Исследования болот. Классификация болот. Виды торфа.

Классификация болот. 1) низинные травяные (собственно низинные); 2) переходные травяно-сфагновые (начальная стадия переходного болота); 3) переходные бедные травяно-кустарничково-сфагновые (собственно переходные); 4) верховые пушицево-сфагновые (начальная стадия верхового болота); 5) верховые кустарничково-сфагновые (сформировавшиеся верховые болота); 6) верховые грядово-озерково-мочажинные (исключительно бедные верховые болота - дистрофные). у каждого вида болота свои торфообразователи. Евтрофным болотам свойственны торфа: тростниковый, камышовый, хвощевой, осоковый, гипновый, древесный. Мезотрофные болота формируются в условиях умеренного содержания питательных веществ или при переходе в процессе трансформации от низинной стадии к верховой, о чем сказано выше. Торф таких болот состоит из разных видов мхов и часто из кукушкина льна. Олиготрофные болота формируются в условиях низкого плодородия. Торфообразователями являются сфагновые мхи (фускум, медиум, пушица, шейхцерия, клюква, багульник, вереск). Исследуя болота, измеряют глубину торфа, производят зондировку. При небольшой мощности торфа используют металлическую трость с боковым желобком вдоль трости. При большой мощности применяют сборный зонд из металлических свинчивающихся штанг. Для отбора образцов торфа одновременно с зондировкой используется специальный бур Гиллера. Сфагновый торф -обычно бурого цвета, на воздухе темнеет. В торфе встречаются шейхцерия, клюква, вереск. Пушице-сфагновый торф - характерно присутствие пушицы в виде мочалообразных пучков черно-бурого, а иногда черного цвета. Древесный торф - черный, бесструктурный. Осоковый торф - цвет различный: от светло-коричневого до бурого, характерно присутствие стеблей осоки. Осоково-гипновый торф - цвет различный. Консистенция войлочная, плотность небольшая. Тростниковый торф -от светлого до темно-коричневого цвета, в зависимости от степени разложения. Характерно присутствие неразложившихся стеблей тростника. Точно ботанический состав торфа можно определить в лабораториях под микроскопом по остаткам растений. Важной качественной характеристикой торфа является степень разложения. Глазомерно степень разложения можно определить по таблице Варлыгина. По степени разложения торф принято делить на три категории: слаборазложившийся - 5-25%, среднеразложившийся - 25-45%, сильноразложившийся >45%. Важной качественной характеристикой торфа является зольность: для верховых торфов зольность колеблется в пределах 2-4 %и менее, для низинных - 10-20 %. Кислотность торфа (рН) твердых критериев не имеет. Существует мнение, что низинный торф менее кислый - рН 5,5-5,7, верховой более кислый - рН 3,0-4,5.

2. Методы определения расстояний между осушителями. Расстояние между каналами регулирующей сети в значительной степени определяет величину и скорость понижения почвенно-грунтовых вод на осушаемой площади. В природных условиях действие осушительных каналов зависит от многих причин: от типа водного питания, соотношения величин осадков и испарения, глубины залегания водоупора на болотных почвах и характера подстилающего торф грунта, глубины осушителей, уклона поверхности осушаемых территорий, порозности почвы и размера пор, состояния древостоя (состава, полноты, возраста, класса бонитета) и др. Гидрологический метод основан на скорости понижения уровня грунтовых вод на требуемую глубину за определенное время. Для расчета расстояния между каналами по этому методу существует несколько формул. Известно, что чем больше водопроницаемость и водовместимость грунта, тем выше водоотдача и большее количество воды требуется отводить. Однако, определяя расстояние между каналами, следует учитывать и расход влаги на суммарное испарение. При его увеличении уменьшается потребность в отводе воды осушителями. Поэтому повышенная водоотдача не всегда ведет к увеличению расстояния между осушителями. Например, при лесокультурном освоении богатых торфяников можно ограничиваться редкой сетью осушителей, так как лесные культуры в молодости довольствуются малой нормой осушения, а по мере развития с усилением транспирации увеличивают суммарное испарение, способствуя понижению грунтовых вод. Лесоводственный метод определения расстояния между осушителями основан на выявлении изменения влияния осушения на рост леса по мере удаления от каналов. Расстояние от канала на участке, где производительность древостоя снижается на один класс бонитета по сравнению с производительностью возле канала, принимается за половину расстояния между осушителями. Недостатком этого метода является то, что снижение влияния осушения по мере удаления от осушителей происходит постепенно и трудно установить предельную удаленность влияния осушения. Даже в сходных лесорастительных условиях влияние осушения на рост будет распространяться по-разному в зависимости от глубины осушителей, уклонов поверхности, состава и производительности древостоя. Совершенно недопустим лесоводотсвенный метод определения расстояний между осушителями по оценке эффективности осушения на участках, осушенных одиночными каналами. Технико-экономический метод определения расстояния между осушителями выявляет наибольшую рентабельность средств, вкладываемых

в осушение. Очень высокую производительность древостоев можно получить при очень густой сети осушителей и дорогостоящем строительстве. Технико-экономический метод не ставит целью максимальное увеличение потенциально возможного прироста при данном богатстве почв. Его задачей является наивыгоднейшее соотношение расходов на осушение и доходов от него. Такой метод требует точного прогнозирования изменения прироста на разных удалениях от каналов, что сложно сделать. Это и является его недостатком. Комплексный метод предлагает определять расстояние на основе всех вышеизложенных методов или части их.

3) Использование грунтовых вод при орошении. Способы отбора вода.

Грунтовыми наз воды, залегающие в первом от поверхности водоносном гор-те, подстилаемом водоупорным гор-том. Грунтовые воды могут выходить на поверхность: нисходящие родники; в условиях прогиба пластов земной коры образуются напорные грунтовые воды – восходящих родником; при выходе напорного горизонта на поверхность в местах прогиба или при бурении скважин вода может изливаться фонтаном – артезианским.

Грунтовые подземные воды являются важным источником воды для орошения. Оросительная вода подземных источников по химическому составу должна быть физиологически пригодной для растений, не вызывать засоления почвы. При орошении грунтовыми водами устраивают колодцы или каптажные сооружения. По технике исполнения К. подразделяются на шахтные и буровые (трубчатые).

Шахтные К. устраивают при заборе воды с глубины не б. 10-20, реже 30 м. Состоит из 3 частей: головка, шахты, или ствола, и водоприемника. Стенки шахты крепят деревянным срубом или железобетонными кольцами.

По степени заглубления К. в водоносный слой они дел на: Совершенным(полные) является К., прорезающий весь водоносный слой до водоупора. Если К. прорезает только верхнюю часть водоносного гор-та, его наз несовершенным(неполные). Для защиты от заполнения грунтом из водоносного гор-та дно К. засыпают крупнозернистым песком, а сверху – гравием и мелким. Для защиты от проникновения в К. поверхностных вод вокруг верхней части шахты прокладывают траншеи, заполняя их грунтом из хорошо утрамбованной жирной глины. Верхнюю часть шахты закрывают оголовком и крышкой. Пов-ть грунта вокруг К. покрывают бетоном или асфальтом с уклоном от К..

Трубчатые К. устраивают при заборе воды с глубины 50-100 м и б. Состоят из 3 частей: эксплуатационной скважины, водоприемной части и устья с оголовком. Ствол скважины закрепляют стальными обсадными трубами. Опускают трубы меньшего диаметра до заглубления нижней трубы в водоносный гор-т. Затем поднимают нижнюю трубу и на ее место опускают фильтр с надфильтровой трубой и отстойником, образующими водоприемную часть колодца. В верхней части К. возводят шахту с оголовком. Стенки и дно шахты бетонируют. В шахте монтируют водоподъемное оборудование. Шахту утепляют, предохраняя воду при ее подъеме от замерзания.

Разновидностью трубчатого К. являются забивные, или абиссинские, К. Диаметр такого К. 25-100 мм (чаще 30 мм). К. устраивают путем забивки не менее чем на глубину 3 м заостренной трубы. Конец трубы оборудуют фильтром. Насос монтируют в верхней части трубы.

Билет №26

1. Расчетные модули стока и способы их определения. Расчетные модули определяют по факгическим наблюдениям, по аналогам или рассчитывают по формулам. ДIlя определения модулей стока по фактическим наблюдениям необходимо иметь длительный (50-70-летний) ряд наблюдений на гидрологических постах за расходами воды. Минимальный срок наблюдений, допустимый для гидрологических расчетов осушительных систем, принимается в 10-15 лет. При отсутствии фактических наблюдений на гидрологических постах, выполненных в той же природной зоне, где производится проектирование осушительных систем, подбирают бассейн-аналог. Площадь водосбора бассейна-аналога может отличаться от площади неизученного бассейна, где ведется проектирование, не более чем в 5 раз при площади водосбора 1000 км2 и в 10 раз - менее 1000 км2. Для перехода от модулей стока, определенных по аналогам, к модулям стока.с другими водосборными площадями можно использовать редукционную формулу: qp=qн(𝐹н+𝐶)^0.2(𝐹𝑝+𝐶)^0.2 или приближенно qp=qн√𝐹н/𝐹𝑝4где qp и Fp - модуль стока и площадь водосбора для расчетного сечения; qH и F H - те же значения для аналога, где проводились наблюдения; С - добавка к площади водосбора.

2. Подтопление лесных земель в зоне водохранилищ. Забол ачивание лесов происходит при определенных условиях. Например, на тяжелых почвах в Лисино в нижних частях пологих склонов Х. А. Писарьков отмечал заболачивание с понижением класса бонитета с I-II в верхней части склона до IV класса в нижней. Обычно в таких условиях процесс заболачивания, как правило, не приводит к образованию болота, если на заболачиваемой территории сохраняется древостой. При вырубке леса или лесном пожаре в таких условиях процесс заболачивания может вызвать образование болота. Заболачивание может вызвать или способствовать ему подзолообразовательный процесс. По исследованиям А. А. Роде в Лисино, на тяжелых почвах, сформировавшихся на ленточных глинах в результате подзолообразования, происходит выщелачивание верхних горизонтов с выносом вниз мелких фракций. В образовавшемся подзолистом пористом влагоемком горизонте накапливается верховодка. Капиллярный расход влаги в крупных порах

почв в связи с малым подъемом влаги к поверхности небольшой, невелик и грунтовый сток в подстилающих глинах. Вследствие устойчивого избытка влаги появляется влаголюбивая растительность, а в дальнейшем - и сфагновые мхи. Образуется оторфованный горизонт, и происходит заболачивание. По-видимому, таким путем образовалось болото Суланда в Лисинском учебно-опытном лесхозе. Может наблюдаться заболачивание лесов и при подъеме грунтовых вод вблизи крупных водохранилищ с песчаными почвами. При создании Рыбинского водохранилища, расположенного в значительной части на территории песчаных водно-ледниковых отложений, грунтовые воды в прилегающих лесах поднялись к поверхности, местами вышли на поверхность, что и привело к образованию болот.

Оползни и борьба с ними.

Берега рек и горных склонов могут подвергаться разрушению вследствие действия грунтовых вод на высоких обрывистых берегах (оползней) и в результате механического действия потока (размыва) и волнобоя (абразий). Под оползнями понимается медленное смещение (оползание) участков территории по наклонной поверхности. Наиболее часто оползни образуются на крутых склонах при наличии на некоторой глубине наклонного водоупорного слоя, обнажающегося на склоне. При выходе на водоупорный слой происходит постоянная суффозия (лат.подкапывание) и вынос грунтовыми водами мельчайших частиц грунта. Равновесие вышерасположенных пород нарушается. Образуется трещина, которая постепенно расширяется, и отделенная ею часть Склона оползает по водоупору вниз. Причиной оползня могут явиться следующие факторы: сильные дожди и интенсивное снеготаяние, увеличивающие увлажнение водоупорного слоя (контакта) и массу грунта выше контакта, подмыв склонов рекой или прибоем, перегрузка склонов тяжелыми строениями, подрезка склонов при строительстве и др. Размеры оползней могут быть очень большими, протяженностью вдоль склона в несколько километров при ширине в сотни метров. Для борьбы с оползнями необходимо регулировать водный режим. Для перехвата и отвода поверхностных вод в зоне подпитки проводят водоотводные каналы и лотки. При неглубоком залегании водоупора применяют дренажфильтрующей засыпкой дренажных траншей с отводом воды за пределы опасного участка. Необходимо также обеспечивать правильное водопользование без сброса избыточной воды, соблюдение норм полива при орошении. Полезно проводить облесение оползнеопасных участков. В горных условиях хорошие результаты дает возведение каменных подпорных стенок в сочетании сдренажем. На крупных реках происходит ежегодное смещение берегов вследствие их размыва. При подтоплении пойменных земель для снижения уровней грунтовыx вод можно использовать береговой дренаж. Во избежание размыва целесообразно закреплять берега защитными насаждениями или укреплять простейшими гидротехническими сооружениями в виде плетневых запруд, располагаемых вдоль берегов рек. Плетень целесообразнее устраивать из ив. После укоренения и разрастания ивы ускоренно формируется береговой вал. При затоплении пойм во время разлива рек применяют обваловывание их путем возведения в пониженных местах пойм земляных дамб. В зависимости от характера использования защищаемых земель устраивают затопляемые или незатопляемые дамбы. При строительстве затопляемых дамб поймы защищают только от затопления летними паводками. Незатопляемые дамбы должны возводиться на 1-2 м выше уровня паводковых вод. Коэффициент мокрого откоса дамб со стороны реки принимают равным 2,5-3,5, сухого откоса - 2-3. Мокрый откос укрепляют камнем, одерновкой, фашинами; сухой засевают травами.

Билет №27

1..Гидрометрическая вертушка- позволяет определить более точно, чем поплавки. В настоящее время пользуются вертушкой Н.Е Жестовского.

Скорость движения воды определяют по частоте вращения лопастного винта, которую учитывают с помощью электрического тока, подводимого от батарей через клеммы. Вертушка погружается в воду на необходимую глубину, перемещаясь по штанге. Скорость вращения винта фиксируется с помощью звонка. Одно замыкание электрической сигнальной цепи соответствует 20 оборотов винта. Скорость вычисляют после тарировки вертушки по специальным графикам или таблицам, в которых приводится скорость в зависимости от частоты вращения лопастного винта.

2. 24. Режимы уровней воды в реках. Графики частоты и обеспеченности. Гидрологические и водомерные посты. Их типы.

Гидрологические посты – для систематических наблюдений на реках при изучении режима. Водомерный пост – входит в состав гидрологического поста, наблюдения за уровнями и расходами (важно для гидромелиорации). Свайный: прямой участок реки, без подпора воды, на суше устанавливают репер, на берегу и по дну устанавливают сваи (перпендикулярно течению), превышение свай 0,6-0,8м, на 0,5м выше максимального и ниже минимального уровня воды, сваи металлические или деревянные (лиственница, дуб).

Реечный: при колебаниях до 5м, на обрывистом берегу, набережной или опоре моста устанавливают рейку (2×0,13×0,25).

Пост с самописцем: будка, колодец, соединённый трубой с водотоком, столик с самописцем («Валдай», ГР-38).

Режим уровней воды в реках: по результатам наблюдений составляют таблицы ежедневных уровней, строят хронологический график изменения уровня воды в реке, строят графики частота и обеспеченности. График

частоты: уровень воды разбивают на интервалы (10-15), измеренные уровни группируют по интервалам, на миллиметровке откладывают число дней стояния горизонтов в пределах данного интервала (на середине интервала), ГБВ - Наиболее часто повторяющийся уровень воды в водотоке. График обеспеченности: дни стояния воды в интервалах суммируют от верхних к нижним, определяют количество дней стояния воды выше уровня, точки ставят по нижним границам интервалов, обеспеченность показывает сколько дней уровень был не ниже заданного.

3). Капитаж грунтовых вод. Можно использовать для орошения или водоснабжения при небольших расходах воды. Каптажные сооружения устраивают в местах входа a родников для сбора родниковой воды. Каптаж нисходящего родника устраивают в виде водосборной камеры, ограждённой гравийным фильтром в месте выхода родника. Если нисходящий родник имеет рассредоточенный выход, то грунтовая вода перехватывается дренами и отводится в водосборную камеру. При каптаже водосходящих родников устраивают камеры в виде шпунтовых стенок. Полученную емкость очищают от наносов и заполняют камнем. В одной из стенок устраивают выход для воды. Если родник выходит из песчаных грунтов, целесообразно перед каменной наброской устроить гравийный фильтр, над каптажными сооружениями - бетонное перекрытие. При устройстве каптажных сооружений нельзя полностью перекрывать выход воды. При затруднении свободного истечения воды родник может найти другой выход. Д11я водоснабжения можно использовать и открытые источники реки, ручьи, водохранилища. Использование поверхностных источников часто оказывается предпочтительнее, поскольку в большинстве случаев это позволяет доставлять потребителям больше воды. При использовании для водоснабжения открытых источников необходимо заключение органов здравоохранения о пригодности воды для потребления. Внешне чистая вода не всегда пригодна для водоснабжения, особенно в качестве питьевой. Водозаборы необходимо располагать выше населённого пункта. В местах отбора воды выделяют санитарную зону и запрещают всякую хозяйственную деятельность. в прибрежной полосе про водят облесение. В реки, ручьи, водохранилища, используемые для водоснабжения, запрещается сброс сточных вод промышленных предприятий, жилых домов, животноводческих комплексов. Сброс неочищенных сточных вод в реки, ручьи, водохранилища запрещён вообще. В местах водозаборов глубина воды в водном источнике должна быть не менее 2,5 м. Берега в местах отбора воды должна быть устойчивыми, с удобными подъездами. Отбор воды целесообразно проводить с помощью металлических водозаборных труб. Трубу укладывают на 1,0-1,5 м ниже горизонта бытовых вод. Для задержания крупных предметов место расположения водозаборной трубы ограждают металлической решеткой. Для задержания мелких предметов и мусора на оголовок трубы устанавливают сетку. По трубе вода подается в помещение насосной станции.

Билет№28

3. Гидрологические и гидравлические расчеты. Гидрологические расчеты проводят для вычисления расчетных модулей стока, необходимых для определения размеров поперечных сечений водоприемников, каналов проводящей сети (магистральных и собирателей) и сооружений. При гидрологических расчетах устанавливают также модули стока для поверочных расчетов каналов на устойчивость против размыва и заиления и проверки сооружений на пропуск воды. При осушении лесных земель гидрологические расчеты проводят для следующих фаз режима стока: весеннего половодья, етнее-осенних паводков, меженного периода. Каналы проводящей сети, а также водоприемники рассчитывают на пропуск етнее-осенних паводков 25%-ной обеспеченности. По модулям стока 25%-ной обеспеченности производится проверка таких каналов на устойчивость размыву. При осушении в лесах зеленых зон проводящие каналы и

водоприемники рассчитывают по модулям стока етнее-осенних паводков 10%-ной обеспеченности. Устойчивость русел каналов на размыв проверяется по модулям стока весенних половодий 25%-ной обеспеченности. Проверку каналов на заиление при осушении лесных земель и высоту крепления откосов в неустойчивых грунтах проводят по модулям стока 50%-ной обеспеченности. Расчет мостов и труб на осушительных системах проводят по расчетным модулям 1-5%-ной обеспеченности. Трубы рассчитывают на безнапорный режим, не допуская полного затопления труб в расчетный период. Гидравлические расчеты проводят для определения размеров поперечных сечений регулируемых водоприемников и проводящих каналов. Поперечные сечения регулирующих каналов (осушителей и др.) принимают без расчета, устанавливая необходимую глубину и ширину по дну 0,3 м с необходимыми коэффициентами откоса. При гидравлических расчетах по расходам воды заданной обеспеченности подбирают поперечное сечение каналов, способных пропускать необходимые расходы воды. Расчет пропускной способности воды производится при ее уровне на 0,2-0,3 м ниже бровки канала. При осушении парков и лесопарков положение расчетного горизонта принимают равным 0,4-0,5 м ниже бровки. Каналы рассчитывают на пропуск воды после осадки торфа.