Типы водного питания почвы

Mse-Online.Ru

Типы водного питания земель

Тип водного питания объединяет в себе все основные источники избыточного увлажнения земель. Устанавлива­ют его на основе анализа причин переувлажнения почв по материалам геолого-гидрогеологических, почвенно-мелиоративных и других изысканий и исследований. Раз­личают следующие пять основных типов водного пита­ния: атмосферный, грунтовой, грунтово-напорный, скло­новый и намывной.

При атмосферном типе водного питания (ТВП) ос­новным источником избыточной влаги являются атмо­сферные осадки, выпадающие в пределах рассматривае­мого объекта. Он свойствен зем­лям с плоским, равнинным рельефом, сложенным слабопроница­емыми почвами. Переувлажнение происходит за счет скапливаю­щихся в понижениях поверхност­ных вод, а также верховодки. Грунтовые воды участия не при­нимают, так как залегают глубо­ко, а приток их со стороны отсут­ствует.

При грунтовом ТВП переув­лажнение происходит под влия­нием неглубокого залегания уров­ней грунтовых вод (на глубине меньше, чем необходимая для земледелия норма осушения) и притоков грунтовых вод со сторо­ны склонов, сложенных проница­емыми грунтами. В зависимости от этого выделя­ют соответственно бассейн или поток грунтовых вод. На почвах с хорошо выраженными капил­лярными свойствами (глина) мо­жет быть грунтово-капиллярный тип водного питания. Интенсивность грунтового питания возрастает по нап­равлению от водораздела к понижениям рельефа. Этот тип свойствен низинным болотам, супесчаным и песча­ным, редко суглинистым почвам.

Грунтово-напорный ТВП характерен для земель, на которых ниже грунтовых (безнапорных) вод залегают водоносные пласты, содержащие напорные воды. Вели­чина напора может быть определена бурением скважины: уровень воды в ней устанавливается выше уровня грунтовых вод, а нередко и выше поверхности земли (скважина фонтанирует). За счет этого напора происхо­дит постепенное подпитывание грунтовых вод через относительный водоупор или «гидрогеологи­ческие окна» в нем — древние ложбины, трещины.

Этот тип водного питания свойствен землям, располо­женным в глубоких котловинах и на притеррасных час­тях пойм. Такие участки трудно поддаются осушению.

Склоновый (делювиальный) ТВП характерен для равнин, на которые поступает поверхностный сток со склонов.

Намывной (аллювиальный) ТВП обычен для речных и озерных пойм, переувлажненных за счет периодичес­кого затопления водами выходящих из берегов рек и озер.

Часто в пределах одного участка встречается несколь­ко типов водного питания. В этом случае говорят о сме­шанном ТВП. Однако при назначении методов осушения исходят из основного, наиболее сложного типа водного питания. По степени сложности они располагаются в сле­дующем порядке: грунтово-напорный, грунтовой, намыв­ной, атмосферный, склоновый.

Источник

Ландшафтная архитектура и зеленое строительство | Totalarch

Вы здесь

Типы водного питания осушаемых земель на объектах

«Тип водного питания» относится к фундаментальным понятиям в гидротехнической мелиорации, без знания которого невозможно грамотное регулирование неблагоприятного водно-воздушного режима переувлажненных земель на объектах ландшафтной архитектуры (в парках, лесопарках).

Тип водного питания — это комплекс взаимосвязанных природных факторов, характеризующих рельеф, положение объекта на рельефе, почвы, геологическое строение, гидрогеологические и гидрологические особенности, растительный покров, химический и бактериологический состав воды и другие показатели, влияющие на формирование водного режима.

В гидротехнической мелиорации существуют различные типы водного режима, связанные с рельефом территории. Формирование водного режима по элементам рельефа — от водораздела до русла реки — показано на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Формирование водного режима по элементам рельефа (по Е.С. Маркову): 1 — осадки; 2 — склоновые поверхностные воды; 3 — приток напорных вод; УПВ — уровень паводковых вод; УМВ — уровень меженных вод; УГВ — уровень грунтовых вод

На водоразделе основным источником водного питания являются атмосферные осадки, так как грунтовые воды расположены на большой глубине. В верхней части склона основным источником водного питания также являются атмосферные осадки. В средней части склона к атмосферным осадкам добавляются поверхностные склоновые (делювиальные) воды, поступающие с верхней части склона. В нижней части склона формируется более сложный водный режим, при котором помимо осадков и делювиальных вод могут проявить себя и грунтовые воды при условии их близкого залегания к поверхности. В пойме формируется наиболее сложный водный режим, при котором участвуют все перечисленные выше источники увлажнения, а также к ним могут прибавляться грунтовые, грунтово-напорные воды с водосбора, фильтрационные воды, воды половодья и паводков рек.

К основным типам относятся следующие виды водного питания мелиорируемых земель:

• атмосферный тип водного питания (рис. 3.9);
• грунтовый тип водного питания, подразделяемый на три подтипа: приток с водосбора; замкнутый бассейн; приток фильтрационных вод из рек и водохранилищ;
• грунтово-напорный тип водного питания (рис. 3.10), подразделяемый на два подтипа: выклинивание напорных вод; капиллярное заболачивание;
• намывной тип водного питания (рис. 3.11), подразделяемый на два подтипа: аллювиальный; делювиальный;
• смешанный тип водного питания, когда сложно с уверенностью сказать, какой тип водного питания на данном объекте явно преобладает.

Рис. 3.9. Атмосферный тип водного питания (по Е.С. Маркову): 1 — водоупор; 2 — слабопроницаемые грунты; 3 — заболоченные земли; 4 — верховое болото

Рис. 3.10. Грунтово-напорный тип водного питания (по Е.С.Маркову): а — выклинивание напорных вод; б — капиллярное заболачивание; 1 — водоупор; 2 — водоносный пласт; 3 — слабопроницаемый грунт; 4 — пьезометрический уровень напорных вод

Рис. 3.11. Намывной тип водного питания (по Е.С.Маркову): а — аллювиальный подтип: 1 — водоупор; 2 — аллювиальные отложения; БУ — бытовой уро¬вень в реке; ПУВ — паводковый уровень в реке; 6 — делювиальный подтип: 1 — овраги; 2 — делювиальные воды со склонов; 3 — слабопроницаемые грунты; 4 — осушаемая территория

Каждому типу и подтипу водного режима соответствует определенный метод (способ) основного (и дополнительного) гидромелиоративного мероприятия.

В табл. 3.2 приведены показатели признаков, определяющих основной тип водного питания, а также методы борьбы с избыточным увлажнением.

Из табл. 3.2 видно, что для определения типа водного питания на стадии общих обследований или детальных изысканий необходимы материалы по топографии, мелиорируемой и сопредельной территориям, мелкомасштабные мелиоративные карты по гидрологическому бассейну, материалы геологических и гидрогеологических изысканий, почвенно-мелиоративная карта на объект мелиорации и другие имеющиеся материалы.

На практике не всегда удается получить весь комплекс необходимых материалов. В этом случае, при наличии только части материалов, решение будет менее точным, но все равно необходимым, поскольку от определения типа водного питания зависит комплекс проектируемых мероприятий.

Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.

Источник

1)Типы водного питания почв

1.Атмосферный:источник-атм.осадки.Факторы,способствующие избыточному увлажнению-равнины,сложенные глинистыми и суглинистыми почвогрунтами,малые клоны поверхности.Тип заболачивания-верховой.ВНЕШНИЕ ПРИЗНАКИ-болота с сфагновым мхом,болота на равнинах.

2.Грунтовый:грунтовые воды первого водоносного горизонта(осадочная горная порода);хорошая водопроницаемость грунтов;низинный;болота в низинах,и нижних частях склонов.

3.Грунтово-напорный:грунтовые воды второго водоносного горизонта;слабопроницаемые пласты,разделяющие водоносные горизонты;низинный;болота в глубоких понижениях.

4.Склоновый:вода,притекающая со склонов;тяжелые почвы на склонах и у их подножья;переходный;болота и заболоченные земли на склонах и у их подножий.

5.Намывной:водырек,озер,водохранилищ,морей в период их подъема.Слабые уклоны,низкая водопроницаемость грунтов,слабая канализационность территории;низинный;поймы рек,озер.

2)Образование болот и их эволюция

Болота образуются двумя путями: при зарастании озер или в результате заболачивания плоских междуречий.

Основной путь образования болот – заболачивание суши, которое начинается с появления периодического, а затем постоянного переувлажнения почвогрунтов. Заболачиванию способствует климат – избыток влаги в результате обилия осадков или слабого испарения, высокий уровень грунтовых вод, характер грунта – плохо проницаемые породы, вечная мерзлота– плоские участки при неглубоком дренаже или понижения с замедленным стоком, продолжительные половодья на реках и др

Леса из-за избытка влаги и кислородного голодания постепенно погибают, что способствует еще большему заболачиванию вследствие сокращения транспирации. На переувлажненных землях поселяется влаголюбивая растительность, приспособленная к недостатку кислорода и минерального питания приходят различные виды сфагновых мхов. Мох, хорошо впитывающая и задерживающая влагу, напоминающая мокрую губку, способствует еще большему заболачиванию суши. В условиях недостатка кислорода происходит неполное разложение растительных остатков, которые, накапливаясь, образуют торф. Потому заболачивание всегда сопровождается торфонакоплением. Наиболее благоприятные условия для накопления торфа существуют в лесах умеренного пояса.

Верховые (олиготрофные) болота питаются атмосферными осадками, бедными минеральными солями. Они обычно располагаются на водоразделах, поэтому их и называют верховыми. Растительность их бедна по видовому составу: преобладают сфагновые мхи, образующие сплошной ковер, произрастают кустарнички – багульник, голубика, Кассандра, подбел, а также клюква, морошка, пушица одноколосковая, росянка и др., может расти угнетенная сосна. Поверхность верховых болот выпуклая в центре, поскольку по краям лучше водообмен и активнее разложение мхов, а в центре идет интенсивное его накопление. Торф верховых болот можно использовать в качестве топлива, тем более что он малозольный (2-4%), для приготовления торфонавозных компостов, как сырье для химической промышленности.

Низинные (эвтрофные) болота располагаются в понижениях рельефа: на поймах рек, в балках, в понижениях между холмами (поэтому их и называют низинными). В понижениях неглубоко залегают и даже выходят па поверхность грунтовые воды, в котловины стекает вода с окружающих пространств, пойменные болота дополнительно подпитываются полыми водами, поэтому у низинных болот богатое минеральное питание и как следствие – разнообразная растительность. Среди травянистых растений преобладают осоки, хвощи, камыш, тростник, рогоз, пушица многоколосковая, зеленые (гипновые) мхи, среди кустарников – ольха и ива, возможно произрастание березы. Торф низинных болот – прекрасное органическое удобрение. Использовать его в качестве топлива нецелесообразно, тем более что у него большая зольность (до 18%).

Переходные (мезотрофные) болота по характеру питания и растительности занимают промежуточное положение между низинными и верховыми.

Эволюция болот сопровождается превращением низинных болот сначала в переходные, а потом в верховые. Это происходит потому, что в результате накопления торфа поверхность низинных болот повышается. На определенной стадии развития болотная растительность уже не может в полной мере использовать подземные воды, потом минеральное питание полностью прекращается, растения переходят па питание атмосферными осадками, и низинное болото в конечном счете сменяется верховым.

Источник

Объекты регулирования водного режима почв

Земли, требующие осушения, подразделяются на три группы: болота, заболоченные земли и земли с переувлажненными минеральными почвами.

Болота-часть земной поверхности, на которой избыточное увлажнение при недостатке воздуха привело к развитию характерной для торфообразования влаголюбивой растительности и к процессу накопления полуразложившегося органического вещества-торфа мощностью не менее 30 см. в неосушенном состоянии

Заболоченные земли представляют собой начальную (первую) стадию образования болот при помощи торфа 30 см. избыточное увлажнение здесь способствует развитию влаголюбивой растительности.

Причины образования болот и заболоченных земель могут быть зональные и местные. Болота и заболоченные земли образуются за счет заболачивания суши и зарастания озер и водоемов. Особенно интенсивно заболачивание суши отмечается в понижениях рельефа, а также поймах рек, при скоплении и застаивании поверхностного стока, высоким стоянием уровня грунтовых вод или выплывания их на поверхность.

В зависимости от условий водного питания и запаса питательных веществ, а также от стадии процесса заболачивания в природных условиях различают три типа болот : низинные, верховые и переходные болота.

Низинные болота образуются обычно в поймах рек, в нижних пологих частях склонов и других понижениях. Питаются они атмосферными осадками, водами поверхностного стока, паводковыми водами при разливах рек, а также почвенно-грунтовыми водами. Эти болота богаты минеральными (зольными) веществами. Травяной покров представлен в основном осоками и разнотравьем, из мхов , поэтому низинные болота называют также травяно-очаковыми и травяно-гипновыми. Из древесной растительности на низинных болотах растут: береза, ольха, ива и др.

Переходные болота по характеру питания, геоморфологии и другим условиям занимают промежуточное положение между низинными и верховными типами болот. Образуются они в верхних и средних частях склонов. Растительность их представлена главным образом торфяно-гипновыми видами. Зольное и водное питание обычно получают от выклинивающихся на поверхность грунтовых вод.

Верховые болота образуются на водораздельных пространствах сложенных слабопроницаемыми грунтами. Питаются они атмосферными осадками. Грунтовые воды здесь залегают глубоко от поверхности. Растительный покров представлен сфагновыми мхами, редкими угнетенными деревьями, травами. Имеют бедное минеральное питание. Зольность торфа составляет от 2 до 5%.

Для сельскохозяйственного использования наибольшую ценность представляют низинные болота, расположенные в поймах рек и озер. Переходные болота в сельскохозяйственном плане используются редко и служат для добычи торфа на топливо, что касается верховых болот, то они в сельскохозяйственном производстве практически не используются. Они большое значение имеют как водонакопители и обводнители прилегающих территорий.

Почвы, не имеющие на поверхности торфяного слоя, но на которых отличается избыток влаги от атмосферных осадков, грунтовых и талых вод в течение продолжительного периода называют избыточно увлажненными минеральными землями. Избыточно увлажненные минеральные земли обычно представлены бесструктурными тяжелыми по гранулометрическому составу почвами. Главной причиной переувлажнения тяжелых слабоводопроницаемых почв является застой воды на поверхности вследствие превышения атмосферных осадков над суммарным испарением. Как правило, избыточное увлажнение наблюдается при сумме годовых осадков 500-600 мм и более. К другим причинам переувлажнения можно отнести близкое залегание грунтовых вод или их выход на поверхность, а также затопление понижений в весенний период разливами рек или в период летних ливневых осадков.

Минеральные постоянно или временно избыточно увлажненные земли чаще всего представлены подзолистыми, дерново-подзолистыми, дерновыми и другими почвами. Бесструктурные песчаные и супесчаные почвы переувлажнены обычно там, где они маломощны и подстилаются маловодопроницаемыми подпочвами, кроме того, на участках, где уровень грунтовых вод стоит высоко и имеют место малые уклоны.

Основные водно-физические свойства переувлажненных почв приведены в таблице 1.

Для правильного осушения избыточно увлажненных земель необходимо в первую очередь выяснить тип водного питания территории, который определяется основным источником переувлажнения почвы. Он зависит от климатических, геологических, гидрогеологических, гидрологических, почвенных и других условий объекта мелиорации.

Эти условия определяют количество и состав избыточной воды. Выделяются пять типов водного питания земель: атмосферный, грунтовый, грунтово-напорный, склоновый, намывной (аллювиальный), которые показаны в таблице 2.

Каждый из указанных типов водного питания избыточно увлажненных земель имеет свои характерные особенности. Для атмосферного типа водного питания характерны: водораздельно-равнинный рельеф, большая шероховатость поверхности, большое количество атмосферных осадков и малое испарение, незначительная величина стока, застаивание воды на поверхности и в почвенном слое.

Для грунтового типа водного питания характерны: низинный характер рельефа, значительная водопроницаемость почвы, высокий уровень стояния грунтовых вод, большая водосборная площадь притока грунтовых вод. Для грунтово-напорного типа водного питания характерными является сосредоточенный выход грунтовых вод на поверхность и пластовое подпитывание напорными водами.

Намывное русловое питание встречается исключительно в поймах в период затопления поводковыми водами и в период разлива рек (аллювиальное питание) и при наличии поверхностного притока воды с вышележащих водосборов (делювиальное питание).

Источники водного питания и причины избыточного увлажнения могут быть различными. При осушении земель важно установить эти причины, с целью научно-обоснованного составления проекта мелиорации объекта осушения. Количественную оценку типов водного питания устанавливают на основе уравнений водного баланса. При этом в приходные статьи баланса входят атмосферные осадки, приток воды со стороны реки в период разлива, приток с прилегающего водосбора, а также от напорных или близкозалегающих к дневной поверхности грунтовых вод. Расходные элементы баланса включают испарение с поверхности почвы и из грунтовых вод, транспирацию влаги растительностью, поверхностный сток за пределами осушаемого массива и отток грунтовых вод. В случае превышения прихода воды на территорию над её расходом происходит переувлажнение почв.

Отношение прихода влаги к ее расходу характеризуется коэффициентом влагообеспеченности, который для осушаемых земель буде больше единицы. Чем больше этот коэффициент, тем больше переувлажнена почва.

Рассмотрим в отдельности слагаемые баланса поверхностных грунтовых вод, а также водный баланс заболоченного массива при смешанном водном питании.

Уравнение баланса поверхностных вод имеет вид: ΔV=P+V-(W1+E+S), где ( P+V) – приход воды; (W1+E+S) – расход воды.

Уравнение баланса почвенно-грунтовых вод массива следующее: ΔW=[W1+(G+A)]-(O1+E1), где W1+(G+A) – приход воды;

(O1+E1) – расход воды; ΔV – прибыль или убыль запаса поверхностных вод за рассматриваемый период;

ΔW- тоже, почвенно-грунтовых вод;

Р – атмосферные осадки, выпавшие на осушаемую площадь за рассматриваемый период;

V – приток поверхностных вод на данную площадь извне;

W1 – количество поверхностных вод поглощенных почвой;

Е – объем испарившихся поверхностных вод;

S – отток поверхностных вод;

G – приток грунтовых вод на данный массив за рассматриваемый период;

А – приход за счет конденсации влаги из атмосферы;

О1 – отток почвенно-грунтовых вод с территории;

Е1 – расход почвенно-грунтовой воды на испарение и транспирацию.

Уравнение водного баланса заболоченного массива при поверхностно-грунтовом водном питании имеет вид: ± ΔV± ΔW= P+V+G+A – (E-E1+O1+S), где P+V+G+A – расход воды на участок; E-E1+O1+S – расход воды с осушаемого массива.

Суммарное водопотребление растений, выращиваемых на осушаемых землях, имеет вид:

М=У*Квод-К+(Р+S)+ ΔW, м 3 \га, где У – проектный урожай, ц\га;

Квод – коэффициент водопотребления , т.е. расход воды н единицу урожая, м3\ц;

К – количество воды, расходуемого за счет капиллярного поднятия грунтовых вод, м3\га;

(P-S) – приход влаги за счет атмосферных осадков за вычетом стока их в период выпадения дождя, м3\га;

ΔW – (Wпос-Wуб) – используемые запасы влаги в почве от осенне-зимне-весенней влагозарядки, м3\га.

К освоению выработанных торфяных месторождений следует приступать как можно раньше после окончания добычи торфа и завершения мелиоративного устройства территории. Запаздыванием с рекультивацией приведет к зарастанию площади кустарником, мелколесьем, сорной растительностью Интенсивное рыхление вспаханного пласта содействует проникновению в .

Наибольшие площади нарушенных земель связаны с торфоразработками. При разработке торфяников на топливо, удобрение, подстилку, с целью использования торфа в химической промышленности на месте выработанных торфяников остаются карьеры, покрытые слоем остаточного торфа мощностью до нескольких десятков сантиметров, подстилаемые минеральным грунтом. .

К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева, масса атомов которых составляет более 50 атомных единиц. Часть из них (медь, цинк, молибден, марганец). Получивших название микроэлементов, играют важную роль в жизни растений. Они входят в состав многих ферментов, являясь катализаторами .

Рекультивация-комплекс мероприятий по восстановлению нарушенных человеком в процессе природопользования и иной антропогенной деятельности свойств почв- земель для последующего их использования и улучшения экологического состояния. Объекты рекультивации: нарушенные земли, то есть территории, на которых разрушены или полностью уничтожены .

Загрязнителем почвы может быть любой физический агент, химической вещество и биологический вид, попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, превышающих свою обычную концентрацию. Основной показатель, характеризующий воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду – предельно допустимая концентрация (ПДК). .

Источник