Контроль уровня воды
В инженерии геотехнической контроль уровня грунтовых вод представляет собой практику контроля высоты уровня грунтовых вод с помощью дренажа . Его основное применение — на сельскохозяйственных угодьях (для повышения урожайности сельскохозяйственных культур с использованием сельскохозяйственных дренажных систем ) и в городах для управления обширной подземной инфраструктурой , включающей фундаменты крупных зданий, подземные транспортные системы и обширные инженерные коммуникации ( сети водоснабжения , канализации , ливневой канализации) . водостоки и подземные электрические сети ).
Описание и определения
[ редактировать ]Подземный дренаж земель [1] Целью является регулирование уровня грунтовых вод на изначально заболоченных землях на глубине, приемлемой для целей, для которых используется земля. Глубина грунтовых вод с дренажем больше , чем без него.
Цель
[ редактировать ]При осушении сельскохозяйственных земель целью контроля уровня грунтовых вод является установление глубины уровня грунтовых вод (рис. 1), которая больше не будет негативно влиять на необходимые сельскохозяйственные операции и урожайность сельскохозяйственных культур (рис. 2, выполненный с помощью модели SegReg , см. страница: сегментированная регрессия ).
Кроме того, дренаж земель может помочь контролировать засоление почвы .
почвы Гидравлическая проводимость играет важную роль при проектировании дренажа.
Разработка критериев сельскохозяйственного дренажа [3] Требуется дать проектировщику и менеджеру дренажной системы задачу по поддержанию оптимальной глубины грунтовых вод.
Оптимизация
[ редактировать ]Оптимизация глубины грунтовых вод связана с выгодами и затратами на дренажную систему (рис. 3). Чем меньше допустимая глубина уровня грунтовых вод, тем ниже стоимость установки дренажной системы для достижения этой глубины. Однако понижение первоначально слишком небольшой глубины путем осушения земель влечет за собой побочные эффекты . Их также необходимо принимать во внимание, включая затраты на смягчение негативных побочных эффектов. [3]
Оптимизация дренажным конструкции дренажа и разработка критериев дренажа рассматриваются в статье, посвященной исследованиям .
На рисунке 4 показан пример влияния глубины дренажа на засоление почвы и различные параметры орошения/дренажа, смоделированный программой SaltMod . [4]
История
[ редактировать ]Исторически осушение сельскохозяйственных земель начиналось с рытья сравнительно неглубоких открытых канав, куда поступал как сток с поверхности земли, так и отток грунтовых вод . Следовательно, канавы выполняли как поверхностную, так и подземную дренажную функцию.
К концу 19 - началу 20 века стало считаться, что канавы мешают сельскохозяйственным работам, и канавы были заменены заглубленными рядами глиняных труб (черепиц), каждая плитка длиной около 30 см. Отсюда и термин « плиточный дренаж ».
С 1960 года начали использовать длинные гибкие гофрированные пластиковые трубы ( ПВХ или ПЭ ), которые можно было эффективно укладывать за один раз с помощью траншейных машин . Трубы могут быть предварительно обернуты материалом оболочки, например синтетическим волокном или геотекстилем , который предотвратит попадание частиц почвы в канализацию.
Таким образом, осушение земель стало мощной отраслью промышленности. В то же время сельское хозяйство стремилось к максимальной производительности, поэтому установка дренажных систем шла полным ходом.
Среда
[ редактировать ]В результате крупномасштабных разработок многие современные дренажные проекты были перепроектированы . [5] в то время как негативные побочные эффекты на окружающую среду были проигнорированы. В кругах, заботящихся об окружающей среде, профессия осушения земель получила плохую репутацию, иногда справедливо, иногда неоправданно, особенно когда осушение земель путали с более обширной деятельностью по рекультивации водно-болотных угодий .В настоящее время в некоторых странах тенденция к жесткому курсу изменилась. Далее были введены контролируемые или контролируемые дренажные системы, как показано на рисунке 5 и обсуждаются на странице: Дренажная система (сельское хозяйство) .
Проектирование дренажа
[ редактировать ]
Проектирование систем подземного дренажа с точки зрения расположения, глубины и расстояния между дренами часто выполняется с использованием уравнений подземного дренажа с такими параметрами, как глубина дренирования, глубина уровня грунтовых вод, глубина почвы, гидравлическая проводимость почвы и дренажный сток. Дренажный сток учитывается из сельскохозяйственного водного баланса .
Вычисления можно проводить с использованием компьютерных моделей, таких как EnDrain, которые используют гидравлический эквивалент закона Джоуля в электричестве. [6]
Дренаж колодцами
[ редактировать ]Подземный дренаж грунтовых вод может осуществляться и насосными скважинами ( вертикальный дренаж в отличие от горизонтального ). Дренажные колодцы широко использовались в рамках Программы контроля и восстановления солености (SCARP) в долине Инда в Пакистане . Хотя опыты оказались не слишком успешными, нельзя сбрасывать со счетов возможность использования этого метода в районах с глубокими и проницаемыми водоносными горизонтами. Расстояние между колодцами на этих территориях может быть настолько широким (более 1000 м), что установка систем вертикального дренажа может оказаться относительно дешевой по сравнению с горизонтальным подземным дренажем (дренаж трубами, канавами, траншеями на расстоянии 100 м и менее). Для проектирования колодезного поля для контроля уровня грунтовых вод модель WellDrain [7] может быть полезно.
Классификация
[ редактировать ]Классификацию дренажных систем можно найти в статье Дренажные системы (сельское хозяйство) .
Влияние на урожайность сельскохозяйственных культур
[ редактировать ]
Большинству сельскохозяйственных культур необходим уровень грунтовых вод на минимальной глубине. [10] Для некоторых важных продовольственных и волокнистых культур была проведена классификация. [11] потому что на меньшей глубине урожайность снижается. [12]
| Урожай и местоположение | Толерантность Дедвейт (см) | Классификация | Объяснение |
|---|---|---|---|
| Пшеница, дельта Нила, Египет. | 45 | Очень терпимый | Устойчив к мелководью |
| Сахарный тростник, Австралия | 60 | Толерантный | Уровень грунтовых вод должен быть глубже 60 см. |
| Банан, Суринам | 70 | Слегка чувствительный | Урожайность снижается при глубине грунтовых вод менее 70 см. |
| Хлопок, Дельта Нила | 90 | Чувствительный | Хлопку нужны сухие ноги, уровень грунтовых вод должен быть глубоким. |
- (Где DWT = глубина до уровня грунтовых вод)
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Носенко, П.П. и И.С. Зонн, 1976. Дренаж земель в мире. Бюллетень МКИД 25, 1, стр. 65–70.
- ^ Данные, предоставленные различными авторами о реакции бананов, хлопка, сахарного тростника и пшеницы на уровень мелководья [1]
- ^ Jump up to: а б Критерии дренажа в сельском хозяйстве , 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 . Скачать с: [2] или напрямую в формате PDF: [3]
- ^ SaltMod, Описание принципов, руководство пользователя и примеры применения. Специальный репортаж ILRI. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Скачать с: [4] или напрямую в формате PDF: [5]
- ^ Дренаж сельскохозяйственных земель: более широкое применение благодаря осторожности и сдержанности . В: Годовой отчет ILRI за 1991 год, стр. 21–36, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Скачать с: [6] или напрямую 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. Скачать с: [8] или напрямую в формате PDF: [9]
Статья на основе: Р. Дж. Остербана, Дж. Бунстры и КВГК Рао, 1996 г., Энергетический баланс потока подземных вод . Опубликовано в журнале В.П.Сингх и Б.Кумар (ред.), Гидрология подземных вод, с. 153-160, Том 2 материалов Международной конференции по гидрологии и водным ресурсам, Нью-Дели, Индия, 1993. Издательство Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды. ISBN 978-0-7923-3651-8 . Скачать в формате PDF: [10]
Загрузите программу EnDrain по адресу: [11] - ^ Подземный дренаж (трубчатыми) колодцами: уравнения расположения скважин для полностью и 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. Скачать в формате PDF: [12]
Загрузите программу WellDrain по адресу: [13] - ^ Радд, А.В. и К.В. Шардон, 1977. Влияние дренажа на урожайность тростника, измеренное по высоте уровня грунтовых вод в районе мельницы Макнад. В: Материалы 44-й конференции Квинслендского общества технологий сахарного тростника, Австралия.
- ^ Программное обеспечение для частичной регрессии с горизонтальным сегментом.
- ^ Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от глубины уровня грунтовых вод, статистический анализ данных, измеренных на сельскохозяйственных землях, с целью формулирования потребностей в дренаже. Международный журнал сельскохозяйственной науки, 6, 174–187. Онлайн: [14] или [15]
- ^ Нейланд, Х.Дж. и С. Эль Гуинди, 1984. Урожайность сельскохозяйственных культур, засоленность почвы и глубина уровня грунтовых вод в дельте Нила . В: Годовой отчет ILRI за 1983 год, Вагенинген, Нидерланды, стр. 19–29. Онлайн: [16]
- ^ KJLenselink и др. Толерантность сельскохозяйственных культур к мелководью . Онлайн: [17]
Внешние ссылки
[ редактировать ]- American Wick Drain - Производитель ленточного дренажа, используемого для управления водными уровнями.
- Главы публикации 16 ILRI «Принципы и применение дренажа» можно просмотреть по адресу: https://edepot.wur.nl/262058.
- Веб-сайт по заболачиванию и дренажу земель: [18]
- Различные статьи по заболачиванию и дренажу земель можно бесплатно скачать по адресу: [19]
- Ответы на часто задаваемые вопросы по заболачиванию и дренажу земель см.: [20]
- Отчеты и тематические исследования по заболачиванию и дренажу земель можно найти по адресу: [21]
- Программное обеспечение по заболачиванию и дренажу земель можно бесплатно загрузить по адресу: [22]
- Модель подземного дренажа подземных вод для контроля уровня грунтовых вод и засоления почвы ( SaltMod ) можно бесплатно скачать по адресу: [23]
- Комбинацию SaltMod с полигональной моделью потока грунтовых вод ( SahysMod ) можно бесплатно скачать по адресу: [24]