Гидротехническая мелиорация — это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на улучшение существующих природных условий, оказывающих неблагоприятное влияние на объекты ландшафтной архитектуры. Методами гидротехнической мелиорации являются: осушение переувлажненных земель (дренаж); орошение почв в условиях недостаточного увлажнения (ирригация); обводнение; борьба с эрозией почв, оползнями и другими неблагоприятными природными факторами. В статье подробно рассматривается метод строительства дренажа. Для решения вопроса о целесообразности дренажа необходимо опираться главным образом на объективные природные признаки. Диагностические признаки разделяют на четыре основные группы: внешние признаки, диагностика по растительности, почвенные показатели и агротехнические показатели. Практическое использование диагностических признаков на практике заключается в том, что если присутствуют два – три признака из разных групп, то устройство дренажа на данном объекте необходимо. Наличие торфянистого или торфяного горизонта всегда свидетельствует о необходимости устройства дренажа.

The hydrotechnical melioration is a complex of organizational and technical measures that are aimed at improving the existing natural conditions madversing effects on the objects of landscape architecture. The methods of hydrotechnical melioration are draining wetlands (a drainage), a lavage of soils in the conditions of insufficient hydration (an irrigation), a supplying with water, combating with a soil erosion, slumps and other adverse natural factors. The article focuses on the method of the drainage’s construction. To resolve the question about whether drainage is necessary to rely primarily on objective natural signs. Diagnostic signs are divided into four main groups: external signs, diagnosis by vegetation, soil parameters and agronomic indicators. Practical use of these diagnostic signs in practice is that if there are two or three characteristics of different groups, then the drainage system at the facility necessary. The presence of peat horizon always demonstrates the need for drainage.

Ключевые слова: мелиорация, дренаж, ландшафтная архитектура, водный режим грунта, степень увлажнения

Key words: melioration, drainage, landscape architecture, water regime of soil, the degree of hydration

Под гидротехническими мелиорациями понимается комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на улучшение (мелиорацию) существующих природных условий, оказывающих неблагоприятное влияние на объекты ландшафтной архитектуры (например, улучшение состояния почв, подверженных избыточному, недостаточному увлажнению или различным видам водной эрозии). К таким мероприятиям можно отнести защиту зданий и различных сооружений ландшафтной архитектуры от подтопления и затопления, а также от последствий морозного пучения грунтов [1].

Все предпринимаемые меры воздействия на природную среду связаны с регулированием водного режима почв и грунтов, а также стока рек, ручьев и других элементов гидрографической сети, осуществляемых методами гидротехнической мелиорации: осушение переувлажненных земель (дренаж); орошение почв в условиях недостаточного увлажнения (ирригация); обводнение; борьба с эрозией почв, оползнями и другими неблагоприятными природными факторами.

Одновременно методами гидротехнической мелиорации можно добиваться повышения эстетичности и комфортности элементов ландшафта, а также улучшения микроклимата приземного слоя воздуха путем строительства водоемов, водотоков, водопадов, водяных гротов, улучшения природных источников (родников), фонтанов и других водяных сооружений, объединяемых общим названием «гидропластика ландшафта».

В результате снеготаяния и выпадения дождевых осадков на поверхности земли образуется поверхностный сток. В результате неровности поверхности и строительства ряда сооружений в отдельных местах происходит скопление воды, вызывающее подтопление объектов озеленения и сооружений ландшафтной архитектуры. Для предотвращения этого негативного процесса необходима организация поверхностного стока. Для этого проводится комплекс инженерных мероприятий, включающих в себя вертикальную планировку территории и устройство специальной системы водоотведения, которую называют дождевой канализацией. Устройство системы водоотведения не только предупреждает подтопление территории, но и препятствует развитию процессов эрозии, образования оврагов, оползней, повышения уровня грунтовых вод и затопления объектов ландшафтной архитектуры.

В условиях избыточного увлажнения озеленяемого объекта такой подход недопустим, так как приводит к дополнительному увлажнению и переувлажнению. В этом случае необходим отвод поверхностного стока наряду с мероприятиями по понижению уровня грунтовых вод.

На городских объектах озеленения устраивают закрытую систему дождевой канализации, которая включает в себя как систему открытых лотков вдоль дорог, площадок и границ различных комплексов, так и систему трубопроводов различного диаметра, проложенных ниже глубины промерзания грунтов.

Помимо дождевых вод с территории различных объектов ландшафтной архитектуры необходимо удалять и другие виды сточных вод (бытовых, промышленных), для чего используются различные виды и системы водоотведения.

В результате природных процессов (выпадение дождя, снега 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 удаления избытка почвенно-грунтовых вод применяют дренаж, а для удаления избытка поверхностных вод — дождевую канализацию.

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 [2].

В России традиционно используют два основных термина: «осушение» – для удаления избытка воды сетью открытых каналов; «дренаж» – для удаления избытка воды системой подземных водотоков. 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. Например, дренаж необходим там, где без него вообще невозможна посадка зеленых насаждений. В то же время могут быть такие ситуации, когда посадка зеленых насаждений возможна, 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 [3].

Внешние признаки проявляют себя в основном в весенний и летний периоды, а их оценка производится визуально. 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.

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 относят 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 [4].

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 достаточно высокая зона одревесневших корней, 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 остаются 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 [5].

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 метода раскатывания образца в жгут и его сгибания. 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. Также агротехническим показателем является несоответствие физических и водных свойств почв потребностям растений.

Практическое использование приведенных выше диагностических признаков на практике заключается в том, что если присутствуют два – три признака из разных групп, то устройство дренажа на данном объекте необходимо. Наличие торфянистого или торфяного горизонта всегда свидетельствует о необходимости устройства дренажа.

При проектировании дренажной системы в Имеретинской низменности и при создании ландшафтной архитектуры на данной территории были активно использованы вышеуказанные диагностические признаки.

Список литературы:

1. Маслов Б.С. Мелиорация и водное хозяйство: Справочник. В 7 т. Т. 3. Осушение. — М.: Агропромиздат, 1985. – 447 с.
2. Бердянский В.В. Бердянский В.Н. Создание и внедрение новых эффективных конструкций горизонтальных дрен закрытого типа и рациональных способов их строительства: В кн. Мелиорация: этапы и перспективы развития. Материалы международной научно-производственной конференции. – М., 2006. – 244 с.
3. Бабиков Б. В. Гидротехнические мелиорации: учебник 3-е изд. – СПб.: ЛТА, 2002. – 294 с.
4. Видина А. А. Практическое занятие по ландшафтоведению. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. — 84 с.
5. Зайдельман Ф. Р. Мелиорация почв: учебник: 3-е изд. — М, Изд-во МГУ, 2003. – 448 с.