Водоотведение. 
Дренаж. 
Гидротехнические мелиорации

Целесообразность дренажа

В результате природных процессов (выпадение дождя, снега, поверхностный склоновый и речной сток и др.), а также действий человека (застройка лесных и полевых участков, прокладка дорог, дорожек и площадок с твердым покрытием, строительство водоемов, каналов, транспортных линейных сооружений) происходит более или менее длительное задержание воды на поверхности почвы, а также проникновение поверхностных вод в более глубокие горизонты почвы и грунта.

Последствиями указанных процессов часто являются переувлажнение верхних горизонтов почвы, препятствующее нормальному росту и развитию растений, а также подъем уровня грунтовых вод, особенно самого верхнего временного горизонта, называемого верховодкой. Вода верховодки может подтапливать корневые системы растений, ухудшая их развитие, подтапливать или затапливать подвальные помещения зданий и сооружений, сезонно переувлажнять земляное полотно автомобильных дорог, вызывая его деформацию или морозное пучение, приводящее к тем же последствиям.

Указанные процессы приводят к изменению водного баланса почвенно-грунтового покрова со всеми вытекающими из этого негативными последствиями. Поэтому для нормализации водного баланса человек давно уже научился удалять избыточную влагу из мест ее скопления. Для этого применяют различные виды водоотведения, которые в зависимости от характера и сферы действия подразделяются на осушение (дренаж) (для удаления избытка почвенно-грунтовых вод) и дождевую канализацию (для удаления избытка поверхностных вод).

Термин «дренаж» (от англ, drain — осушать) широко применяется в мелиорации различных стран и характеризует способ осушения почв и грунтов с помощью искусственных подземных водотоков-дрен, выполненных в виде перфорированных труб или иных полостей, принимающих избыток грунтовых вод и отводящих их за пределы осушаемой территории.

В России традиционно используют два основных термина: «осушение» — для удаления избытка воды сетью открытых каналов; «дренаж» — для удаления избытка воды системой закрытых (подземных) водотоков. Поэтому иногда применяют более конкретный термин — «закрытый дренаж». В ряде стран, таких как Великобритания и США, термином «дренаж» обозначают любой вид осушения.

Перед тем как приступить к изысканиям, проектированию и, тем более, строительству дренажа, необходимо убедиться в том, что дренаж действительно необходим. При этом степень необходимости дренажа также может быть различной. Совершенно необходим дренаж там, где без него вообще невозможно создание насаждений ландшафтной архитектуры. В то же время могут быть такие ситуации, когда создать насаждения можно, но они периодически будут подвергаться негативным воздействиям, в результате чего возможны такие явления, как плохая всхожесть и приживаемость, угнетение растений в различной степени, замедленное развитие и большая длительность периода достижения ожидаемой ландшафтной выразительности.

Для решения вопроса о целесообразности дренажа необходимо опираться главным образом на объективные природные признаки, которые более понятны специалистам, имеющим определенный опыт работы.

Поскольку диагностических признаков много, а степень их надежности различна, всю совокупность показателей целесообразно разделить на четыре основные группы: внешние признаки, диагностика по растительности, почвенные показатели и агротехнические показатели.

Внешние признаки проявляют себя в основном в весенний и летний периоды, а их оценка производится на глаз и зависит от опытности специалиста. К внешним признакам относятся:

• • длительный застой воды в микропонижениях;
• • более высокая влажность поверхности почвы по сравнению с соседними участками, топкая поверхность и т. д.

Внешние признаки сравниваются с неким эталоном, который оценивается специалистом как достаточно благополучный и не требующий дополнительного дренирования. Внешние признаки оцениваются с достаточной степенью субъективности и требуют определенного опыта от специалиста. Необходимо учитывать время проведения обследований, так как в ранневесенний период практически все почвы переувлажнены. К середине лета при наличии сухой погоды и высокой температуры воздуха условия для создания насаждений являются достаточно приемлемыми.

Диагностика по растительности является более объективной, так как растительный покров может быть оценен по трем основным показателям: видовому составу, встречаемости видов и степени проективного покрытия.

К числу диагностических признаков по растительности относится отсутствие или малое количество злаковых и бобовых растений, которые негативно реагируют на избыток влаги и исчезают из природных растительных сообществ естественных лугов и пастбищ. При ведении сельского хозяйства (распашка, посев трав и т. д.) данный признак не имеет особого значения.

При оценке степени увлажнения по луговой растительности характерным признаком является появление плотнокустовых злаков, которые академик В. Р. Вильяме оценивал в качестве вестников, и растений — пионеров наступающего заболачивания.

Характерным признаком переувлажнения и начала болотообразовательного процесса является наличие на объекте водной или влаголюбивой растительности, такой как ситник, сабельник, частуха подорожниковая, осоки, тростник, рогоз и др. Все перечисленные растения относятся к травянистым. Кроме них можно назвать влаголюбивые мхи, особенно сфагновые, которые обычно поселяются на залесенных участках, выбирая в зависимости от степени увлажнения или микропонижения (начальная стадия избыточного увлажнения), или ровные участки вместе с микропонижениями (среднее переувлажнение). Мхи поднимаются даже на микроповышения, что свидетельствует о достаточно развитом процессе переувлажнения и начале заболачивания.

Хорошим диагностическим признаком являются растущие на участке деревья. При этом важными показателями являются породы деревьев, динамика их состава, места расположения, особенности строения корневых систем и наличие поверхностной или сердцевинной гнили.

Так, в ряде случаев, особенно по берегам сравнительно недавно построенных водохранилищ, наблюдаются такие явления, как вытеснение хвойных пород (сосны и ели) лиственными (березой, ивой и др.). Такие процессы часто происходят под влиянием распространения волны подтопления, представляющей собой повышение положения кривой депрессии грунтовых вод на достаточно большом расстоянии от уреза воды, достигающем порой нескольких километров.

Характерным признаком для хвойных пород и березы является рост деревьев на кочках, гривах или иных микроповышениях, или на достаточно высоких корневых лапах, достигающих в высоту 20 см. Это положение более характерно для ели и менее характерно для сосны и березы на минеральных почвах. Поэтому именно сосна и береза являются более надежными индикаторами, по крайней мере, сезонного переувлажнения лесных участков.

Еще одним диагностическим признаком является наличие поверхностной или сердцевинной гнили у таких лиственных пород, как береза, осина и др. Наличие других признаков переувлажнения в этом случае подтверждает надежность диагностики по наличию гнили.

Почвенные показатели являются достаточно надежными признаками переувлажнения. Одним из хорошо видимых признаков является близкий уровень грунтовых вод по сезонам. При анализе положения грунтовых вод необходимо учитывать, в первую очередь, время года и количество осадков предшествующего периода. Дело в том, что уровни грунтовых вод (независимо от глубины положения) имеют четкую сезонную динамику: весеннее повышение, летнее понижение, осеннее повышение и зимнее понижение. Поэтому нельзя судить о степени переувлажнения только по глубине залегания уровня грунтовых вод. Уровень воды на обследуемом участке целесообразно сопоставлять с уровнем воды на благополучном участке.

Другим признаком длительного застоя грунтовых вод является оглеение почв, проявляющееся в виде отдельных пятен сизоватого, зеленоватого, бурого или голубоватого цвета на стенках почвенных шурфов. Иногда эти пятна сливаются в сплошной оглеенный горизонт. В этом случае важно расположение этого горизонта по отношению к поверхности почвы. Чем этот горизонт ближе к поверхности, тем сильнее переувлажнение оглеенных почв. Указанные особенности характерны для глинистых и суглинистых почв.

В песчаных и супесчаных переувлажненных почвах часто образуются включения в виде зерен, сцементированных солями железа (ортзандовый горизонт), или в виде сплошного сцементированного плотного водонепроницаемого слоя (ортштейновый горизонт). Если образовался такой плотный, плохо проницаемый горизонт, то он, в свою очередь, способствует переувлажнению верхних горизонтов, не пропуская воду в нижерасположенные горизонты почвы и грунта.

Характерным показателем переувлажнения почв, перешедшего в болотообразовательный процесс, является наличие торфянистого (толщиной до 30 см) или торфяного (толщиной более 30 см) горизонта, характерного для болот со специфическим строением почв, болотным напочвенным покровом и соответствующей (в зависимости от типа) древесно-кустарниковой растительностью. Только один этот признак является надежным показателем необходимости дренажа для создания устойчивых ландшафтных насаждений.

Одним из агротехнических показателей является тяжелый гранулометрический состав почв и их позднее поспевание. Характеристику почв можно получить методами лабораторного анализа или в полевых условиях методом раскатывания образца в жгут и его сгибания. Спелость почв определяется прилипанием или отлипанием почвы от почвовобразующего орудия и лопаты при копании почвы. Хорошее освобождение лопаты от почвы является признаком ее спелости.

Другим агротехническим показателем целесообразности дренажа является неравномерное поспевание почв по отдельным участкам, что затрудняет одновременное проведение ландшафтных работ на объекте. Последним агротехническим показателем является несоответствие физических и водных свойств почв потребностям растений, особенно экзотов и интродуцентов.

Практическое использование приведенных выше диагностических признаков на практике заключается в том, что если два (а еще лучше три) признака из разных групп свидетельствуют в пользу дренажа, то, скорее всего, это мероприятие окажется достаточно полезным на данном объекте.

Исключением из этого правила является наличие торфянистого или торфяного горизонта, свидетельствующего о необходимости дренажа.