Контроль уровня грунтовых вод - это практика регулирования высоты уровня грунтовых вод с помощью дренажа . Его основные области применения - на сельскохозяйственных землях (для повышения урожайности сельскохозяйственных культур с использованием сельскохозяйственных дренажных систем ) и в городах для управления обширной подземной инфраструктурой, которая включает в себя фундаменты больших зданий, подземные транспортные системы и обширные инженерные сети ( сети водоснабжения , канализация , ливневые сети). стоки , подземные электрические сети ).
Описание и определения
Подземные земли дренаж [1] имеет целью контроля грунтовых вод из подземных вод в первоначально мокрой земле на глубине приемлемой для целей , для которых используется земля. Глубина зеркала грунтовых вод с дренажем больше, чем без него.
Цель
При осушении сельскохозяйственных земель цель контроля уровня грунтовых вод - установить такую глубину уровня грунтовых вод (Рисунок 1), которая больше не будет отрицательно влиять на необходимые сельскохозяйственные операции и урожайность (Рисунок 2, созданный с помощью модели SegReg , см. страница: сегментированная регрессия ).
Кроме того, дренаж почвы может помочь в борьбе с засолением почвы . Гидравлическая проводимость
почвы играет важную роль при проектировании дренажа.
Разработка критериев сельскохозяйственного дренажа [3] необходима для того, чтобы проектировщик и управляющий дренажной системой поставили перед собой цель с точки зрения поддержания оптимальной глубины уровня грунтовых вод.
Оптимизация
Оптимизация глубины грунтовых вод связана с преимуществами и расходами дренажной системы (Рисунок 3). Чем меньше допустимая глубина уровня грунтовых вод, тем ниже стоимость установки дренажной системы для достижения этой глубины. Однако уменьшение изначально слишком малой глубины за счет дренажа земли влечет за собой побочные эффекты . Это также необходимо учитывать, в том числе затраты на смягчение негативных побочных эффектов. [3]
Оптимизация дренажного дизайна и разработки критериев дренажа обсуждается в статье на дренажном исследовании .
На рисунке 4 показан пример влияния глубины дренажа на засоленность почвы и различные параметры орошения / дренажа, моделируемые программой SaltMod . [4]
История
Исторически осушение сельскохозяйственных земель начиналось с рытья относительно неглубоких открытых канав, которые принимали как сток с поверхности земли, так и отток грунтовых вод . Следовательно, канавы выполняли функцию поверхностного и подземного дренажа.
К концу 19-го и началу 20-го века стало казаться, что рвы мешают хозяйственной деятельности, и рвы были заменены заглубленными рядами глиняных труб (плиток), каждая плитка длиной около 30 см. Отсюда и термин « кафельный дренаж ».
С 1960 года начали использовать длинные гибкие гофрированные пластиковые трубы ( ПВХ или ПЭ ), которые можно было эффективно установить за один раз с помощью траншейных машин . Трубы можно предварительно обернуть материалом оболочки, например синтетическим волокном и геотекстилем , который предотвратит попадание частиц почвы в канализацию.
Таким образом, осушение земель превратилось в мощную отрасль. В то же время сельское хозяйство шло к максимальной производительности, поэтому установка дренажных систем шла полным ходом.
Среда
В результате масштабных событий, многие современные дренажные проекты были более продуманным , [5] в то время как негативные побочные эффекты окружающей среды были проигнорированы. В кругах, связанных с заботой об окружающей среде, профессия осушителя земель получила плохую репутацию, иногда справедливую, иногда необоснованную, особенно когда осушение земель путали с более всеобъемлющей деятельностью по освоению водно-болотных угодий . В настоящее время в некоторых странах наблюдается обратная тенденция к жесткой линии. Кроме того, были внедрены проверенные или контролируемые дренажные системы, как показано на Рисунке 5 и обсуждено на странице: Дренажная система (сельское хозяйство) .
Конструкция дренажа
Проектирование систем подземного дренажа с точки зрения расположения, глубины и расстояния между дренажами часто выполняется с использованием уравнений подземного дренажа с такими параметрами, как глубина дренажа, глубина уровня грунтовых вод, глубина почвы, гидравлическая проводимость почвы и сток дренажа. Расход дренажа определяется водным балансом сельского хозяйства .
Расчеты могут быть выполнены с использованием компьютерных моделей, таких как EnDrain, в которых используется гидравлический эквивалент закона Джоуля в электричестве. [6]
Дренаж колодцами
Подземный дренаж подземных вод также может осуществляться насосными скважинами ( вертикальный дренаж в отличие от горизонтального дренажа). Дренажные колодцы широко использовались в Программе контроля засоления и рекультивации (SCARP) в долине Инда в Пакистане . Хотя опыт не был слишком успешным, нельзя исключать возможность применения этого метода в районах с глубокими и проницаемыми водоносными горизонтами. Расстояние между скважинами на этих участках может быть настолько большим (более 1000 м), что установка систем вертикального дренажа может быть относительно дешевой по сравнению с горизонтальным подземным дренажем (дренаж трубами, канавами, траншеями с шагом 100 м или меньше). Модель WellDrain [7] может оказаться полезной при проектировании колодцевого поля для контроля уровня грунтовых вод .
Классификация
Классификация дренажных систем приведена в статье Дренажные системы (сельское хозяйство) .
Влияние на урожайность
Большинству культур требуется полив на минимальной глубине, потому что на меньшей глубине урожайность урожая снижается. [10] Для некоторых важных продовольственных и волокнистых культур была проведена классификация: [11]
Урожай и расположение | Допуск DWT (см) | Классификация | Объяснение |
---|---|---|---|
Пшеница, Дельта Нила, Египет | 45 | Очень терпимый | Устойчив к неглубоким водным поверхностям |
Сахарный тростник, Австралия | 60 | Терпимый | Уровень грунтовых вод должен быть глубже 60 см. |
Банан, Суринам | 70 | Слегка чувствительный | Урожайность снижается при глубине грунтовых вод <70 см |
Хлопок, Дельта Нила | 90 | Чувствительный | Хлопку нужны сухие ноги, уровень грунтовых вод должен быть глубоким |
- (Где DWT = глубина до уровня грунтовых вод)
Смотрите также
- Обезвоживание
- Подземная дамба
Рекомендации
- ↑ Носенко, П.П., Зонн И.С., 1976. Осушение земель в мире. Бюллетень МКИД 25, 1, стр.65–70.
- ^ Данные, предоставленные различными авторами о реакции бананов, хлопка, сахарного тростника и пшеницы на неглубокий уровень грунтовых вод [1]
- ^ a b Критерии дренажа сельскохозяйственных угодий, Глава 17 в: HPRitzema (2006), Принципы и применение дренажа, Публикация 16, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9 . Загрузите с: [2] или прямо в формате PDF: [3]
- ^ SaltMod, описание принципов, руководство пользователя и примеры применения. Специальный отчет ILRI. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Загрузите с: [4] или прямо в формате PDF: [5]
- ^ Дренаж сельскохозяйственных земель: более широкое применение за счет осторожности и сдержанности . В: Годовой отчет ILRI за 1991 г., стр. 21–36, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Загрузите с: [6] или прямо в формате PDF: [7]
- ^ Энергетический баланс потока подземных вод, применяемый для подземного дренажа в анизотропных почвах с помощью труб или канав с входным сопротивлением , Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Загрузите с: [8] или прямо в формате PDF: [9] Статья
основана на: RJ Oosterbaan, J. Boonstra и KVGK Rao, 1996, Энергетический баланс потока подземных вод . Опубликовано в VPSingh and B.Kumar (ред.), Subsurface-Water Hydrology, p. 153–160, том 2 материалов Международной конференции по гидрологии и водным ресурсам, Нью-Дели, Индия, 1993. Академическое издательство Kluwer, Дордрехт, Нидерланды. ISBN 978-0-7923-3651-8 . Загрузить в формате PDF: [10]
Загрузить программу EnDrain с: [11] - ^ Подземный дренаж (трубчатые) скважины: уравнения расстояния между скважинами для полностью или частично проникающих скважин в однородных или слоистых водоносных горизонтах с анизотропией и входным сопротивлением или без них . Документ, объясняющий основы модели WellDrain, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Загрузить в формате PDF: [12]
Загрузить программу WellDrain с: [13] - ^ Радд, А.В. и К.У. Шардон, 1977 г. Влияние дренажа на урожайность тростника, измеренную по высоте уровня грунтовых вод в районе мельницы Махнаде. В: Материалы 44-й конференции Квинслендского общества технологии сахарного тростника, Австралия.
- ^ Программное обеспечение для частичной регрессии с горизонтальным сегментом
- ^ KJLenselink et al. Устойчивость культур к мелководным водным столам . В сети: [14]
- ^ Nijland, HJ и S. Эль Guindy 1984. Урожайность, засоленность почвы и глубины грунтовых вод в дельте Нила . В: Годовой отчет ILRI 1983 г., Вагенинген, Нидерланды, стр. 19–29. В сети: [15]
Внешние ссылки
- American Wick Drain - производитель полосовых дренажных труб, используемых в управлении водными ресурсами.
- Главы публикации 16 ILRI «Принципы и применение дренажа» можно просмотреть по адресу : https://edepot.wur.nl/262058
- Веб-сайт по заболачиванию и осушению земель: [16]
- Различные статьи по заболачиванию и осушению земель можно бесплатно скачать по адресу: [17]
- Ответы на часто задаваемые вопросы о заболачивании и осушении земель см .: [18]
- С отчетами и тематическими исследованиями по заболачиванию и осушению земель можно ознакомиться по адресу: [19]
- Программное обеспечение по заболачиванию и осушению земель можно бесплатно загрузить по адресу: [20]
- Модель подземного дренажа подземных вод для контроля уровня грунтовых вод и засоления почв ( SaltMod ) можно бесплатно загрузить с: [21]
- Комбинация SaltMod с полигональной моделью потока подземных вод ( SahysMod ) может быть бесплатно загружена с: [22]