¬
шение противофильтрационных одежд, выход из строя очистных
сооружений и др.);
ознакомить лиц, принимающих решения, с возможными по¬
следствиями осуществления намечаемого проекта, способствовать
сотрудничеству между заинтересованными сторонами;
сообщить общественности об эффективности проекта и воз¬
можных экологических последствиях; стимулировать дальнейшее
участие общественности в процессе принятия решений, связан¬
ных с реализацией проекта.
Задачи ОВОС:
выявление, анализ, оценка и учет в проектных решениях пред¬
полагаемых воздействий намечаемой хозяйственной деятельнос¬
ти; изменений в окружающей среде как результатов этих воздей¬
ствий; последствий для общества и в экосистеме, к которым при¬
ведут изменения в окружающей среде;
выявление, анализ и сравнение всех реальных и разумных аль¬
тернатив (включая полный отказ от деятельности) на основе соци¬
ально-экономических и экологических оценок каждой из них;
формализация, в рамках которой заказчик представляет резуль¬
таты проведенных процедур ОВОС в процессе разработки проект¬
ного замысла на различных стадиях проектирования.
Процедура ОВОС позволяет провести анализ возможных воз¬
действий на окружающую среду, на основе чего провести обще¬
ственные слушания по его рассмотрению, учесть все комментарии
граждан, принять окончательное решение и проинформировать
об	этом общественность.
В проектах мелиорации, рекультивации земель, обустройства
водных объектов, обводнения территорий и водоотведения, при¬
родоохранного обустройства территорий следует:
оценить естественный и измененный радиационный и тепло¬
вой балансы обустраиваемых и окружающих их природных объек¬
тов, например изменение альбедо, поглощенной радиации, затра¬
ты тепла на испарение, изменение температурного режима почв и
грунтов, в том числе под влиянием тепловых и водных мелиора¬
767

ций, изменения использования земель (распашки, залужения, за-
лесения);
исследовать естественный водный режим и водный баланс при¬
родных объектов и их составляющих (поверхностных, почвенных,
подземных вод), вертикальный и латеральный (боковой) водооб¬
мен между сопряженными геосистемами, водосборами в совокуп¬
ности сухих и влажных лет;
по результатам многолетних прогнозов количественно оценить
все возможные изменения водного режима и баланса под действи¬
ем инженерных мелиоративных систем и мероприятий не только
в средние, но и в экстремальные по влагообеспеченности годы.
Особое природоохранное значение имеют оценка вертикального
водообмена, формирующего почвообразовательные процессы
(промывной, испарительный), взаимодействие с подземными без¬
напорными и напорными водами, влияние на водный режим и ба¬
ланс сопредельных территорий и водных объектов (влияние оро¬
сительных и осушительных мелиораций, противоэрозионных, аг¬
ролесомелиоративных мероприятий на прилегающие земли и на
речной сток); оценить влияние систем водоснабжения, обводне¬
ния и водоотведения на водный баланс рек и водоносных гори¬
зонтов; оценить водохозяйственные балансы при развитии регио¬
нов и способы ликвидации дефицита водных ресурсов;
исследовать количественно природные процессы геохимиче¬
ского круговорота веществ, особенно загрязняющих, засоляющих;
природные и антропогенные источники загрязнения; выявить на
основании долгосрочных прогнозов тенденции в природной
структуре баланса веществ;
оценить эффективность приемов управления геохимическими
потоками на длительную перспективу, выявить периоды релакса¬
ции и время наступления нового равновесного или квазистацио-
нарного состояния; дать оценку эффективности, экологической
допустимости, безопасности этих приемов; оценить влияние этих
приемов на прилегающие земли, водные объекты и их экосисте¬
мы, на качество поверхностных и подземных вод, флору и фауну,
население;
обратить особое внимание на существующее состояние почвен¬
ного покрова, природные и антропогенные процессы деградации
почв, снижение их плодородия, выполнение почвой стокообразу¬
ющих и природоохранных функций;
выявить на основании долгосрочных прогнозов изменения в
почвообразовательных процессах состава и свойства почв, баланс
элементов питания, гумуса, его сработки и восстановления запасов;
оценить изменения экологической инфраструктуры и биораз¬
нообразия территорий, их экологической устойчивости, самоочи¬
щения, биопродуктивности;
768

оценить технологии рекультивации нарушенных земель с пози¬
ций дальнейшего их использования, технологии хранения отхо¬
дов, очистки и утилизации сточных вод;
исследовать влияние природообустроительной деятельности на
местный климат — оазисный эффект при орошении или осушении
больших территорий, влияние крупных водохранилищ на темпе¬
ратуру, влажность воздуха, ветровой режим прилегающих земель;
загрязнение воздушной среды (пыльные бури, пожары на торфя¬
никах и т. п.).
Оценивая влияние мелиорации на окружающую среду, следует
помнить о существенной неоднородности природных объектов в
пространстве, изменчивости свойств компонентов природы во
времени, существенной вариации погодных условий, нелинейно¬
сти природных процессов, делающих недостоверной экстраполя¬
цию балансовых соотношений на длительные отрезки времени.
Воздействие на окружающую среду при мелиорации можно
оценить следующими методами:
обобщения опыта мелиорации (метод аналогии);
матричным — путем заполнения таблиц «виды воздействий —
компоненты природы», «виды деятельности — изменения компо¬
нентов природы» и т. п.;
сопряженного анализа карт состояния природных объектов до
и после мелиорации;
потоковых диаграмм и схем, например схемы водохозяйствен¬
ных балансов до и после обустройства водных объектов;
имитационного (математического) моделирования функцио¬
нирования природных и измененных геосистем, успешность этого
метода зависит от полноты списка моделируемых процессов, их
внутренней взаимосвязи, а также от глубины изученности природ¬
ных процессов и наличия достоверной информации о с; Яствах
природных тел;
экспертной оценки, проявляющейся в заполнении матри . типа
«воздействие — последствия», построении качественных шкал
оценок воздействия.
Принципы, на которых базируется ОВОС: обязательность; ipe-
вентивность; вариантность; комплексность; гласность; ответ¬
ственность.
Порядок проведения ОВОС изложен в соответствующих указ i-
ниях.
Оценка воздействия проекта на окружающую среду должна ба -
зироваться на детальных сведениях о природных условиях объ¬
екта.
Основные объекты воздействия:
воздух, вода, почва, флора, фауна, местный климат, речной
сток, ландшафт в целом, включая его общий вид и эсч.гиче-
769

скую ценность, исторические памятники, другие материальные
объекты;
население, попадающее в зону воздействия (помимо сани¬
тарно-защитной зоны предприятия), и персонал предприятия
(включая рабочую и санитарно-защитную зоны);
социально-экономические условия жизнедеятельности на¬
селения.
Конкретно выбор объектов воздействий зависит от свойств
мелиорируемых земель и природных условий, но в любом случае
должны быть оценены изменение направленности почвообразо¬
вательных процессов и уровней грунтовых вод, влияние мелио¬
раций на количество и качество речного стока, продуктивность
биоты.
В разделе ОВОС должны быть выбраны виды воздействий, т. е.
привнос в окружающую среду или изъятие из нее отдельных ком¬
понентов. Например, привнос или отвод нехарактерных для этой
территории больших количеств воды, нарушающих водный ба¬
ланс территории, химических веществ, радиоактивных веществ и
излучений, шума и вибраций, тепла, электромагнитных излуче¬
ний, визуальных доминант и т. д.
Применительно к мелиорациям земель, особенно к водным,
как наиболее распространенным, обязательно оценивают измене¬
ние: влагозапасов в почве и ее промываемости; глубин грунтовых
вод; количества и качества поверхностного и дренажного стока;
речного стока.
При новой хозяйственной деятельности оценивают допусти¬
мость:
трансформации земельных угодий (перевод леса в пашню
и т. п.);
изъятия части речного стока;
элементов флоры и фауны;
полезных ископаемых (допустимость и целесообразность
добычи торфа на топливо или на удобрение);
нарушения местообитаний популяций ценных видов расти¬
тельного и животного мира (мест воспроизводства, миграции
ит. д.);
нарушения культурных, исторических и природных памят¬
ников, элементов, определяющих характерный облик ланд¬
шафта.
В разделе ОВОС должны содержаться результаты прогноза из¬
менений окружающей среды, дополняющие ранее выполнен¬
ные расчеты осушающего действия каналов и дренажей и т. п.
В нем обязательно должны быть даны предложения и меропри¬
ятия, направленные на предотвращение или смягчение выявлен¬
ных возможных неблагоприятных воздействий.
770

6.2. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Рассмотрим методические подходы к изучению влияния осуше¬
ния на окружающую среду. Кажется, все просто: надо организо¬
вать наблюдения до осушения и после. Большинство авторов, ис¬
следовавших данную проблему, опирается на полевые наблюде¬
ния, как правило, небольшой продолжительности, встречая не¬
разрешимую трудность сопоставления данных. В идеале надо
провести долговременные наблюдения за водным режимом неосу-
шенного болота и прилегающих земель для учета его годовой из¬
менчивости. Затем осушить болото и опять организовать много¬
летние наблюдения изменившегося водного режима как на боло¬
те, так и на прилегающих землях. Из-за сильной изменчивости
погодных условий для получения статистически значимых ре¬
зультатов ряды наблюдений должны быть не менее 10... 15 лет,
т. е. длительность обоих периодов наблюдений должна быть
20...30 лет.
Естественно, что такие длительные наблюдения организовать
трудно, поэтому предлагают устанавливать корреляционные связи
между глубинами грунтовых вод и климатическим дефицитом ув¬
лажнения как разности между осадками и испарением. Однако
ситуация усложняется разнообразием строения прилегающих зе¬
мель, сильной изменчивостью погодных условий в разные годы.
Часто кривую спада уровней грунтовых вод под влиянием
осушения на прилегающих землях рассчитывают по формуле
С. Ф. Аверьянова
где ДН — снижение уровня грунтовых вод в точке х, м; ДН0 — то же, на границе
осушительной системы, м; а — коэффициент уровнепроводности грунтов, м2/сут,
а — KT/\i; / — время с начала осушения, сут.
Однако эта формула весьма приближенная. Действительно,
при большом времени из формулы (6.1) следует, что на любом
бесконечно большом расстоянии снижение уровня грунтовых вод
будет равно ДЯ0, так как специальная функция erfc(e) = 1 при
г-»0, что нереально. Эта формула не учитывает изменения по
длине потока инфильтрационного питания или расходования
фунтовых вод на испарение, их изменения в результате осушения.
Поэтому необходимо комплексное изучение проблемы с охва¬
том всех компонентов, из которых состоят прилегающие земли,
т. е. продуктивный физико-географический или ландшафтный
подход, когда природные объекты рассматривают в их генетиче-
(6.1)
771

ской связи, природные процессы в единстве круговоротов ве¬
ществ. Для изучения проблем функционирования водосборных
территорий целесообразно рассмотрение цепочки сопряженных
фаций, образующих гидрогеохимическую катену, по М. А. Глазов-
ской, состоящей из элювиальной фации высокорасположенных
водораздельных пространств, трансэлювиальных фаций верхней
трети склонов, супераквальных фаций понижений, т. е. оснований
склонов и низинных торфяных болот.
Наиболее эффективный инструмент для решения рассматрива¬
емой проблемы — имитационное математическое моделирование,
позволяющее быстро рассмотреть различные варианты природных
условий и параметров осушительной системы. При этом натурные
наблюдения являются основой для построения моделей, их про¬
верки и «настройки» применительно к рассматриваемым геогра¬
фическим условиям, опираясь на них, можно делать более или ме¬
нее достоверные выводы в зависимости от совершенства моделей,
полноты учета в них природных особенностей.
Сущность осушения заключается в удалении избыточной влаги
с поверхности земли, из почв и грунтов или ограждении от избы¬
точного притока влаги на территорию. Осушают не только сель¬
скохозяйственные земли, но и земли лесного фона, земли поселе¬
ний, промышленные площадки, земли рекреаций (стадионы, поля
для гольфа и т. п.), полотно дорог, аэродромов. Вместе с тем осу¬
шение сельскохозяйственных земель или земель для такого ис¬
пользования, особенно в виде больших массивов, наиболее суще¬
ственно сказывается на состоянии окружающей среды, учитывая
масштабы этих мелиораций. Площадь осушаемых земель в мире
достигает 200 млн га, в России — около 5 млн га, нуждаются в осу¬
шении 157 млн га при площади сельскохозяйственных земель
667 млн га.
Отвод избыточной влаги сказывается на условиях жизни расте¬
ний, на состоянии поверхности земли, несущей способности
грунтов как оснований сооружений и при работе машин и меха¬
низмов. Вместе с тем отвод избыточной влаги из почвы сам по
себе не так важен, при высокой влажности почвы вода становится
более доступной для растений, растениям надо совершать мень¬
шую работу, что увеличивает их продуктивность. Однако избыточ¬
ная влага вредна для растений из-за уменьшения количества и
ухудшения состава почвенного воздуха, количество которого об¬
ратно пропорционально влажности. В принципе можно даже не
осушать почву, а принудительно ее аэрировать, но это сложно и
неудобно делать на обширных полях, в теплицах это возможно.
Указанные соображения важны при назначении оптимальной
влажности переувлажненных почв для определенных растений
(она должна быть оптимально высокой). При увлажнении иссу¬
772

шенных почв (при орошении) подход противоположный: влаж¬
ность должна быть оптимально низкой.
Это имеет очень важное экологическое значение: минимизиру¬
ются требования к интенсивности осушения, а следовательно,
вмешательство в природу, что экономически выгодно из-за умень¬
шения затрат на мелиорацию. При уменьшении порога оптималь¬
ной влажности (при искусственном орошении) сокращается не¬
нужная промываемость почв, сокращается вымыв питательных ве¬
ществ, уменьшаются оросительные нормы и тоже достигается по¬
ложительный экологический и экономический эффект.
Цель осушения сельскохозяйственных земель — повышение их
плодородия, получение оптимально высокого урожая при непре¬
менном ограничении — недопущении ущерба окружающей среде
или компенсации этого ущерба.
Для достижения этой цели И. П. Айдаровым и А. И. Головано¬
вым сформулировано понятие «мелиоративный режим» — сово¬
купность требований к управляемым факторам почвообразования,
роста растений и воздействия на окружающую среду, которые
должна обеспечить система мелиоративных мероприятий для до¬
стижения поставленной цели.
Применительно к осушительным мелиорациям сельскохозяй¬
ственных земель набор показателей следующий:
допустимые пределы регулирования влажности корнеобита¬
емого слоя почвы;
требуемое направление и величина влагообмена между кор¬
необитаемым слоем почвы и подстилающим его слоем или
грунтовыми водами;
возможные периоды и сроки затопления поверхности зем¬
ли; пределы глубин грунтовых вод;
допустимое содержание токсичных солей в почвенном ра¬
створе, состав и количество поглощенных оснований, pH по¬
чвенного раствора;
допустимые количество и качество дренажных вод, сбрасы¬
ваемых в поверхностные водотоки или водоемы;
требуемая динамика запасов гумуса и питательных веществ в
почве.
Надо обратить внимание на то, что все перечисленные требова¬
ния несут четкую экологическую нагрузку, поэтому учет этих тре¬
бований при проектировании осушительных мелиораций обязате¬
лен, а степень их выполнения должна быть оценена в разделе
ОВОС.
Осушительные мелиорации оказывают многогранное влияние
на осушаемые земли и прилегающие природные объекты, их ис¬
пользование в народном хозяйстве. В разные годы по мере разви¬
тия осушительных работ и накопления опыта высказывались, по¬
773

рой, диаметрально противоположные мнения: от негативного эф¬
фекта до позитивного влияния осушения на прилегающие земли,
на речной сток. Исследования последних лет показывают, что
осушение в целом благоприятно сказывается на улучшении пло¬
дородия и биологической продуктивности земель, доказана благо¬
приятная тенденция в изменении речного стока, особенно в его
качественном составе — уменьшении стока половодья и увеличе¬
нии меженных расходов. Влияние осушения на прилегающие зем¬
ли двояко: подсушка земель вблизи осушительных систем не¬
сколько меняет ценозы, изменяет их видовое разнообразие, но
может увеличить их продуктивность, так как изменяется почвооб¬
разование.
Понижение уровней грунтовых вод на прилегающих землях
вызывает неудобства для хозяйственной деятельности: понижение
уровней воды в колодцах питьевого водоснабжения, в прудах-ко-
панях, снижение дебита водозаборных скважин, усиление ветро¬
вой эрозии и опасности пожаров в лесах, осушение оголовков
свай в основании сооружений, снижающее их прочность из-за ус¬
корения гниения.
Меняется гидрологический режим территории в целом: увели¬
чивается приток грунтовых вод к осушаемым землям, а также
уменьшается капиллярное подпитывание корнеобитаемой зоны.
Следует отметить, что при обычной глубине осушительной сети
(не более 1...1,2 м) и строго нормированном осушении понижение
уровня грунтовых вод на прилегающих землях, за исключением
ближайшей узкой полосы, невелико.
На самих осушаемых землях (болотах и заболоченных землях)
принципиально изменяется водный режим. В результате осуше¬
ния он прежде всего становится гораздо стабильнее, почти полно¬
стью исключаются периоды полного насыщения пор влагой. Даже
в самые влажные годы (с повторяемостью 1 раз в сто лет и реже)
при работающей осушительной сети может наступить некоторое
временное переувлажнение, но болотный процесс уже не возвра¬
щается. На осушенных землях устраняется характерный болотный
или глеевый процесс почвообразования, формируются особые
осушенные торфяно-перегнойные почвы с повышенной промы-
ваемостью. Пример изменения показателей водного режима ни¬
зинных болот в результате осушения приведен в таблице 6.1.
На неосушенном болоте из-за малых глубин грунтовых вод не
все атмосферные осадки могут впитаться в толщу торфа, помимо
весеннего стока образуется поверхностный сток в летнее время.
Суммарное испарение с неосушенного болота больше, чем с осу¬
шенного, из-за большего увлажнения. По той же причине на не¬
осушенном болоте наблюдается капиллярное подпитывание верх¬
них слоев торфяной толщи со стороны грунтовых вод. В результа-
774

6.1.	Среднемноголетние показатели водного режима на неосушенном и осушенном
низинном болоте (на примере Мещерской низменности)
Показатель йодного режима
Болото
неосушенное осушенное
Весеннее увлажнение, мм
89
111
Атмосферные осадки летом, мм
317
317
Суммарное испарение, мм
382
353
Поверхностный сток летом, мм
36
0
Годовой приток
21
100
Годовой дренажный сток, мм
0
173
Накопление запасов и невязка, мм
-9
-2
Промываемость почвы, мм
-19
76
Средняя глубина ГВ, м
0,66
1,21
Средний годовой минимум ГГВ, м
0,33
0,97
Среднемноголетняя относительная продуктивность трав
0,47
0,98
те осушения и понижения уровня грунтовых вод оно заменяется
промывкой почвенного слоя. Осушение болота провоцирует зна¬
чительный приток подземных вод с окружающих возвышеннос¬
тей.
В условиях Мещерской низменности имеет место дефицит ат¬
мосферного увлажнения в теплый период, определенный как раз¬
ность между испаряемостью и осадками, в среднем 89 мм, в за¬
сушливые годы 10%-й обеспеченности он достигает 223 мм, мак¬
симальный за 42 года доходит до 406 мм; во влажный год 90%-й
обеспеченности дефицита увлажнения нет, осадки превышают ис¬
паряемость на 80 мм. Этот дефицит объясняет то, что на неосу¬
шенном болоте грунтовые воды в среднем залегают на глубине
0,6...0,7 м, а весной и в дождливые периоды — вблизи поверхности
земли. Если после осушения глубина грунтовых вод примерно
равна норме осушения (около 1 м), опасного подъема уровня
грунтовых вод не наблюдается.
На неосушенном болоте травосмеси, дающие корма высокого
качества, имеют низкую (примерно 50 % максимальней) продук¬
тивность из-за переувлажнения, при осушении продуктивность
приближается к максимальной. Нормированное осушение не вы¬
зывает недопустимого иссушения почв в засушливые периоды.
Поэтому искусственное их увлажнение при нормированной глу¬
бине грунтовых вод 1... 1,2 м не нужно, что упрощает проект и
снижает затраты.
На осушенных землях нужно применять особую систему земле¬
делия (обработку, удобрения, перспективные сорта), создавая ус¬
ловия для выращивания приспособленных к свойствам осушен¬
ных земель высокопродуктивных культурных растений. Это имеет
не только потребительское (экономическое), но и экологическое
значение, так как плодородные почвы лучше выполняют свою
775

природоохранную роль как биогеохимические барьеры, увеличи¬
вают устойчивость агроландшафтов.
При осушении земель в почвах и фунтах происходят суще¬
ственные изменения в их составе и свойствах: уплотнение, биохи¬
мическое разложение, механическая и химическая суффозия и др.
Особенно большие изменения отмечены в торфах. Вследствие
удаления воды из торфа происходит уменьшение его объема, на¬
зываемое усадкой торфа, в результате чего понижается поверх¬
ность земли. Само понижение поверхности земли называют осад¬
кой, которая происходит очень неравномерно по площади и во
времени, зависит от мощности, вида, свойств торфа, величины
снижения уровня грунтовых вод и может составлять: для плотного
торфа 12... 15 %, для рыхлого 25...40 % его первоначальной мощ¬
ности.
При сельскохозяйственном использовании в результате осуше¬
ния, обработки почвы, ускоренного аэробного биологического и
химического разложения и выноса питательных веществ с урожа¬
ем происходит сработка торфа. Она зависит от вида сельскохозяй¬
ственного использования земель, максимальна под пропашными
культурами, минимальна под травами. При длительном сельско¬
хозяйственном использовании торфяников их толща может срабо¬
таться до минерального дна.
Так, по данным Минской болотной станции, на 1 га пашни под
зерновыми ежегодно разрушается (минерализуется) 6...7 т сухого
органического вещества, под пропашными — более 10 т, а под
травами — только 3 т. В Украинском Полесье (лесостепная зона с
более теплым, чем в Белоруссии, климатом) минерализация торфа
происходит более интенсивно и достигает 13... 15 т/га под пропаш¬
ными культурами и 6...7 т/га под травами.
При осушении необходимо предусмотреть специальные мероп¬
риятия по сохранению торфа (севообороты с заметной, около по¬
ловины, долей многолетних трав и с соответствующим сокраще¬
нием площади под пропашными культурами, внесение органичес¬
ких удобрений, разумную минимизацию осушения).
Эти же мероприятия снижают опасность пожаров на торфяни¬
ках, представляющих большую опасность для людей и животных.
Возникновению пожаров способствует иссушение и распыление
незащищенной растительностью поверхности, т. е. при выращи¬
вании пропашных культур. По мере развития пожар распростра¬
няется в глубину, торфяник почти полностью выгорает, несмотря
на высокую его влажность. Погасить пожар трудно, нужно изоли¬
ровать горящий массив каналами, доходящими до минерального
дна. Гашению пожара способствует шлюзование каналов осуши¬
тельной сети, т. е. регулируемый подпор уровней воды в них. При
пожаре наблюдается сильное задымление больших территорий.
776

Переосушенный незащищенный торфяник легко развевается
ветром (ветровая эрозия) и размывается при сильных дождях (вод¬
ная эрозия).
Таким образом, надлежащая система земледелия на осушенных
торфяниках имеет важное экологическое значение.
Ненужное ускоренное разложение торфа — это не только поте¬
ря ценнейшей органики, но и дополнительное загрязнение рек
из-за повышенного вымыва азотных соединений, фосфора, калия,
кальция, магния, микроэлементов. В среднем с дренажными вода¬
ми с 1 га за год выносится около 50 кг азота, 60 кг кальция.
С целинных водосборов в водные объекты поступает незначи¬
тельное количество биогенов, кг/км2 в год: фосфора около
0,03—0,09, азота общего (в форме органических соединений и в
ионной форме: аммония NH4, нитратов N03, нитритов N02) —
0,8...1,8. С сельскохозяйственных земель вынос существенно уве¬
личивается.
Биогены в водные объекты поступают с поверхностным стоком
в растворенном и нерастворенном виде (труднорастворимые со¬
единения фосфора и калия, сорбированный почвенными частица¬
ми катион аммоний) — примерно 60 % общего выноса и с дренаж¬
ным стоком, когда биогены вымываются из почвы и поступают в
грунтовые воды, — 40 % выноса.
На дерново-подзолистых и серых лесных почвах (в лесной и
лесостепной зонах) в год с 1 га вымывается, кг, азота в форме
N03— 10...30; фосфора в форме Р2О5 — 0.4...1; калия — 10...20;
кальция — 140... 180; последний имеет существенное значение в
образовании структуры почвы, регулирует ее кислотность. Сокра¬
тить этот вымыв можно агротехническими мерами: многократным
внесением удобрений малыми дозами в период их наибольшего
потребления, применением слаборастворимых соединений, сор¬
бируемых почвой катионов. При промежуточных и пожнивных
посевах вымыв биогенов уменьшается.
Вынос биогенов с поверхностным стоком сильно зависит от
распашки и способа внесения удобрений; так, их концентрация в
воде, мг/л, при внесении 1 кг/га действующего вещества удобре¬
ний составляет:
Осенью	Весной
Способ внесения под вспашку поверхностно на мерзлую по талому
удобрении	почву	снегу
Азог	0,01	0,85	0,216	0,051
Фосфор	0,013	0,031	0,051	0,594
Много фосфора смывается при водной эрозии почв, в среднем
с каждой тонной смытой почвы выносится 1 кг. Концентрация со¬
единений азота и фосфора в водах ливневого стока приведена в
таблице 6.2.
777

6.2. Концентрация NH4 и Р2О5 в водах ливневого стока, мг/л
Доза удобрения, кг д.в/га
Пропашные культуры
Озимые зерновые
Многолетние травы
Азот
Фосфор
nh4
РА
NH,
РА
nh4
РА
40...60
40...60
2,8
0,4
1,9(5,4)
0,3(5,4)
3,8)
(1)
60...80
60...80
3,9
0,5
2,2
0,4
(4,5)
(1,4)
80... 100
80... 100
4,2
0,7
3,1
0,6
(5,0)
(1,8)
100... 150
100...150
5,8
0,9
3,8
0,8
(5,2)
(2,5)
150...200
150...200
5,2
1,2
4,6
1
(7,4)
(3,2)
Примечание. В скобках приведены концентрации при поверхностном
внесении удобрений.
В разделе ОВОС надо обязательно оценить вынос этих веществ
в реки, пользуясь приведенными удельными показателями вымы-
ва и зная слой стока весеннего половодья, количество поверхно¬
стного стока летом, слой дренажного стока (см. табл. 6.1 и 6.4).
В проекте необходимо наметить конкретные мероприятия по его
снижению (биоплато в устье магистрального канала, отстойники,
фильтрующие перемычки с сорбентами для удержания пестици¬
дов, тяжелых металлов, радионуклидов, нефтепродуктов). Имеет
большое значение регулирование местного стока с возвышенно¬
стей (вспашка поперек склона, посев трав, защитные лесонасаж¬
дения, строительство малых водоемов и другие известные мероп¬
риятия, применяемые при борьбе с водной эрозией).
При осушении уменьшается коэффициент фильтрации торфа,
особенно в вертикальном направлении, что надо учитывать при
расчете дренажа.
При осушении минеральных переувлажненных почв уменьша¬
ется их плотность на 10...20 %, увеличивается пористость на
5... 10 %, возрастает водопроницаемость и влагоемкость. При осу¬
шении и окультуривании благоприятно изменяются агрохимиче¬
ские показатели — уменьшается кислотность, улучшается состав
ППК, элементы питания растений переходят в доступные формы.
Изменение водно-физических свойств почв и грунтов необходимо
учитывать при проектировании осушительных систем, изменение
агрохимических характеристик почв влияет на оценку земель.
6.3.	ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ГЛУБИНЫ ГРУНТОВЫХ ВОД
ПРИЛЕГАЮЩИХ ЗЕМЕЛЬ
Графически это влияние показано на рисунке 6.1, где в каче¬
стве примера изображены среднемноголетние кривые депрессии
на болоте, склоне и возвышенности, т. е. на всех элементах кате-
ны, представляющей цепочку сопряженных фаций и образующей
778

Рис. 6.1. Кривые депрессии до и
после осушения болота:
1 — поверхность земли; 2 — без осу¬
шения при водопро води м ости грунтов
15, 60 и 140 м2/сут соответственно;
3— после осушения при водопрово-
димости грунтов 15 м2/сут и глубине
ловчего канала 1,2 м; 4 — то же, при
60 м2/сут и глубине 1,2 м; 5 — то же,
при 60 м2/сут и 1,7 м; б — то же, при
140 м2/суг и глубине ловчего канала
1,7	м
элементарный водосбор как до, так и после осушения при раз¬
личных геоморфологических, гидрогеологических условиях и па¬
раметрах осушительной сети (в условиях Мещерской низмен¬
ности).
Больше всего дальность действия осушения зависит от водо-
проводимости грунтов, т. е. произведения осредненного коэффи¬
циента фильтрации на мощность слоев кТ, мусут, а также от вер¬
тикального расчленения рельефа или перепада высот местного во¬
дораздела и поверхности болота До- На дальность влияния сказы¬
вается глубина ловчих каналов #лк при стандартной глубине
укладки дрен.
Дальность влияния осушения на уровни грунтовых вод при тех
же условиях показана на рисунке 6.2.
Дальность влияния осушения на уровни грунтовых вод на при¬
легающих землях для разных условий приведена в таблице 6.3.
6.3. Дальность влияния осушения на уровни грунтовых вод
Вариант расчета
Дальность влияния
осушения, м
j Понижение УГВ у
ловчего канала ДЯ0, м
kTt м2/сут
1 <VM
15
1
1,2
300
0,5
15
1
1,7
500
0,55
60
5
1,2
350
0,6
60
5
1,7
600
0,9
140
5
1,2
1200
0,6
140
5
1,7
2100
1,05
140
I
1,2
1300
0,5
140
1
1,7
1800
0,9
140
15
1,2
1400
0,65
140
15
1,7
2300
1,15
Надо иметь в виду, что дальность, указанная в таблице 6.3, ус¬
тановлена формально, т. е. при снижении уровня грунтовых вод,
превышающего 0,05 м (рис. 6.2). При назначении мероприятий,
компенсирующих негативное влияние этого снижения, надо вы-
Расстояние от тальвега болота, м
779

Рис. 6.2. Понижение уровня грун¬
товых вод в результате осушення
/ и 2 —грунтов
15 М^/СуТ И w muijrunnd	ЛОВЧвГО
канала 1,2 м; 3 и 4 — то же, 60 м2/сут и
140 м2/сут, глубина ловчего канала
1,7	м
болота:
грунтов
0	400	800	1200	1600	2000
Расстояние от края болота, м
делять зону, где оно может оказать заметное влияние на существо¬
вание биоценозов и на хозяйственную деятельность, этому соот-
ветствует зона шириной примерно 2/з указанной в таблице 6.3
дальности.
При нормированном осушении в большинстве случаев его вли¬
яние незначительно, но излишнее заглубление осушительной сети
все-таки нежелательно (см. табл. 6.3).
Для уменьшения неблагоприятных экологических последствий
осушения необходимо:
не допускать чрезмерного осушения болот, руководствоваться
общепринятыми нормами осушения с учетом вида сельскохозяй¬
ственного использования, выращиваемых культур, почвенно-гид¬
рологических условий;
ограничивать глубину дрен на осушаемом массиве (стремиться
к минимальным их уклонам) и ограждающих каналов; глубины
ловчих каналов 1,6... 1,7 м излишни, экологически допустимые их
глубины — 1,2... 1,4 м; не заглублять без необходимости проводя¬
щие каналы, в том числе магистральные и особенно реки-водо¬
приемники. В последнем случае следует применять осушение с
машинным подъемом, т. е. строить польдерные системы с более
активным регулированием глубин грунтовых вод. Увеличение сто¬
имости строительства и эксплуатации таких систем компенсиру¬
ется эффектом от сохранения природы;
предусматривать на осушенных землях увлажнение в засушли¬
вые периоды путем шлюзования ограждающей и регулирующей
сетей каналов и дрен, это повышает продуктивность осушенных
земель и снижает переосушку прилегающих;
предусматривать на прилегающих к осушенным болотам зем¬
лях сокращение поверхностного стока путем его задержания на
склонах, увеличения впитывающей способности почвы, строи¬
тельства прудов, создания лесных насаждений, вспашки поперек
склона, бороздования и других противоэрозионных мероприятий,
т. е. компенсировать негативные последствия осушения, обустра¬
ивая надлежащим образом прилегающие земли.
780

6.4.	ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ
ПРИЛЕГАЮЩИХ ЗЕМЕЛЬ
Прилегающие земли в районах осушения часто заняты лесом
или освоены под сельскохозяйственные культуры.
Рассмотрим только один фактор, определяющий биопродук¬
тивность сельскохозяйственных земель: влагозапасы в корнеоби¬
таемом слое и связанное с ними количество почвенного воздуха,
последний фактор важен при переувлажнении. Для этого исполь¬
зовали модель продуктивности растений В. В. Шабанова, в кото¬
рой последняя зависит от степени отклонения среднедекадной
влажности в корнеобитаемом слое от оптимальной, которая,
в свою очередь, зависит от вида, сорта и возраста возделываемых
или естественно произрастающих растений.
С некоторой степенью условности принято, что на неосушен-
ном болоте произрастают влаголюбивые травы с оптимальной
влажностью около 0,85—0,95 ППВ, кормовая ценность которых
невысока. Естественно, что на неосушенном болоте даже для них
создаются неблагоприятные условия, что влечет за собой заметное
снижение продуктивности. После осушения размещают менее
влаголюбивые, но более ценные в кормовом отношении травы,
для которых оптимальная влажность несколько меньшая —
0,80...0,85 ППВ. Такой подход позволяет выявить экономическую
эффективность осушения, проявляющуюся в получении не просто
урожая зеленой массы, но и более высокого качества.
Относительная продуктивность трав (доли от максимальной
при оптимальных прочих факторах роста и развития) на неосу¬
шенном и осушенном освоенном болоте во многом зависит от глу¬
бины грунтовых вод, а следовательно, от влажности в корнеобита¬
емой зоне, причем и переувлажнение почвы, и переосушка при
глубоких грунтовых водах снижают продуктивность. Как уже от¬
мечалось, на неосушенных болотах травы дают не более 30—50 %
максимального урожая.
Осушение болота и доведение глубин грунтовых вод до значе¬
ний, равных норме осушения, доводит потенциальную урожай¬
ность до максимальной. Избыточное осушение со среднегодовой
глубиной грунтовых вод 1,4—1,45 м снижает потенциальный уро¬
жай до 0,7...0,8 явно из-за недостатка влаги. Это обстоятельство
также делает ненужным сверхнормативное осушение.
Прирост продуктивности или ее снижение в результате осуше¬
ния по длине катены показан на рисунке 6.3.
На болоте наибольший прирост продуктивности (почти в че¬
тыре раза) ожидается при сильном вертикальном расчленении
рельефа, высокой водопроницаемости грунтов и при оптималь¬
ной глубине ловчих каналов (кривая 7 на рис. 6.3). В остальных
781

Рис. 6.3. Пример изменения относительной продуктивности трав в результате
осушения:
перепад высот 5 м: / и 2 — водопроводимость грунтов 15 м2/сут и 60 м2/сут, глубина ловчего
канала 1,2 м; 3 и 4 — водопроводамость грунтов 60 м2/сут и 140 м2/сут, глубина ловчего канала
1,7	м; 5 — то же, при перепаде высот 1 м; 6 — то же, при перепаде высот 15 м; 7 — то же, при
глубине ловчего канала 1,2 м; (ширина болота 450 м)
случаях прирост продуктивности в результате осушения также су¬
ществен.
Наблюдается заметное снижение продуктивности вблизи лов¬
чих каналов, особенно при завышенной их глубине из-за пере-
осушки почв. Зато на некотором удалении от ловчих каналов за
границей осушения продуктивность на прилегающих землях воз¬
растает, что свидетельствует о благоприятном влиянии осушения
на прилегающие земли вблизи осушительной системы. Повторим,
что этот вывод касается трав; возможно, что в лесу понижение
уровней грунтовых вод может сказаться негативно на подросте,
кустарниках, в частности на ягодниках.
При сильном расчленении рельефа на расстоянии порядка
1 км от тальвега болота или 0,5 км от его края наблюдается
отчетливое снижение продуктивности (кривая 6 на рис. 6.3).
В данном случае несомненен негативный эффект осушения, но
при малой глубине ловчего канала это снижение продуктивно¬
сти составляет только 10 % (кривая 7 на рис. 6.3). Во всех ос¬
тальных случаях снижение продуктивности практического зна¬
чения не имеет.
782

6.5. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА МЕСТНЫЙ РЕЧНОЙ СТОК
Это очень старая проблема, в литературе ее стали обсуждать,
как только в бывшем СССР в последней четверти XIX в. начали
осушение больших болотных массивов.
На основе анализа большого экспериментального материала и
мнения многих ученых были сделаны следующие выводы:
неосушенные болота не имеют водорегулирующего значения,
их гидрологическое значение в водном питании отрицательно, так
как с неосушенного болота испарение больше, но они играют
большую природоохранную роль, выступая как мощный биогео-
химический барьер на пути переноса загрязнителей, а также явля¬
ясь местами обитания многих видов флоры и фауны; болота улуч¬
шают качество речных вод;
осушение болот не ведет к обмелению рек и уменьшению их
стока;
на территориях с осушенными болотами улучшается структура
местного стока: на фоне некоторого увеличения годового слоя
стока (в первые годы осушения) уменьшается слой стока полово¬
дья и увеличивается меженный сток, что благоприятно для суще¬
ствования малых рек.
Результаты моделирования речного стока на неосушенных и
осушенных болотах Мещерской низменности при разных гидро¬
геологических и геоморфологических условиях и при разных па¬
раметрах осушительной системы приведены в таблице 6.4.
Годовой сток с территорий с неосушенными болотами зависит
от степени врезки болотного массива в водопроницаемый пласт,
иными словами, от вертикального расчленения рельефа. Он также
зависит от заболоченности территории: с ее увеличением годовой
сток с неосушенного болота уменьшается за счет снижения под¬
земного стока в межень. Это подтверждает вывод о незначитель¬
ности водорегулирующей роли болот.
6.4. Влияние осушения на составляющие речного стока с ландшафтной катены
Вариант
Речной сток, 1
мм
Коэффициент вариации стока
кТ, м2/сут
<VM
Н ,м
годовой
поло¬
водья
межен¬
ный
годового ! поло~
! водья
межен¬
ного
Катена с нсосушенным болотом
Заболоченность катены 20 %
15
5
—
118
102
16
0,47
0,44
2,40
60
5
—
134
105
29
0,45
0,41
1,66
140
5
—
163
111
52
0,43
0,39
1,13
140
1
—
114
98
16
0,51
0,47
2,58
140
15
—
196
ПО
86
0,33
0,37
0,63
783

Продолжение
Вариант
Речной сток, мм
Коэффициент вариации стока
кТу м2/суг
Д0, м
ГОДОВОЙ
ПОЛО-
водья
межен¬
ный
годового
поло-
водья
межен¬
ного
Заболоченность 36 %
140
5
-
153
110
43
0,48
0,41
1,42
Катена с ос
ушен н
ым б о
лотом
Заболоченность 20 %
15
5
1,2
128
98
30
0,46
0,40
1,47
15
5
1,7
136
99
37
0,43
0,40
1,20
60
5
1,2
145
97
48
0,42
0,37
1,02
60
5
1,7
150
95
55
0,36
0,37
0,74
140
5
1,2
168
95
73
0,36
0,35
0,66
140
5
1,7
179
87
92
0,29
0,34
0,43
140
1
1,2
135
94
40
0,44
0,37
1,13
140
1
1,7
143
90
53
0,37
0,37
0,72
140
15
1,2
198
98
100
0,30
0,34
0,44
140
15
1,7
205
96
109
0,24
0,34
0,29
Заболоченность 36 %
140
5
1,2
169
95
74
0,42
0,36
0,81
Осушение несколько увеличивает годовой сток и, что особенно
важно, изменяет в положительную сторону соотношение между
стоком половодья и меженным. Рост меженных расходов благо¬
приятно сказывается на существовании рек. Вместе с тем сток уве¬
личивается по мере интенсификации осушения, что вряд ли необ¬
ходимо. «
Интересно, что после осушения сток с катен с разной степенью
заболоченности практически одинаков, т. е. осушенные болота ра¬
ботают в гидрологическом смысле как суходолы.
Для оценки влияния осушения на речной сток, интерполируя
данные, можно пользоваться таблицей 6.4.
6.6. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ
УСТОЙЧИВОСТЬ ТЕРРИТОРИИ
Осушение и последующая распашка земель приводят к сниже¬
нию экологической устойчивости территории, так как снижают
биологическое разнообразие, ослабляют барьерные функции, де¬
лают осушенные и освоенные болота восприимчивыми к водной и
ветровой эрозии, загрязняют реки биогенами, пестицидами, тяже¬
лыми металлами, содержащимися в минеральных удобрениях.
784

Коэффициент экологической устойчивости (стабильности) вы¬
числяют по формуле
Kc = ^lfiKuKVt	(6.2)
Г ,=1
где F — плошадь водосбора; f, — площадь t-го угодья; Кц — коэффициент ста¬
бильности: для широколиственных лесов — 1; болот, водотоков и водоемов —
0,79; смешанных лесов — 0,63; лугов — 0,62; садов, лесных культур, лесополос —
0,43; хвойных лесов — 0,38; пашни в среднем — 0,14; урбанизированные террито¬
рии (населенные пункты, промышленные зоны и т. п.) резко уменьшают экологи¬
ческую стабильность водосбора, поэтому для них коэффициент стабильности
принимается отрицательным и ориентировочно равным —1; К2:, — коэффициент,
учитывающий гесшого-морфологическую устойчивость рельефа, зависит от пло¬
щади оврагов, крутых склонов, оползней, незакрепленных песков и т. п., изменя¬
ется от 1 для стабильного рельефа до 0,7 для нестабильного.
Устойчивость природных и техноприродных систем (водосбо¬
ров) оценивают по шкале, приведенной на с. 606.
В соответствии с ней наибольшей устойчивостью в России об¬
ладала неосвоенная лесостепная зона широколиственных лесов (с
площадью лесов 50 %) вместе с хорошо развитым многолетним
травостоем (луга занимают тоже 50 %), для нее Кс = 0,5-1 +
+ 0,5 • 0,62 = 0,81 (при Аг= 1). Рассматриваемая территория с бо¬
лотами (20 %), смешанными лесами (50 %) и лугами (30 %) в есте¬
ственных условиях тоже достаточно устойчивая: fQ = 0,2-0,79 +
+ 0,5 • 0,63 + 0,3 - 0,62 = 0,66. Распашка осушенного болота под
пропашные культуры снижает в целом экологическую устойчи¬
вость всей территории.
Устойчивость мелиорированной пашни по сравнению с бога¬
рой может быть и выше, и ниже в зависимости от мелиоративного
режима, в частности от соотношения продуктивности, величины
поверхностного стока и промываемости почвенного слоя:
*м.п = Л*т	(6.3)
где п и Кп — коэффициент стабильности для мелиорированной пашни и неме-
лиорированной; т\ — коэффициент, зависящий от изменения структуры водного
баланса в результате водных мелиораций:
n=,(c+fn •^JL.	(6.4)
(С+£)м.П	^11
(с + g)n и (с + g)M lx — поверхностный сток и влагообмен между почвенными и
грунтовыми водами на немелиорированных и мелиорированных землях, мм; Уп и
Ум.п — урожайность сельскохозяйственных культур на мелиорированной и неме-
лиорированной пашнях.
785

В данном случае на осушенном болоте устраняется поверхност¬
ный сток, но зато резко увеличивается промываемость почвы, ко¬
торая сменяет капиллярное подпитывание, и поэтому, несмотря
на рост урожайности, устойчивость мелиорированной пашни по¬
чти вдвое снижается по сравнению с богарой:
(c+g)п Ум.п_ 36-19 0,98
(c+g)м.п Уп 0+76 0.47	’
При этом в результате осушения и освоении всего болота под
пашню коэффициент экологической устойчивости IQ =
= 0,2 • 0,47 *0,14 + 0,5 - 0,63 + 0,3 • 0,62 = 0,51, т. е. станет низким,
что недопустимо. Несколько улучшить положение можно, доведя
площадь посева трав (лугов) на осушенном болоте до 50 %:	=
= 0,1 • 0,47 ■ 0,14 + 0,1 - 0,62 + 0,5 • 0,63 + 0,3 • 0,62 = 0,57, т. е. ус¬
тойчивость всей территории становится средней.
В качестве примера приведены в таблицах 6.5 и 6.6 значения
геоморфологических параметров и гидрологических характери¬
стик водосборов для ландшафтов Московской области.
6.5. Геоморфологические параметры физико-географических районов Московской
области
Провинция
Район
Метеостанция
Горизон¬
тальная
расчленен¬
ность тер¬
ритории
Сред¬
няя
ширина
катсн,
м
Верти¬
кальная
расчле¬
ненность
рельефа
Поло¬
жение
морфо-
изогра-
фыК
Верхне-Волж-
Западный
Волоко¬
0,43
1160
15
0,33
ская
Восточный
ламск
Клин
0,4
1250
11
0,39
Смоленская
Западный
Дмитров
Можайск
0,44
1130
20
0,35
Восточный
Можайск
0,44
ИЗО
26
0,37
Московская
Западный
Н. Иерусалим
0,43
1160
29
0,35
Восточный
Дмитров
0,39
1280
29
0,31
Москворецко-
Северный
Наро-Фоминск
0,40
1250
20
0,36
Окская
Южный
Серпухов
0,43
1160
28
0,31
Мещерская
Западный
Павловский
0,37
1350
14
0,37
Восточный
Посад
Егорьевск
0,32
1560
11
0,68
Заокская
Западный
Черусти
Кашира
0,43
1160
40
0,32
Восточный
Коломна
0,40
1250
40
0,39
Среднерусская
-
-
0,40
1250
40
0,36
786

6.6. Гидрологические характеристики водосборов Московской области
Сток, мм
Годо¬
вые
осадки,
мм
Годовое
Осадки
Испа¬
рение
зимой,
мм
Испаря¬
емость
летом,
мм
Коэффи¬
циент
Метеостанция
годо¬
вой
поло¬
водья
межен¬
ный
испаре¬
ние, мм
зимой,
мм
поверх¬
ностного
стока
Волоколамск
229
102
127
637
408
243
61
405
0,56
Дмитров
204
100
104
635
431
236
63
442
0,58
Егорьевск
177
92
83
616
441
249
57
445
0,48
Кашира
175
96
81
593
416
236
58
485
0,54
Клин
213
99
114
654
441
239
62
404
0,56
Коломна
173
93
80
561
388
225
58
439
0,56
Можайск
223
104
119
640
417
244
60
389
0,56
Наро-Фоминск
208
103
105
638
430
259
64
415
0,53
Н.-Иерусалим
212
100
112
628
416
252
75
386
0,56
Павловский
Посад
186
97
89
641
455
265
62
442
0,48
Серпухов
190
101
89
589
399
227
67
462
0,63
Черусти
164
83
81
584
420
267
81
435
0,45
Средние
по области
196
98
99
618
422
245
64
429
0,54
Контрольные вопросы и задания
I. Что понимают под качеством окружающей среды? 2. Из чего состоит эколо¬
гическая политика? 3. Каковы инструменты экологической политики? 4. Пере¬
числите цели и задачи ОВОС. 5. Назовите принципы ОВОС. 6. Как влияет осуше¬
ние на окружающую среду? 7. Что такое экологическая устойчивость и как она
меняется при осушении?

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНВЕСТИЦИОННЫХ
ПРОЕКТОВ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ*
Углубление экономических реформ и обострение экологиче¬
ских проблем в нашей стране требуют качественно нового научно¬
го подхода к оценке экономической эффективности инвестици¬
онных проектов (ИП) мелиорации земель, учитывающего ограни¬
ченность возможностей рынка и неспособность регионов само¬
стоятельно справляться с экологическими проблемами. В связи с
этим экономические показатели оценки экономической эффек¬
тивности рассматривают в контексте использования различных
методов государственного регулирования, направленных на повы¬
шение эффективности и экологической безопасности функцио¬
нирования хозяйственных систем. Среди различных инструментов
государственного регулирования используют:
индикативные меры — платное природопользование,
штрафные санкции, экологическое страхование, налоговые
льготы, применение ускоренной амортизации, поощрительных
цен и надбавок на экологически чистую продукцию и льготно¬
го кредитования предприятий, учреждений, эффективно осу¬
ществляющих охрану окружающей природной среды;
административные меры — лицензирование, установление
лимитов природопользования, эколого-экономическая экспер¬
тиза природоохранных проектов.
Механизмы государственного регулирования оказывают суще¬
ственное влияние на методику определения ключевых экономи¬
ческих показателей эффективности ИП мелиорации земель не
только через размеры платежей за природопользование, но и че¬
рез изменение налогообложения, расширение практики платежей
за осуществление средозащитных мероприятий, формирование
качественно новой культуры предпринимательства и т. д.
Осуществление любого инвестиционного проекта, представля¬
* Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных
проектов и их отбору для финансирования (вторая редакция). — М.: Экономика,
2000. - 421 с.
788

ющего комплексный план мероприятий, направленных на созда¬
ние нового или модернизацию действующего производства про¬
дукции, товаров и (или) услуг и обеспечивающих достижение це¬
лей участников проекта, предполагает вложение инвестиций.
Последние представляют собой вложение капитала в форме де¬
нежных средств, целевых банковских вкладов, ценных бумаг, тех¬
нологий, машин, оборудования, другого имущества, а также иму¬
щественных и неимущественных прав, имеющих денежную оцен¬
ку,-в объекты предпринимательской или иной деятельности для
достижения стратегических целей инвестора.
При обосновании экономической эффективности ИП по ме¬
лиорации земель необходимо достижение целей всеми участника¬
ми проекта, которые подразделяют на активные (инвесторы;
предприятия, привлекающие инвестиции) и пассивные (государ¬
ство, если оно не выступает в роли инвестора и не предоставляет
никаких преференций другим участникам проекта; население,
проживающее на территории, где реализуют проект). Например,
отсутствие согласования проекта с населением, озабоченным не¬
гативными экологическими последствиями, может привести к ро¬
сту социальной напряженности и переоценке потенциальными
инвесторами уровня риска.
По масштабу реализации ИП по мелиорации земель можно
классифицировать на проекты глобальные, народно-хозяйствен¬
ные, крупномасштабные и локальные.
Инвестиционные проекты являются:
глобальными, если их реализация оказывает существенное влия¬
ние на изменение экологической и социально-экономической си¬
туации в мире;
народно-хозяйственными, если их реализация оказывает суще¬
ственное влияние на изменение экологической и социально-эко¬
номической ситуации в стране, а их влиянием на экологическую и
социально-экономическую ситуацию в мире можно пренебречь;
масштабными, если их реализация оказывает существенное
влияние на изменение экологической и социально-экономичес¬
кой ситуации в отдельных отраслях или регионах страны, а их воз¬
действие на другие отрасли или регионы можно не учитывать;
локальными, если их реализуют на конкретном предприятии и
они не оказывают существенного влияния на экологическую, со¬
циально-экономическую ситуацию в регионе, а также на уровень
цен на рынках продукции, товаров и услуг.
Последний тип проектов самый распространенный.
Разработка инвестиционного проекта связана с анализом фи¬
нансовых потоков на четырех основных фазах (стадиях) — пре¬
дынвестиционной, инвестиционной, эксплуатационной и ликви¬
дационной.
789

Предынвестиционная фаза включает следующие этапы: исследо¬
вание инвестиционных возможностей; предпроектные исследова¬
ния; оценка осуществимости проекта (перечисленные этапы стро¬
го выдерживаются лишь для крупных проектов, требующих при¬
влечения внешних инвесторов).
На этой стадии решают следующие основные задачи: диагно¬
стика качества первоначальной идеи проекта, реалистичности
концепции его реализации с учетом имеющихся альтернатив; раз¬
работка бизнес-плана проекта; получение экспертного заключе¬
ния о целесообразности реализации проекта; финансовое обеспе¬
чение проектно-изыскательских работ и выбор проектной органи¬
зации; разработка и утверждение проектно-сметной документа¬
ции; подготовка рабочей документации и заключение договора
подряда; подготовка инвестиционного предложения и привлече¬
ние инвестиций, необходимых для осуществления проекта; фор¬
мирование организационно-экономического механизма реализа¬
ции проекта, т. е. формы взаимодействия участников проекта,
фиксируемой в проектных материалах в целях обеспечения реали¬
зуемости проекта и возможности учета интересов каждого участ¬
ника ИП. Этот механизм включает: нормативные документы, на
основании которых осуществляется взаимодействие участников;
обязательства, принимаемые участниками в связи с осуществле¬
нием ими совместных действий по реализации проекта, гарантии
таких обязательств и санкции за их нарушение; условия финанси¬
рования инвестиций, в частности основные условия кредитных
соглашений (сроки кредита, процентные ставки, периодичность
уплаты процентов и т.д.); особые условия оборота продукции и
ресурсов между участниками (использование бартера; трансферт¬
ных цен; льготных кредитов и т. д.); систему управления реализа¬
цией проекта, обеспечивающую должную синхронизацию дея¬
тельности отдельных участников, защиту интересов каждого из
них; меры по взаимной финансовой, организационной и иной
поддержке, включая государственную; основные особенности
учетной политики каждого участника проекта.
Допущенные на этой стадии просчеты приводят к значитель¬
ным финансовым потерям на последующих стадиях реализации
инвестиционного проекта.
На инвестиционной фазе выполняют следующие виды работ:
строительство объектов, предусмотренных проектно-сметной до¬
кументацией; приобретение и монтаж оборудования, проведение
пусконаладочных работ; заключение и выполнение контрактов на
поставку сырья и комплектующих; организация предпроизвод-
ственного маркетинга, набор и обучение персонала, сдача и пуск
объекта в эксплуатацию.
Эксплуатационная фаза предопределяет фактическую эффек¬
790

тивность реализации проекта в неразрывной взаимосвязи с каче¬
ством выполнения работ на предынвестиционной и инвестицион¬
ной стадиях.
Виды работ, выполняемые на ликвидационной фазе, определя¬
ются спецификой И П. Например, при разработке карьера на лик¬
видационной фазе могут проводить рекультивацию земель с це¬
лью их последующего вовлечения в хозяйственный оборот.
При определении экономической эффективности инвестици¬
онных проектов в мелиорацию земель используют следующие по¬
нятия: «инвестиции в реализацию проекта»; «экономический эф¬
фект» и «экономическая эффективность».
Инвестиции в реализацию проекта представляют собой сумму
единовременных затрат на осуществление мелиоративных меро¬
приятий на предынвестиционной и инвестиционной стадиях.
Экономический эффект представляет собой абсолютный эконо¬
мический результат, для характеристики которого используют та¬
кие показатели, как сальдо денежного потока, объем продаж, при¬
быль и т. д.
Экономическая эффективность — отношение экономического
эффекта к необходимым для его получения затратам, характеризу¬
емая такими показателями, как доход в расчете на единицу вло¬
женного капитала, уровень рентабельности, производительность
труда и т. д.
Эколого-экономическую эффективность ИП мелиорации зе¬
мель оценивают в соответствии с системой принципов, примени¬
мой к любым типам проектов независимо от их технических, тех¬
нологических, финансовых, отраслевых или региональных осо¬
бенностей:
определение эффекта путем сопоставления предстоящих ин¬
тегральных результатов и затрат на основе моделирования денеж¬
ных потоков (денежные поступления и выплаты) в течение задан¬
ного инвестором расчетного периода времени (жизненного цикла
проекта), включающего предынвестиционную, инвестиционную,
эксплуатационную и ликвидационную фазы. При обосновании
эффективности мелиорации земель расчетный период рекоменду¬
ют принимать не менее чем 20 лет, так как прогнозирование де¬
нежных потоков за меньший период может привести к тому, что
не все годы по влажности будут учтены, а за больший период мо¬
жет наступить моральный износ основных фондов за счет смены
технологий (период смены технологий — 25...30 лет);
учет фактора времени, связанный с неравноценностью денеж¬
ных поступлений и выплат (для участников проекта предпочти¬
тельнее более ранние результаты и более поздние затраты), путем
приведения предстоящих разновременных затрат и результатов к
их ценности на момент начала осуществления проекта;
791

учет влияния инфляции (учет изменения цен на различные
виды продукции и ресурсов в период реализации проекта), факто¬
ров неопределенности и риска на показатели эффективности и ус¬
тойчивости проекта (мелиоративные системы работают в условиях
сильной изменчивости погодных, гидрологических и иных усло¬
вий, поэтому и денежные поступления и выплаты, зависящие от
прироста урожаев сельскохозяйственных культур, потребления
воды, вымыва гумуса, процессов засоления и осолонцевания
почв и т. д., в каждом году расчетного периода проекта варьиру¬
ют. В результате показатели оценки эффективности являются сто¬
хастическими величинами, требующими учета этого обстоятель¬
ства и возможности использования при реализации проекта не¬
скольких валют;
обеспечение сопоставимости условий сравнения как различных
проектов, так и вариантов одного и того же проекта за счет ис¬
пользования единой системы ценовых, налоговых и других пара¬
метров;
учет только предстоящих денежных поступлений и выплат.
При расчете показателей эффективности учитывают только пред¬
стоящие в ходе осуществления проекта затраты и результаты, свя¬
занные с привлечением ранее созданных производственных фон¬
дов, а также предстоящие потери, непосредственно вызванные
осуществлением проекта. Ранее созданные ресурсы, используемые
в проекте, оценивают не затратами на их создание, а альтернатив¬
ной стоимостью, отражающей максимальное значение упущенной
выгоды;
учет последствий отказа от осуществления проекта. Оцени¬
вать эффективность ИП следует путем сопоставления сценари¬
ев «без проекта» и «с проектом». Этот принцип оценки эффек¬
тивности позволяет учесть те полезности, которые будут созда¬
ны в результате осуществления данного проекта. Сравнение си¬
туаций «до проекта» и «после проекта» приводит к
существенной методической ошибке — возможности приписы¬
вания проекту положительных эффектов, вызванных другими
причинами;
учет всех наиболее существенных последствий проекта в смеж¬
ных сферах экономики, включая социальную и экологическую.
Применение системного подхода при оценке эффективности ИП
позволяет учесть структуру проекта, взаимодействие внутренних и
внешних элементов, возникающих при этом прямых (внутрен¬
них), косвенных и сопряженных (внешних) эффектов, включая
эффекты синергетические;
учет наличия разных участников проекта, несовпадения их ин¬
тересов и различных оценок стоимости капитала через индивиду¬
альные значения нормы дисконта;
792

учет влияния на эффективность ИП потребности в оборотном
капитале, необходимого для функционирования создаваемых в
ходе реализации проекта производственных фондов;
многоэтапносгь оценки эффективности ИП. На разных стади¬
ях разработки и осуществления проекта его эффективность следу¬
ет определять заново, с необходимой конкретной степенью прора¬
ботки;
принцип положительности и максимума эффекта. Для того
чтобы инвестиционный проект, с точки зрения инвестора, был
признан эффективным, необходимо, чтобы эффект от его реали¬
зации был положительным. При сравнении альтернативных инве¬
стиционных проектов предпочтение отдают проекту с наиболь¬
шим значением эффекта.
Инвестиционный проект порождает потоки реальных денег
(денежные потоки). Экономическое содержание концепции пото¬
ка реальных денег заключается в сопоставлении притока и оттока
денежных средств участниками инвестиционного проекта в любой
момент расчетного периода. Разность притока и оттока денежных
средств образует сальдо потока реальных денег. Необходимое ус¬
ловие любого ИП — обеспечение неотрицательного накопленного
сальдо потока реальных денег за счет доходов по проекту.
В качестве субъекта принятия инвестиционных решений может
выступать предприятие, органы исполнительной власти на раз¬
личных уровнях бюджетной системы или общество в целом. В за¬
висимости от этого определяют коммерческую (характеризует це¬
лесообразность реализации проекта для предприятия), бюджет¬
ную (характеризует целесообразность реализации проекта для
бюджетов различных уровней) или общественную эффективность
реализации ИП (характеризует целесообразность реализации про¬
екта для общества в целом, включая интересы государства и пред¬
приятий).
Эффективность ИП оценивают в два этапа. На первом этапе
рассчитывают показатели эффективности проекта в целом с це¬
лью укрупненной оценки проектных решений и создания условий
для последующего поиска инвесторов. На втором этапе уточняют
состав участников проекта и определяют финансовую реализуе¬
мость и эффективность участия в проекте каждого из них.
Согласно «Методическим рекомендациям...» для определения
коммерческой, бюджетной и общественной эффективности реа¬
лизации ИП применяют единую систему показателей:
характеризующих эффект (абсолютные показатели) реализации
ИП — чистый дисконтированный доход и дисконтированная эко¬
номическая прибыль;
характеризующих эффективность (относительные показатели)
реализации ИП — срок окупаемости, внутреннюю норму доход¬
793

ности и индекс прибыльности инвестиций, определяемые с уче¬
том фактора времени (дисконтирования);
прочих, определяемых без учета фактора времени (разновре¬
менные денежные поступления и выплаты не дисконтируются).
Чистый дисконтированный доход ЧДД (синонимы — интег¬
ральный эффект, Net Present Value, NPV) определяют как превы¬
шение интегральных результатов над интегральными затратами за
весь расчетный период
где ЧДЦТ — чистый дисконтированный доход за рачетный период Ту руб.; Т —
расчегный период времени инвестиционного проекта, лет; R, — результаты, дос¬
тигаемые в момент времени t расчетного периода Т (включают выручку от прода¬
жи продукции, определяемую с учетом надбавок за экологичность и качество; до¬
ходы от продажи недвижимости; средства от уменьшения оборотного капитала;
ликвидационную стоимость; другие доходы от деятельности предприя), руб.; 3, —
затраты, осуществляемые в момент времени t (дополнительные вложения в основ¬
ной и оборотный капитал, связанные с осуществлением природоохранного про¬
екта; текущие затраты без учета амортизации во избежание двойного счета капи¬
таловложений; платежи за природопользование всех видов; налоги и сборы), руб.;
Ен — норматив дисконтирования, отражающий минимальный уровень требова¬
ний инвестора к доходности своих вложений и позволяющий привести разновре¬
менные затраты и результаты, получаемые в ходе реализации инвестиционного
проекта, к сопоставимому виду. Необходимость приведения вызвана тем, что цен¬
ность эквивалентных денежных средств, получаемых в различные моменты вре¬
мени, неодинакова.
Инвестиционный проект является эффективным, если чистый
дисконтированный доход, определенный по формуле (7.1), поло¬
жителен. Экономически эффективный инвестиционный проект
выбирают из нескольких альтернативных по максимальному по¬
ложительному значению ЧДД.
Помимо чистого дисконтированного дохода при оценке эф¬
фективности инвестирования определяют внутреннюю норму до¬
ходности (прибыли), срок окупаемости капитальных вложений и
индекс доходности (прибыльности) дисконтированных инвести¬
ций.
Внутреннюю норму доходности £^н (синонимы — ВИД, внут¬
ренняя норма дисконта, внутренняя норма рентабельности,
Internal Rate of Return, IRR), характеризующую отдачу на единицу
авансированного в проект капитала, рассчитывают из условия ра¬
венства нулю чистого дисконтированного дохода
шт=ш-т+Е„г1,
(7.1)
/=1
т
1(Л;-3,)(1+£ВНГ'=0.
(7.2)
/=1
794

Для эффективных проектов должно выполняться условие
Еьн> Ян-
Срок окупаемости рассчитывают как минимальный корень
следующего неравенства
L(^-C,)(l +ЕИГ >1 К, (!+£■„)-',	(7.3)
/=1 /=1
где С,, К, — текущие (без амортизационных отчислений на реновацию) и едино¬
временные затраты в момент времени t, руб.; Ток — срок окупаемости капиталь¬
ных вложений, лет. Для экономически эффективных проектов Т0К ^ т.
Индекс прибыльности (доходности) дисконтированных инвес¬
тиций ИДД равен отношению суммы текущих дисконтированных
доходов к сумме дисконтированных капиталовложений
Х(^-С,)(1+£НГ'
ИДД = ^г			<7-4)
1К,(1+Ену‘
t=1
Для принятия решения о целесообразности реализации проек¬
та индекс прибыльности дисконтированных инвестиций должен
быть больше 1.
Анализ показателей оценки эффективности инвестиционных
проектов позволяет сделать вывод о том, что основным показате¬
лем является чистый дисконтированный доход, а срок окупаемо¬
сти и внутренняя норма доходности выступают в качестве важных
второстепенных показателей, дополняющих чистый дисконтиро¬
ванный доход.
При обосновании экономической эффективности инвестици¬
онных проектов по мелиорации земель в качестве ключевого по¬
казателя необходимо использовать чистый дисконтированный до¬
ход.
При оценке эффективности ИП особое внимание уделяют уче¬
ту экологических и социальных факторов, а также сопутствующих
позитивных результатов и негативных последствий в смежных
сферах экономики. Но в «Методических рекомендациях...» пока
отсутствует механизм их учета при оценке эффективности соци¬
ально значимых для общества проектов (проекты по мелиорации
земель относятся к таковым), что является существенным недо¬
статком данного документа. Мелиоративные мероприятия как
сильный природопреобразующий фактор могут приводить как к
положительным (воспроизводство плодородия почв, увеличение
795

урожая сельскохозяйственных культур и т. д.), так и к отрицатель¬
ным экологическим и социальным (деградация почв, загрязнение
водных объектов, засоление и осолонцевание почв и т. д.) послед¬
ствиям. Необходимо предотвращать ущерб природно-хозяйствен-
ным системам или компенсировать этот ущерб, что требует учета
дополнительных затрат при оценке эффективности мелиоратив¬
ных мероприятий (внешних эффектов, представляющих собой
внешние выгоды и затраты или экстерналии). Под экстерналиями
понимают социально-экологические и экономические послед¬
ствия хозяйственной деятельности (внешние выгоды или затра¬
ты), которые не принимают во внимание субъекты этой деятель¬
ности, например подтопление соседних земель, загрязнение вод¬
ных объектов сбросными или дренажными водами.
Отсутствие платежей за природопользование в сельском хозяй¬
стве не позволяет определить внешние затраты и выгоды и объек¬
тивно оценить эколого-экономическую (коммерческую, бюджет¬
ную или общественную) эффективность от проведения мелиора¬
ции земель.
В условиях рынка для любого производителя сельскохозяй¬
ственной продукции важнейшая цель заключается в максимиза¬
ции прибыли, что достигается за счет минимизации текущих (час¬
тных) затрат и расширения рынка сбыта продукции. При этом
если общественными институтами не предприняты соответствую¬
щие меры, то производитель сельскохозяйственной продукции не
планирует никаких затрат на охрану и воспроизводство водных и
земельных ресурсов и соответственно не учитывает их при опреде¬
лении себестоимости и цены на продукцию. Наряду с этим не
учитывается в цене товара и стоимость самих ресурсов. В резуль¬
тате обществу в целом приходится покрывать ущерб от воздей¬
ствия на окружающую среду или расходовать дополнительные фи¬
нансовые средства на ликвидацию его последствий. Все это свиде¬
тельствует о том, что внешние издержки (выгоды) не находят на
рынке адекватной рыночной оценки, приводят к смещению ры¬
ночного равновесия и, как следствие, нерациональному использо¬
ванию всех видов ресурсов.
При определении внешних издержек возникает необходимость
выражения их в денежной форме. Для этого используют прямые и
косвенные методы: рыночная оценка; метод дифференциальной
ренты; затратный метод; метод изменения продуктивности; метод
потери дохода; метод альтернативной стоимости; метод стоимости
существования; метод выраженного предпочтения и т. д.
Методология оценки экономической эффективности ИП ме¬
лиорации земель базируется на принципах природообусгройства
(см. раздел 2.1) и социоприродном подходе, использование кото¬
рых позволяет описать, систематизировать и понять совокупность
796

природных процессов на фоне хозяйственной деятельности,
включающей мелиорацию земель, земледелие, химизацию и др.
При этом хозяйственная деятельность направлена на обеспечение
воспроизводства природных ресурсов, а также на создание эколо¬
гически устойчивых и экономически эффективных агроландшаф¬
тов. В целом решение рассматриваемой проблемы подразумевает
увязку целей и задач обеспечения экологической и продоволь¬
ственной безопасности страны и включает изучение вопросов,
связанных с управлением материальными, энергетическими и
биологическими процессами, протекающими в агроландшафтах;
оценку состояния основных компонентов природной среды с по¬
мощью интегральных показателей; ретроспективный анализ со¬
стояния природных и культурных ландшафтов и долгосрочный
прогноз ожидаемых последствий воздействия на них мелиорации
земель и оценку ее эффективности.
В качестве интегрального критерия оценки изменения средо¬
образующих факторов в результате проведения мелиорации зе¬
мель используется гидротермический режим «индекс сухости»
М. И. Будыко, характеризующий тепло- и влагообеспеченность
растений и учитывающий природно-климатические и хозяйствен¬
ные условия в естественных условиях
K.-JL	(7.5)
и при осуществлении системы мелиоративных мероприятий
р _ т-А)	6
1 HOc+M'+M^Xl-Ao)’	К • }
где R\ — индекс сухости в условиях антропогенного воздействия (при проведении
мелиорации земель), кДж/см2; R — радиационный баланс деятельной поверхнос¬
ти, кДж/см2 в год; L — скрытая теплота парообразования, кДж/см3; Ос — годовые
атмосферные осадки за вычетом поверхностного стока, см/год; А\, Aq — альбедо
поверхности в измененных хозяйственной деятельностью и в естественных усло¬
виях, %; Л/ор, Мс — дополнительное количество влаги, полученное за счет приме¬
нения комплекса мероприятий (например, агролесотехнических, гидротехничес¬
ких), см.
При этом следует отметить, что стремление к получению мак¬
симальной продуктивности сельскохозяйственных культур с 1 га
при отсутствии должного внимания вопросам повышения плодо¬
родия почв приводит зачастую к существенному завышению оро¬
сительных норм сельскохозяйственных культур и в конечном ито¬
ге к ухудшению состояния основных компонентов природной си¬
стемы.
797

При оценке изменения состояния почвы в результате проведе¬
ния мелиорации земель рассматривают две функции, которые они
выполняют в агроландшафтах, — экологическую и социально-
экономическую. Экологические функции почв определяются их
природным (естественным) плодородием, т. е. наличием запасов
гумуса, поскольку гумус предопределяет все водно-физические и
физико-химические свойства почв, делающие почву мощным
биогеохимическим барьером, регулирующим взаимосвязь между
биологическим и геологическим круговоротами и количество сто¬
ка с водосборной территории.
Социально-экономические функции почв определяются эко¬
номическим плодородием (продуктивностью), которое зависит
главным образом от хозяйственных факторов (применение мине¬
ральных и органических удобрений, регулирование кислотно-ще¬
лочных условий).
В основу оценки экологических и экономических функций
почв положен индекс плодородия почвы S, т. е. запасы и состав
гумуса (гуминовый и фульватный гумус), запасы основных эле¬
ментов минерального питания (азот, фосфор, калий) и кислотно¬
щелочные показатели — pH и гидролитическая кислотность
5 = р«7га +0,2Сфк)/600+8,5№^+5,1ехр[-(Яг -1)/р],	(7.7)
где р — коэффициент, равный 6,4 гаД; Gnl, — запасы гуматного и фульфатно-
го гумуса, т/га; NPK — наличие элементов минерального питания (азот, фосфор,
калий), доли максимального их содержания; Нх — гидролитическая кислотность,
мг • экв/100 г; р — коэффициент, равный 4 мг • экв/100 г.
Интегральным показателем, характеризующим экологические
функции почвы, является ее гумусное состояние, определяющее
водно-физические (структуру, пористость, водопроницаемость),
физико-химические (химический состав, ППК, насыщенность ос¬
нованиями и др.) и биологические свойства. Сработка запасов гуму¬
са сопровождается ухудшением практически всех свойств почв —
разрушением структуры, уплотнением и снижением водопроница¬
емости, снижением ППК, уменьшением содержания доступных
элементов питания и биологической активности и, как следствие,
потерей почвой ее роли как геохимического барьера. Количествен¬
ной оценкой природного плодородия является создание в результа¬
те хозяйственной деятельности бездефицитного баланса гумуса.
Изменение содержания гумуса в почве за определенный пери¬
од времени определяют по формулам:
G,/G0 — ехр(—тО,	(7-8)
где G, — содержание гумуса на момент времени /, т/га; Cq — исходное содержание
798

гумуса на начальный момент времени to, т/га; t — расчетный период времени, год;
у — относительный показатель
r_Q> ~(0г+ Оорг)^	уу
О)
здесь С\), О, — возврат биомассы в почву соответственно на момент времени to и /,
т/га; Оорг — доза внесения органических удобрений за рассматриваемый период
времени (/ — /<>), т/га; £ — коэффициент, характеризующий интенсивность микро¬
биологической деятельности в почве.
Динамику запасов гумуса можно также определить по форму¬
лам А. И. Голованова (см. раздел 2.1).
Запасы гуматного и фульватного гумуса определяют из системы
уравнений
К*
где А — коэффициент, зависящий от типа почв и индекса сухости (табл. 7.1).
7.1.	Исходная информация, необходимая для расчета индекса плодородия почвы
(по С. А. Иегову, П. М. Хомякову); (по И. П. Айдарову)
Зональный тип почв
Ин¬
декс
сухос¬
ти
Потен¬
циаль¬
ные
запасы
(А)
Наличие питательных
веществ, доли
максимального
значения
кг • экб/100 г
R
гумуса
Ою т/га
N
Р
К
Подзолистые
0,5
50
0,7
0,2
0,15
0,4
6
Дерново-подзолистые
0,6
80
0,8
0,4
0,2
0,5
4
Серые лесные
Черноземы:
0,7
300
1,1
0,5
0,25
0,7
3,5
выщелоченные
0,85
500
1,75
0,8
0,3
0,9
3
типичные
1,1
800
2
1
0,5
1
3
обыкновенные
1,5
600
2,2
1
0,4
1
1,5
южные
1,75
400
1,75
0,7
0,15
0,8
1
Каштановые
2
300
1
0,5
0,25
0,7
0,5
Бурые полупустынные
2,5
50
0,6
0,1
0,15
0,6
0,5
Пустынные песчаные
3,5
20
0,2
0,03
0,07
0,6
0
Интегральным показателем экономических функций почвы яв¬
ляется биологическая продуктивность (урожай), которая опреде¬
ляется содержанием гумуса, применением агротехнических, агро¬
химических и других видов мелиораций (внесение удобрений, хи¬
мических мелиорантов, регулирование теплового, водного, хими¬
ческого и других режимов почв).
Интегральными критериями оценки состояния растительного
мира являются общие запасы биомассы и биоразнообразие, еже¬
годный прирост биомассы, возврат биомассы в почву (опад) и от¬
799

ношение ежегодного прироста биомассы к опаду, зависящие от
гидротермического режима, системы земледелия и применяемых
видов мелиораций. Общие запасы биомассы характеризуют био¬
логический круговорот и существенно различаются по природно-
климатическим зонам.
Биологическое разнообразие как интегральный показатель
оценки состояния растительности определяется соотношением
интенсивно используемых земель (пашня, населенные пункты,
промышленные зоны) и общей площади агроландшафта
d] = Fn/F0,	(7.11)
где d\ — интегральный показатель оценки состояния биоразнообразия раститель¬
ности; F„ — площадь интенсивно используемых земель, га; F0 — общая площадь
агроландшафта, га.
Оптимальное соотношение мелиорируемых земель и площади
интенсивно используемых земель повышает экологическую ус¬
тойчивость ландшафта
d2 = FJFu,	(7.12)
где FM — площадь мелиорируемых земель, га.
Ежегодный прирост биомассы (природные ландшафты) и уро¬
жайность сельскохозяйственных культур (агроландшафты) явля¬
ются интегральными показателями биологической продуктивнос¬
ти соответственно природных и культурных ландшафтов.
Интегральным показателем оценки состояния животного мира
служит коэффициент биоразнообразия
КЖ = С§-,	(7.13)
Ьо
где С — зональный коэффициент биоразнообразия;	Б,,	Б0 —	общие запасы био¬
массы в агроланишафгах на конец и начало расчетного	периода, т/га.
Интегральными критериями для оценки состояния поверхно¬
стных и подземных вод являются лимиты водопотребления, ре¬
жим и качество вод, которые определяются интенсивностью по¬
верхностного стока, интенсивностью и направленностью водооб¬
мена между почвами и грунтовыми водами и поступлением заг¬
рязненных веществ с сельскохозяйственных угодий.
Признание обществом природообустройства как системы орга¬
низационно-хозяйственных и технических мероприятий, направ¬
ленных на придание компонентам природы новых свойств, обес¬
800

печение согласования требований природопользователей и при¬
родных систем, воспроизводство возобновляемых природных ре¬
сурсов, повышение потребительской стоимости и экологической
устойчивости природно-хозяйственных систем, требует увеличе¬
ния числа критериев оценки изменения состояния компонентов
ландшафта (по А. И. Голованову). К числу таких критериев отно¬
сится коэффициент экологической стабильности, характеризую¬
щий способность ландшафтов сохранять свои основные свойства
(целостность, функционирование и динамику) при внешних воз¬
действиях и учитывающий структуру биотических и абиотических
элементов ландшафта, их экологическую значимость:
1тк2
=		,	(7.14)
F
где Кс — коэффициент экологической устойчивости ландшафта, доли единицы;
f— площадь i-го биотического (абиотического) элемента, входящего в состав лан¬
дшафта, % общей площади системы; Kt — коэффициент, характеризующий отно¬
сительную экологическую значимость /-го биотического (абиотического) элемен¬
та;
Элемент
Хвой¬
ный
лес
Луг
Хвойные
и широко¬
листвен¬
ные леса
0,38	0,62	0,63
Водоемы
и водо¬
токи
0,79
Листвен¬
ные
леса
Паш¬
ня
Насе¬
лен¬
ные
пункты
0,14	-1
Промыш¬
ленные зо¬
ны и за¬
грязнен¬
ные земли
-2
К.2 — коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа (/Г2 =
= 1 — стабильный; = 0,7 — нестабильный, например рельеф песков, склонов,
оползней); F— площадь ландшафта.
Экологическую стабильность ландшафтов оценивают в соот¬
ветствии со следующей шкалой: К<. < 0,33 — нестабильный;
0,34...0,5 — малостабильный; 0,51.,.0,66 — среднестабильный и
> 0,66 — стабильный.
Использование при оценке эффективности инвестиционных
проектов по мелиорации земель приведенной ранее системы ин¬
тегральных показателей позволяет учесть большое разнообразие
почвенно-климатических условий рассматриваемого региона,
виды мелиораций и обосновать комплекс мероприятий, включаю¬
щий агротехнические, агрохимические, агролесотехнические и
гидротехнические мелиорации и обеспечивающий воспроизвод¬
ство природных ресурсов.
Показатель оценки экономической эффективности ИП мелио¬
801

рации земель — прирост чистого дисконтированного дохода
АЧМт=1[Щ^иЛ)-^Г(РпЛ)-^/ЖЛ)-^(ГМ-
/=I
-AC?0“(Fn,FJ-ACr(FM-bCr(Fn,FM)-K,(Fn,FM)+
+JIC,(Fn, FM)](l+ЕнУ* ->max.	(7.15)
При ограничениях:
О <FM<Fn	(7.16)
и	0 <Fn<F0,	(7.17)
гас Л^Х^п, Ръд — прирост выручки от реализации сельскохозяйственной продук¬
ции, полученный в результате проведения мелиорации земель в году / расчетного
периода Г, руб.; дС/^Ч^п, FM) — прирост ежегодных мелиоративных издержек без
учета отчислений на реновацию во избежание двойного счета капитальных вложе¬
ний в осуществление мелиоративных мероприятий, руб.; ДCtc/K/(Fn, FM) — прирост
ежегодных издержек на производство сельскохозяйственных культур на мелиори¬
рованных землях, руб.; дС,лр(Гп, Fm) — прирост ежегодных издержек, связанных с
осуществлением превентивных мер и направленных на поддержание плодородия
почв и охрану водных ресурсов при проведении мелиорации земель (природоох¬
ранные затраты), руб; ДС/*"4^, FM) — прирост ежегодных издержек, связанных с
выплатой пособий по безработице работникам, теряющим работу при проведении
мелиоративных мероприятий (в случае создания новых рабочих мест данный эле¬
мент формулы меняет знак на противоположный), руб.; ДС*^/^, FM) — размер
ущерба в году t расчетного периода, наносимого животному миру в результате
проведения мелиорации земель, руб.; ACtKH(Fny FM) — прирост косвенных и пря¬
мых налогов в году t расчетного периода, руб.; K^Fn, FM) — капитальные вложе¬
ния, необходимые на проведение мелиорации земель в году / расчетного периода,
руб.; JIC&F^ FM) — ликвидная стоимость основных фондов, выбывающих в году t
расчетного периода, руб.; FMy Fn, Fq — соответственно площадь мелиорации зе¬
мель, пашни и рассматриваемой территории, га.
Стоимостная оценка результатов от проведения мелиорации
земель в конкретном году, руб.,
в,= iy'/K^KlK2K,K4K5K6FMo.JK3MUJ,	(7.18)
У=1
где Ур — потенциальная урожайность у-й сельскохозяйственной культуры на ме¬
лиорируемых землях при оптимальных сочетаниях всех факторов внешней среды,
т/га; Ку# — коэффициент, учитывающий отклонение влажности корнеобитаемого
слоя почвы от оптимального значения для у-й культуры; К\ — коэффициент,
учитывающий равномерность увлажнения земель различной поливной техникой;
К2 — коэффициент, учитывающий возможность снижения урожайности из-за
осолонцевания почв и качества оросительной воды; — коэффициент, учитыва¬
ющий несоответствие фактического содержания элементов минерального пита¬
ния в почве оптимальному; /С* — коэффициент, учитывающий отклонение тепло¬
вого режима корнеобитасмого слоя почвы от оптимального; К5 — коэффициент,
802

учитывающий влияние агролесомелиораций на значение урожайности сельскохо¬
зяйственных культур; Кб — коэффициент, учитывающий глубину залегания уров¬
ня грунтовых вод (определяют при близком их расположении); FM — площадь зе¬
мель, на которых проводят мелиоративные мероприятия, га; ау — доля у-й культу¬
ры в севообороте; КЗИ — коэффициент земельного использования; Ц — цена ре¬
ализации у-й культуры в году /, руб/т.
Потенциальную урожайность сельскохозяйственной культуры
определяют по выражениям:
где ЕСфлр — сумма фагосинтетически активной радиации (ФАР) за период веге¬
тации рассматриваемой культуры, МДж/га; Kw — коэффициент, характеризую¬
щий запасы влаги в почве; АЖ — разница между начальными и конечными запа¬
сами влаги в почве, мм; Ос'г — сумма осадков за вегетационный период, мм; 2.R —
годовой радиационный баланс поверхности почвы, кДж/см2 год; ^еМП — коэффи¬
циент, учитывающий теплообеспеченность вегетационного периода; р — эмпири¬
ческий коэффициент; Е*>ю *с — сумма суточных температур, превышающих 10 вС.
При отсутствии исходной информации потенциальная урожай¬
ность может быть приравнена к урожайности сельскохозяйствен¬
ной культуры, которую получают на государственных сортоиспы¬
тательных участках.
Коэффициент, учитывающий снижение урожайности из-за на¬
личия отклонений от оптимальной для у-й сельскохозяйственной
культуры влажности почвы в k-ю декаду, определяют по форму¬
лам В. В. Шабанова:
где а7* — удельный вес фазы, отражающей чувствительность растений в каждой
■темп»
(7.19)
ICW=/M,19+54;
A W+0£T'
w~ 0,24’
(7.20)
(7.21)
(7.22)
(7.23)
‘-Wjk
(7.24)
803

фазе развития с порядковым номером к к отклонениям водно-воздушного режима
почвы от оптимальных условий; Wik, Wopyk — соответственно объемная и опти¬
мальная влажность корнсобитаемого слоя, доли объема; у# — параметр, характе¬
ризующий отзывчивость растений на отклонение влажности почвы от оптималь¬
ной; Ка — общее число декад периода вегетации.
Для расчета водного режима почв (И^.) используют модели, ос¬
нованные на системе уравнений баланса почвенной влаги и грун¬
товых вод, связанных дополнительным уравнением водообмена
между почвенными и грунтовыми водами.
При обосновании урожайности сельскохозяйственных культур
учитывают качество полива и оросительной воды. Учет качества
оросительной воды имеет принципиальное значение, так как
практически все источники орошения имеют высокую минерали¬
зацию воды.
Для расчета Кх используется зависимость Ф. И. Колесника
где Кэп — коэффициент эффективного полива.
Расчет коэффициента К2 базируется на результатах оценки со¬
левого режима почв. При этом определяют содержание сорбируе¬
мых ионов Na, Са, Mg в почвенном поглощающем комплексе
(ППК) на конец расчетного периода в зависимости от влагообме-
на между почвенными и грунтовыми водами.
Определение коэффициента основывается на принципах не¬
заменимости и равнозначности факторов
где N, Р, К — содержание доступных растениям элементов минерального питания
(азот, фосфор, калий), доли максимально возможного их содержания в конкрет¬
ных условиях.
Коэффициент
где Т — сумма биологически активных среднесуточных температур воздуха (более
10	°С) за период вегетации (начиная с оптимальной даты сева) в конкретном году,
°С; Т° — минимальная сумма биологически активных температур, необходимая
для вызревания растения, °С; ЪТ— потерянные суммы биологически активных
температур в результате запаздывания со сроками сева (или посадки).
а:,=о,985(а:э.п/(1-^"))0’75,
(7.25)
К3 = ЩРК,
(7-26)
(7.27)
804

Коэффициенты К5н определяют на основании опытных ис¬
следований.
Ежегодные сельскохозяйственные и мелиоративные издержки
определяют на основании технологических карт производства
сельскохозяйственных культур и других нормативных документов.
Повышение экономического плодородия почв возможно за
счет осуществления превентивных мер (мелиорации земель), на¬
правленных на сохранение и расширенное воспроизводство пло¬
дородия почв. А это требует дополнительных ежегодных затрат
С,пр, руб., которые определяются по следующей формуле:
Срр = Qryм + QW1C + Q..H+ Q1POM+ QIP+ QC6+	(7.28)
где С/у* — ежегодные затраты на восстановление плодородия почвы в году Л сни¬
жение которого произошло в результате нарушения биологических, гидрологи¬
ческих и геохимических процессов, а также хозяйственно-экономических усло¬
вий, руб.; С,™110 — затраты на внесение гипса в году /, руб.; С,зн — земельный на¬
лог в году /, размер которого зависит от уровня плодородия, руб.; С/пром — затраты
на промывку орошаемых земель с целью предотвращения их засоления в году /,
руб.; С?* — затраты на эксплуатацию дренажа в году /, руб.; С/6 — платежи за заг¬
рязнение окружающей среды (водных объектов) в году /, руб.; С? — плата за ис¬
пользование водных объектов (водный налог) вод в году /, руб.
Компенсационные затраты на поддержание уровня и воспроиз¬
водство плодородия почв, которые представляют собой сумму рас¬
ходов на обеспечение оптимального водно-солевого режима мели¬
орируемых земель, проведение противоэрозионных мероприятий,
восстановление запасов и качества гумуса, рассчитывают с учетом
следующих факторов: гидротермический режим, ежегодный воз¬
врат биомассы в почву; отчуждение биомассы с убранным урожа¬
ем; дозы внесения минеральных и органических удобрений; эро¬
зионные потери почвы и др.
Среднегодовые эрозионные потери почвы, кг/м2,
V = 0,224 • RKLSCP,	(7.29)
где R — фактор эродирующей способности дождя; К — фактор подверженности
почв эрозии; L — фактор длины склона; S — фактор уклона; С — фактор системы
ведения растениеводства; Р — фактор борьбы с эрозией.
Фактор эродирующей способности дождя
R = 0,5 0С,	(7.30)
где Ос — среднегодовая сумма осадков, мм.
Фактор LS (эрозионный потенциал рельефа) характеризует та¬
кие свойства рельефа, как длина и крутизна склона. Значения эро-
805

знойного потенциала рельефа в зависимости от уклона и длины
склона рассчитывают по формуле
\т
LS=	(0,065+0,045s+0,0065s2)
(7.31)
где х — длина склона (при устройстве лесополос принимают равной расстоянию
между ними), м; т —■ показатель степени в зависимости от крутизны склона s > 5 %
Фактор системы ведения растениеводства С (иногда его назы¬
вают хозяйственно-агрономический фактор) учитывает влияние
на смываемость почв различных типов растительности и сложив¬
шейся хозяйственной практики и меняется в широких пределах.
Например, для территорий, покрытых сплошными лесами, С =
= 0,0001...0,001, для многолетних трав С= 0,02—0,025, а при от¬
вальной вспашке земель под озимые культуры этот коэффици¬
ент — 0,48—0,56. Показатель Р характеризует эффективность поч¬
возащитных (агротехнических) мероприятий, применяемых на
рассматриваемой территории, и зависит от уклона местности:
Уклон, град	I...2	3...8	9...12	13...16	17...20	21...25
Фактор Р	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45
Факторы Си Р учитывают действия агротехнических меропри¬
ятий на уровень плодородия почв, а эрозионный потенциал рель¬
ефа LS — агролесомелиоративные мероприятия.
Если действие указанных ранее мелиоративных мероприятий
не способствует снижению потерь почвы на землях сельскохозяй¬
ственного назначения до нормативного значения (это относится к
территориям с большими уклонами, / > 3°), то необходимо эти
земли переводить в полуприродные ландшафты путем их зал уже¬
ния (в каждом конкретном случае это решают на основе результа¬
тов обоснования эколого-экономической эффективности прове¬
дения комплексных мероприятий). Уровень допустимых потерь
почвы служит основой планирования противоэрозионных мероп¬
риятий, формулу (7.29) используют для расчета действительных
потерь почвы, а также для определения необходимых изменений в
агротехнике в целях снижения потерь почвы ниже допустимых.
Допустимая норма эрозии, т/га, зависит от типа почв и составляет
в год: для дерново-подзолистых почв — 1; серых и светло-серых —
2; черноземов выщелоченных — 5; черноземов мощных и предкав-
казских — 6; черноземов обыкновенных — 4; южных и темно¬
каштановых почв — 3; светло-каштановых почв и сероземов — 2.
т
0,5
>5
0,4
3<s<5
0,3
1 <s:£ 3
0,2
< 1
806

Прирост гумуса в течение рассматриваемого периода времени
за счет проведения комплекса мелиоративных мероприятий по
снижению негативного воздействия на качественное состояние
почвы вычисляют по формуле
A<7=(Ko-Fr)V/100,	(7.32)
где Vq — Vj — потери почвы на начало (до проведения мероприятий) и на конец
(после проведения) рассматриваемого периода времени, т/га; у — содержание гу¬
муса в почве, %.
Ежегодные затраты на внесение органических удобрений с це¬
лью компенсации гумуса в любом году / расчетного периода
С^ = _^/_ц	(733)
а,а2а3
где С,17” — ежегодные затраты на внесение органики в году /, руб/т; V, — потери
почвы в результате эрозии в году г, т/га; оц, аг — коэффициенты, учитывающие
соответственно содержание сухого вещества в органическом удобрении и скорость
его гумификации (для подстилочного навоза сц = 0,25 и а2 = 0,52; аз — коэффи¬
циент пересчета гумуса по качественному составу (для черноземов аз = 1... 1,2; для
каштановых почв аз = 1,5...2,2); Цтв— цена навоза с учетом затрат на хранение,
транспортировку, разбрасывание и заделку в почву, руб/га.
В тех случаях, когда проведение ресурсосберегающих техноло¬
гий ведет к снижению потерь гумуса в почве, компенсационные
затраты на поддержание плодородия почв (формула 7.15) учиты¬
вают при определении эффективности мероприятий как значение
эффекта.
При оценке эффективности мелиорации земель особое внима¬
ние уделяют проблеме сохранения природного плодородия почвы
за счет запашки соломы, сидератов, замены черных паров на заня¬
тые и внедрения рациональных природоохранных севооборотов
(например, изменение структуры посевных площадей на мелио¬
рируемых землях в сторону увеличения в них доли многолетних
культур).
Влияние запашки соломы на формирование гумуса в почве
оценивают через урожайность основной продукции и опад, а на
экономический эффект — через увеличение продуктивности сель¬
скохозяйственных угодий и снижение ежегодных затрат на внесе¬
ние органических удобрений.
Влияние агролесотехнических мелиораций на уровень эконо¬
мического плодородия количественно оценивают через увеличе¬
ние урожайности сельскохозяйственных культур и опада, умень¬
шение компенсационных затрат на поддержание плодородия почв
807

(увеличение содержания гумуса за счет снижения смыва объема
почвы), снижение затрат на внесение мелиорантов и подачу пол¬
ных ресурсов за счет улучшения водного, воздушного, мигатель¬
ного, солевого и теплового режимов почв.
Дополнительные затраты на внесение гипса в расчетном году /
где С,™пс — дополнительные затраты на внесение гипса в году г расчетного перио¬
да проекта, руб.; Д, — доза внесения гипса в году t, т/га; Ц,кпс — цена гипса, руб/г.
Доза внесения гипса, необходимая для предотвращения угрозы
осолонцевания почвы, зависит от содержания сорбируемых ионок
Na и Mg в почвенно-поглощающем комплексе на конец расчетно¬
го периода, и определяют ее по формуле
гае Дт — доза внесения, гипса на конец расчетного периода проекта, т/га; А — глу¬
бина расчетного слоя почвы, м; <р — плотность почвы в расчетном слое, г/см3;
Na — содержание обменного натрия, мг • экв на 100 г почвы на конец расчетного
периода; Mg — содержание обменного магния, мг • экв на 100 г почвы на конец
расчетного периода проекта; N0 — емкость поглощения, мг ■ экв на 100 г почвы.
Затраты на промывку орошаемых земель с целью предотвраще¬
ния их засоления
С,пром = М(прЦв + С,,	(7.36)
где QnpoM — затраты на промывку орошаемых земель с целью предотвращения их
от засоления в году /, руб.; Л/,пр — промывная норма, м3/га; ць _ стоимость 1 м3
воды, руб.; С, — текущие затраты, связанные с подачей воды на поле и проведени¬
ем промывки земель в году /, руб.
Размер платы за использование водных объектов С,в в конкрет¬
ном году
где Мр — оросительная норма у'-й сельскохозяйственной культуры, м3/га; п —
коэффициент полезного действия оросительной сети; сх, — доля j-й сельскохозяй¬
ственной культуры в севообороге; Гф — орошаемая площадь нетто севооборота,
га; Цъ — плата за использование водных объектов (водный налог), руб/м3 (уста¬
навливает государство для поверхностных и подземных водных объектов в зависи¬
мости от бассейна рек и экономического района).
Платежи за загрязнение водных объектов в конкретном году
СГПС=ДЛ
(7.34)
Дт = 0,86A<p[(Na - 0,05No) + (Mg - 0,2No)],	(7.35)
(7-37)
808

расчетного периода могут быть определены по совокупности усло¬
вий
где тк — концентрация загрязнителя к-го вида в сбросных водах в пределах уста¬
новленных допустимых нормативов сбросов (ПДК), г/л; — объем сбросных
вод в водные объекты, м3; Щ6 — норматив платы за сброс 1 т загрязняющего ве¬
щества /с-го вида в пределах установленных допустимых нормативов сбросов (в
пределах установленных лимитов сбросов размер платы увеличивается в 5 раз, при
превышении установленного лимита сбросов — в 25 раз), руб/т; /я* — концентра¬
ция загрязняющего вещества к-то вида в пределах установленного лимита сбро¬
сов, г/л; /я*в л — концентрация загрязняющего вещества к-го вида, превышающая
установленный лимит сбросов, г/л.
Формулу (7.38) применяют в том случае, если концентрация
загрязнителя А:-го вида в сбросных водах находится в пределах ус¬
тановленных допустимых нормативов сбросов (ПДК), формулу
(7.39) — если концентрация загрязнителя к-го вида в сбросовых
водах находится в пределах установленного лимита, но превышает
ПДК, и формулу (7.40) — если концентрация загрязнителя Л:-го
вида в сбросных водах превышает установленный лимит.
Экологический ущерб животному миру в результате проведе¬
ния мелиорации земель определяют с учетом численности и соот¬
ношения различных видов животных (копытные, пушные, хищ¬
ники, птицы и т. д.), изменения общих запасов биомассы в преде¬
лах рассматриваемой территории и экономической оценки живот¬
ного мира для конкретной территории
где Бт— опад в агроценозах, т/га; Б0 — объем кормовой базы в виде в естествен¬
ных биоценозах, т/га; 4jj* — численность к-го вида животного на начало расчетно¬
го периода, гол.; Ц* — экономическая оценка к-го вида животного, руб/голова;
Т — расчетный период, год.
Влияние мелиорации земель на занятость населения определя-
(7.38)
*=i
|h+W-mt)+25(7.40)
(7-41)
809

ют с учетом экономической оценки трудовых ресурсов и числен¬
ности работников, вовлекаемых в производственный процесс,
СГ = ЧД^,	(7.42)
где Ч, — численность работников, вовлекаемых в производственный процесс в
результате проведения мелиоративных мероприятий в году г, чел.; Ц[р — эконо¬
мическая оценка трудовых ресурсов (принимают 250 тыс. руб. в год на 1 чел.),
руб.•год/чел.
Обоснование нормы дисконтирования — наиболее принципи¬
альный вопрос инвестиционного анализа. Применение рыночных
ставок в качестве нормы дисконта при оценке эффективности ин¬
вестиционных проектов мелиорации земель не способствует при¬
влечению потенциальных инвесторов к реализации этих проектов.
Необходимо вмешательство государства в решение этого вопроса.
К тому же мелиорация земель относится к социально значимым
мероприятиям. При определении нормы дисконта возможно ис¬
пользование механизма возмещения разницы в процентных став¬
ках по кредитам, полученным в российских кредитных организа¬
циях сельскохозяйственными товаропроизводителями, предприя¬
тиями и организациями АПК. Суть подхода к определению нормы
дисконта заключается в том, что при любом источнике финанси¬
рования инвестиционных проектов мелиорации земель государ¬
ство субсидирует процентную ставку по кредитам до так называе¬
мой в «Методических рекомендациях...» социальной нормы дис¬
конта.
Подтвердим высказанное предложение числовыми примерами.
При реализации инвестиционных проектов мелиорации зе¬
мель, осуществляемых за счет средств федерального бюджета или
бюджета субъектов Федерации, государство устанавливает соци¬
альную норму дисконта, равную уз ставки рефинансирования.
Например, при ставке рефинансирования 10,5 % социальная нор¬
ма дисконта Ен, используемая при расчете показателей обще¬
ственной эффективности, составит 3,5 %.
Если инвестиционный проект реализует предприятие-инициа¬
тор за счет средств, полученных в коммерческом банке под 15 %
годовых, то норма дисконта будет равна ставке кредита за вычетом
субсидии со стороны государства в размере 2/з ставки рефинанси¬
рования, т. е. 8 % (15 % — 2/з' Ю,5 % = 8 %). В этом случае пред-
приятию-инициатору проекта банк выплачивает проценты за об¬
служивание долга в размере 15 % в год, но из них 7 % годовых
предприятие-инициатор покрывает за счет субсидии со стороны
государства сразу после погашения им кредита.
При осуществлении инвестиционного проекта за счет средств
предприятия-инициатора норму дисконта устанавливают в разме¬
810

ре '/з ставки рефинансирования, т. е. 3,5 %, в противном случае
предприятия-инициаторы проекта будут осуществлять его за счет
заемных средств.
Если реализуют проект за счет средств госбюджета, предприя¬
тия-инициатора и коммерческого банка, а доля участия каждого
представителя в общей сумме финансирования проекта составля¬
ет, %: госбюджет — 40; предприятие-инициатор — 25; банк-кре¬
дитор — 35. Банк выдал предприятию-инициатору кредит под
15 % годовых. В этом случае средневзвешенная стоимость капи¬
тала, равная ставке дисконта, равна 5,1% [0,4 * '/з - 10,5 % +
+ 0,25 • '/з • 10,5 % + 0,35 • (15 % - 2/з' Ю>5 %)].
При определении бюджетной эффективности в статье «По¬
ступления в консолидированный бюджет (притоки)» учитывается
эффект мультипликатора в сельском хозяйстве и строительстве.
Поступления в консолидированный бюджет с учетом мультипли¬
катора зависят от размера косвенных и прямых налогов, направля¬
емых строительными организациями и сельскохозяйственными
предприятиями, и размеров мультипликаторов в строительстве и
сельском хозяйстве, равных соответственно 2,19 и 1,79. Среднее
значение косвенных и прямых налогов, поступающих от строи¬
тельных организаций в бюджет, составляет 20 % сметной стоимо¬
сти строительства.
Далее приведен алгоритм оценки эффективности ИП проекта
мелиорации земель.
1.	Определяют варианты проведения мелиорации земель и
структуру использования земель до и после проведения мелиора¬
ции земель.
2.	Определяют объемы капитальных вложений для каждого ва¬
рианта мелиорации земель и распределяют их по источникам фи¬
нансирования (табл. 7.2).
7.2.	Объемы капитальных вложений и их распределение по источникам
финансирования
Показатель
I
%
Вариант мелиорации земель
B-I
В-2	|	В-3
Всего капитальных вложений
В том числе:
собственные средства сельско¬
хозяйственных предприятий
кредит банка
государственный беспроцентный
кредит
3.	Вычисляют по формулам (7.18)...(7.27) для каждого года рас¬
четного периода Т, который принимают 20...25 лет, урожайность
811

сельскохозяйственных культур и выручку (с учетом налога на до¬
бавленную стоимость и без учета) до и после проведения мелиора¬
ции земель.
4.	Оценивают влияние вариантов мелиорации на уровень пло¬
дородия почв за расчетный период по формулам (7.7)...(7.15) с це¬
лью отбора только тех вариантов, реализация которых будет спо¬
собствовать увеличению плодородия. При расчете опада учитыва¬
ют среднемноголетние размеры урожайности сельскохозяйствен¬
ных культур (см. с. 655, п. 3), определяют объемы соломы,
подлежащие запашке, сидераты и дозу внесения органических
удобрений (табл. 7.3):
Урожайность культур, т/га:
яровая пшеница
кукуруза на зерно
многолетние травы на сено
Опад, т/га:
на начало расчетного периода
на конец расчетного периода
Потенциальные запасы гумуса, т/га:
на начало расчетного периода
на конец расчетного периода
Индекс сухости
Индекс почвы
5.	Определяют для вариантов мелиорации земель, реализация
которых способствует повышению плодородия почв, ежегодные
издержки (затраты на производство сельскохозяйственной про¬
дукции, на эксплуатацию мелиоративной системы и природоох¬
ранные затраты) по формулам (7.28)...(7.42) за каждый год расчет¬
ного периода проекта.
6.	Вычисляют для каждого варианта мелиорации земель по
формуле (7.15) коммерческую, бюджетную и общественную как
суммирование чистых дисконтированных доходов коммерческой
и бюджетной эффективности (табл. 7.4, 7.5).
7.3.	Расчет индекса почв по вариантам мелиорации
В-3
7.4.	Расчет коммерческой экономической эффективности
варианта мелиорации земель, млн руб.
п/п
Показатель
Годы расчетного периода
2 !
20
1	Собственные капитальные вложения
2	Прирост выручки
3	НДС
812

Продолжение
N>
п/п
Показатель
Годы расчетного периода
1
20
4	Прирост выручки без НДС
5	Суммарный прирост ежегодных издержек,
в том числе:
прирост сельскохозяйственных издер¬
жек
мелиоративных издержек
природоохранных затрат
обслуживание банка (плата за пользо¬
вание банковсковским кредитом)
6	Амортизационные отчисления
7	Погашение долга:
коммерческому банку
государству
8	Финансовый итог (п. 4 - п. 5 - п. 7 + п. 6)
9	Финансовый итог с учетом дисконтирова¬
ния
9	Прирост чистого дисконтированного до¬
хода (п. 9 — п. 1)
7.5.	Расчет бюджетной эффективности варианта мелиорации земель, млн руб.
Jse
п/п
Денежные потоки консолидированного бюджета
Годы расчетного периода
1
I - I
1	Прирост поступлений в бюджет (притоки)
2	В том числе прирост налога на добавленную
стоимость (НДС):
3	прирост размера земельного налога
4	прирост единого социального налога
5	прирост налога на доходы с физических
лиц
6	погашение кредита
6	размер мультипликатора в сельском хозяй¬
стве (п. 2 + п. 3 + п. 4 + п. 5 ) • 1,79
7	в виде налогов от строительных организа¬
ций (20 % от п. 9)
8	размер мультипликатора в строительстве
(2,1 п. 7)
9	Прирост расходов бюджета (оттоки), в том
числе:
10	государственный кредит
11	компенсация на покупку минеральных
удобрений
12	компенсация платы за обслуживание бан¬
ковского кредита
813

Продолжение
N>
п/п
Денежные потоки консолидированного бюджета
Годы расчетного периода
1
20
13	компенсация стоимости электроэнергии
14	Финансовый итог (п. 1 — п. 9)
15	Финансовый итог с учетом дисконтирования
16	Прирост чистого дисконтированного дохода
Контрольные вопросы и задания
1.	Что понимают под оценкой воздействия на окружающую среду? Каковы за¬
дачи этой деятельности? 2. Как методически верно сделать оценку влияния осу¬
шения на окружающую среду? 3. Как осушение влияет на прилегающие земли?
4. Для чего мелиоративные мероприятия рассматривают как инвестиционный
проект? 5. Как понимают экономическую эффективность проекта? От чего она
зависит? 6. Какие принципы положены в основу методики оценки экономичес¬
кой эффективности мелиоративных инвестиционных проектов?

ЛИТЕРАТУРА
Аверьянов С. Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. — М.: Колос, 1()7К
288 с.
Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтых
сстем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство/Г1ол \кп
B.	И. Кирюшина. — М.: Росинформагротех, 2005. — 784 с.
Агроэкология /Под ред. В. А. Черникова, А. И. Чекереса. — М.: Колос, 20(H).
536 с.
Айдаров И. П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошж*
мых земель. — М.: Агропромиздат, 1985. — 304 с.
Айдаров И. П., Голованов А. И. Мелиоративный режим и пути его улучшения
Гидротехника и мелиорация. 1986. — Me 8. — С. 44...47.
Айдаров И. Я. Перспективы развития комплексных мелиораций. — М.: И ш но
МГУ Природообустройства, 2004. — 137 с.
Айдаров И. П., Голованов А. И., Никольский Ю. Н. Оптимизация мелиоратииимх
режимов орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных земель. — М
Агропромиздат, 1990. — 60 с.
Айдаров И. П., Голованов А. И. Мелиорация земель в России: научное обосмо
вание, современный подход. Мелиорация и водное хозяйство. — М., № 5, W0S,
C.	22...27.
Безднина С. Я. Экологические основы водопользования. —	М.: ВМИИА,
2005. - 224 с.
Глазовская М’ А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР.
М.: Высшая школа, 1988. — 328 с.
Голованов А. И., Билан А Г., Ермакова В. Е., Ефимов И. Т. Мелиоративное кгм
леделие. — М.: Агропромиздат, 1986. — 328 с.
Голованов А. И., Кузнецов Е. В. Основы капельного орошения. — Краснодар.
Изд-во КГАУ, 1996. - 96 с.
Голованов А. И., Кожанов Е. С., Сухарев Ю. И. Ланлшафтоведение. — М.: Ко
лосС, 2005. - 216 с.
Голованов А. И., Сухарев Ю. И., Шабанов В. В. Комплексное обустройсгво ivp
риторий — дальнейший этап мелиорации земель. Мелиорация и водное хоюй
ство, - М.: № 2, 2006, С. 25...30.
Гумбаров А. Д. Комплексные мелиорации в дельте реки Кубань. — Краснодар:
Советская Кубань, 2001. — 180 с.
Дьяконов К. Н., Аношко В. С. Мелиоративная география. — М.: Изд-во МГУ,
1995. - 254 с.
Дьяконов К. Н., Дончева А. В. Экологическое проектирование и экспертиза. —
М.: Аспект пресс, 2002. — 384 с.
Зайдельман Ф. Р. Мелиорация почв. — М.: Изд-во МГУ, 1996. — 382 с.
Исаченко А. Г. Ландшафговедение и физико-географическое районирона
ние. — М.: Высшая школа, 1991. — 365 с.
81S

Кизяев Б. М., Погодаев А. Е., Филиппов Е. Г. Водопользование и водоучет на во¬
дохозяйственных и мелиоративных системах агропромышленного комплекса
страны. - М.: ВНИИГиМ, 2004. - 132 с.
Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. — М.: Колос, 1996.
Ковда В. А. Биогеохимия почвенного покрова. — М.: Наука, 1985. — 264 с.
Костяков А. Н. Основы мелиорации. — М.: Сельхозгиз, I960. — 662 с.
Краснощеков В. Н. Теория и практика эколого-экономичсского обоснования
комплексных мелиораций в системе адаптивно-ландшафтною земледелия. — М.:
МГУП, 2001. - 293 с.
Маслов Б. С., Минаев И. В. Мелиорация и охрана природы.— М.: Россельхоз-
издат, 1985. — 271 с.
Маслов Б. С, Минаев И. В., Губер К. В. Справочник по мелиорации. — М.: Рос-
агропромиздат, 1989. — 255 с.
Маслов Б. С., Колганов А. В., Гулюк Г. Г., Гусенков Е. П. История мелиорации и
России. — М.: Росинформагротех, 2002. — Т. 1. — 508 с.; Т. 2 — 528 с.; Т. 3 — 260 с.
Мелиоративная энциклопедия.— М.: Росинформагротех, 2003. — Т. 1.
(A-K). - 672 с; 2004 - Т. 2 (К - П). - 444 с; 2004 - Т. 3 (П-Я). - 440 с.
Мелиорация и водное хозяйство: Справочник, т. 3 Осушение / Под ред.
Б. С. Маслова. — М.: Ассоциация Экост, 2001. — 608 с.
Мелиорация и водное хозяйство: Справочник, т. 6 Орошение / Под ред. Б. Б. Шу¬
макова. — М.: Агропромиздат, 1990. — 415 с.
Мелиорация земель (курс лекций) /Под ред. Г. А. Сенчукова. — Новочеркасск,
1998. - 174 с.
Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных про¬
ектов и их отбору для финансирования (вторая редакция). — М.: Экономика,
2000. - 421 с.
Пегое С. А., Хомяков П. М. Моделирование развития экологических систем. —
Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 222 с.
Перельман А. И. Геохимия ландшафта. — М.: Высшая школа, 1975.
Плюснин И. И., Голованов А. И. Мелиоративное почвоведение. — М.: Колос,
1983. - 318 с.
Полубаринова-Кочина П. Я. Теория движения грунтовых вод. — М.: Наука,
1977. - 664 с.
Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв /Под ред. Д. С. Орлова и
В. Д. Василевской. — М.: Изд-во МГУ, 1994. — 216 с.
Природообустройство / Под ред. А. И. Голованова. — М.: КолосС, 2008. —
552 с.
Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации / А. А. Богушевский,
А. И. Голованов, В. А. Кутергин и др.; Под ред. Е. С. Маркова. — М.: Колос,
1981.- 375 с.
Шабанов В. В. Влагообеспеченность яровой пшеницы и се расчет. — Л.: Гидро¬
метеоиздат, 1981. — 142 с.
Шабанов В. В. Биоклиматическое обоснование гидротермических мелиораций. —
Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — 165 с.
Шабанов В. В. Теоретические основы комплексного регулирования. Мелиора¬
ция и водное хозяйство. — М.: N> 4, 2004, С. 26...28.
Шестаков В. М. Динамика подземных вод. — М.: Изд~во МГУ, 1979.
Шуравилин А. В., Кибека А. И. Мелиорация. — М.: ИКФ ЭКМОС, 2006. — 944 с.
Экономика природопользования / Под ред. К. В. Папенова. — М.: ТЕИС, ТК
Велби, 2006. — 928 с.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Агрогеосистема
—	адаптивно-ландшафтная
—	культурная
Агромелиоративные мероприятия
—	глубокое рыхление
—	кротование
—	щелевание
Аппарат дождевальный
—	импульсный
Б
Баланс водный
—	гумуса в почве
—	радиационный
—	солевой
—	тепловой
Барьерные свойства компонентов
природы
Биогеохимический барьер
Болото
—	верховое
—	классификация
—	низинное
—	переходное
Болотообразование
Борозды поливные
—	проточные
—	террасированные
—	тупые
Борозды-шел и
В
Влагопсренос
Водообмен в почве
Водоиотребление суммарное
Водоприемники
Водосбор
—	влияние мелиораций
—	этапы обустройства
Воды потери
—	качество
Воды сбросные
—	коллекторно-дренажные
—	сточные
Впитывание воды
Г
Галогено-химичсская емкость геосис¬
тем
Гидромодуль
Гидротермическая зональность
Гидротехнические сооружения
Глубокое рыхление
График гидромодуля рисового участка
Гумус
Д
Длина добегания
Дождевальные устройства
—	машины
		выбор
	дальнеструйные
	короткоструйные
	среднеструйные
Дождевание
—	прерывистое
—	синхронное импульсное
Дренаж орошаемых земель
-- вертикальный
—	временный
—	выборочный
—	горизонтальный
	закрытый
	открытый
—	комбинированный
—	лучевой
—	назначение
—	ограждающий
—	постоянный
—	рисовых систем
—	систематический
817

3
Защита от затопления
Защита от подтопления
Земель категории
—	типы водного питания
	атмосферный
	грунтово-напорный
	грунтовый
	намывной
Земли засоленные
—	переувлажненные
И
Известкование почв
Индекс плодородия
—	сухости М. И. Будыки
Интенсивность дождя
Испарение
Испаряемость
История мелиораций
Источник воды
Источника,оросительная способность
К
Канал внутрихозяйственный
—	ловчий
—	лотковый
—	магистральный
—	межхозяйственный
—	нагорный
—	постоянный
—	участковый
—	хозяйственный
Карта краснодарского типа
—	рисовая
Карта-чек
Категории земель
Качество дождя
—	дренажных вод
—	оросительной воды
Командование
Комплексная мелиорация
Конструкции канала
Коэффициент биологический
		водо потребления
	гидротермический
	заложения откосов
	земельного использования
	полезного действия
	стока
	форсирования
	шероховатости
Крепление русла
Культуртехника
Л
Ландшафт
Ландшафта емкость
—	экологическая стабильность
Ландшафтно-геохимическая система
Лиман
М
Машины дождевальные
—	поливные
Межполивной период
Мелиорация
—	биологическая
—	водосборов
—	засоленных почв
—	кислых почв
—	комплексная
—	оросительная
—	пойм
—	сельскохозяйственных земель
—	солонцовых почв
—	структурная
—	тепловая
—	химическая
Мелиоративный режим
Мелиорация несельскохозяйственных
земель
—	аэродромов
—	лесного фонда
—	населенных пунктов
—	промышленности
—	транспорта
Методологические подходы
Моделирование природных процессов
—	аналоговое
—	масштабы
—	математическое
—	модель
—	натурные эксперименты
—	физическое
—	этапы
Модуль стока
Микроорошение
Н
Насадка дождевальная
Норма достоковая
—	лиманного орошения
—	оросительная
—	осушения
—	поливная
—	удобрительная
О
Обводнение
818

Облицовка канала
ОВОС
—	задачи
—	объекты
—	осушения
—	цели
Оглеение почвы
Одежда канала
Организация территории
Ороситель картовый
Оросительная система
—	вода
—	норма
Оросительная способность источника
Орошение внутрипочвенное
—	водами местного стока
—	дождеванием
—	из рек
—	капельное
—	коллекторно-дренажными водами
—	лиманное
—	морскими водами
—	паводковое
—	пастбищ
—	подземными водами
—	риса
—	сбросными водами
—	сточными водами
Орошения режим
Осадка торфа
Осушение пойм
Осушения
—	влияние
—	история
—	методы
—	способы
Осушительная сеть проводящая
	регулирующая
Осушительная система
Осушительно-увлажнительная система
П
Пастбище культурное
Переувлажненные земли
Период поливной
Площадь орошения брутто
		нетто
Поверхностный способ полива
Поймы
Полив самотечный
—	затоплением
—	по бороздам
—	по полосам
Поливы невегетационные
—	дополнительные
Полосы поливные
Поперечное сечение канала
Потери воды из каналов
Прогноз уровня грунтовых вод
—	биомассы
—	динамики запасов гумуса
—	продуктивности
Проекты инвестиционные
Профили продольные
Р
Расход канала брутто
	максимальный
	минимальный
	нетто
	стандартный
	форсированный
Режим мелиоративный
	обоснование
	риса
—	орошения
С
Сеть водосборно-сбросная
Сеть оросительная временная
	комбинированная
	офаждающая
	открытая
	периодически действующая
	постоянно действующая
	проводяшая
	регулирующая
	 трубчатая
Система мелиоративная
Система оросительная
	 	 рисовая
—	осушительная
—	осушительно-увлажнительная
Скорость впитывания
—	критическая
—	незаиляюшая
Солеперенос в почве
Способ орошения
Сток местный
Т
Тепловлагообеспеченность
Теплообмен почв
Типы водного питания земель
Т орфообразование
Трубы дренажные
У
Увлажнение аэрозольное
—	мелкодисперсное
819

—	осушаемых земель
—	подпочвенное
Увлажнители кротовые
Управление биохимическими барьера¬
ми
—	тепловым режимом
Урожайность потенциальная
Устройства дождевальные
Ф
Фильтры дренажные
Форсирования коэффициент
X
Химические мелиорации
—	мелиоранты
Ч
Чек рисовый
Ш
Шланг поливной
Шлюзование
Э
Эколого-экономическое обоснование
Экономическая эффективность
Эффект экономический
Эффективность мелиорации
—	осушения
—	тепловых мелиораций

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение		3
1.	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
(Я Я. Айдарову А.	Я. Голованов,	В.	В. Шабанов)		7
2.	МЕЛИОРАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
(А. Я Голованов, Т. И. Сурикова)	 34
2.1.	Характеристика сельскохозяйственных земель России, потребность
в мелиорациях	 34
2.2.	Краткий исторический анализ мелиорации в XX в	 40
2.3.	Понятие о культурных а^югеосистемах	 46
2.4.	Требования сельскохозяйственного производства к мелиоративным
системам	 50
2.5.	Мелиорация в засушливой зоне	 54
2.5.1.	Режим регулярного орошения земель (Т. Я. Сурикова)	 54
2.5.1.1.	Теоретические основы расчета режима орошения
(А. Я. Голованову Т. Я. Сурикова)	 55
2.5.1.2.	Суммарное водопотребление сельскохозяйственных
культур	 66
2.5.1.3.	Оросительная норма	 80
2.5.1.4.	Поливные нормы и сроки поливов	 84
2.5.1.5.	Невегетационные и дополнительные поливы	 90
2.5.1.6.	Графики гидромодуля	 92
2.5.1.7.	Эколого-экономическое обоснование режима орошения	 97
2.5.1.8.	Расчет водообмена в почве (А. Я Голованов)	102
2.5.2.	Способы поверхностного орошения земель и техника полива
(Г. А. Сенчуков)	109
2.5.2.1.	Характеристика способов орошения	110
2.5.2.2.	Расчет элементов техники поверхностного полива
(А. Я. Голованов, Г. А. Сенчуков)	115
2.5.2.3.	Оросительная сеть на поле при поверхностном поливе	124
2.5.3.	Орошение дождеванием (Г. А. Сенчуков)	134
2.5.3.1.	Элементы техники полива дождеванием	134
2.5.3.2.	Дождевальные устройства	142
2.5.3.3.	Орошение короткоструйными дождевальными маши¬
нами	145
2.5.3.4.	Орошение среднеструйными дождевальными устройст¬
вами 	149
2.5.3.5.	Орошение дальнеструйными дождевальными устройст¬
вами 	156
2.5.3.6.	Стационарные и сезонно-стационарные дождевальные
системы	160
821

2.5.3.7.	Дождевальная техника для малых участков орошения	162
2.5.3.8.	Синхронное импульсное дождевание	164
2.5.3.9.	Выбор дождевальной машины	167
2.5.4.	Внутрипочвенное орошение (М. С. Григоров)	168
2.5.5.	Капельное орошение (А. И. Голованову Г. А. Сенчуков)	173
2.5.6.	Оросительная система и ее элементы (Г. А. Сенчуков)	178
2.5.6.1.	Открытая проводящая сеть	184
2.5.6.2.	Определение параметров поперечного сечения ороси¬
тельных каналов	196
2.5.6.3.	Потери воды в каналах и их расчет	204
2.5.6.4.	Противофильтрационные экраны и одежды на ороси¬
тельных каналах	207
2.5.6.5.	Трубчатая оросительная сеть	211
2.5.6.6.	Водосборно-сбросная сеть	219
2.5.7.	Рисовые оросительные системы	221
2.5.7.1.	Режим орошения риса (Т. И. Сурикова)	221
2.5.7.2.	Конструкции рисовых систем (Г. А. Сенчуков)	226
2.5.7.3.	Совершенствование рисовых систем на основе модуль¬
ного принципа (Г. А. Сенчуков)	233
2.5.7.4.	Расчет дренажа рисовых систем (А. И. Голованов)	241
2.5.8.	Источники воды. Специальные виды орошения (Г. А. Сенчуков,
А. И. Голованов, Т. И. Сурикова)	245
2.5.8.1.	Требования к поливной воде	245
2.5.8.2.	Характеристика источников воды для орошения	254
2.5.8.3.	Орошение из рек	256
2.5.8.4.	Орошение водами местного стока, лиманное орошение	258
2.5.8.5.	Орошение подземными и морскими водами	267
2.5.8.6.	Орошение сточными водами	271
2.5.8.7.	Орошение сбросными и коллекторно-дренажными
водами	278
2.5.8.8.	Мелкодисперсное и аэрозольное орошение	280
2.5.8.9.	Обводнение территорий. Орошение пастбищ
(А. П. Аверьянов)	285
2.5.8.10.	Водосбережение в засушливой зоне	295
2.5.9.	Дренаж на орошаемых землях (Т. И. Сурикова)	298
2.6.	Мелиорация в избыточно увлажненной зоне	318
2.6.1.	Переувлажненные земли и использование осушаемых угодий
(Г А. Рябкова)	320
2.6.1.1.	Виды переувлажненных земель	320
2.6.1.2.	История развития осушительных работ	332
2.6.1.3.	Изменение свойств почв и грунтов при осушении	335
2.6.1.4.	Сельскохозяйственное использование осушаемых земель
и их эффективность	344
2.6.2.	Требования к осушительным мелиорациям (Г. А. Рябкова)	349
2.6.2.1.	Требования сельскохозяйственных культур к водному
режиму	349
2.6.2.2.	Осушительная система	357
2.6.2.3.	Требования сельскохозяйственного производства к
осушительным системам	358
2.6.2.4.	Требования к охране окружающей среды	360
2.6.2.5.	Специфика мелиоративного режима осушаемых террито¬
рий 	366
2.6.3.	Природные условия осушаемых земель. Типы водного питания.
Водный баланс (Г. А. Рябкова)	374
2.6.3.1.	Анализ природных условий переувлажненных земель	374
2.6.3.2.	Типы водного питания и их признаки	377
822

2.6.3.3.	Особенности водного баланса осушпсмых н мпм.	Hi \
2.6.4.	Методы и способы осушения (Г. А. Рябкова)		НС»
2.6.4.1.	Методы осушения		W)
2.6.4.2.Осушение методом ускорения поверхностном» и un\i|ui
почвенного стока		1
2.6.4.3.	Осушение методом понижения уровня грум пни,is шш	10
2.6.4А Схемы и конструкции регулирующей осупнпгимши «пн I *о
2.6.5.	Проводящая и ограждающая сети, дороги (А. И. Гоношшоч)	I Wi
2.6.6.	Водоприемники осушительных систем (В. П. Пчелкин)	I •<)
2.6.7.	Мелиорация заболоченных пойм, затопляемых и подгон ичгммч
сельскохозяйственных земель (В. И Пчелкин)		1г> *
2.6.8.	Увлажнение осушаемых земель (А. И. Голованов, В. //. Пиемии)	I') i
2.6.9.	Структурные мелиорации. Культуртехнические и агроманiojm
тивные работы при осушении (А. И. Голованов, В. П. Ичспыин,
Г. А. Рябкова)		> И»
2.7.	Химические мелиорации земель {И. П. Айдаров, JI. Ф. Пестов)
2.7.1.	Засоленные и кислые почвы	 vl I
2.7.2.	Классификация засоленных и кислых почв	 VI/
2.7.3.	Влияние засоления и подкисления на основные свойства, плодо
родие почв и урожайность сельскохозяйственных культур	.W
2.7.4.	Процессы солепереноса в почвах	SV)
2.7.5.	Мелиорация засоленных и кислых почв	5/1
2.7.5.1.	Промывка засоленных почв	572
2.7.5.2.	Химическая мелиорация солонцовых почв	57К
2.7.6.	Эксплуатационный период	502
2.7.6.1.	Прогноз водно-солевого режима орошаемых земель	592
2.7.7.	Мелиорация кислых почв	596
2.7.8.	Биологическая мелиорация засоленных и осолонцованных почв	605
2.7.9.	Использование биогеохимических барьеров при мелиорации земель
(С. А. Максимов, А. И. Голованов)	611
3.	МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ НЕСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ (АЗ. И. Сухарев)	644
3.1.	Категории земель несельскохозяйственного назначения	644
3.2.	Особенности мелиорации земель населенных пунктов	646
3.2.1.	Причины неудовлетворительного состояния земель населенных
пунктов	646
3.2.2.	Методы инженерной защиты территорий от затопления и под¬
топления 	649
3.2.3.	Ускорение отвода поверхностного стока	651
3.2.4.	Ограждение территории от притока поверхностных вод	655
3.2.5.	Понижение уровня грунтовых вод	656
3.2.6.	Конструкции подземных дренажей	657
3.2.7.	Системы подземных дренажей	662
3.2.8.	Фильтрационные расчеты защитных дренажей	665
3.2.9.	Искусственное повышение поверхности территории	667
3.3.	Мелиорация земель промышленности 	668
3.3.1.	Мелиорация земель добывающей промышленности	668
3.3.2.	Мелиорация земель обрабатывающей промышленности	671
3.4.	Мелиорация земель транспорта	674
3.5.	Водоотвод и дренаж на аэродромах		676
3.6.	Мелиорация земель лесного фонда	676
3.7.	Осушение коттеджных и дачных участков (В. П. Пчелкин)	68.1
4.ТЕПЛОВЫЕ	МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ (В. С. Кожанов, А. И Голованов) ....№
4.1.	Круговорот энергии в природе	6Ф)
КД

4.2.	Необходимость изменения тепловых условий в агрогеосистсмах Псчсрно
земной зоны	:	71К
4.3.	Солнечная радиация и биосфера	71<)
4.4.	Закономерности температурного режима земель	725
4.5.	Возможности тепловой мелиорации земель	73S
4.6.	Пути воздействия на микро- и мезомасштабные процессы	7М*
4.7.	Моделирование процессов тепло- и влагопереноса при поливе по
бороздам водой с пониженной температурой	744
5.	КОМПЛЕКСНОЕ ОБУСТРОЙСТВО (МЕЛИОРАЦИЯ) ВОДОСБОРОВ
(А. И. Голованов)	749
6.	ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ МЕЛИОРАЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ (OBOQ (А. И. Голованов, В. В. Шабанов)	764
6.1.	Общие положения оценки воздействия на окружающую среду	764
6.2.	Влияние осушения на окружающую среду	771
6.3.	Влияние осушения на глубины фунтовых вод прилегающих земель	778
6.4.	Влияние осушения на продуктивность прилегающих земель	781
6.5.	Влияние осушения на местный речной сток	783
6.6.	Влияние осушения на экологическую устойчивость территории	7114
7.	ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНВЕСТИЦИОННЫХ ПРОЕКТОВ
МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ (В. Н. Краснощеков)	788
Литература	815
Предметный указатель	817
Учебное издание
Голованов Александр Иванович,
Айдаров Иван Петрович,
Григоров Михаил Стефанович и др.
МЕЛИОРАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ
Учебник для вузов
Художественный редактор В. А. Чураковау компьютерная верстка В. А. Маланичевой,
компьютерная графика Иванова С. B.t корректор И. Н. Волкова
Сдано в набор 29.04.10. Подписано в печать 02.03.11. Формат 60x88 Vi6* Бумага офсетная.
Гарнитура Ньютон. Печать офсетная. Уел. печ. л. 50,47. Изд. № 043/01.
Тираж (1-й завод: 1—1000 экз.). Заказ
ООО «Издательство «КолосС*,
101000, Москва, ул. Мясницкая, д. 17.
Почтовый адрес: 129090, Москва, Астраханский пер., д. 8.
Тел. (495) 680-99-86, тел./факс (495) 680-14-63, e-mail: sales@koloss.ru,
наш сайт: www.koloss.ru
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ООО «Марийское Рекламно-издательское полиграфическое предприятие»
424020, г. Йошкар-Ола, ул. Машиностроителей, 8 г.
Тел. (8362) 42-38-52, 42-24-72. e-mail: marketing@mripp.net
ISBN 978-5-9532-0752-2