Устройство дренажа

Чтобы растения чувствовали себя комфортно и полностью проявляли свои декоративные и плодовые качества, необходимо придать почве такие свойства, которые бы были наиболее благоприятны для роста и развития, создать оптимальные водный, тепловой и солевой режимы.

Последствия переувлажнения почвы

Случается, что весной или после обильных дождей вода долго стоит на поверхности почвы. Увлажнение с избытком губительно действует на растения. Оно ухудшает доступ воздуха к корням, поэтому растения испытывают кислородное голодание, хилеют и гибнут. От переувлажнения выпревают газонные травы и травянистые многолетники. Зимой в понижениях посадки нередко страдают от вымокания. Растения чувствуют себя плохо, дают очень малый прирост, теряют декоративные качества. Все это свидетельствует о неблагоприятном водном режиме, который существует на данной территории.

Чтобы улучшить качество почв и создать наиболее благоприятные условий для роста и развития растений, для отвода излишней влаги осуществляют мелиорацию земель.

Мелиорация — это система мероприятий по улучшению свойств и режима почв в благоприятных производственном (сельскохозяйственном, лесохозяйственном и др.) и экологическом направлениях. При этом постоянно следует иметь в виду, что эффект мелиорации полностью проявляется только на фоне высокой культуры земледелия.

Наиболее важными являются в Нечерноземной зоне следующие виды мелиораций:

Агрономические мелиорации — это комплекс мероприятий, направленных на изменение (улучшение) рельефа и физических свойств почв. Это может быть осуществлено путем планировки поверхности, глубоким рыхлением почвы. Агромелиоративные мероприятия делают надежной организацию и ускорение поверхностного стока, улучшают распределение влаги на поверхности орошаемого поля.

Культуртехнические мелиорации — комплекс технических мероприятий, которые обеспечивают приведение в благоприятное для возделывания культурных растений состояние поверхности и корнеобитаемых горизонтов почвы. Это реализуется путем уборки поверхностных и внутрипочвенных камней, удаления кустарника, пней, кочек, мелколесья, засыпки ям, разборки валов выкорчеванной древесины, извлечения погребенной древесины и др.

Гидротехнические мелиорации делают надежным осуществление аккумуляции влаги в необходимом количестве и в нужное время, сброс избыточной гравитационной влаги за пределы рассматриваемой территории. Гидротехнические мелиорации в основном регулирует водный режим почв. Это реализуется осушением, двусторонним регулированием водного режима почв и т.п.

Тепловые мелиорации изменяют тепловой режим почв с задействованием мероприятий по трансформации гранулометрического состава поверхностных горизонтов (например, внесение мелких камней в пахотные слои северных почв с целью уменьшения их теплоемкости и повышения температуры, систематического снегозадержания, мульчирования поверхности и др.).

Поскольку мелиорация — это система определенных технических и иных мероприятий, направленных на улучшение свойств и режимов почв, то обычно наибольший эффект удается достигнуть при комплексном применении различных видов мелиорации. К примеру, при осушении тяжелых заболоченных почв — сочетанием агромелиорации, гидротехнических и культуртехнических мелиораций.

Цель мелиорации заключается в том, чтобы улучшить свойства и режим (или режимы) почвы в слое мощностью 1-2 м, т.е. в горизонтах почвенного профиля. По этой причине непосредственным и основным объектом мелиорации всегда является почвенный покров.

Исторические вехи мелиорации

Осушительные мелиорации начали осуществлять еще в глубокой древности: в течение ряда тысячелетий население Египта, Бирмы, Индии, Вьетнама, Китая сооружало в долинах крупных рек дамбы для защиты пойм от наводнений. Геродот, греческий историк, более 2000 лет назад описал одну из первых дренажных систем в долине Нила. Дренаж как мелиоративное мероприятие получил широкое распространение в античный период в Греции. Позднее римский писатель Катон (I в. до н.э.) в трактате «О земледелии» описал открытые дренажные системы, применявшиеся в Древнем Риме для осушения почв на виноградниках и оливковых плантациях. Многие из этих систем действуют до настоящего времени. В Х в. в Европе начались мероприятия по устройству осушительных систем в бассейне Северного моря. Особенно интенсивными они были в XII- XIV вв. Крупные болота, приморские низменности, дельты рек, приозерные понижения осушались.

В 1252 г. в Англии при короле Генрихе III был принят первый закон об осушении сельскохозяйственных земель, который стал основой для развития мелиорации в последующие столетия. Первая система закрытого дренажа в Европе была возведена, пожалуй, в этой стране при Генрихе V в конце XV в.

Появление гончарного дренажа относится примерно к 1810 г. В 1846 г. парламентским актом дренаж сельскохозяйственных земель был признан национальным достоянием.

За период 1846-1873 гг. в Англии было произведено осушение 4 млн. га. В 1880 г. площадь осушенных земель в стране составила 6,2 млн. га. Сегодня общая площадь ежегодного строительства дренажа (включая объекты реконструкции) составляет около 100 тыс. га.

В России интенсивное развитие работ по осушению первоначально было связано с деятельностью Петра  I. Он выполнил осушение болот в связи с освоением побережья Финского залива, строительством Петербурга и других городов, крепостей, заводов. Действие открытых осушительных систем было описано М. В. Ломоносовым в работе «Лифляндская экономика» (1738). В конце XVIII в. А.Т. Болотов разработал вопросы осушения северных районов России. Но в послепетровский период до второй половины XIX в. работы в области осушения почв в России велись в весьма ограниченных масштабах. Отказ от крепостного права и бурное развитие капитализма явились движущим фактором мелиорации почв. В 1873 г. Министерство государственных имуществ в целях использования обширных болот северо-западных губерний под сенокосы и пастбища, улучшения государственных лесов и оздоровления местности создало две экспедиции по осушению болот под руководством И. И. Жилинского. К этому времени относится и строительство двух первых закрытых осушительных систем гончарного дренажа в России. Они сыграли в дальнейшем важную роль в развитии этого прогрессивного способа осушения в нашей стране. Первая такая система закрытого дренажа была построена в 1853 г. на территории современной Белорусской сельскохозяйственной академии А. Н. Козловским через 10 лет после того, как в Англии в 1843 г. Д. Рид впервые изобрел гончарную дренажную трубу. Вторая система закрытого гончарного дренажа была создана в Смоленской губернии в имении А. Н. Энгельгардта, близкого друга и соратника В. В. Докучаева. В начале XX в. в России создается система мелиоративных опытных станций и опытных полей по культуре болот (Архангельская, Яхромская, Сарненская и др.)

Обеспечение защиты территории от воды и задачи дренажа

Главными методами регулирования и защиты территории от воды являются водоотведение и устройство дренажа. Защита участка от обводнения с задействованием водоотвода требуется, если:

• если он расположен на не очень крутом склоне, по которому сверху постоянно поступает вода (т.е. выше участка имеется пруд или заболоченный участок);
• когда вода, которая собирается по всему склону, во время дождя успевает, протекая, насыщать грунты.

При уклонах участков более трех градусов защита требуется в основном от смыва плодородного слоя. Водоотвод с защитой от поверхностных вод рекомендуется проводить двумя основными способами:

а) обваловкой защищаемой зоны валами из любых насыпных материалов (за исключением песчаных пылеватых) со стороны подтока воды;

б) посредством перехвата воды и устройства неглубоких нагорных канав или лотков, расположенных поперек склона на верхней и нижней границах территории, с отводом в ливневую канализацию.

Задачи дренажа:

• быстрый отвод талых вод, что позволяет использовать участок почти сразу после оттаивания почвы;
• понижение уровня грунтовых вод;
• отвод избыточных вод после продолжительных осадков, в основном на тяжелых глинистых грунтах.

Работы по проектированию и строительству дренажа лучше всего доверить специалистам, которые смогут учесть особенности осушаемого участка и гарантировать нормальную работу дренажа. На малых участках проект дренажа может быть выполнен без расчета. При этом учитывается ряд необходимых для устройства дренажных систем параметров:

1) уклон и диаметр дрен;
2) расстояние между дренами;
3) глубину залегания дрен;
4) плановое расположение дрен;
5) устройство устьевой части, смотровых колодцев и др.

Устройство дренажа

Система дренажа — комплекс инженерных сооружений, который состоит из водоприемника, проводящей сети, регулирующей сети и ограждающей сети, которые располагаются на осушаемой территории. Водоприемником может быть река, ручей, овраг или канава вдоль дороги, то есть любое место, куда можно отвести воду с осушаемой территории. Водопроводящая осушающая сеть — система открытых каналов и закрытых коллекторов, по которым вода поступает с осушаемой территории в водоприемник.

Регулирующая сеть включает дренаж — открытый, в виде сети канав, он устраивается на больших территориях или по границам участка, вдоль улиц, или закрытого, вертикального и горизонтального, либо смешанного типа.

Обычно используется закрытый горизонтальный дренаж, состоящий из траншей глубиной 1-1,2 (1,5) м, на дне которых располагаются дрены — специальные дренажные трубы или любой проводящий воду материал: щебень, битый кирпич, хворост, жерди, засыпанные сверху землей. Цель устройства дренажа — собрать избыток грунтовых и поверхностных вод и отвести их за пределы участка. Так, дренаж регулирует влажность в поверхностном слое почвы, в котором располагается корневая система растений. Дренажные траншеи должны иметь уклон в сторону водоприемника, от этого зависит скорость убывания воды.

Ограждающая сеть каналов, глубиной 1-1,5 м, перехватывает поверхностные и грунтовые воды, поступающие с расположенных выше соседних территорий. Ограждающая сеть обычно прокладывают по периметру застроенной территории.

Порядок устройства дренажа

Создание дренажа начинается с водоприемника. После сооружения водоприемника прокладывают траншею под закрытый коллектор, по которому вода будет поступать из дрен в водоприемник. Потом выкапывают траншеи для дрен. Диаметр дрены 6-9 (10) см, а коллектора, в случае если он собирает воду от большого количества дрен на большом пространстве, — 9-10 см. На малых участках (менее 50 соток) диаметры коллектора и дрен могут быть одинаковыми.

Ширина траншей под дрены и коллектор — 35-40 см, а глубина — 1-1,2 м. Коллектор необходимо располагать ниже дрены, чтобы вода самотеком шла из дрен в коллектор, а из коллектора — в водоприемник. Открытые каналы могут быть различной глубины в зависимости от рельефа. На ровном участке с минимальными уклонами глубина канала составляет 1,5 м, на более рельефном — менее 1,5 м. Эти нормы применимы для всех типов почвы. Дренажная система должна иметь уклон: 0.002-0.005 м на 1 м (2-5 мм на 1 м) для труб диаметром 90 (100) мм, а для труб с большим диаметром уклон делается больше.

Дренажную систему размещают не ближе чем в 0,5 м от забора и 1 м от отмостки дома. Расстояние между дренами на участках с тяжелыми глинистыми почвами примерно 7-10 м, с легкими песчаными, хорошо проницаемыми для воды почвами — до 15-20 м.

Иногда случается, что участок расположен в низине или на склоне, и водоприемник находится выше осушаемой территории (т.е. воду отводить некуда). Тогда в качестве водоприемника делают дренажный колодец глубиной 2-3 м. В него устанавливают дренажный насос, который автоматически будет выкачивать собирающуюся в колодце воду в расположенную выше канаву или овраг. Дренажный колодец укрепляют железобетонными кольцами диаметром 1 м.

Дренажные трубы нужно обмотать фильтрующим материалом (геотекстилем) для защиты труб от попадания глинистых частиц (заиления), но обычно их можно купить уже с обмоткой. Кроме геотекстиля применяют объемные дренажные фильтры. Их выпускают из отходов текстильного производства, соломы злаковых (главным образом из ржаной соломы), волокнистого торфа, волокон кокосового ореха и других материалов. Объемные фильтры не только защищают пластмассовую дрену от заиления, но улучшают и усиливают приточность воды. Фильтры из органических материалов (к примеру, из ржаной соломы) перспективны еще и потому, что они длительно не снижают своей водопроницаемости в условиях интенсивного заиления благодаря способности к авторегенерации, к восстановлению пористости в результате постепенного разложения материала фильтра. Такие фильтры особенно эффективны на тяжелых глинистых и суглинистых почвах.

На дно дренажной траншеи кладут слой щебня 5 см, затем на щебень под определенным уклоном укладывают трубы, трубы обсыпают щебнем или гравием слоем 30-40 см. Щебень применяют фракцией 8-32 мм, чистый, промытый, нельзя брать известковый щебень. Далее можно насыпать крупнозернистый песок слоем 10-30 см, а поверх песка укладывается плодородный грунт.

Дренажная система с использованием дренажных труб является наиболее эффективной при проведении осушительных мелиоративных мероприятий. Дренаж, созданный исключительно из щебня, битого кирпича, жердей, будет хорошо отводить воду лишь в течение 5-7 лет, а после потребует ремонта или полной замены.

В случае грамотной эксплуатации дренажная система из труб будет служить достаточно долго — до 50 лет. Это может быть лишь при соблюдении некоторых условий:

1) после того, как проложены трубы, тяжелой технике по участку ездить нельзя. В случае крайней необходимости лучше построить временную дорогу;

2) если верхний слой почвы уплотнен колесами автомашин, то следует провести глубокое рыхление, чтобы придать почве необходимую степень рыхлости и водопроницаемости. В противном случае дренажная система не будет работать;

3) Раз в 2-3 года дренажные трубы рекомендуется промывать в целях предупреждения их заиления и закупорки отверстий гидроокисью железа. Для этой цели к открытому краю коллектора (тому, что впадает в водоприемник) подсоединяют водопроводный шланг и струей воды под напором промывают дренажную систему.

Если все работы произведены верно, то в ходе функционирования дренажной системы на участке обеспечивается благоприятный гидрологический режим, что создает оптимальные условия для развития растений. Но важно помнить, что растения будут хорошо расти и плодоносить лишь при сочетании всех необходимых для их жизнедеятельности факторов, т. е. оптимальных свойств и режимов почвы (водного, теплового, воздушного) с высоким уровнем агротехники, с хорошим уходом за посадками.

© «Искусство земли»