Типы дренажа. Поверхностные системы дренажа. Системы подземного дренажа

Дренажные системы могут быть классифицированы как поверхностные, подземные или вертикальные.

Поверхностные системы дренажа. Поверхностный дренаж заключается в удалении избытка воды с поверхности земли посредством гравитационного потока, в основном, через открытые дрены и в результате земляных работ, чтобы предотвратить застой поверхностных вод. Удаление избытка воды достигается путем установки сети поверхностных стоков, которые связывают область осушения с основным отводом дренированных вод.

Как правило, существует иерархическая структура, в которой наименьшим компонентом системы является трубчатая дрена, далее поперечная дрена, дренажный коллектор, вспомогательный и магистральный коллектор (см. рисунок ll.4.14). В некоторых ситуациях изолированные заболоченные участки земли могут быть осушены посредством произвольно расположенных стоков. Трубчатые дрены небольшие, временные и закладываются неглубоко (< 15 см в глубину) с пологим уклоном к поперечным дренам.

Рисунок II.4.14. Схема дренажной системы, показывающая иерархию компонентов

Независимо от основной системы дренажа могут быть созданы дополнительные стоки, такие как отводящие и перехватывающие дрены. Отводящие дрены расположены рядом с источником утечки, например каналом или дренажным каналом.

Перехватывающие дрены служат для перехвата поверхностных или подземных потоков из расположенных выше участков до момента достижения ими обрабатываемых земель, имеющих более низкие высотные отметки. Поверхностный дренаж больше подходит для маломощных почв и почв с низкой водопроницаемостью. Хотя системы поверхностного водоотвода обходятся дешевле, они требуют периодического обслуживания.

Системы подземного дренажа. Подземный дренаж включает в себя удаление избытка воды, находящегося в корневой зоне или вблизи ее, для того чтобы контролировать уровень грунтовых вод и уменьшить засоление почв. Системы подземного дренажа состоят из дренеров или перфорированных труб или плиток, заложенных существенно ниже корневой зоны сельскохозяйственной культуры.

Свободная вода насыщенного почвенного профиля вместе с растворенными солями стекает в подземные дрены, которые, в свою очередь, выходят в водоотвод или в коллектор. Там, где рельеф не способствует удалению сточных вод под действием силы тяжести, для их удаления в конце коллектора находятся отстойник и насос. Иерархическая структура системы поверхностного дренажа одинаково действенна и для подземных дренажных систем (см. рисунок II.4.15).

Рисунок II.4.15. Схема системы закрытого дренажа

Использование подземных дрен являются более подходящим на почвах с высокой проницаемостью. Почвенный слой незначительной толщины обладает низкой водопроницаемостью, в силу малых пор они легко забиваются коллоидным материалом, создающим помехи гравитационному потоку в системы дренажа и делающим эти системы неэффектиными.

Подземные дренажные системы на орошаемых землях в засушливых и полузасушливых регионах подходят для выщелачивания растворенных солей из корневой зоны. Так как закрытые дрены заложены значительно ниже поверхности земли, нет потери пахотных площадей. Вместе с тем, в то время как первоначальная стоимость подземной дренажной системы больше, чем поверхностной дренажной системы, расходы на ее техническое обслуживание практически равны нулю, а срок эксплуатации — значительно дольше.

Вертикальные дренажные системы. Вертикальная дренажная система включает в себя механическую перекачку воды через мелкие трубчатые колодцы, удобно спроектированные и установленные на местах. Многоцелевая система артезианских скважин, включающая в себя сеть близко расположенных мелких трубчатых колодцев, также может быть использована для обеспечения дренажа заболоченных регионов, особенно там, где планируется выкачивание соленой воды из более глубоких слоев, в случае если используется один трубчатый колодец более высокого расхода.

Результатом действия такой системы является то, что все отдельные депрессионные воронки будут связаны и понизят уровень подземных вод на большой площади. Как правило, все скважины соединены одним насосом. Скорость откачки определяется в соответствии с безопасной глубиной, на которой должны быть сохранены грунтовые воды.

Система может выкачать излишки воды с глубины двух метров, что является нормальной предельной глубиной систем подземного стока. Вертикальный дренаж нуждается в строительстве требующих больших затрат колодцев и в непрерывной подаче электропитания для откачки воды.

Другой формой вертикального дренажа является повышение суммарного испарения путем посадки соответствующей растительности. Для этой цели используются плантации эвкалипта, тополя и казуарины, которые испаряют влагу с высокой скоростью.

Такой метод также называется биодренажом. Биодренаж особенно подходит для районов, имеющих выход к морю, где нет подходящих точек для сброса дренажных вод, либо они ограниченной мощности. Этот новый метод требует дальнейшего тестирования и оценки, чтобы определить его пригодность в конкретных ситуациях.