Поддержание оптимального режима грунтовых вод в период вегетации в сочетании с хорошим агротехническим комплексом предотвращает реставрацию засоления и создает благоприятные условия для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Несмотря на многие положительные стороны, вертикальный дренаж имеет и недостатки:

для обеспечения его работы необходимо оборудование погружными электронасосами, что значительно повышает стоимость строительства дрен и увеличивает эксплуатационные расходы;

при работе дрены вблизи и вокруг нее создается воронка депрессионной поверхности грунтовых вод, в результате почва неравномерно осушается;

при длительной и интенсивной работе вертикальных дрен, особенно большой их группы, возможно значительное ослабление и уменьшение напора вод водоносного слоя, из которого они откачивают воду, а это в некоторых случаях может привести к поступлению в водоносный и в верхний покровный слои почвы сильно минерализованных артезианских вод, залегающих глубже.

Имеются такие примеры, когда в связи с глубоким понижением уровня грунтовых вод увеличивается вымыв питательных веществ из почвы и снижение ее плодородия.

Вертикальный дренаж необходимо проектировать на откачку в основном динамических запасов грунтовых и подземных вод. Для этого требуются материалы большого комплекса изысканий и исследований природных условий конкретного массива. По этим материалам и данным анализа водно-солевого баланса определяют нагрузку на дренаж, объем избыточного количества воды, которое требуется отвести за пределы орошаемой территории.

В процессе работы вертикальный дренаж должен обеспечить создание нисходящего тока воды с понижением уровня грунтовых вод на заданную глубину (не менее 2,5 м) и поддерживать этот режим в течение всего периода эксплуатации оросительной системы.

При проектировании и выполнении фильтрационных расчетов вертикального дренажа устанавливают его параметры, тип и конструкцию дренажа, производительность по расходу воды (дебит скважины), гарантированное понижение уровня грунтовых вод, радиус влияния скважины (площадь дренируемой территории одной скважиной и группой скважин), расстояния между скважинами.

Параметры вертикального дренажа определяют по среднегодовой нагрузке эксплуатационного периода при работе дрен как в установившемся, так и в неустановившемся режиме.

В зависимости от периодов освоения засоленных орошаемых земель режим работы системы вертикального дренажа будет различным. В мелиоративный период режим работы обеспечивает отвод дренажных вод при рассолении почвогрунтов, в эксплуатационный - оптимальный водно-солевой режим.

Режим работы скважин зависит также от природно-хозяйственных условий. Он может быть постоянным по дебиту, постоянным по времени и переменным по числу работающих скважин, постоянным по периодам года. При использовании для орошения откачиваемых вод режим работы скважин согласуют с графиком водопотребления растений.

2. Вертикальный дренаж в Узбекистане

Важный элемент технического прогресса в мелиоративном строительстве Узбекистана - вертикальный дренаж орошаемых земель, получивший широкое развитие.

Систематический вертикальный дренаж, будучи одним из элементов инженерно-мелиоративного комплекса, вместе с современной техникой полива и агротехническими приемами позволяет создать необходимый мелиоративный режим - от автоморфного до гидроморфного - для неуклонного повышения плодородия почв и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур при наименьших затратах воды и труда.

Вертикальный дренаж обладает рядом технических преимуществ, выгодно отличающих его от других видов дренажа: он не занимает полезной площади, строительство его и эксплуатация не мешают сельскохозяйственному производству и могут вестись круглогодично; позволяет держать уровень грунтовых вод на любой заданной глубине, получить быстрый мелиоративный эффект, а также использовать откачиваемые подземные воды на орошение и промывки (если качество хорошее). Строительство скважин полностью механизировано, а эксплуатация легко может быть автоматизирована и телемеханизирована.

3. История развития и перспективы применения вертикального дренажа в Узбекистане

Узбекистану принадлежит первенство в развитии принципов применения и широком внедрении вертикального дренажа в стране. В конце 20-х - начале 30-х годов в Голодной степи, в Бухарской области (левобережье канала Шахруд), а затем в Ферганской долине проходили испытания одиночные колодцы различных конструкций. Наряду с этим проведены региональные гидрогеологические исследования. Появилось несколько очерков, характеризующих гидрогеологические условия оазисов Узбекистана с точки зрения перспективности применения вертикального дренажа, или "калифорнийских колодцев", как их тогда называли.

Слабая техническая оснащенность опытов, недостаточные изученность и разведанность гидрогеологических условий не позволили получить убедительные результаты, открывающие пути широкому внедрению вертикального дренажа в Узбекистане.

Прогресс в области буровой техники способствовал развертыванию разведочных гидрогеологических работ, широкое развитие получило строительство буровых колодцев для сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения пастбищ.

С 1946 г. по инициативе Б.Д. Коржавина начато исследование проблемы применения глубоких откачек грунтовых вод в целях ирригации мелиорации и водоснабжения. Анализировались и обобщались гидрогеологические материалы, определялись основные требования к скважинам вертикального дренажа, рассматривались перспективы его применения для республики, в частности для одного из важнейших объектов мелиорации - Голодной степи, составлялись прогнозные карты использования.

Разработаны методы строительства и конструкции скважин, особенно их водоприемной части (фильтров) в разных литологических условиях.

Выяснено влияние методов строительства и конструкций скважин на гидрогеологические ее параметры (дебит и удельный дебит), а также на стоимостные показатели.

Рассмотрены вопросы эксплуатации вертикального дренажа, автоматики на насосах, организации специальной службы, создания ремонтных бригад, баз, специализированных ПМК, использования откачиваемых вод и их отвода, надземных сооружений на скважинах,

Исследованы мелиоративные и технико-экономические показатели вертикального дренажа - модули дренажного стока, скорости выноса солей, скорости снижения уровня грунтовых вод и рассоления земель, а также вычислены капиталовложения в строительство, эксплуатационные затраты, окупаемость.

Все это позволило перейти к широкому внедрению вертикального дренажа в практику орошаемого земледелия, в результате к 1970 г. Узгипроводхоз, Ташкентское отделение Союзгипрорис и Средазгипроводхлопок при участии САНИИРИ разработали схемы и проекты по развитию систем вертикального дренажа, в том числе на осваиваемых Голодной и Каршинской степях.

4. Вертикальный дренаж и мелиоративные режимы