Гидротехнические мелиорации это регулирование водного режима почв. В случаях избыточно увлажненных земель проводятся мероприятия по их осушению. Для территорий с недостаточным увлажнением строятся оросительные системы.
Гидротехническая мелиорация лесных земель повышает плодородие почв, улучшает водный и воздушный режимы. В случае избыточно увлажненных лесных земель гидромелиорация является важнейшей составляющей лесохозяйственной деятельности.
Признаком избыточно увлажненных лесных земель являются болота, которые образуются в местах нарушения водного баланса. Основными элементами водного баланса являются атмосферные осадки, транспирация, испарение и сток. Осадки оказывают огромное влияние на заболоченность территорий. На величину осадков значительное влияние оказывает лес. Он задерживает выпавшие осадки и дождь и снег лесной подстилкой.
В России заболоченность лесных угодий распространена на севере и в центре Европейской части.Одна из причин избыточной увлажненности и образовании болота состоит в особенностях рельефа- наличие низин, куда стекаются воды осадков и грунтовые воды, отсутствие стока на равнинных территориях. Немаловажным фактором является состав почвы, который влияет на вид болота: верховое, переходное, низинное.
Осушение болот гидротехническими мелиоративными методами в несколько раз повышает продуктивность произрастающих там лесов.
Основные направления деятельности по осушению леса
Заболоченные участки осушают двумя основными способами:
- открытыми каналами;
- закрытой дренажной системой.
Предпочтительно участки заболоченного леса осушать первым способом. Чтобы построить сеть открытых каналов, необходимо определить тип водного питания заболоченных участков. Различают атмосферный, грунтовый, склоновый:
- При атмосферном водном питании процесс осушения должен быть основан на ускорении стока воды с поверхности. С этим хорошо справляются открытые каналы.
- Для понижения уровня грунтовых вод также можно использовать открытые каналы и дренажные системы. При неглубоком залегании грунтовых вод роют специальные каналы, которые называются ловчими. Ловчие каналы предназначены не только для перехвата поверхностных вод, но и грунтовых вод. Глубина их в 1,5- 2 раза больше глубины осушителей.
- При склоновом питании прокладывают со стороны склона нагорные каналы. Нагорные каналы служат для перехвата поверхностных вод. Глубина их близка к глубине осушительного канала.
Чтобы исключить затопление территорий при паводках и половодьях, регулируют речной сток, ускоряя его сброс или задерживая его в верховьях рек, для чего строят дамбы и водохранилища. Тальвеговые каналы служат для осушений вытянутых понижений рельефа( тальвегов). Глубина их равна глубине осушителей. Собиратели необходимо располагать по наиболее низким местам рельефа, а в условиях ровного склона- вдоль квартальных просек с верховой стороны.
Магистральные каналы устраивают для сбора воды из собирателей и транспортировки ее в водоприемники.
При осушении болот, учитывая усадку торфа, транспортировочные, собиратели и магистральные каналы следует располагать в местах с наибольшей глубиной торфа.
Осушительная система
Комплекс гидротехнических сооружений, обеспечивающих создание оптимального водного режима на переувлажненных землях называется осушительной системой. В осушительную систему входят:
- регулирующие, проводящие, оградительные каналы;
- водоприемники;
- гидротехнические сооружения;
- противопожарные водоемы;
- дорожные сети.
Главной является регулирующая сеть, служащая для понижения уровня грунтовых вод до нормальной величины.
Под нормальным уровнем почвенно-грунтовых вод понимается такой уровень, при котором создаются оптимальные условия для флоры и фауны осушаемой территории.
К каналам регулирующей сети относятся:
- осушители;
- нагорные каналы;
- тальвеговые и ловчие каналы;
- борозды, создаваемые для возобновления лесных культур на переувлажненных землях.
Проводящая сеть служит для сбора воды из регулирующей сети и отвода ее в водоприемники. К ней относятся транспортирующие, собиратели и магистральные каналы. Водоприемниками могут служить:
- ручьи;
- реки;
- озера;
- водохранилища.
Определение расхода воды с водосборной площади
Определением расхода воды с водосборной площади занимается гидрометрия, являющаяся частью науки гидрологии, изучающей ресурсы и режимы поверхностных вод. В устоявшейся практике гидрометрия включает в себя только методы измерений и наблюдений используемые для изучения режимов рек, озер, водохранилищ и болот.
Чтобы рассчитать расход воды необходимо определить величину и форму водосборной площади. При больших водосборных площадях когда вода движется по длинным склонам, потеря воды на испарение и глубинную внутрипочвенную фильтрацию увеличивается. Сток воды уменьшается.
Количественно сток характеризуется:
- объемом;
- модулем;
- коэффициентом и слоем стока.
Объем стока W, куб. м- объем воды, стекающей с водосбора за определенный промежуток времени, определяется по расходу воды в водотоке (реке, ручье, канале) за определенный период времени (сутки. месяц, год).
W=Q x t, где:
- Q- средний расход воды м куб/с;
- t- время расчетного периода, с.
Модуль стока-q- количество воды,стекающей с единицы площади водосбора в единицу времени.( л/(с.га) или м куб/ с.км кв.
q=Q/F, где:
- Q-расход воды в водотоке;
- F- величина водосборной площади га или км кв.
Средняя многолетняя величина стока называется нормой стока. На крупных водостоках расходы воды определяют по средней скорости потока и его площади живого сечения. Данные по слою стока приводятся в табличной и топографической форме в агроклиматических справочниках. Данные по стоку можно получить в результате полевых измерений или рассчитать по формулам.
Проектирование сооружений
Перед сооружением осушительных сетей в обязательном порядке должны проводиться топографо-геодезические, почвенно-мелиоративные, геоботанические изыскания. По их результатам устанавливается причина избыточного увлажнения и заболачивания территории.
Определяется размер каждой из составляющих водного баланса (испарение, стоки, транспирация, осадки) по результатам наблюдений за сезонными паводками. В конечном итоге принимается решение по осушительной сети и проводятся механизированные работы (прокладываются различные каналы).
Осушительные каналы стараются располагать параллельно квартальной сети без поворотов. При таком способе размещения образуются участки, которые удобно использовать для лесохозяйственных работ. Также, в случае пересечения осушителями просек и дорог, необходимо строить мосты или укладывать трубы для переезда через каналы.
Система осушительных каналов подчиняется определенным правилам соединения между собой. В зависимости от рельефа местности осушители можно подводить к собирателям под разным углом, но в собиратели желательно вводить под углом 60- 90 градусов. Собиратели располагают в направлении течения реки. Для сбора твердого стока и предотвращения заиливания рек собиратели оборудуют илоуловителями.
Особенности гидромелиорации земель
Теоретические основы современной гидрологии земель основаны на изучении физических характеристик почвогрунтов, от которых зависят способы и методы осушительных работ. Гидромелиоративные работы должны выполняться с соблюдением всех экологических требований, установленных законодательством РФ, и должны быть направлены только на улучшение плодородия почв, исключая обеднение флористического состава лесных угодий.
Гидротехнические мелиорации лесных земель, а именно осушение переувлажненных почв и заболоченных мест, важная составляющая лесоводческой деятельности. Эта деятельность должна быть тесно связана со строительством гидротехнических сооружений, регулированием стоков рек. Работы должны проводится комплексно, учитывая специфику местности и наблюдения за половодьями и паводками, не допуская трагических ситуаций.
