СПОСОБ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ-КРОТОВАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ СЛАБОВОДОПРОНИЦАЕМЫХ ПОЧВОГРУНТОВ
METHOD OF SUBSOILING-MOLE DRAINING OF HEAVY WATER-PERMEABLE SOILS

Изобретение относится к технологиям сельскохозяйственного использования дренируемых тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов в нечерноземной зоне.
Известно, что глубокое рыхление-кротование тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов проводят только на фоне их осушения закрытым трубчатым дренажем. При этом осушение тяжелых слабоводопроницаемых почв заключается в отводе поверхностных вод через засыпку дренажной траншеи в дрену. Через засыпку отводится в дрену и вода верховодки, поступающая в нее из пахотного слоя и по его плужной подошве, и вода из разрыхленного слоя почвогрунта и кротовин.
Известен способ осушения тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов закрытыми разреженными дренами в сочетании с агромелиоративными мероприятиями (Кривоносов И.М. Особенности дренирования слабоводопроницаемых почв / Тр. СевНИИГиМ. Вып.XII. - Л., 1957. - С.61, 68).
Известен способ осушения тяжелых слабоводопроницаемых почв комбинированным дренажем, включающем сочетание трубчатых дрен с кротовым дренажем или кротованием при фильтрующей засыпке дренажных траншей (Соколовская Л.Н. Осушение земель закрытым комбинированным дренажем. - М.: Колос, 1966. - С.17, 54…61).
Известно, что засыпку траншей при устройстве закрытых собирателей следует производить ранее вынутым грунтом с обязательной добавкой 30…35% гумусированного. При наличии на месте строительства фильтрующих материалов (песчано-гравийные смеси, крупнозернистый песок, гравий, щебень, шлак и другие) засыпку траншей следует осуществлять этими материалами (Руководство по проектированию осушительных и осушительно-увлажнительных систем. - М.: Главнечерноземводстрой, 1976. - С.27).
Известен способ осушения тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов, включающий закладку закрытого коллектора и дрен и проведение глубокого рыхления почвогрунта под углом 60…90° к направлению дрен (Справочник мелиоратора. - М.: Россельхозиздат, 1980. - С.146…147).
Известно, что в качестве мер по повышению эффективности осушения закрытыми собирателями, устроенными с фильтрующей засыпкой, предлагают проведение глубокого рыхления или кротования в направлении пересечения с засыпкой (Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации / А.А.Богушевский, А.И.Голованов и др.; Под ред. Е.С.Маркова. - М.: Колос, 1981. - С.250…253). При этом фильтрующая засыпка должна сохранять расчетную водопроницаемость в течение нормативного срока службы закрытого собирателя.
Известно применение для осушения слабоводопроницаемых глинистых и суглинистых почвогрунтов с атмосферным водным питанием горизонтального трубчатого дренажа в сочетании с кротованием и засыпкой траншеи фильтрующим материалом (Мелиорация: Энцикл. Справочник / А.И.Мурашко, В.Т.Климков; Под ред. А.И.Мурашко. - Мн.: Белорус. Сов. Энцикл., 1984. - С.149, 230…231), закрытых собирателей (Там же; В.М.Масюк. - С.187) и узкотраншейного дренажа (Там же; А.И.Мурашко. - С.512) с фильтрующей засыпкой.
Известно применение кротования почв в ФРГ и его подключение к трубчатому дренажу посредством хорошо фильтрующего слоя из гравия и других водопроницаемых материалов, засыпаемых в дренажную траншею (Р.Эггельсманн. Руководство по дренажу / Перевод с нем. В.Н.Горинского. Под ред. Ф.Р.Зайдельмана. - М.: Колос, 1978. - С.78…79, рис.32).
В соответствии со СНиП 2.06.03-85 (п.3.57) кротование и глубокое рыхление почв предусматривают под углом 60…90° по отношению к регулирующей сети, глубину кротовин на слабоводопроницаемых почвах принимают 0,5…0,7 м, расстояние между кротовинами - 1,0…1,5 м при их диаметре - 5…7 см.
Известен способ глубокого рыхления почвогрунтов при направлении рыхления поперек или под небольшим углом к расположению дрен (Применение агромелиоративных мероприятий на осушенных минеральных землях: Технологический регламент / Ю.И.Митрофанов, В.А.Котельников и др. - Калинин: ВНИИМЗ, 1989. - С.20).
Известен способ строительства дренажа (а.с. SU 1709011 A1, кл. E02B 11/00, опубликовано 30.01.1993 г. в бюл. №4), предусматривающий обсыпку дренажной линии фильтрующим материалом заданной ширины с помощью короба без дна и задней стенки. Короб перемещают вслед за экскаватором-дреноукладчиком по дну траншеи. Подачу фильтрующего материала в короб и засыпку оставшейся траншеи после размещения в ней короба осуществляют одновременно.
Известен способ осушения слабоводопроницаемых почвогрунтов бестраншейным дренажем, включающий дренажную трубу, фильтрующую засыпку дренажной щели, зоны уплотнения и рыхления почвогрунта (Мелиоративная энциклопедия. Том 1 / В.Т.Климков; Сост. Б.С.Маслов. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - С.105…106).
Известна конструкция закрытого собирателя, включающая трубчатую дрену со сплошной или прерывистой фильтрующей засыпкой до пахотного слоя или поверхности почвы, применяемая при атмосферном и намывном водном питании для перехвата и отвода поверхностных вод и вод верховодки (Мелиоративная энциклопедия. Том 3 / B.C.Печенина, И.Ф.Юрченко; Сост. Б.С.Маслов. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. - С.188…189).
Известна периодичность назначения срока повторного проведения глубокого рыхления почвогрунтов (Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов. - М.: КДУ-МГУ, 2009. - С.325…326; Смирнов A.M., Алексеева Ю.С. Глубокое рыхление тяжелых почв в Ленинградской области. - В сб.: «Осушение тяжелых почв» / Под ред. Б.С.Маслова. - М.: Колос, 1981. - С.184).
Известен способ дренирования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов, осушаемых открытым каналом, закрытым коллектором, разреженными параллельными дренами и закрытыми собирателями, уложенными в траншею с последующим ее заполнением ниже подошвы пахотного слоя фильтрующим материалом повышенной водопроницаемости в сравнении с естественным почвогрунтом, включающий периодическое глубокое рыхление-кротование почвогрунтов на глубину не менее 0,6 м под углом к направлению дрен (В.Я.Черненок, Ш.И.Брусиловский. Глубокое рыхление осушаемых тяжелых почв. - М.: Колос, 1983. - С.3, 5, 7, 9, 10, 12, 15, 18, 20, 34, 36…44, 49…61; прототип). При этом используют рыхлители, предназначенные для глубокого полосового рыхления и полосового рыхления с одновременным кротованием или только кротования, выполняя кротовины ниже зоны рыхления.
Одним из основных параметров рыхления наряду с глубиной, интервалом, расстоянием между полосами рыхления и его полнотой является направление рыхления. Все приведенные выше известные способы, включая прототип, характеризующие современный уровень техники, не учитывают техногенную эрозию засыпки дренажной траншеи.
Под техногенной (механической, агрономической или агротехнической) эрозией понимают, как известно, смещение почвы или почвогрунта почвообрабатывающими орудиями и механизмами. Первоначально после завершения строительных работ по укладке закрытого дренажа вертикальная ось засыпки дренажной траншеи находится в одной вертикальной плоскости с осью дрены. При прохождении рыхлителя-кротователя почвогрунт и фильтрующий материал засыпки смещаются вперед по направлению его движения, часть фильтрующего материала засыпки замещается разрыхленным естественным почвогрунтом, что приводит к снижению водопроницаемости засыпки над дреной.
При многократном проведении глубокого рыхления-кротования в одном направлении фильтрующий материал засыпки может полностью сместиться из вертикальной плоскости над дреной. Это резко ухудшит условия гидравлической связи верховодки пахотного слоя и поверхностной воды с дреной. При этом гидрологическое действие дренажа в тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтах резко снижается - падает интенсивность отвода избыточных вод. В то же время известно, что фильтрующая засыпка траншеи, подобранная из условия обеспечения пропуска расчетного расхода воды к закрытым дренам или закрытым собирателям в тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтах, должна сохранять расчетную водопроницаемость в течение, как минимум, нормативного срока действия закрытого дренажа.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в сохранении фильтрующего материала засыпки в вертикальной плоскости дренажной траншеи в течение, как минимум, нормативного срока службы закрытого дренажа.
Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в обеспечении надежного гидрологического действия закрытого дренажа в процессе его эксплуатации в условиях тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов.
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе глубокого рыхления-кротования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов, осушаемых открытым каналом, закрытым коллектором, разреженными параллельными дренами и закрытыми собирателями, уложенными в траншею с последующим ее заполнением ниже подошвы пахотного слоя фильтрующим материалом повышенной водопроницаемости в сравнении с естественным почвогрунтом, включающем периодическое глубокое рыхление-кротование почвогрунтов под углом к направлению дрен, каждое последующее глубокое рыхление-кротование почвогрунтов проводят в направлении, противоположном предшествующему.
Проведение каждого последующего глубокого рыхления-кротования почвогрунтов в направлении, противоположном предшествующему, позволяет избежать смещения почвы или почвогрунта почвообрабатывающими орудиями и механизмами и сохранить фильтрующий материал засыпки в вертикальной плоскости дренажной траншеи, тем самым обеспечить надежное гидрологическое действие закрытого дренажа в процессе его эксплуатации в условиях тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов.
Заявленный способ глубокого рыхления-кротования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов, осушаемых открытым каналом, закрытым коллектором, разреженными параллельными дренами и закрытыми собирателями, уложенными в траншею с последующим ее заполнением ниже подошвы пахотного слоя фильтрующим материалом повышенной водопроницаемости в сравнении с естественным почвогрунтом, включает периодическое глубокое рыхление-кротование почвогрунтов под углом к направлению дрен, при этом каждое последующее глубокое рыхление-кротование почвогрунтов проводят в направлении, противоположном предшествующему.
Пример конкретного применения заявленного способа рыхления-кротования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов.
Глубокое рыхление дренируемых тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов проводилось на объекте «Поджариха» в Калининской (ныне Тверской) области: первое глубокое рыхление на глубину 0,6 м осуществлено в 1970 г., второе - в 1973 г. (через 3 года) и третье - в 1977 г., т.е. через 4 года после второго рыхления. Интервал между проводимыми рыхлениями почвогрунта увеличивали, учитывая остаточную часть деформации почвогрунта. При этом каждое последующее рыхление проводили в направлении, противоположном предыдущему.
В 1982 г. глубокое рыхление было проведено на объекте «Греблево» той же области. При этом проведено испытание рыхлителя РГ-0,8А.
Перед проведением глубокого рыхления осуществляли следующие операции:
- по исполнительной документации введенной в эксплуатацию дренажной системы и переданной строительной организацией землепользователю устанавливали на намеченном для проведения глубокого рыхления участке расположение в плане и глубину заложения дрен, закрытых собирателей и закрытых коллекторов;
- устанавливали направление предыдущего глубокого рыхления на дренируемом участке;
- назначали направление текущего глубокого рыхления под углом к направлению дрен и в направлении, противоположном предшествующему глубокому рыхлению;
- переносили направление текущего глубокого рыхления в натуру;
- проводили глубокое рыхление почвогрунтов на участке.
До проведения первого глубокого рыхления засыпка дренажной траншеи, имеющей ширину 50 см, была выполнена на двух рассматриваемых объектах почвой пахотного слоя до плужной подошвы. Непосредственно после проведения глубокого рыхления устанавливали зону деформации засыпки траншеи почвой путем проведения раскопок.
Смещение почвогрунта и засыпки дренажной траншеи по направлению движения рыхлителя было наибольшим в зоне действия лемеха рыхлителя и достигало до половины ширины дренажной траншеи. Проведение каждого последующего рыхления в направлении, противоположном предшествующему, позволило избежать постоянного смещения почвогрунта и почвы засыпки дренажной траншеи в одну сторону и сохранить фильтрующий материал засыпки в положении, близком к вертикальной плоскости дренажной траншеи.
Заявленный способ глубокого рыхления-кротования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов позволяет фильтрующей засыпке дренажной траншеи, подобранной из условия обеспечения пропуска расчетного расхода воды к дренам и закрытым собирателям, сохранить расчетную водопроницаемость и обеспечить расчетную интенсивность отвода избыточных вод. Это обеспечивает достижение технического результата - надежное гидрологическое действие закрытого дренажа в процессе его эксплуатации в условиях тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов.