System odwadniający (rolnictwo) - Drainage system (agriculture)
Rolniczy system odwadniania jest systemem, w którym woda jest odprowadzana na lub w glebie do zwiększenia rolniczą produkcję upraw . Może on obejmować dowolną kombinację deszczowej sterowania, kontroli erozji i kontroli watertable .
Klasyfikacja
Chociaż w rolnictwie stosuje się więcej niż dwa rodzaje systemów odwadniających, istnieją dwa główne typy: (1) drenaż powierzchniowy i (2) drenaż podpowierzchniowy.
Rysunek 1 klasyfikuje różne typy systemów odwadniających . Pokazuje system polowy (lub wewnętrzny) oraz główne (lub zewnętrzne). Funkcją polowego systemu drenażowego jest kontrolowanie zwierciadła wody, natomiast funkcją głównego systemu drenażowego jest zbieranie, transport i odprowadzanie wody przez odpływ lub odpływ. W niektórych przypadkach wprowadza się dodatkowe rozróżnienie między kolektorami a głównymi systemami odwadniającymi. Polowe systemy odwadniające są zróżnicowane w powierzchniowych i podpowierzchniowych polowych systemach odwadniających.
Czasami (np. na nawadnianych , zanurzonych polach ryżowych ) wymagana jest forma tymczasowego odwadniania, dzięki której system odwadniający może działać tylko w określonych sytuacjach (np. w okresie żniw). Gdyby pozwolić działać w sposób ciągły, nadmierne ilości wody zostałyby utracone. Taki system jest więc nazywana sprawdzane lub kontrolowane , system odwodnienia .
Częściej jednak systemy odwadniające mają działać tak regularnie, jak to możliwe, aby zapobiec nadmiernemu zaleganiu wody w dowolnym momencie i to właśnie ten regularny system odwadniający jest najczęściej stosowany. W literaturze rolniczej jest to czasami nazywane „systemem odwadniającym”.
Systemy odwadniania powierzchni
Zwykłe systemy odwadniania powierzchniowego, które zaczynają działać w momencie nadmiaru opadów lub zastosowanego nawadniania, działają całkowicie grawitacyjnie . Składają się z przekształconych lub zreformowanych powierzchni terenu i można je podzielić na:
- Systemy ściółkowe stosowane na terenach płaskich do upraw innych niż ryż;
- Systemy stopniowane, stosowane na terenach pochyłych pod uprawy inne niż ryż.
Systemy zagonowe i stopniowane mogą mieć grzbiety i bruzdy.
Sprawdzone systemy drenażu powierzchniowego składają się z bramek kontrolnych umieszczonych w nasypach otaczających płaskie baseny, takie jak te używane na polach ryżowych na terenach płaskich. Pola te są zwykle zanurzone i muszą być osuszane tylko w określonych sytuacjach (np. w czasie żniw). Sprawdzone systemy odwadniania powierzchni znajdują się również na terenach tarasowych wykorzystywanych pod ryż.
W literaturze można znaleźć niewiele informacji na temat zależności między różnymi systemami regularnych odwodnień powierzchniowych pól, zmniejszenia stopnia nasiąkania wodą oraz skutków rolniczych lub środowiskowych. Dlatego trudno jest opracować solidne kryteria rolnicze dla regularnych systemów odwadniania pól powierzchniowych. Większość znanych kryteriów dla tych systemów dotyczy efektywności technik niwelacji terenu i robót ziemnych.
Podobnie, kryteria rolnicze dla sprawdzonych systemów odwadniania powierzchni nie są zbyt dobrze znane...
Systemy odwadniania podpowierzchniowego
Podobnie jak w przypadku polowych systemów odwadniania powierzchniowego, podpowierzchniowe systemy odwadniania polowego można również rozróżnić na systemy zwykłe i systemy sprawdzane (kontrolowane).
Gdy odprowadzanie ścieków odbywa się całkowicie grawitacyjnie, oba typy systemów podpowierzchniowych mają wiele wspólnego, z wyjątkiem tego, że sprawdzone systemy mają bramki kontrolne, które można otwierać i zamykać w zależności od potrzeb. Mogą zaoszczędzić dużo wody do nawadniania. Sprawdzony system odwodnienia zmniejsza również absolutorium przez głównego odwadniania, a tym samym zmniejszenie kosztów budowy.
Gdy odprowadzanie odbywa się przez pompowanie , odpływ można sprawdzić po prostu nie uruchamiając pomp lub skracając czas pompowania. W północno-zachodnich Indiach praktyka ta zwiększyła wydajność nawadniania i zmniejszyła ilość potrzebnej wody do nawadniania, nie prowadząc do nadmiernego zasolenia .
Podpowierzchniowe systemy odwadniania pól składają się z poziomych lub lekko nachylonych kanałów wykonanych w gruncie; Mogą to być otwarte rowy , rowy, wypełnione zaroślami i nasypem gruntowym, wypełnione kamieniami i nasadką gruntową, zakopane rury kanalizacyjne, dreny z płytek lub kretowiska, ale mogą również składać się z szeregu studni.
Nowoczesne wpusty zakopanej rury o często składają się z tektury, elastyczne i perforowanego tworzywa sztucznego (PE lub PVC) rurowe owinięty koperty lub filtra materiału w celu poprawy przepuszczalności wokół rury i przed wnikaniem cząstek gruntu, co jest szczególnie ważne w cienkiej piaszczysto i muliste gleby. Otoczenie może składać się z włókna syntetycznego ( geowłókniny ).
Te wpusty pola (lub przykanalików ) zrzutu wody do kolektora lub systemu głównego albo przez grawitacyjnie lub przez pompowanie .
Studnie (które mogą być otwartymi studniami wykopanymi lub studniami rurowymi ) zwykle muszą być pompowane, ale czasami są połączone z drenami w celu odprowadzania grawitacyjnie.
Drenaż podpowierzchniowy studniami jest często określany jako drenaż pionowy, a drenaż kanałami jako drenaż poziomy, ale wyraźniej jest mówić odpowiednio o „drenażu polowym studniami” i „drenażu polowym za pomocą rowów lub rur”.
W niektórych przypadkach drenaż podpowierzchniowy można osiągnąć po prostu przez rozbijanie wolno przepuszczalnych warstw gleby przez głęboką orkę ( podglebienie ), pod warunkiem, że podłoże ma wystarczający naturalny drenaż. W innych przypadkach problem może rozwiązać kombinacja podgruntowania i drenów podpowierzchniowych.
Główne systemy odwadniające
Główne systemy odwadniające składają się z głębokich lub płytkich kolektorów oraz głównych odpływów lub odpływów.
Głębokie kolektory drenażowe są wymagane w podpowierzchniowych systemach odwadniania pól, natomiast płytkie dreny kolektorów są stosowane w powierzchniowych systemach odwadniania pól, ale mogą być również stosowane w podpowierzchniowych systemach pompowania. Głębokie kolektory mogą składać się z otwartych rowów lub podziemnych rurociągów.
Pojęcia kolektory głębokie i kolektory płytkie odnoszą się raczej do głębokości poziomu wody w kolektorze poniżej powierzchni gleby niż do głębokości dna kolektora. Głębokość dna zależy zarówno od głębokości lustra wody, jak i od wymaganej przepustowości.
Głębokie kolektory mogą albo odprowadzać swoją wodę do głębokich kanalizacji głównych (czyli kanalizacji, które nie pobierają wody bezpośrednio z kanalizacji polowej, ale tylko z kolektorów), albo ich wodę można wpompować do kanalizacji ściekowej.
Dreny ściekowe to dreny główne, w których głębokość zwierciadła wody pod powierzchnią gruntu nie jest ograniczona do minimum, a poziom wody może znajdować się nawet powyżej powierzchni gruntu, pod warunkiem wykonania wałów zabezpieczających przed podtopieniami. Odpływy ściekowe mogą służyć zarówno do podpowierzchniowych, jak i powierzchniowych systemów odwadniania terenu.
Głębokie dreny główne mogą stopniowo stać się ściekami odprowadzającymi, jeśli mają mniejszy nachylenie niż nachylenie terenu wzdłuż drenażu.
Kryteria techniczne mające zastosowanie do głównych systemów odwadniających zależą od sytuacji hydrologicznej i rodzaju systemu.
Główny odpływ drenażowy
Ostatnim punktem głównego systemu odwadniającego jest konstrukcja odpływu grawitacyjnego lub przepompownia .
Aplikacje
Systemy odwadniania powierzchniowego są zwykle stosowane na terenach stosunkowo płaskich, na których występują gleby o niskiej lub średniej zdolności infiltracyjnej lub na terenach o intensywnych opadach, które przekraczają normalną zdolność infiltracyjną, co powoduje częste zaleganie wody na powierzchni gleby.
Podpowierzchniowe systemy odwadniające stosuje się, gdy problem odwadniania dotyczy głównie płytkich zwierciadeł wody.
W przypadku wystąpienia zarówno powierzchniowego, jak i podpowierzchniowego zalegania wody, wymagany jest połączony system drenażu powierzchniowego/podpowierzchniowego.
Czasami system drenażu podpowierzchniowego jest instalowany w glebach o niskiej zdolności infiltracji, gdzie problem z drenażem powierzchniowym może poprawić strukturę gleby i wydajność infiltracji tak bardzo, że nie jest już wymagany system drenażu powierzchniowego.
Z drugiej strony może się również zdarzyć, że system drenażu powierzchniowego zmniejszy zasilanie wód gruntowych do tego stopnia, że problem drenażu podpowierzchniowego zostanie znacznie zmniejszony lub nawet wyeliminowany.
Wybór między podpowierzchniowym systemem odwadniania za pomocą rur i rowów lub studni rurowych jest bardziej kwestią kryteriów technicznych i kosztów niż kryteriów rolniczych, ponieważ oba typy systemów można zaprojektować tak, aby spełniały te same kryteria rolnicze i przynosiły te same korzyści. Zwykle dreny lub rowy są lepsze niż studnie. Jednakże, gdy grunt składa się ze słabo przepuszczalnej warstwy wierzchniej o grubości kilku metrów, pokrywającej szybko przepuszczalne i głębokie podglebie , studnie mogą być lepszym rozwiązaniem, ponieważ rozstaw drenów wymagany dla rur lub rowów byłby znacznie mniejszy niż rozstaw studni.
Gdy grunt wymaga podpowierzchniowego systemu odwadniania, ale zasolone wody gruntowe występują na dużych głębokościach, lepiej jest zastosować płytki, gęsto rozmieszczony system rur lub rowów zamiast głębokiego, szeroko rozstawionego systemu. Powodem jest to, że głębsze systemy wytwarzają bardziej słone ścieki niż systemy płytkie. Kryteria środowiskowe mogą wówczas zabronić stosowania głębszych systemów.
W niektórych projektach odwadniających może się okazać, że przewiduje się tylko główne systemy odwadniające. Grunty rolne mogą wtedy nadal cierpieć z powodu problemów z odwadnianiem pól. W innych przypadkach może się okazać, że polowe systemy odwadniające są nieskuteczne, ponieważ nie ma odpowiedniego głównego systemu odwadniającego. W obu przypadkach instalacja systemów odwadniających nie jest zalecana.
Odniesienie: podaje ogólny opis odwodnienia gruntów na świecie i przedstawia artykuł na temat typów systemów odwadniania gruntów rolnych stosowanych w różnych częściach świata.
Projekt systemu odwadniającego
Analiza pozytywnych i negatywnych (bocznych) skutków odwodnienia oraz optymalizacja projektowania odwodnień zgodnie z procedurami projektowania odwodnień została omówiona w artykule Badania odwodnienia .
Zobacz też
Bibliografia