Разработка конструкции поглотительной колонки для дренажа промерзаемых слабоводопроницаемых грунтов

На любом континенте нет ни одной страны, где бы не было очевидно важное значение мелиорации земель для развития экономики. Большая часть переувлажненных сельскохозяйственных угодий в Финляндии, Швеции, Нидерландах осушена, в ФРГ и США осушено 60% земель, а в России осушено менее чем 20% сельхозугодий. В США общая площадь осушенных земель около 60 млн. га, в России — менее 20 млн. га. (65, 66) .

Мелиорация в руках заинтересованных землепользователей становится мощным экономическим фактором развития страны. Природные условия, в которых расположена большая часть страны, сложные и для получения устойчивых урожаев, снижения колебаний урожайности сельхозкультур от климатических условий предусматривается программа мелиорации земель, осуществление которой основано на научном обеспечении мелиоративного строительства, на внедрении достижений науки и техники в мелиоративное производство, на повышении эффективности использования мелиорированных земель.

Актуальность проблемы. Еще в 1931 году Н. И. Вавилов отмечал, что освоение земель достаточно увлажненной Северной зоны «осеверение земледелия» — одна из первостепенных народнохозяйственных задач. В 1936 году Д. Н. Прянишников писал: «Разделка пустошей и болот стоит гораздо дешевле, чем орошение, и поэтому может осуществлена в большом масштабе. Вывод ясен: не снижая темпов орошения, надо в должном масштабе расширять культуру на Севере для страхования от засухи и для снижения колебаний валового урожая» (120).

Проведение мелиоративного строительства в северных районах России вызвало необходимость разработки более совершенных осушительных систем, обеспечивающих отвод избыточной влаги в условиях глубокого и длительного промерзания грунтов, преобладания осадков над испарением, малого количества положительных температур. Построенные ранее в слабоводопроницаемых грунтах осушительные системы не обеспечивают своевременный отвод избыточной влаги не создают достаточную для прохода сельхозмашин, несущую способность грунтов. В условиях севера дренажные системы должны обеспечивать отвод избыточной влаги весной и осенью, что позволяет раньше начать полевые работы и при достаточной несущей способности грунта убирать урожай. В результате увеличения продолжительности вегетационного периода при раннем севе и поздней уборке появляется возможность получать проектную урожайность овощей и картофеля.

Применяемые материалы и конструкции дренажных систем и в первую очередь на слабоводопроницаемых грунтах, не отвечают предъявляемым требованиям, поэтому была поставлена задача по разработке и внедрению высокоэффективных дренажных систем, в том числе с поглотительными колонками или фильтрующими элементами. Предлагались поглотительные колонки из песка, песчано-гравийной смеси, торфяных плит, однако их применение значительно увеличивает стоимость строительства, не обеспечивает отвод воды при наличии прослойки мерзлого грунта, повышает трудоемкость строительства.

В связи с этим исследования строительства дренажа с поглотительными колонками из несмерзающихся материалов при осушении слабоводопроницаемых грунтов в условиях севера является актуальной работой.

Цель диссертационной работы заключается в разработке и исследованиях новой конструкции поглотительной колонки из синтетических материалов пригодных для строительства дренажа при осушении слабоводопроницаемых грунтов в условиях Республики Коми.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

— проведен анализ применяемых конструкций дренажа, выбраны мероприятия позволяющие повысить скорость отвода воды в дренаж при осушении слабоводопроницаемых грунтов;

— разработаны новые конструкции поглотительных колонок из синтетических материалов;

— определены фильтрационные свойства пенополистирольных плит, водо-отводящих фильтров с применением различных методов и приборов;

— получены данные по уровням грунтовых вод (УГВ), дренажному стоку, времени отвода воды опытными дренажными системами с поглотительными колонками построенными в слабоводопроницаемых грунтах на опытно-производственных участках (ОПУ) Дырнос и Выльгортские пашни ;

— на основании теории неустановившейся вертикальной фильтрации П.Я.Полубариновой-Кочиной получены теоретические формулы для определения по данным опытов величин коэффициента фильтрации и пористости;

— установлены в гидротехнической лаборатории скорости отвода воды дреной с поглотительной колонкой из плиты пенополистирольной и с водоот-водящим фильтром;

— получены данные по температуре воздуха, по количеству осадков, мощности снежного покрова, глубине промерзания и температуре грунтов, по объему дренажного стока и уровням почвенно-грунтовых вод;

— разработаны «Временные рекомендации по применению плит из пено полистирола (ПСБ) для устройства поглотительных колонок (ПК) при строительстве дренажа», «Руководство по проектированию осушительных систем в Коми ССР» .

Объекты исследований. Полевые исследования проводились на опытно-производственном участке в пригороде Сыктывкара. Лабораторные работы проводились в ГУП «Комимелиоводхозпроект».

Научная новизна работы заключается в том, что: -разработана и испытана в полевых и лабораторных условиях новая конструкция поглотительной колонки из пенополистирольных плит, обладающих высокими фильтрационными свойствами, что позволяет на слабоводопроницаемых грунтах значительно ускорить отвод избыточной влаги. Важным свойством пенополистирольных плит является их способность не смерзаться и отводить воду в весенний период при наличии мерзлотных прослоек грунта- - впервые в условиях северной зоны России получены данные по эффективности строительства дренажных систем, построенных с применением бестраншейного и траншейного дреноукладчиков с поглотительными колонками из пенополистирольных плит, с кольцевыми водоприемниками, с засыпкой дренажной полости рыхлым грунтом с помощью ступенчатого присыпателя- -в лаборатории получены результаты испытаний новой конструкции фильтра водоотводящего (ФВ) из полотна иглопробивного мелиоративного (ПИМ) с наполнением отходами производства синтетических полотен, щепой, опилками- - разработаны «Временные рекомендации по применению плит из пенополи-стирола для устройства поглотительных колонок при строительстве дренажа».

Полученные данные по расчету и исследованиям дренажа с поглотительными колонками при осушении слабоводопроницаемых грунтов имеют новизну для Северной зоны России.

Практическая ценность. Производству предложены конструкции поглотительной колонки из пенополистирольных плит и фильтра водоотводящего, подготовлены рекомендации по расчету поглотительных колонок и строительству закрытого дренажа с поглотительными колонками из пенополистирольных плит, определены дополнительные требования к дренажным системам строящимся в условиях Северной зоны России.

Результаты исследований и разработанные рекомендации по строительству закрытого дренажа с ПК из ПСБ используются ГУП «Комимелиоводхоз-проект» при проектировании осушительных систем и рекомендованы Главне-черноземмелиоводхозом для применения в Нечерноземной зоне.

Защищаемые положения. На защиту выносятся результаты исследований и рекомендации по расчету и строительству дренажа с поглотительными колонками из пенополистирольных плит при осушении слабоводопроницаемых грунтов в условиях Республики Коми.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждаются сопоставлением результатов полевых исследований с результатами моделирования в фильтрационном лотке и лабораторными определениями фильтрационных свойств пенополистирольных плит различными методами на приборах, что позволяет достоверно определить параметры материала пригодного для поглотительных колонок на дренаже при осушении слабоводопроницаемых грунтов.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались:

— на Научно-практической конференции «Тимано-Печорский ТГЖ и научно-технический прогресс», Сыктывкар, 1986 г;

— на Ученом совете СевНИИГиМ, Ленинград, 1987, 1988, 1989 годы;

— на Научно-техническом Совете при Дирекции «Комиводстрой» в 1987, 1988 гг., впоследствии на Научно-техническом Совете ПСПЭО «Комимелиорация» в 1989, 1990, 1991 гг., Сыктывкар;

— на семинарах специалистов водохозяйственных организаций ПСПЭО «Комимелиорация», 1989, 1990 гг;

— на совещании мелиораторов Агропрома Коми ССР, март 1989 г;

— на Научно-техническом совете секции «Мелиорация земель и гидротехнические сооружения» Главнечерноземмелиоводхоза при Госагропроме Нечерноземной зоны РСФСР, 1990 г, Москва;

— на совещании главных инженеров проектных институтов Нечерноземной зоны РСФСР в г. Твери, декабрь 1990 г;

— на Выставке передового опыта Агропромышленного комплекса Коми ССР, 1991 г, Сыктывкар;

— на съезде гидроэкологов СССР, секция «Мелиорация и водное хозяйство», 1991 г. Москва.;

— на научно-технической конференции Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Коми, г. Сыктывкар, 1998 г.

Реализация результатов исследований. На объектах мелиорации построено 20 км дренажа с поглотительными колонками из пенополистирольных плит и 9,7 км дренажа с фильтрами водоотводящими.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 8 статьях, во «Временных рекомендациях по применению плит из пенополи-стирола (ПСБ) для устройства поглотительных колонок (ПК) при строительстве дренажа», в «Руководстве по проектированию осушительных систем в Коми АССР».

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографии включающей 190 наименований, приложений. Работа изложена на 131 странице машинописного текста, содержит 22 таблицы и 29 рисунков. Общий объем 182 страницы.

Выводы:

1. В результате исследований конструкций поглотительных колонок из плит пенополистирольных и фильтров водоотводящих в гидротехническом лотке и в фильтрационных приборах получены данные по их фильтрационным свойствам, позволяющие рекомендовать применение новых конструкций для строительства дренажа на слабоводопроницаемых грунтах.

2. Для определения Кф пенополистирольных плит применима методика лабораторных исследований песков в фильтрационной трубке КФ-ООМ.

3. Конструкция поглотительной колонки или фильтрующего элемента должна обеспечивать изменение ее высоты при укладке в траншею в зависимости от глубины траншеи. Верхняя часть фильтра должна находится у поверхности земли и не должна препятствовать обработке почвы сельхозмашинами.

5. Расчеты коэффициента фильтрации и пористости пенополистирола используемого для поглотительных колонок при строительстве дренажа.

Строительство дренажа с поглотительными колонками проводится на основании расчетов его пропускной способности при заданной интенсивности понижения уровня грунтовых вод и водоотводящей способности самих колонок.

Поскольку протекание воды через колонки, на основании предварительных лабораторных опытов, происходит в режиме линейной фильтрации, то возникает необходимость достоверной оценки основных параметров фильтрации (коэффициента фильтрацииКф и пористости-/??) в неустановившемся режиме в зависимости от поступающей воды.

Очевидно, что в основу такой методики должно быть положено уравнение одномерной нестационарной фильтрации в режиме просачивания. По этой причине раздел носит расчетно-теоретический характер, причем он в отношении изначального подхода родственен подходу приведенному академиком П.Я. Полубариновой-Кочиной в книге «Теория движения груновых вод"-М. 1952. Гостехиздат.

Основное уравнение вертикального просачивания воды в грунт при постоянной подачи воды на дневную поверхность.

В соотведствии с данными, приведенными П.Я. Полубариновой-Кочиной задача формулируется следующим образом.

На свободную горизонтальную поверхность грунта через вертикальную трубку, заглубленную в грунт, подается расход () со средней по сечению трубки скоростью V. В момент времени Г, расходе (), при поперечной площади сечения трубки Б, скорости подачи воды у = Я— на единицу площади подается количество (объем) воды уТ, где [Т ]=[сек}, [у] =[м/сек]. т.к. у действительно скорость подачи воды.

Фильтрация при заданном постоянном расходе. Некоторое количество воды О мгновенно вылили в трубку (поперечное сечение которой имеет площадь, равную единице), тогда в момент времени Г величина () пойдет на напор Н (Т) и смачивание грунта на глубину у0, так что будем иметь.

0. = У-Т = Н (т) + ту (5.1).

В теории фильтрации с линейным законом просачивания воды (П.Я. Полубаринова-Кочина) имеет место уравнение (при исключении высоты капилярного поднятия) с! у ^ уТ + (1 — т) у тУ~Т = -^-(5.2) ш у 7 где т-пористость грунта, Кфкоэффициент фильтрации, углубина фронта просачивания, то есть расстояние от дневной поверхности до поверхности смачивания грунта водой за время Т. Нелинейное уравнение первого порядка (5.2) имеет простейшее частное решение указанное П. Я Полубариновой-Кочиной.

Уо=СТ (5.3) где С — постоянная интегрирования, то есть скорость перемещения фронта просачивания.

Для его определения достаточно (5.3) подставить в (5.2), что дает тс2 =Кф[у + (-т)с] рткуда имедещрй физич$рр$ сцысл полож*1ТЭДад1Й равен у (54).

2 т V 4 т2 т.

Полученное решение удовлетворяет начальному условию у = 0 и имеет отчетливый физический смысл.

Однако оно не удовлетворяет ненулевому начальному условию и поэтому является частным.

Общее решение в монографии П.Я.Полубариновой-Кочиной не приводится и это решение полученное автором приводится ниже. Причем дается как точное решение так и приближенное в смысле процедуры вычислений.

Очевидно, что моделирование рассматриваемой задачи и в частности установления коэффициента фильтрации Кф и пористости т должно опираться на уравнение (5.2) строго отслеживающее неустановившийся режим фильтрации воды в поглотительную колонку.

Общее решение уравнения (5.2).

Перепишем однородное уравнение (5.2) в виде с! у = КФУ’Г | (1 -т)Кф сЬ ту т.

Введем в рассмотрение новую переменную е = —.

Тогда, так как ¿-у = гМг + гс! Т то уравнение (5.5) перепишется в виде.

Т±- + 2С1Т, а ,.

-= — + Ь.

Т 2.

5.6) где для кратности введены обозначения а-— И Ь—т т.

5.7).

Избавляясь от знаменателя в (5.6) имеем 2 иТ — ас1Т + Ъ~йТ.

5.8).

В этом уравнении переменные уже разделяются так как из (5.8) следует.

Ш2 = (а + Ъ2-?) ат и следовательно оно переписывается в виде гсЬ сГГ, а + Ь2 Т.

5.9).

Переменные разделены и решение этого уравнения не представляет принципиальных трудностей и записывается в следующем виде.

1.. 2, Ъ 1 -Иу-ПЛа;

4а-Ь2.

1пГ = -—1п (г2 -Ь2-а)+.

1, 22+Ь+4ъ2−4а г1П.

С,.

5.10).

4ь2 -4а 12+Ь-4ь2~Аа Точное решение хотя и получено, но для практического использования оно к сожалению фактически неприменимо из-за своей сложности.

По этой причине приводим другое решение также теоретически точное, но в применение требующее использования осреднения, что придает ему определенную приближенность. 2.

Тем не менее оно имеет компактный вид и без труда применимо к рассматриваемой инженерной задаче.

Это решение основано на интегрировании уравнения (5.1), которое предварительно записывается в следующем виде ф КфуТ (1 -т)Кфу ±— (5.11) ал т т.

Интегрируя уравнение (5.11) без разделения переменных получаем.

У2 КФУТ' +{-т) кфуаг+с.

2 2 т т в котором последний интеграл заменим посредством формулы интегрирования по частям выражением уйт=с1{ут)-тау так, что будем иметь с (5.12) т т.

К последнему интегралу применим теорему Лагранжа о среднем и на основании этого перепишем (5.12) в виде с (5.13) т т в котором Т — среднее значение аргумента (времени).

Подчеркнем, что решение вида (5.13) в силу известной теоремы Лагранжа является точным. Однако в практических приложениях оно должно рассматриваться как приближенное решение в силу того, что алгоритм для нахождения того среднего значения Т, при котором интеграл J Tdy соответствует интегралу rji/уне существует.

Тем не менее во многих прикладных задачах такой прием широко применяется, причем наиболее часто за Т принимается среднеарифметическая величина Т= 0,5 (Ti + TV / Укажем также, что существует специальное преобразование Т.Г. Войнич-Сяноженцкого, которое позволяет существенно повысить точность использования усреднения по Лагранжу. Мы однако ограничиваемся среднеарифметическим значением Т полагая Т= 0,5 Ти где Ti время с начала процесса, которое принимается за ноль. Итак, решение (5.13) записывается в виде.

2 К фуТ 2 (- m) Т гк лл у = —-+ 2 К ——у —+ Const (5.14) m ml.

Это решение является общим и не требует обязательно нулевого начального условия как решение (5.3) П. Я. Полубариновой — Кочиной в котором при Т= 0 у0 обязательно равен нулю.

Постоянная интегрирования определения по начальным условиям при Т =0 у =Уо дает Const = у02, так что (5.14) запишется в виде у2=у<�п+КфуТ2+2Кф (1-т)у^ (5.15) или в форме 0 (5.16) т т откуда.

2rn V 4m т.

Для скорости распространения волны просачивания получим уравнение в котором после извлечения корней есть начальная скорость просачивания.

Таким образом решение (5.18) обобщает решение приведенное П.Я. Полубариновой-Кочиной в случае наличия начальной скорости просачивания. При у0 = 0 решение (5.18) и решение П.Я. Полубариновой-Кочиной (5.4) совпадают в части скорости распространения фронта волны, но не в отношении расстояния до фронта волны.

Действительно по П.Я. Полубариновой-Кочиной это расстояние определяется по простой зависимости (5.3) т. е. линейно зависит от времени.

Согласно же полученному здесь решению, расстояние до фронта волны при наличии начального условия отличного от нуля у0 больше 0 зависит от времени, ибо по (5.18) скорость распространения фронта волны зависит от.

V0 отношения —. т.

Здесь же следует указать, что с ростом времени это отклонение уменьшается и (5.18) асимметрически приближается к формуле (5.4).

Об использовании формул теории фильтрационного просачивания для построения методики опытного установления коэффициента фильтрации и пористости для некоторых искусственных пористых сред пенополистирола).

Для поставленной цели удобно исходить из уровнения (5.16) в которое коэффициент фильтрации входит в первой степени. Разрешая (5.16) относительно Кф получаем.

2 02.

Кф = —-—— (5.19) р 1 — т «уТ ут±т 2.

Пусть значение Кф измерено для двух положений фронта просачивания >'/ и у2 соответствующих двум моментам времени 7/ иТ2 и двум начальным значениям фронта просачивания у0] и у02.

Тогда уравнение (5.19) написанное для двух интервалов фиксированного времени, которые зафиксированы измерениями и одновременно зафиксированы соответствующие значения ординаты фронта просачивания у1 и V? (при одинаковом начальном их значении у' 12). Кроме того, заранее измерена скорость подачи воды в цилиндрV.

Напишем уравнение (5.19) для двух значений у1 и у2 положения фронта, которым соответствует одно и то же значение коэффициента фильтрации Кф и пористость материала т.

Тогда приравнивая друг другу значения Кф по (5.19) при двух значениях У1 иу2 получаем (5.20).

— у" у1-у02.

1 -т уТ1 1-й уТ2.

— У1Т1 + -тгУ2Т 2 + ~ т 2 т 2.

В этом уравнении (5.20) измененными являютсяу и у2, Т1 и Т2, и V. Неизвестно лишь значение т, которое и должно определено. Решая (5.20) относительно т получаем т = уи) у?х -{у- -уПУгЪ у02)-х^(у22-уГ)-у2т2+у1т1.

5.21).

Вычисления по данным экспериментов всех значений входящих в (5.21), позволяют находить опытное значение коэффициента пористости т. Зная т по формуле (5.19) определяют опытное значение коэффициента фильтрации Кф.

Таково использование установленных выше расчетных формул для определения коэффициента фильтрации и пористости пенополистирола используемого для устройства поглотительных колонок при строительстве дренажа.

6. Рекомендации по строительству дренажа с поглотительными колонками из пенополистнрольных плит.

Проектирование осушительных систем в условиях Республики Коми выполняется на основе нормативных документов разработанных без учета специфики природно-климатических условий севера Европейской части России. Для учета особенностей северных территорий в нормативных документах по проектированию дренажных систем при осушении слабоводопроницаемых грунтов, на основании исследований проведенных в Республике Коми, разработаны «Временные рекомендации по применению плит из пенополистирола (ПСБ) для устройства поглотительных колонок (ПК) при строительстве дренажа». Применение дренажа с поглотительными колонками из пенополистнрольных плит позволяет ускорить отвод поверхностных вод, сократить трудоемкость ручных работ и снизить стоимость строительства.

Устройство ПК из ПСБ предусматривается на закрытом дренаже следующими способами:

— вручную при строительстве дренажа траншейным или узкотраншейным экскаватором;

— через бункер-укладчик при строиельстве дренажа бестраншейным дреноукладчиком;

— вручную с предварительным вскрытием дрены одноковшовым или многоковшовым экскаватором.

Исходя из требований по равномерному осушению земель, ПК из ПСБ устанавливаются на расстоянии, равном междренному или в микропонижения в соответствии с проектом. При реконструкции, капитальном ремонте дренажных систем колонки предусматриваются в местах пересечения «старого» и «нового» дренажа, в микропонижениях.

Для строительства дренажа рекомендуются плиты со следующими размерами: длина от 900 до 1700 ммширина от 500 до 600 хммтолщина от 70 до 200 мм.

Предельные отклонения от минимальных размеров не должны превышать ± 10 мм.

Исходя из фильтрационных свойств и прочности, для ПК применяются плиты марки 25, 35 в зависимости от предельного значения плотности.

Условные обозначения плит должны состоять из буквенного обозначения типа плиты, марки, размеров по длине, ширине и толщине в миллиметрах и обозначения ГОСТ 15 588–86, например: ПСБ-25−1100−500−150 ГОСТ 15 588–86.

Пенополистирольная плита марки 25 или 35 при площади сечения 0,06 м обеспечивает отвод воды до 0,1 л / с.

Плиты доставляются на объекты автотранспортом, при этом укладываются плашмя. При хранении необходимо плиты защищать от длительного воздействия солнечных лучей.

Развозка плит вдоль оси дрен производится на тракторном прицепе с погрузкой и выгрузкой вручную. При формировании пакетов из плит и наличии на дреноукладчике устройства для укладки плит их доставка производится непосредственно к дреноукладчику. При укладке ПСБ в траншею необходимо контролировать наличие примыкания плиты к дренажной трубе. Для увеличения площади контакта в плите делается углубление с размерами внешнего диаметра дренажной трубы. В траншею плита устанавливается до поверхности земли. Выступающая выше поверхности земли часть плиты срезается и укладывается в места, где глубина траншеи больше длины плиты. Плита легко разрушается (крошится) рабочими органами сельскохозяйственных агрегатов, при этом шоке уровня обработки почвы плита не разрушается, а образовавшаяся смесь почвы с полистиролом имеет хорошую водопроницаемость.

Строительство поглотительных колонок из пенополистирольных плит выполняют по одной из технологических схем, указанных в таблице 5.1.

Заключение

.

Результаты анализа литературных данных, выполненных разработок, строительство опытно-производственных участков и проведение наблюдений за дренажем, проведение экспериментов в гидротехническом лотке и на фильтрационных приборах, выполненные расчеты позволяют сделать следующие выводы:

1. Развитие сельского хозяйства на основе осушения земель происходило в большинстве стран, в том числе и находящихся на севере Европейского континента: в Финляндии, Швеции, Норвегии. В Республике Коми за последние 15 лет выбыло из сельскохозяйственного оборота из-за заболачивания и зарастания кустарником 56,4 тыс. га земель.

Учитывая превышение осадков над испарением и поверхностным стоком, основным направлением мелиорации земель Республики Коми, является осушение земель в комплексе с культуртехническими работами и окультуриванием.

В мелиоративном фонде республики более 60% слабоводопроницаемых грунтов, эффективность осушения которых не изучена. Следовательно, одной из основных проблем мелиорации земель является осушение слабоводопроницаемых грунтов, для решения которой необходимы многолетние исследования с разработкой эффективных конструкций осушительной сети, с применением синтетических материалов, с их экспериментальной проверкой в полевых и лабораторных условиях и на основании исследований необходимо разрабатывать дополнительные нормативные требования по строительству дренажа в Северной зоне,.

2. При проектировании дренажа для осушения слабоводопроницаемых грунтов в условиях Республики Коми необходимо учитывать следующие природно-климатические особенности:

— наличие длительного зимнего периода с глубоким промерзанием грунтов, большим количеством снега и низкими отрицательными температурами;

— значительное снижение глубины промерзания грунтов при ненарушенном снежном покрове;

— наличие в мае месяце в грунте остаточной мерзлоты на глубине 20−40 см, препятствующей отводу в дренаж из почвы избыточной воды, что задерживает проведение полевых работ;

— накопление большого количества твердых осадков за зимний период, их таяние весной и сброс талых вод по поверхности при наличии мерзлого грунта;

— превышение количества осадков над испарением и поверхностным стокомбольшой суточный максимум осадков в летний период.

3. Дренаж с поглотительными колонками из пенополистирольных плит при осушении слабоводопроницаемых грунтов обеспечивает своевременный отвод избыточной воды. Закрытый дренаж, построенный без поглотительных колонок, без фильтрующих элементов или засыпок на слабоводопроницаемых грунтах, после уплотнения грунта обратной засыпки не обеспечивает необходимое понижение уровня грунтовых вод и своевременный отвод избыточной влаги из пахотного слоя в весенний температуре воздуха. и осенний периоды, а также и летом при выпадении осадков и низкой.

На дренах с поглотительными колонками из пенополистиролъных плит получен наибольший модуль дренажного стока 2,18 л/с.га, что в 3,6 раза превышает проектный модуль дренажного стока. Скорость водопонижения на этих вариантах была наибольшей-175мм/сут, слой стока составил за теплый период 116,9 мм или в 3,3 раза больше, чем на дренаже без поглотительных колонок, максимальное значение коэффициента стока -52,5% было на дренах с поглотительными колонками из пенополистиролъных плит.

После строительства, скорость отвода воды у дрен без фильтрующих элементов снижается в 1,5−2 раза, у дрен с поглотительными колонками объем отводимой воды за 5 лет не снизился и был в 2−11 раз выше, чему дрен без колонок.

Поглотительные колонки из пенополистиролъных плит не промерзают и отводят избыточную воду в весенний период при наличии прослоек мерзлого грунта.

4. Дренажный сток значительно изменяется в течении суток при снижении температуры в ночной период. Весной и осенью при ночных заморозках и дневных оттепелях минимальные объемы дренажного стока зафиксированы в 10−12 часов, максимальные в 19−21 час. Необходимость измерений дренажного стока в течении суток должна учитываться при проведении научно-исследовательских работ.

5. В результате исследований конструкций поглотительных колонок из плит пенополистиролъных и фильтров водоотводящих в гидротехническом лотке и в фильтрационных приборах получены данные по их фильтрационным свойствам, позволяющие рекомендовать применение новых конструкций для строительства дренажа на слабоводопроницаемых грунтах.

Для определения Кф пенополистирольных плит применима методика лабораторных исследований песков в фильтрационной трубке КФ-ООМ.

Конструкция поглотительной колонки или фильтрующего элемента должна обеспечивать изменение ее высоты при укладке в траншею в зависимости от глубины траншеи. Верхняя часть фильтра должна находится у поверхности земли и не должна препятствовать обработке почвы сельхозмашинами.

6. Проведенные расчеты коэффициента фильтрации и пористости пенополистирола с использованием формул Хазена, Крюгера, П .Я. Полубариновой — Кочиной и разработанной методики с использованием формул теории фильтрационного просачивания подтверждают высокую водопроводящую способность поглотительных колонок из пенополистирола.

7. На основе результатов исследований разработаны «Временные рекомендации по применению плит из пенополистирола (ПСБ) для устройства поглотительных колонок (ПК) при строительстве дренажа», которые рекомендованы к применению Научно-техническим советом секции «Мелиорация земель и гидротехнические сооружения» Главнечерноземмелиовохоза при Госагропроме Нечерноземной зоны РСФСР.

8. В Республике Коми построено 20 км дренажа с поглотительными колонками из пенополистирола, разработанны рекомендации по строительству дренажа с поглотительными колонками из пенополистиролъных плит, что позволяет проводить работы по осушению слабоводопроницаемых грунтов в условия Северной зоны России.