Drainage Module – An Important Indicator of the Hydrological Effect of the Drainage

Abstract

Український гідрометеорологічний інститут НАН України та ДСНС України, пр. Науки, 37, м. Київ, 03028, Україна МОДУЛЬ ДРЕНАЖНОГО СТОКУ ЯК ВИЗНАЧАЛЬНИЙ ПОКАЗНИК ЕФЕКТИВНОЇ ДІЇ ДРЕНАЖУ (Представлено членом редакційної колегії д-ром геол. наук, проф. О.Є. Кошляковим) Фільтраційні розрахунки дренажу є фундаментальним завданням меліоративної гідрогеології. Вони необхідні як при зрошенні земель (запобігання засолення), так і при осушенні. Найважливішими параметрами закритого дренажу як головного засобу регулювання рівня ґрунтових вод та їхнього стоку до водоприймачів є відстань між дренами та глибина закладення дрен. Ці параметри залежать від комбінації гідрогеологічних, кліматичних і рельєфотвірних чинників. Природна дренованість території характеризується модулем підземного стоку, а штучна -дренажного стоку, величина якого забезпечує відведення зайвої води із ґрунту до необхідної норми осушення за визначений термін часу. Для виділення чинників, які впливають на розрахункові параметри дренажу, розглянуто два методи розрахунку міждренних відстаней: гідромеханічний, що ґрунтується на теоретичних засадах руху води в природних і технічних системах, та емпіричний, що ґрунтується на переважно статистичному опрацюванні даних численних натурних досліджень. Для кожного із методів виділено переваги та недоліки, викликані невизначеностями при схематизації чинників, що визначають параметри дренажу та ефективність його роботи. За результатами дослідження сформовано структурно-логічну схему, яка відображає вплив головних природних умов (кліматичних, гідрогеологічних, рельєфу) проектних показників ефективної дії дренажу (норма осушення, час, швидкість та обсяги водовідведення) на його розрахункові параметри (модуль дренажного стоку, міждренна відстань, віддаль від осі дрени до водотриву, діаметр дрени, характеристики фільтра тощо). Ці три групи чинників і показників є елементами складної багатопараметричної моделі. Для дослідження впливу мінливості основних чинників на відстані між дренами використано загальноприйняту формулу (ДБН В.2.4-1-99) з урахуванням розробок О.Я. Олійника та А.І. Мурашка, яка враховує конструктивні особливості матеріального горизонтального дренажу. Також застосовано методи статистичного моделювання та теорії імовірності, за допомогою яких розроблено математичні моделі для визначення середнього квадратичного відхилення визначального чинника досліджуваної функції. Визначено, що модуль дренажного стоку кореспондується з величинами норми осушення та часу відведення надлишкової вологи і має істотний вплив на відстань між дренами (86...98 %). На основі запропонованого імовірнісного способу оцінювання модуля дренажного стоку розраховано, що відстані між дренами можна збільшити в 1,10...1,23 рази без істотного зменшення ефективності їхньої роботи, що дозволяє скоротити фінансові затрати на облаштування дренажу. Ключові слова: дренаж, параметри, модуль дренажного стоку, міждренна відстань, неусталений рух, рівень ґрунтових вод, норма осушення, методи розрахунку, чинники, ефективність дії дренажу.

Principles of Calculations and Arrangement of Local Drainage Systems in Private Building Territories

“…Although the tasks of the drainage system on agricultural land and in built-up areas are different, the requirement for optimization of drainage parameters is common, which consists of determining such values for which capital investments in construction would be minimal, while ensuring that the groundwater level is below critical depths and norms drying [7,9]. The approaches and principles of drainage calculation are also similar.…”

“…However, despite the high level of existing methods for determining the main parameters of drainage and a large number of calculation options [7,8,[10][11][12][13], which is associated with significant variability of hydrogeological conditions and a large list of agricultural and technical tasks, there is a lack of rational approaches to calculation substantiation of the method of drainage of small built-up areas, where the arrangement of contour drainage is impossible. For this, in most cases, it is necessary to use the formulas for single drains, while the possibility of the existence of drainage in neighboring areas should be taken into account, which is mostly designed without taking into account the combined operation (superimposed action of the drainage).…”

“…Assessment of the load on the drainage (Fd, m 3 /m 2 ) allows establishing the drainage flow module qр, m 3 /day from 1 m 2 the main indicator of the efficiency of the drainage [7], which combines hydraulic and filtration calculations and can defined as:…”