нагорной или ловчей канавы по контуру осушаемого угодья, защищающей его соответственно от поверхностного стока с бассейна и от притока грунтовых вод;
осушительной сети канав, или дрен, непосредственно осушающих почву;
водоотводящих канав в составе собирателей, коллекторов и магистрального канала;
устья магистрального канала;
водоприемника, в который сбрасывают воду с осушаемого угодья;
сооружений на системе каналов.

Рис. 25.1. Схема поверхностного осушения.
1 - магистральный канал; 2 - коллекторы 1-го порядка; 3 - коллектор 2-го порядка; 4 - собиратели; 5 - открытые осушители; 6 - дрены; 7 - устье магистрального канала; 8 - регуляторы; 9 - нагорная канава; 10 - водоприемник.

        Различают три вида горизонтальной системы осушения: открытую, закрытую и смешанную. В открытой системе все каналы (осушители и водоотводящие каналы, включая магистральный) выполняют в виде открытых выработок. Такая система является наиболее распространенной в сельском хозяйстве. В закрытой системе все каналы закрыты сверху, включая и магистральный канал. Такую систему применяют редко и главным образом при осушении территорий городов и промышленных площадок. В смешанной системе часть каналов, в основном осушители-дрены, а иногда и собиратели низших порядков, делают закрытыми, а водоотводящую сеть оставляют открытой. На рис. 25.1 закрытые каналы показаны пунктиром.
        Каждому виду горизонтального осушения присущи свои достоинства и недостатки. Открытая система отводит и поверхностную, и грунтовую воду, весной раньше вступает в действие, стоит дешево, проста в эксплуатации, но вызывает потери площади под каналы, затрудняет работу сельскохозяйственных машин, опасна для выпаса домашнего скота.
        Закрытая система отводит только грунтовую воду, для стока же поверхностной воды необходима дополнительная сеть поверхностных канав, весной позже вступает в работу, стоит дорого сложна в эксплуатации, но не сопровождается потерей площадей не стесняет работу машин и поэтому ей часто отдается предпочтение.
        Смешанная система характеризуется менее выраженными достоинствами и недостатками закрытой и открытой систем. В смешанной системе грунтовые воды отводят дренами, а поверхностные воды открытыми канавами.
        Нагорная и ловчая канавы представлены на рис. 25.2. Ловчей называют нагорную канаву, если она вскрывает и отводит грунтовые воды. Эти канавы всегда делают открытыми и без валика с нагорной стороны. Нагорную канаву рассчитывают на отвод воды со всей вышерасположенной водосборной площади.
        Открытые осушители выполняют в виде канав минимальной, технически возможной ширины по дну около 20 см и трассируют под малым углом к горизонталям местности с уклоном около 0,0005 с тем, чтобы скорости в них были не меньше 0,2 м/с во избежание заиления. Собиратели, т. е. канавы, к которым примыкают осушители, должны иметь больший уклон, чтобы быстрее отводить воду, однако не более 0,005 для избежания размывающих скоростей.
        Площадь поля, ограниченную двумя осушителями, называют осушительной картой и принимают размером 10-15 га. Осушители практически почти всегда стоят пустыми, так как они быстро отводят воду с полей. Поэтому осушителям придают крутые откосы, учитывая, что их легко очищать и ремонтировать.
        Более крупные каналы, в которых обычно всегда течет вода, (собиратели и коллекторы), проектируют по расчету на поступающий в них расход воды в виде открытых канав трапецеидального профиля с пологими откосами; в слабых оплывающих грунтах их необходимо крепить деревянной или бетонной облицовкой. Примерно такую же конструкцию имеет и магистральный канал небольших осушительных системах. Крупные магистральные каналы и коллекторы часто используют для судоходства. Таким каналам придают обычно трапецеидальный профиль с пологими откосами.
        Большое внимание надо уделять устьям магистральных каналов, особенно в тех случаях, когда водоприемником служит река с большой амплитудой колебания горизонтов. В этом случае в магистральном канале может образоваться подпор при высоком стоянии воды в реке, вследствие чего сток воды из магистрального канала будет затруднен. Если дно магистрального канала в устье находится выше горизонта высоких вод реки в паводок, то подпора в канале не будет, но усложнится сопряжение канала с рекой в межень. Здесь может быть устроен многоступенчатый перепад, который легко увязать с любым горизонтом воды в реке. Если дно магистрального канала находится ниже горизонта высоких вод в реке, то необходимо отгородить канал от реки дамбой с водопропускным отверстием, закрываемым затвором, и насосной станцией. В паводок воду из канала перекачивают через дамбу, а в межень сбрасывают ее в реку через отверстие, например по многоступенчатому перепаду.
        Если магистральный канал является судоходным, в устье его должен быть устроен шлюз для пропуска судов и при нем водосброс той или иной конструкции.
        В закрытой и смешанной осушительных системах осушители (дрены) выполняют различных конструкций из подручных материалов. Дрены бывают каменными, деревянными, гончарными, бетонными, кротовыми и других видов (рис. 25.3).

Рис. 25.3. Типы дрен.
А - трубчатая; б - каменная; в - жердевая; г - хворостяная; д - досчатая; 1 - дерн травой вниз; 2 - обратная засыпка.

При проектировании горизонтальной системы осушения надо определить глубину заложения дренажа или глубину открытых осушителей, размеры их, расстояние между осушителями, а также размеры и уклоны каналов водоотводящей сети и расстояния между ними. На рис. 25.4 показано осушающее влияние открытых осушителей; такими же будет и влияние дрен (рис. 25.5). На рис. 25.4 сплошными линиями показано положение депрессионных кривых при глубоком, но редком расположении осушителей, а пунктиром - положение депрессионных кривых при мелком, но частом их расположении.

Рис. 25.4. Осушение открытыми канавами.

Рис. 25.5. Осушение дренами.

В обоих случаях наименьшая толщина осушенного слоя z, называемая нормой осушения, является одинаковой, но в первом случае осушенный слой будет очень неравномерным. Поэтому с точки зрения сельского хозяйства желательно частое, но мелкое расположение осушителей. Норма осушения зависит в основном от сельскохозяйственной культуры, почвы, агротехники, климата и в среднем принимается в пределах данных табл. 25.1.

Таблица 25.1

Средние нормы осушения, см

Культура	Предпосевной период	Первый месяц вегетации	Весь период вегетации
Зерновые яровые	45 - 50	70 - 80	70 - 90
Зерновые озимые	70 - 80	70 - 80	70 - 90
Конопля	50 - 60	70 - 85	85 - 105
Картофель, сахарная и кормовая свекла	70 - 80	85 - 100	90 - 100
Овощи, подсолнечник, кукуруза на силос	50 - 60	70 - 80	80 - 100
Трава на сено	40 - 50	50 - 60	60 - 75
Трава на выпас	50 - 60	65 - 70	70 - 80

Открытые осушители конструктивно получаются обычно такого размера, что они всегда отведут с полей поверхностный сток, и поэтому их надо рассчитать только на понижение уровня грунтовых вод на заданную норму осушения. Для предварительного определения глубины Н заложения дрен (и канав) и расстояния между ними D можно пользоваться расчетной схемой по рис. 25.5. Ввиду того что кривая депрессии очень полога, ее заменяют прямыми ВА и СА. Угол наклона

этих прямых зависит от почвы и может быть принят согласно табл. 25.2.

Таблица 25.2

Угол наклона кривой депрессии

Грунт (почва)		Грунт (почва)
Песчаный	0,005 - 0,025	Глинистый	0,05 - 0,10
Супесчаный	0,02 - 0,05	Тяжелые глины	0,05 - 0,12
Суглинистый	0,03 - 0,07	Низинный торф	0,03 - 0,10

Глубину заложения дрены Н получим по формуле

(25.1)

где

- расстояние между поверхностью воды в дрене и точкой выклинивания кривой депрессии (так называемый остаточный напор);

- поправочный коэффициент на уплотнение осушенного грунта. Величина а колеблется в пределах от 3-4 см в легких почвах до 10-12 см в тяжелых. Значение изменяется от 0,05 для супеси до 0,2-0,25 для торфа. Из выражения (25.1) видно, что Н и D взаимно связаны. Поэтому задачу решают в различных вариантах. Расстояние D между дренами принимают в пределах 20-60 м. Глубина Н должна быть больше нормы осушения г практически на 20-40 см.
Приток грунтовой воды в дрену является неустановившимся затухающим во времени. Ориентировочно его можно определить по формуле

(25.2)

где

- модуль грунтового стока (табл. 25.3),

- площадь водосбора дрены.

Таблица 25.3

Ориентировочные значения модуля

л/с га

Очень тяжелые почвы	0,3 - 0,4
Тяжелые почвы	0,4 - 0,5
Средние почвы	0,5 - 0,6
Легкие почвы	0,6 - 0,7

Точный расчет дрен и открытых осушителей производят согласно теории движения грунтовых вод. После того как найден расход дрены, сечение ее может быть определено по уравнениям гидравлики. Для того чтобы гарантировать безнапорное движение в трубчатых дренах, не следует задавать наполнение их больше 0,8 d.
Расчет открытых собирателей, коллекторов и магистрального канала производят на поверхностный и грунтовый сток в замыкающем створе. Если известна площадь водосбора до рассматриваемого створа, модуль грунтового стока

и модуль поверхностного стока

, то расход воды в замыкающем створе можно выразить следующей формулой:

(25.3)

где

- соответственно площади грунтового и поверхностного водосборов; чаще всего принимают

. Для предварительных расчетов можно пренебречь грунтовым стоком к открытым проводящим каналам, так как модуль грунтового стока обычно в десятки раз меньше модуля поверхностного стока. Для вычисления модуля поверхностного стока предложено большое количество различных эмпирических формул. Чаще всего в мелиорации пользуются формулами для модуля поверхностного стока, разработанными А. Н. Костяковым, которые можно найти в курсах по мелиорации.
        На каналах осушительных систем устраивают кроме сооружений обычных для такого типа водоводов (см. п. 11.2.4), еще и ряд специальных сооружений.
        На дренажной сети устраивают устья, смотровые отстойные колодцы, перепадные колодцы и колодцы-регуляторы.
        Устье представляет собой устройство, предназначенное для выпуска дренажных вод из дренажного коллектора или собирателя в открытый канал или водоприемник (рис. 25.6 а). В крупных современных системах оно обычно выполняется в виде подпорной стенки, в которую заделывают концевой участок дренажной трубы. За стенкой дно канала (водоприемника) укрепляют для предохранения от размыва струёй воды, вытекающей из трубы.
        Все виды колодцев на дренажной сети делают обычно из бетонных колец. Смотровые колодцы предназначаются для регулярного наблюдения за действием дренажной сети и ее промывки. Перепадные колодцы устраивают в местах сосредоточенного падения воды. Колодцы-регуляторы (рис. 25.6 б) служат для регулирования дренажного стока и уровня стояния грунтовых вод на осушенной территории. Все колодцы периодически подвергают очистке.
        На крупных каналах системы горизонтального осушения (магистральном и коллекторах различных порядков) устраивают шлюзы-регуляторы (см. рис. 11.11), с помощью которых поддерживают на заданных отметках уровни воды в каналах и соответственно уровни грунтовых вод на осушаемой территории.

ВЕРНУТЬСЯ

НА ГЛАВНУЮ

В НАЧАЛО

ДАЛЕЕ