Kontrola poziomu wody - Watertable control

Kontrola zwierciadła wody to praktyka kontrolowania wysokości zwierciadła wody za pomocą drenażu . Jego główne zastosowania znajdują się na gruntach rolnych (w celu poprawy plonów z wykorzystaniem rolniczych systemów odwadniających ) oraz w miastach do zarządzania rozbudowaną infrastrukturą podziemną , która obejmuje fundamenty dużych budynków, podziemne systemy tranzytowe i rozległe media ( sieci wodociągowe , kanalizacyjne , burzowe). dreny i podziemne sieci elektryczne ).

Opis i definicje

Podpowierzchniowych ziemia odwadniające ma na celu kontrolowanie wód gruntowych w wodach podziemnych w pierwotnie podmokłych gruntów na głębokości dopuszczalnej dla celów, dla których stosuje się ziemia. Głębokość zwierciadła wody z drenażem jest większa niż bez.

Rysunek 1. Parametry drenażu w kontroli zwierciadła wody
Rysunek 2. Plon roślin (Y) i głębokość zwierciadła wody (X w dm)

Cel, powód

W melioracji gruntów rolnych celem kontroli zwierciadła wody jest ustalenie głębokości zwierciadła wody (Rysunek 1), która nie koliduje już negatywnie z niezbędnymi operacjami w gospodarstwie i plonami upraw (Rysunek 2, wykonany za pomocą modelu SegReg , patrz strona: segmentowana regresja ).
Ponadto odwadnianie gruntów może pomóc w kontroli zasolenia gleby .
Przewodność hydrauliczna gleby odgrywa ważną rolę w projektowaniu odwodnień.

Opracowanie kryteriów odwodnienia rolniczego jest niezbędne, aby projektant i zarządca systemu odwadniającego postawił cel do osiągnięcia w zakresie utrzymania optymalnej głębokości zwierciadła wody.

Rysunek 3. Pozytywne i negatywne skutki odwodnienia terenu

Optymalizacja

Optymalizacja głębokości zwierciadła wody wiąże się z korzyściami i kosztami systemu odwadniającego (rysunek 3). Im mniejsza dopuszczalna głębokość zwierciadła wody, tym niższy koszt systemu odwadniającego, który należy zainstalować w celu osiągnięcia tej głębokości. Jednak obniżenie pierwotnie zbyt płytkiej głębokości przez odwodnienie terenu niesie za sobą skutki uboczne . Te również muszą być brane pod uwagę, w tym koszty łagodzenia negatywnych skutków ubocznych.

Rysunek 4. Przykład wpływu głębokości odpływu

Optymalizacja konstrukcji drenażowej i rozwoju kryteria odwadniających są omówione w artykule na temat badań drenażowej .

Rysunek 4 przedstawia przykład wpływu głębokości drenażu na zasolenie gleby i różne parametry nawadniania/odwadniania symulowane przez program SaltMod .

Historia

Historycznie melioracja gruntów rolnych rozpoczynała się od wykopania stosunkowo płytkich rowów otwartych, które odbierały zarówno spływ z powierzchni ziemi, jak i odpływ wód gruntowych . W związku z tym rowy pełniły funkcję zarówno powierzchniową, jak i podpowierzchniową.
Pod koniec XIX i na początku XX w. odczuwano, że rowy utrudniają prowadzenie działalności rolniczej, a rowy zostały zastąpione zakopanymi rzędami rur glinianych (kafelek), każda o długości około 30 cm. Stąd określenie „ drenaż płytek ”.
Od 1960 r. zaczęto stosować długie, elastyczne, faliste rury z tworzywa sztucznego ( PVC lub PE ), które można było sprawnie instalować za jednym razem za pomocą maszyn do kopania rowów . Rury mogą być wstępnie owinięte materiałem osłonowym, takim jak włókno syntetyczne i geowłóknina , co zapobiegnie przedostawaniu się cząstek gruntu do kanalizacji.
W ten sposób melioracja stała się potężnym przemysłem. W tym samym czasie rolnictwo zmierzało w kierunku maksymalnej produktywności, dzięki czemu instalacja systemów odwadniających ruszyła pełną parą.

Rysunek 5. Kontrolowany drenaż

Środowisko

W wyniku rozwoju na dużą skalę wiele nowoczesnych projektów odwadniających zostało przeprojektowanych , a negatywne skutki uboczne dla środowiska zostały zignorowane. W kręgach zajmujących się ochroną środowiska zawód melioracji cieszył się złą reputacją, czasem słuszną, a czasem nieuzasadnioną, zwłaszcza gdy melioracje mylono z bardziej całościową działalnością rekultywacji terenów podmokłych . Obecnie w niektórych krajach trend twardogłowy ulega odwróceniu. Ponadto wprowadzono sprawdzone lub kontrolowane systemy odwadniające, jak pokazano na rysunku 5 i omówione na stronie: System odwadniający (rolnictwo) .

Projekt drenażu

Rysunek 6. Geometria systemu odwadniania studni

Projektowanie systemów odwadniania podpowierzchniowego pod względem rozmieszczenia, głębokości i rozstawu drenów często odbywa się za pomocą równań drenażu podpowierzchniowego z parametrami takimi jak głębokość drenażu, głębokość zwierciadła wody, głębokość gruntu, przewodność hydrauliczna gruntu i odpływ drenażu. Odpływ drenażowy znajduje się w bilansie wodnym rolnictwa .
Obliczenia można wykonać za pomocą modeli komputerowych, takich jak EnDrain, który wykorzystuje hydrauliczny odpowiednik prawa Joule'a w elektryczności.

Drenaż studni

Podpowierzchniowy drenaż wód gruntowych może być również realizowany za pomocą studni pompowanych ( drenaż pionowy , w przeciwieństwie do drenażu poziomego ). Odwierty drenażowe są szeroko wykorzystywane w Programie Kontroli Zasolenia i Rekultywacji (SCARP) w dolinie Indusu w Pakistanie . Chociaż doświadczenia nie były zbyt udane, nie można odrzucić wykonalności tej techniki na obszarach o głębokich i przepuszczalnych warstwach wodonośnych. Te odstępy także w tych miejscach mogą być tak szeroki (ponad 1000 m), że montaż pionowych kanalizacji może być stosunkowo tani w porównaniu z poziomego odprowadzania podpowierzchniowego (drenaż przez rury, rowów, rowy, w odstępie 100 m lub mniej). Przy projektowaniu pola wiertniczego do kontroli zwierciadła wody pomocny może być model WellDrain.

Klasyfikacja

Klasyfikacja systemów odwadniających znajduje się w artykule System odwadniający (rolnictwo) .

Wpływ na plony

Plon trzciny cukrowej a głębokość wód gruntowych, Australia. Głębokość krytyczna to 0,6 m.

Większość upraw wymaga zwierciadła wody na minimalnej głębokości, ponieważ na płytszych głębokościach plony spadają. Dla niektórych ważnych roślin spożywczych i włóknistych dokonano klasyfikacji:

Uprawa i lokalizacja Tolerancja
DWT(cm)		 Klasyfikacja Wyjaśnienie
Pszenica, Delta Nilu, Egipt 45 Bardzo tolerancyjny Odporny na płytkie zwierciadła wody
Trzcina cukrowa, Australia 60 Tolerancyjny Zwierciadło wody powinno być głębsze niż 60 cm
Banan, Surinam 70 Nieco wrażliwy Spadek plonów przy zwierciadłach wody < 70 cm głębokości
Bawełna, Delta Nilu 90 Wrażliwy Bawełna potrzebuje suchych stóp, lustro wody powinno być głębokie
(Gdzie DWT = głębokość do lustra wody)

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne

  • American Wick Drain - Producent drenażu taśmowego stosowanego w zarządzaniu zwierciadłem wody
  • Rozdziały publikacji ILRI 16 na temat „Zasad i zastosowań drenażu” można obejrzeć na stronie : https://edepot.wur.nl/262058
  • Strona internetowa na temat zatrzymywania wody i odwadniania gruntów: [16]
  • Różne artykuły na temat pozyskiwania wody i osuszania gruntów można bezpłatnie pobrać ze strony: [17]
  • Aby uzyskać odpowiedzi na często zadawane pytania dotyczące pozyskiwania wody i osuszania gruntów, patrz: [18]
  • Sprawozdania i studia przypadków dotyczące nawadniania i osuszania gruntów można znaleźć pod adresem: [19]
  • Oprogramowanie do pozyskiwania wody i osuszania terenu można bezpłatnie pobrać ze strony: [20]
  • Model podpowierzchniowego drenażu wód gruntowych do kontroli zwierciadła wody i zasolenia gleby ( SaltMod ) można bezpłatnie pobrać ze strony: [21]
  • Połączenie SaltMod z wielokątnym modelem przepływu wód gruntowych ( SahysMod ) można bezpłatnie pobrać z : [22]