Ovládání vodního stolu - Watertable control

Watertable ovládání je praxe regulace výšky hladiny podzemní vody pomocí odvodnění . Jeho hlavní aplikace jsou v zemědělské půdě (ke zlepšení výnosu plodin pomocí zemědělských drenážních systémů ) a ve městech k řízení rozsáhlé podzemní infrastruktury, která zahrnuje základy velkých budov, podzemních tranzitních systémů a rozsáhlých inženýrských sítí ( vodovody , kanalizace , bouře) kanalizace a podzemní elektrické sítě ).

Popis a definice

Podpovrchové půdy odvodňování cíle na kontrolu podzemní vody z podzemních vod v původně podmáčené půdy v hloubce přijatelné pro účely, pro které se použije půdy. Hloubka podzemní vody s odtokem je větší než bez ní.

Obr
Obrázek 2. Výnos plodiny (Y) a hloubka hladiny podzemní vody (X v dm)

Účel

Při odvodňování zemědělské půdy je účelem kontroly hladiny podzemní vody stanovit hloubku hladiny podzemní vody (obrázek 1), která již nepříznivě nezasahuje do nezbytných zemědělských operací a výnosů plodin (obrázek 2, vytvořený pomocí modelu SegReg , viz stránka: segmentovaná regrese ).
Kromě toho může odvodňování půdy pomoci s kontrolou slanosti půdy .
Při návrhu odvodnění hraje důležitou roli hydraulická vodivost půdy .

Je třeba vyvinout kritéria pro odvodnění v zemědělství, aby se projektantovi a vedoucímu drenážního systému podařilo dosáhnout cíle, pokud jde o udržení optimální hloubky hladiny podzemní vody.

Obrázek 3. Pozitivní a negativní dopady odvodňování půdy

Optimalizace

Optimalizace hloubky hladiny podzemní vody souvisí s přínosy a náklady na drenážní systém (obrázek 3). Čím menší je přípustná hloubka hladiny podzemní vody, tím nižší jsou náklady na instalovaný drenážní systém k dosažení této hloubky. Snížení původně příliš malé hloubky odvodněním půdy má však vedlejší účinky . Je třeba je také zohlednit, včetně nákladů na zmírnění negativních vedlejších účinků.

Obrázek 4. Příklad účinků hloubky odtoku

Optimalizace odvodňovacího návrhu a vývoji kritérií odvodňovacích jsou popsány v článku o drenážní výzkumu .

Obrázek 4 ukazuje příklad vlivu hloubky odtoku na slanost půdy a různé parametry zavlažování / odvodnění simulované programem SaltMod .

Dějiny

Historicky odvodňování zemědělské půdy začalo kopáním relativně mělkých otevřených příkopů, které dostávaly jak odtok z povrchu země, tak odtok podzemních vod . Proto příkopy měly povrchovou i podpovrchovou odvodňovací funkci.
Na konci 19. století a na počátku 20. století se mělo za to, že příkopy brání zemědělským provozům a příkopy byly nahrazeny zakopanými liniemi z hliněných trubek (dlaždic), každá dlaždice dlouhá asi 30 cm. Odtud termín „ odvodnění dlaždic “.
Od roku 1960 se začalo používat dlouhé, pružné, vlnité plastové ( PVC nebo PE ) trubky, které bylo možné efektivně instalovat výkopovými stroji najednou . Trubky by mohly být předem zabaleny obalovým materiálem, jako je syntetické vlákno a geotextilie , které by bránily vstupu půdních částic do odtoků.
Odvodňování půdy se tak stalo silným průmyslovým odvětvím. Současně zemědělství směřovalo k maximální produktivitě, takže instalace odvodňovacích systémů přišla v plném proudu.

Obrázek 5. Řízené odvodnění

životní prostředí

V důsledku velkého rozvoje bylo mnoho moderních odvodňovacích projektů přepracováno , zatímco negativní vedlejší účinky na životní prostředí byly ignorovány. V kruzích s obavami o životní prostředí získala profese odvodňování půdy špatnou pověst, někdy oprávněně, někdy neopodstatněně, zejména když došlo k záměně odvodnění půdy s komplexnější činností rekultivace mokřadů . V dnešní době je trend zastánců tvrdé linie v některých zemích obrácen. Dále byly zavedeny kontrolované nebo řízené drenážní systémy, jak je znázorněno na obrázku 5 a diskutováno na stránce: Odtokový systém (zemědělství) .

Odtokový design

Obrázek 6. Geometrie systému pro odvodnění studny

Návrh podpovrchových drenážních systémů z hlediska dispozice, hloubky a rozteče odtoků se často provádí pomocí rovin podpovrchového odtoku s parametry, jako je hloubka odtoku, hloubka hladiny podzemní vody, hloubka půdy, hydraulická vodivost půdy a odtok odtoku. Vypouštění odtoku je zjištěno ze zemědělské vodní bilance .
Výpočty lze provádět pomocí počítačových modelů, jako je EnDrain, který využívá hydraulický ekvivalent Jouleova zákona v elektřině.

Odvodnění studní

Podpovrchového odtoku podzemní vody lze dosáhnout také čerpanými studnami ( vertikální odtok, na rozdíl od horizontálního odtoku). Drenážní vrty byly široce používány v programu kontroly slanosti a rekultivace (SCARP) v údolí Pákistánu Indus . I když zkušenosti nebyly příliš úspěšné, proveditelnost této techniky v oblastech s hlubokými a propustnými kolektory není na zahodění. Tyto i odstupy v těchto oblastech může být tak široká (více než 1000 m), aby montáž svislých odvodňovacích systémů by mohl být relativně levné ve srovnání s horizontální podpovrchového odvodnění (odvodňování potrubí, kanálů, jam, ve vzdálenosti 100 m nebo méně). Pro návrh pole studny pro ovládání hladiny podzemní vody může být užitečný model WellDrain.

Klasifikace

Klasifikaci drenážních systémů najdete v článku Drenážní systém (zemědělství) .

Účinky na výnos plodiny

Výnos cukrové třtiny versus hloubka podzemní vody, Austrálie. Kritická hloubka je 0,6 m.

Většina plodin potřebuje zalévání v minimální hloubce, protože v mělčích hloubkách trpí úroda poklesem úrody. U některých důležitých potravinářských a vlákninových plodin byla provedena klasifikace:

Oříznutí a umístění Tolerance
DWT (cm)		 Klasifikace Vysvětlení
Pšenice, delta Nilu, Egypt 45 Velmi tolerantní Odolává mělkým vodním stolům
Cukrová třtina, Austrálie 60 Tolerantní Hladina podzemní vody by měla být hlubší než 60 cm
Banán, Surinam 70 Mírně citlivý Výtěžek klesá u vodních stolů hlubších než 70 cm
Bavlna, delta Nilu 90 Citlivý Bavlna potřebuje suché nohy, vodní stůl by měl být hluboký
(Kde DWT = hloubka hladiny podzemní vody)

Viz také

Reference

externí odkazy

  • American Wick Drain - Výrobce odtoku pásu použitého ve zalévacím managementu
  • Kapitoly publikace ILRI 16 o „Zásadách a aplikacích odvodnění“ si můžete prohlédnout na: https://edepot.wur.nl/262058
  • Web o podmáčení a odvodňování půdy: [16]
  • Různé články o podmáčení a odvodňování půdy lze volně stáhnout z: [17]
  • Odpovědi na často kladené otázky týkající se podmáčení a odvodnění půdy viz: [18]
  • Zprávy a případové studie týkající se podmáčení a odvodnění půdy jsou k dispozici na adrese: [19]
  • Software pro zamokření a odvodnění půdy lze volně stáhnout z: [20]
  • Model podzemního odtoku podzemní vody pro kontrolu hladiny podzemní vody a slanosti půdy ( SaltMod ) lze volně stáhnout z: [21]
  • Kombinace SaltMod s polygonálním modelem proudění podzemní vody ( SahysMod ) lze volně stáhnout z: [22]