способ мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель

Формула изобретения

1. Способ мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель, включающий поделку нагорно-ловчего канала вдоль границ торфяной залежи и гидравлического экрана, отличающийся тем, что нагорно-ловчий канал совмещают с осушительным, выполняют его на осушаемом массиве со смещением от его внешних границ на расстояние 20 - 200 м, а перехват склонового поверхностного стока и выклинивающихся грунтовых вод осуществляют ложбинами на трассе традиционного расположения канала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину смещения нагорно-ловчего канала от внешней границы осушаемого массива определяют по формуле

где d - величина смещения нагорно-ловчего канала от внешней границы внутрь осушаемого массива, м;

t - время, сут;

- аргумент интеграла вероятности Гаусса (табулированная функция) вида

а - уровнепроводность водоносного пласта, м²/сут, определяется как

где К_ф - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут;

m - мощность водоносного пласта, м;

- водоотдача в долях единицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к комплексной мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель.

Известен способ химической мелиорации кислых почв, преимущественно дерново-подзолистых, включающий орошение их сточными водами текстильного производства, предварительно разбавленными хозяйственно-бытовыми сточными водами, в котором, с целью повышения эффективности за счет уменьшения кислотности и увеличения насыщенности почв основаниями, вводят меланин до концентрации 40-60 мг/л в поливной воде (SU, авторское свидетельство №1060147 А, М.кл³ А 01 G 25/00. Способ химической мелиорации кислых почв /Н.А.Ковалева и Э.И.Элик (СССР). - Заявка №3377534/30-15; Заявлено 05.01. 1982; Опубл. 15.12.1983, Бюл. №46//0ткрытия. Изобретения. - 1983. - №46).

К недостаткам описанного способа относится то, что при внесении меланина в торфяно-болотные почвы они не изменяют своих физико-механических свойств. Уровень грунтовых вод на переувлажненных почвах при данном способе мелиорации не снижается. Земли остаются не пригодными для сельскохозяйственного использования.

Известен также способ расселения орошаемых земель, включающий подачу на участок воды и последующий отвод ее коллекторно-дренажной сетью в водоприемник, в котором, с целью повышения эффективности использования воды, отводимую коллекторно-дренажной сетью воду пропускают через ионобменник, заполненный торфом низинного типа (см. SU, авторское свидетельство №1514280 А1, МПК⁴ А 01 G 25/00. Способ расселения орошаемых земель/Гамаюнов Н.И., Масленников Б.И., Киселева С.А. (СССР). - Заявка №4117377/30-15; Заявлено 15.09.1986; Опубл. 15.10.1989, Бюл.№38// Открытия. Изобретения. - 1989. - №38).

Описываемый способ требует больших материальных затрат и не решает основной задачи мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель по отводу избыточной влаги и понижению уровня грунтовых вод.

Известен также способ промывки засоленных земель, включающий нарезку водоподающих и солеотводящих борозд, заполнение водоподающих борозд, отведение минерализованных вод из солеотводящих борозд путем подачи смывного раствора воды, в котором, с целью повышения эффективности промывки и рационального использования промывной воды, перед нарезкой борозд проводят глубокую плоскорезную обработку почвы, а борозды нарезают глубиной, равной мощности гумусового горизонта с расстоянием между центрами борозд, равным удвоенной глубине борозды, при этом смывной расход воды подают в солеотводящие борозды периодически через 2-3 сут.; контроль за динамикой промывки осуществляют при помощи гидрохимического куста (SU, авторское свидетельство №1071695 А, М.кл³ Е 02 В 13/00. Способ промывки засоленных земель/ А.А.Литовченко (СССР). - Заявка №3467934/30-15; Заявлено 09.07.1982; Опубл. 07.02.1984, Бюл.№5// Открытия. Изобретения. - 1984. - №5).

К недостаткам данного способа относится то, что при высоком уровне грунтовых вод выполнение технологических операций становится невозможным.

Наиболее близким аналогом к заявленному способу мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель относится способ, включающий строительство нагорно-ловчего канала по линии нулевой залежи торфа (см. п.3.90, с.91, СНиП 2.06.03-85. - М.: Государственный комитет СССР по делам строительства, 1985); на распаханных водосборах каналы оградительной сети следует проектировать ниже подошвы склона на 30-50 м и создавать вдоль внешних бровок задернованные или лесные полосы (см. п.3.99, с. 100, там же).

К недостаткам данного способа относится ухудшение влагообеспеченности и биопродуктивности прилегающих земель, связанное с понижением на этих землях уровня грунтовых вод и влажности почв, а также завышенная протяженность регулирующей осушительной сети, что не устраняется конструктивным переносом оградительного канала с целью снижения степени его заиления продуктами эрозии распаханных почв.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, -ограничение зоны влияния осушительной системы на водный режим и биопродуктивность прилегающих агроландшафтов независимо от степени распаханности водосбора.

Технический результат - сохранение естественного водного режима и уровня биопродуктивности прилегающих земель, уменьшение удельной протяженности регулирующей осушительной сети и снижение материальных затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель, включающем поделку нагорно-ловчего канала по нулевым отметкам торфяной залежи, согласно изобретению нагорно-ловчий канал совмещают с осушительным, выполняют его на осушаемом массиве со смещением от внешних границ на расстояние от 20 до 200 м, а перехват склонового стока и выклинивающихся грунтовых вод осуществляют ложбиной на трассе традиционного расположения канала; величину смещения нагорно-ловчего канала от внешней границы осушаемого массива определяют по формуле

где d - величина смещения нагорно-ловчего канала от внешней границы внутрь осушаемого массива, м; t - время, сут, - аргумент интеграла вероятности Гаусса (табулированная функция) вида

а - уровнепроводность водоносного пласта, м²/сут, определяется из выражения

где К_ф - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; m - мощность водоносного пласта, м; - водоотдача в долях единицы.

В качестве дополнительного условия для определения значения =f(d) и ожидаемого понижения уровня грунтовых вод на границе осушаемого массива при устройстве нагорно-ловчего канала по новой трассе используется модифицированная зависимость С.Ф.Аверьянова

где H_d - понижение уровня грунтовых вод на расстоянии d от осушительной системы, м; Н₀ - понижение уровня (напора) на новой трассе нагорно-ловчего канала по предлагаемому способу, м.

За счет того что нагорно-ловчие каналы выполнены со смещением от внешних границ внутрь осушаемого участка, величина которого определяется предлагаемым способом, достигается указанный выше результат.

Проведенный заявителем анализ уровня технологий (способов) и техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Рассмотренные ближайшие аналоги для способа позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.

Для проверки соответствия изобретательского уровня заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных способов и технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения. Результаты проверки показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня технологий и техники, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.

Предлагаемый способ мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез переувлажненного участка с выполненным нагорно-ловчим каналом для отвода избыточной воды по известному (1) и заявленному (2) способам.

На фиг.2 показано положение дополнительной ложбины на границе осушаемого массива для перехвата склонового стока и выклинивающихся грунтовых вод.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного способа, заключаются в следующем.

Способ мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель (1) включает поделку нагорно-ловчего канала 2 по трассе, смещенной внутрь осушаемого участка относительно линии нулевой залежи торфа, и, при необходимости, создание гидравлического экрана путем шлюзования этого канала (см.фиг.1).

Нагорно-ловчий канал 2 выполняют, совмещая его с осушительным каналом на осушаемом массиве торфяной залежи 3 со смещением от его внешних границ 4 на расстояние d от 20 до 200 м. Величину смещения d нагорно-ловчего канала 2 относительно внешней границы 4 осушаемого массива определяют по формуле

где d - величина смещения нагорно-ловчего канала 2 от внешней границы 4 внутрь осушаемого массива, м; t - время, сут, - аргумент интеграла вероятности Гаусса (табулированная функция) вида

а - уровнепроводность водоносного пласта, м²/сут, определяется из выражения

где К_ф - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; m - мощность водоносного пласта, м; - водоотдача в долях единицы.

В качестве дополнительного условия для определения значения =(d) и ожидаемого понижения уровня грунтовых вод на границе осушаемого массива при устройстве нагорно-ловчего канала по новой трассе используется модифицированная зависимость С.Ф. Аверьянова

где H_d - понижение уровня грунтовых вод на расстоянии d от границы 4 осушительной системы, м; Н₀ - понижение уровня (напора) на новой трассе нагорно-ловчего канала 2 (см. фиг.1 и 2), м.

Перехват склонового поверхностного стока и выклинивающихся грунтовых вод осуществляют ложбиной 5 (см. фиг.2) на трассе традиционного расположения нагорно-ловчего канала.

В условиях Мещерской низменности начальное значение d принимают равным 50 м, в других случаях в пределах 5-10% от протяженности зоны влияния системы на уровень грунтовых вод, размер которой достигает 1-1,5 км. Первое полученное значение Н_d сопоставляется с нормой осушения (Н_н) для трав в начале вегетации (0,4 м). Выбор трав обусловлен экологическими требованиями использования мелкозалежных торфяных, торфянисто- и торфяно-глеевыми почв, занимающих окрайки болот, с целью продления срока их жизни. Если H_d>Нн, то значение d увеличивают (если соотношение обратное, то уменьшают) и продолжают пошаговый расчет до тех пор, пока не будет выполняться условие H_d Нн.

В условиях осушения низинных болот Мещерской низменности значение d изменяется от 20 до 200 м в зависимости от проводимости водоносного пласта и интенсивности осушения. При правильном выполнении указанных рекомендаций непроизводительная площадь осушительной системы уменьшается от 2 до 20 га на 1 км протяженности нагорно-ловчего канала.

Рекомендуемое положение нагорно-ловчего канала (дрены) 2 по сравнению с известным способом (1) позволяет уменьшить зону влияния гидромелиоративной системы на уровень грунтовых вод прилегающих земель за счет смещения части этой зоны и одновременно способствует усилению осушающего действия нагорно-ловчего канала со стороны низового откоса. Благодаря уменьшению удельной протяженности осушительной регулирующей сети, роль которой выполняется согласно описанному способу совмещенным нагорно-ловчим осушительным каналом, сокращаются затраты на строительство осушительной системы. Сохранение водного баланса и биопродуктивности прилегающих земель обеспечивает природоохранные мероприятия и экологический эффект.

Таким образом, предлагаемый способ мелиорации переувлажненных сельскохозяйственных земель позволяет экономить материальные ресурсы за счет уменьшения удельной протяженности осушительной сети и существенного снижения ущербов ни прилегающих землях.