Дренажная система (сельское хозяйство)
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( август 2021 г. ) |
Сельскохозяйственная дренажная система — это система, с помощью которой в почву вода отводится или в почву для повышения сельскохозяйственного производства сельскохозяйственных культур . Это может включать любую комбинацию контроля ливневых вод , контроля эрозии и контроля уровня грунтовых вод .
Классификация
[ редактировать ]
Хотя в сельском хозяйстве используется более двух типов дренажных систем, существует два основных типа: (1) поверхностный дренаж и (2) подземный дренаж.
На рисунке 1 классифицированы различные типы дренажных систем. На нем показаны полевые (или внутренние) и основные (или внешние) системы. [2] Функция полевой дренажной системы заключается в контроле уровня грунтовых вод, тогда как функция основной дренажной системы заключается в сборе, транспортировке и удалении воды через водосток или выпускное отверстие. В некоторых случаях дополнительно различают коллекторную и магистральную дренажную систему.Системы полевого дренажа различают поверхностные и подпочвенные.
Иногда (например, на орошаемых , затопленных рисовых полях ) требуется временный дренаж, при котором дренажная система может функционировать только в определенных случаях (например, в период сбора урожая). Если позволить ему работать непрерывно, будет потеряно чрезмерное количество воды. Поэтому такую систему называют контролируемой или контролируемой дренажной системой .
Однако чаще всего дренажные системы должны функционировать как можно более регулярно, чтобы предотвратить чрезмерное заболачивание в любой момент времени, и именно эта регулярная дренажная система используется чаще всего. В сельскохозяйственной литературе это иногда еще называют «рельефной дренажной системой».
Системы поверхностного дренажа
[ редактировать ]Регулярные системы поверхностного дренажа, которые начинают функционировать, как только выпадает избыток осадков или применяется ирригация, работают исключительно самотеком . Они состоят из измененной или реформированной поверхности земли и могут быть разделены на:
- Слоистые системы, используемые на равнинных землях для выращивания других культур, кроме риса;
- Ступенчатые системы, используемые на наклонных землях для выращивания других культур, кроме риса.
Слоистые и ступенчатые системы могут иметь гребни и бороздки.
Системы контролируемого поверхностного дренажа состоят из контрольных затворов, расположенных в насыпях, окружающих плоские водоемы, например, тех, которые используются на рисовых полях на равнинах. Эти поля обычно затоплены, и их осушать необходимо только в определенных случаях (например, во время сбора урожая). Проверенные системы поверхностного дренажа также встречаются на террасных землях, используемых под рис. [3]
В литературе можно найти не так уж много информации о взаимосвязи между различными системами регулярного поверхностного дренажа полей, снижением степени заболачивания и сельскохозяйственными или экологическими последствиями. Поэтому сложно разработать обоснованные сельскохозяйственные критерии для регулярных систем поверхностного дренажа полей. Большинство известных критериев для этих систем касаются эффективности методов планировки земли и земляных работ. [4]
Аналогично, сельскохозяйственные критерии для контролируемых систем поверхностного дренажа не очень хорошо известны.
Системы подземного дренажа
[ редактировать ]
Как и системы поверхностного полевого дренажа, системы подпочвенного полевого дренажа также можно разделить на регулярные и контролируемые (контролируемые) системы.
Когда дренаж дренажа происходит полностью самотеком, оба типа подземных систем имеют много общего, за исключением того, что проверенные системы имеют регулирующие затворы, которые можно открывать и закрывать по мере необходимости. Они могут сэкономить много поливной воды. [5] Проверенная . дренажная система также уменьшает сбросы через основную дренажную систему, тем самым снижая затраты на строительство
Когда слив происходит путем откачки , дренаж можно проверить, просто не включив насосы или уменьшив время откачки. На северо-западе Индии эта практика повысила эффективность орошения и уменьшила количество необходимой для орошения воды и не привела к чрезмерному засолению . [6]
Системы подземного полевого дренажа состоят из горизонтальных или слегка наклонных каналов, проложенных в почве; это могут быть открытые канавы , траншеи, заполненные хворостом и почвенным чехлом, засыпанные камнями и почвенным чехлом, заглубленные трубные дрены, плиточные дрены или кротовые дрены, но они могут состоять и из ряда колодцев.
Современные подземные дренажные трубы часто состоят из гофрированных, гибких и перфорированных пластиковых (ПЭ или ПВХ) труб, обернутых оболочкой или фильтрующим материалом для улучшения проницаемости вокруг труб и предотвращения попадания частиц почвы, что особенно важно в мелкопесчаных грунтах. и илистых почв. Обшивка может состоять из синтетического волокна ( геотекстиля ).
Полевые дренажи (или отводные трубы ) сбрасывают воду в коллектор или основную систему либо самотеком , либо насосом .
Колодцы (которые могут быть открытыми или трубчатыми ) обычно требуют откачки, но иногда их подключают к дренажным системам для сброса под действием силы тяжести.
Подпочвенный дренаж колодцами часто называют вертикальным дренажем, а дренаж каналами — горизонтальным, но правильнее говорить соответственно о «полевом дренаже колодцами» и «полевом дренаже канавами или трубами».
В некоторых случаях подпочвенный дренаж может быть достигнут просто путем разрушения медленно проницаемых слоев почвы путем глубокой вспашки ( подпочвы ) при условии, что подземный слой имеет достаточный естественный дренаж. В других случаях проблему может решить сочетание заглубления почвы и подземного дренажа.
Основные дренажные системы
[ редактировать ]
Основные дренажные системы состоят из глубоких или неглубоких коллекторов, а также магистральных дренажей или дренажных стоков.
Глубокие коллекторные дрены необходимы для систем подземного полевого дренажа, тогда как мелкие коллекторные дрены используются для систем поверхностного полевого дренажа, но их также можно использовать для насосных подземных систем. Глубокие коллекторы могут состоять из открытых канав или подземных трубопроводов.
Термины «глубокие коллекторы» и «мелкие коллекторы» относятся скорее к глубине уровня воды в коллекторе ниже поверхности почвы, чем к глубине дна коллектора. Глубина дна определяется как глубиной уровня воды, так и необходимой пропускной способностью.
Глубокие коллекторы могут либо сбрасывать воду в глубокие магистральные дренажи (которые представляют собой дренажи, в которые вода не поступает непосредственно из полевых дрен, а только из коллекторов), либо их вода может перекачиваться в канализацию.
К отводным дренам относятся магистральные дрены, в которых глубина уровня воды ниже поверхности почвы не ограничена минимальной величиной, а уровень воды может быть даже выше поверхности почвы при условии устройства насыпей для предотвращения затопления. Отводные дрены могут служить как подземным, так и поверхностным дренажным системам полей.
Глубокие магистральные водостоки могут постепенно превратиться в дренажные стоки, если им будет придан меньший уклон, чем уклон земли вдоль дрена.
Технические критерии, применимые к основным дренажным системам, зависят от гидрологической ситуации и типа системы. [7]
Главный дренажный выпуск
[ редактировать ]Последней точкой основной дренажной системы является конструкция самотечного водоотвода. [8] или насосная станция . [9]
Приложения
[ редактировать ]Системы поверхностного дренажа обычно применяются на относительно равнинных землях с почвами с низкой или средней инфильтрационной способностью или на землях с высокой интенсивностью осадков, превышающей нормальную инфильтрационную способность, в результате чего на поверхности почвы происходит частое заболачивание.
Системы подземного дренажа используются, когда проблема дренажа в основном связана с мелкими грунтовыми водами.
Когда происходит как поверхностное, так и подземное заболачивание, необходима комбинированная система поверхностного/подземного дренажа.
Иногда систему подземного дренажа устанавливают в почвах с низкой инфильтрационной способностью, когда проблема с поверхностным дренажем может улучшить структуру почвы и инфильтрационную способность, что система поверхностного дренажа больше не требуется. настолько [10]
С другой стороны, может случиться так, что система поверхностного дренажа уменьшает пополнение грунтовых вод до такой степени, что проблема подземного дренажа значительно уменьшается или даже устраняется.
Выбор между подземной дренажной системой с помощью труб и канав или трубчатыми колодцами является скорее вопросом технических критериев и затрат, чем сельскохозяйственных критериев, поскольку оба типа систем могут быть спроектированы так, чтобы соответствовать одним и тем же сельскохозяйственным критериям и достигать одинаковых преимуществ. Обычно колодцам предпочтительнее использовать дренажные трубы или канавы. Однако, когда почва состоит из плохо проницаемого верхнего слоя толщиной в несколько метров, перекрывающего быстропроницаемый и глубокий грунт , колодцы могут быть лучшим вариантом, поскольку расстояние, необходимое для дренирования труб или канав, будет значительно меньше, чем расстояние для колодцев.
Когда земля нуждается в системе подземного дренажа, но на большой глубине присутствуют соленые грунтовые воды , лучше использовать неглубокую, близко расположенную систему труб или канав, а не глубокую, широко расположенную систему. Причина в том, что более глубокие системы производят более соленые стоки, чем мелкие. Экологические критерии могут тогда запретить использование более глубоких систем.
В некоторых проектах дренажа можно обнаружить, что предусматриваются только основные дренажные системы. В этом случае сельскохозяйственные угодья, скорее всего, по-прежнему будут страдать от проблем с дренажем полей. В других случаях можно обнаружить, что полевые дренажные системы неэффективны из-за отсутствия адекватной основной дренажной системы. В любом случае установка дренажных систем не рекомендуется.
Проектирование дренажной системы
[ редактировать ]Анализ положительных и отрицательных (побочных) эффектов дренажа и оптимизация конструкции дренажа в соответствии с процедурами проектирования дренажа обсуждаются в статье « Исследование дренажа» .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Данные, предоставленные различными авторами, о реакции бананов, хлопка, сахарного тростника и пшеницы на уровень мелководья [1]
- ^ Критерии дренажа в сельском хозяйстве . Глава 17 в: HPRitzema (изд. 1994 г.), Принципы и применение дренажа, Публикация ILRI 16, стр. 635-690. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9 . Бесплатная загрузка по адресу: [2] под номером. 1 или напрямую в формате PDF: [3]
- ^ Остербан, Р.Дж., Х.А. Гунневег и А. Хейзинг, 1987. Контроль воды при выращивании риса в небольших долинах Западной Африки . В: Годовой отчет ILRI за 1986 год, стр. 30–49. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. Скачать с: [4] под номером. 8 или напрямую в формате PDF: [5]
- ^ RJSevenhuijsen, 1994. Системы поверхностного дренажа . В: HPRitzema (ред.), Принципы и применение дренажа, Публикация ILRI 16, стр. 799-826. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9
- ^ Корани, М., М.С. Абдель Дайем и Р.Дж. Остербан, 1990. Оценка ограниченного подземного дренажа на рисовых полях . В: Симпозиум по дренажу земель для борьбы с засолением в засушливых и полузасушливых регионах, Vol. 3. Институт дренажных исследований, Каир, стр. 415-423.
- ^ Рао, КВГК, Д.П. Шарма и Р.Дж. Остербаан, 1992. Сурригация путем управления подземными водами с контролируемым подземным дренажем в полузасушливых районах . Международная конференция по дополнительному ирригации и борьбе с засухой, Бари, Италия
- ^ МГБос, 1994. Системы подземного дренажа . В: HPRitzema (редактор), Принципы и применение дренажа, Публикация ILRI 16, стр. 725-798. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9
- ^ WS de Vries и EJ Huyskes, 1994. Гравитационные выпускные конструкции . В: HPRitzema (редактор), Принципы и применение дренажа, Публикация ILRI 16, стр. 965-1000. Международный институт мелиорации и улучшения земель, Вагенинген (ILRI), Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9
- ^ Дж.Вейдикс и МГБос, 1994. Насосы и насосные станции . В: HPRitzema (редактор), Принципы и применение дренажа, Публикация ILRI 16, стр. 965-1000. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70754-33-9
- ^ Де Йонг, МХ 1979. Дренаж структурированных глинистых почв . В: Дж. Весселинг (редактор), Труды Международного семинара по дренажу. Публикация ILRI 25, стр. 268-280. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. ISBN 90-70260-54-9