Обоснование параметров закрытого дренажа на тяжелых почвах при реконструкции осушительных систем в условиях юга Архангельской области

• Автор: Уваров, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 127 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Осушение тяжелых почв. Аналитический обзор
Глава 2. Объект и методы исследований
2.1. Природные условия и характеристика опытного участка
2.2. Методика проведения исследований
Глава 3. Эффективность закрытого дренажа на тяжелых почвах
3.1 Метеорологические условия
3.2.Дренажный сток
3.3. Влажность почвы
3.4. Уровень почвенно-грунтовых вод
3.5. Урожай сельскохозяйственных культур
Глава 4. Экономическая эффективность рекрнртрукции
осушительных систем..*
4.1. Методика расчета
4.2. Определение технико-экономических показателей
Глава 5. Гидрологический расчет закрытого дренажа
5.1. Обоснование расчетных зависимостей и методов расчета
5.2. Определение расчетных гидрологических характеристик
5.3. Расчет оптимальных параметров дренажа
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Мелиорация земель является основой интенсификации, устойчивости и роста сельскохозяйственного производства на избыточно увлажненных почвах Нечерноземной зоны России, составляющих 20,8 млн. га, или 47% всей площади сельхозугодий. На Европейском Севере нуждаются в осушении 1,6 млн. га сельскохозяйственных угодий из имеющихся в наличии 3,7 млн. га. Все более актуальной становится необходимость в реконструкции осушительных систем. В Архангельской области на 1 января 2000 года площадь осушенных земель составила 84 тыс. га, из них требуют реконструкции и капитального ремонта не менее 14 тыс. га.
Одной из наиболее сложных задач мелиорации является разработка эффективных способов осушения слабоводопроницаемых минеральных почв. В Нечерноземной зоне таких почв насчитывается 6,5 млн. га. Практика показывает, что осушение таких почв обычным дренажем малоэффективно, а слишком частая сеть открытых каналов препятствует механизации сельскохозяйственных работ. В результате урожайность сельскохозяйственных культур остается низкой, в отдельные годы из-за переувлажнения почвы тысячи гектаров пашни выводятся из севооборота. Недобор урожая зерновых культур составляет в среднем 0,6-1,0 т/га, однолетних трав в зеленой массе 4,1-6,1 т/га. Опыт показывает, что с созданием оптимального водного режима на таких почвах можно получать высокие устойчивые урожаи. Возникает необходимость в разработке рекомендаций по осушению тяжелых почв закрытым дренажем, обосновании оптимальных его параметров и методов расчета. Для Северного экономического района Европейской территории России до сих пор не установлены границы применения узкотраншейного дренажа в комплексе с фильтрующими элементами и агромелиоративными мероприятиями. Поэтому на современном этапе развития изучение эффективности новых конструкций закрытого дренажа является актуальным научным направлением.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось обоснование методов реконструкции осушительных систем с применением закрытого дренажа в тяжелых слабоводопроницаемых почвах. В задачи исследований входило:
- изучение эффективности осушающего действия узкотраншейного пластмассового дренажа с фильтрующей засыпкой на фоне глубокого мелиоративного рыхления на минеральных почвах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут;
- обоснование параметров закрытого дренажа на основе изучения закономерностей формирования водного режима и его влияния на урожайность сельскохозяйственных культур в различные по водности годы;
- сравнительный технико-экономический анализ эффективности действия осушительных систем с различной конструкцией регулирующих элементов;
- обоснование расчетного периода работы, зависимостей и методов расчета дренажа на тяжелых почвах по результатам натурных и теоретических исследований;
- разработка технических решений, повышающих надежность и обеспечивающих высокую эффективность мелиоративных систем в течение длительного срока эксплуатации;
- разработка рекомендаций по проектированию осушительных систем на тяжелых суглинистых почвах применительно к условиям юга Архангельской области.
Основные положения, выносимые на защиту:
- новые технические решения по конструкциям закрытого горизонтального дренажа, обеспечивающие высокую эффективность и надежность работы осушительных систем в слабоводопроницаемых грунтах;

расстоянием 20 м и глубиной заложения 1,25 м в сочетании с фильтрующей засыпкой (вариант 2) влажность почвы превышала оптимальную ежегодно в течение от 15 до 60 суток в период вегетации, а на варианте обычного дренажа с шириной траншеи 0,5 м без фильтрующих элементов с междренным расстоянием Ими глубиной заложения 1,00 м в условиях 1993 года влажность почвы в слое 0-30 см превышала оптимальную в течение всего вегетационного периода (рис.8).
Предпосевной, посевной и уборочный периоды в данном агроклиматическом районе приходятся на май и сентябрь. Исключение составляет озимая рожь, посев и уборка которой производится обычно в конце августа. Графики влажности почвы показывают, что варианты 1,3 позволяют начать сельскохозяйственные работы на 14-20 дней раньше, и закончить их осенью на 20-25 дней позже по сравнению с вариантами 2 и 4. Оптимальная влажность почвы для проведения сельскохозяйственных работ 60-70% ПВ [ 42, 80 ].
В летний период пределы оптимальной влажности почвы для зерновых культур 50-70% ПВ. В некоторые годы в июне - июле содержание влаги было меньше оптимального предела, но до влажности завядания (20% ПВ) не опускалось даже в 1991 и 1992 годах, когда обеспеченность осадками за вегетацию составила 91 и 96%, а теплообеспеченность в июне 1991 года - 2%.
На вариантах 1,2,3 влажность почвы находилась в прямой зависимости от расстояния между дренами. Это хорошо видно на графиках хроноизоплет в 1993 году: чем меньше расстояние, тем меньше содержание влаги в поч-ве.Существенное положительное воздействие оказало глубокое рыхление. Под его влиянием происходило равномерное распределение влаги по почвенному профилю. Неблагоприятные условия наблюдались на варианте 4, где влага аккумулировалась в верхнем слое подпахотного и на подошве пахотного горизонта (рис. 9).
Установлена существенная зависимость влажности почвы от температуры окружающего воздуха (рис.10). Коэффициент корреляции и уравнения регрессии составили: