Melioracje wodne. Zadania i rodzaje melioracji

Transkrypt

1 Melioracje wodne Zadania i rodzaje melioracji Melioracje stosowane w rolnictwie obejmują zabiegi techniczne, biologiczne i organizatorsko-gospodarcze, które ulepszają lub przekształcają środowisko w celu zwiększenia produkcji rolnej. Stosowane są głównie na tych użytkach rolnych, gdzie ze względu na wadliwe gleby, niesprzyjające warunki wodne lub inne cechy środowiska same zabiegi agrotechniczne nie są w stanie stworzyć odpowiednio dobrych warunków dla uprawianych roślin. Korzystne oddziaływanie zabiegów melioracyjnych trwa przez wiele lat. W zależności od sposobu oddziaływania na środowisko wyróżnia się melioracje wodne, agromelioracje, fitomelioracje melioracje przeciwerozyjne. Melioracje wodne obejmują budowę urządzeń mających na celu odprowadzenie z gleby nadmiaru wody (melioracje odwadniające) bądź uzupełnienie jej okresowych niedoborów (melioracje nawadniające) w celu poprawy stosunków wodno-powietrznych gleby. Stosowany jest także dwustronny sposób regulacji stosunków powietrzno-wodnych (melioracje odwadniająco-nawadniające). Melioracje wodne mają także na celu ochronę użytków rolnych przed powodziami. W zależności od pełnionych funkcji i parametrów urządzenia melioracji wodnych dzielą się na podstawowe i szczegółowe. Do urządzeń melioracji wodnych podstawowych zalicza się m.in.: budowle piętrzące, ujęcia służące do poboru wody, kanały, rurociągi o średnicy co najmniej 0,6 m, budowle regulacyjne oraz przeciwpowodziowe, zbiorniki wodne. Urządzenia melioracji wodnych podstawowych wykonywane są z reguły na koszt Skarbu Państwa i stanowią jego własność (ustawa Prawo Wodne).

2 Do urządzeń melioracji wodnych szczegółowych należą: rowy (wraz z budowlami związanymi z nimi funkcjonalnie), drenowania, rurociągi o średnicy poniżej 0,6 m, stacje pomp do nawodnień ciśnieniowych, ziemne stawy rybne oraz groble na obszarach nawadnianych, systemy nawodnień grawitacyjnych i ciśnieniowych. Wykonywanie i finansowanie urządzeń melioracji wodnych szczegółowych należy głównie do właścicieli gruntów. Przy planowaniu, wykonywaniu oraz utrzymywaniu urządzeń melioracji wodnych podstawowych i szczegółowych należy kierować się potrzebami ochrony środowiska przyrodniczego. Agromelioracje dotyczą wadliwych gleb zarówno ciężkich, jak i lekkich. Mają one na celu poprawienie niewłaściwych warunków wodno-po- wietrznych, chemicznych i biologicznych głównie podglebia (poziomów glebowych poniżej warstwy ornopróchnicznej). Do zabiegów agromelioracyjnych zalicza się orkę agromelioracyjną, głęboszowanie, kretowanie stosowane na cięższych glebach, wgłębne nawożenie organiczne i mineralne, iłowanie i glinowanie gleb lekkich itp. Kretowanie ma na celu rozkruszenie zbitego podglebia z równoczesnym uformowaniem na odpowiedniej głębokości kanalików krecich, które odprowadzają nadmiar wody do drenów lub bezpośrednio do rowów (usprawniają działanie systemów melioracyjnych). Fitomelioracje polegają na poprawie warunków siedliskowych głównie przez tworzenie w krajobrazie rolniczym zadrzewień śródpolnych oraz zalesianie gruntów o małej przydatności rolniczej. Zadrzewienia poprawiają agroklimat oraz warunki wodne gleb, zmniejszają nasilenie erozji wodnej i wietrznej, chronią wody przed składnikami nawozowymi spływającymi z pól oraz korzystnie wpływają na równowagę biologiczną agroekosystemów. Melioracje przeciwerozyjne mają na celu ochronę gleb przed erozją.

3 Melioracje odwadniające Odwadnianie dotyczy użytków rolnych z okresowym bądź trwałym nadmiarem wody. Objawami nadmiernego uwilgotnienia gleb mogą być: okresowe utrzymywanie się wód na powierzchni terenu, zbyt wysoki poziom wody gruntowej w okresie wegetacji, zbyt powolne obsychanie gleb, wymakanie roślin. Nadmiar wody i brak dostatecznej ilości powietrza w glebie ogranicza rozwój roślin i ich plonowanie. Odwadnianie polega na usuwaniu nadmiaru wody z profilu gleby i obniżeniu poziomu wody gruntowej, a tym samym na poprawie warunków powietrznych i cieplnych w wierzchniej warstwie gleby. Odwadnianie przeprowadza się za pomocą rowów otwartych (zwykle na użytkach zielonych) lub za pomocą drenowania (zwykle na gruntach ornych). Może mieć również zastosowanie mieszany system odwodnienia, polegający na równoczesnym stosowaniu sieci rowów otwartych i sieci drenarskiej. Działanie systemów odwadniających jest wspomagane przez agromelioracje. Odwadnianie siecią rowów otwartych W zależności od pełnionych funkcji rowy dzielimy na: osączające - wykonywane w celu obniżenia poziomu wód gruntowych i odprowadzenia nadmiaru wody, zbierające - których zadaniem jest odprowadzenie wody z rowów osączajacych, opaskowe - których zadaniem jest niedopuszczenie lub ograniczenie dopływu na dany teren wód powierzchniowych i gruntowych, napływających z wyżej położonych terenów, i odprowadzenie ich poza meliorowany obszar, obwodowe (ulgowe, burzowe) - które zabezpieczają teren przed wodami powodziowymi. Głębokość odwodnienia zależy od gęstości sieci rowów, ich głębokości oraz od zwięzłości gleby. Odwadniające działanie rowu zależnie od zwięzłości gleby przedstawiono na rys. Linią przerywaną zaznaczono poziom wody gruntowej w glebie (tzw. krzywe depresji) między rowami odwadniającymi.

4 Działanie rowów odwadniających w zależności od zwięzłości gleby; h - głębokość odwodnienia w środku łanu, l - rozstawa rowów Na glebach lekkich odwadniające działanie rowów jest większe (płaska krzywa depresji i głębiej położona) niż na glebach zwięzłych. Zależnie od warunków i potrzeb odwodnienia, głębokość rowów osączających waha się w granicach 0,8-1,2 m, a rozstawa rowów m. System rowów otwartych, obok odwodnienia terenu, powinien umożliwiać w miarę potrzeby uzupełnienie niedoborów wody w glebie przez zahamowanie jej odpływu i spiętrzanie w rowach przy użyciu specjalnych zastawek. Odwadnianie za pomocą rowów otwartych ma zalety i wady. Do zalet należą: duża przepustowość i sprawne odprowadzanie wody z powierzchni pól (po opadach) i wód odsączonych z gruntu, przy stosunkowo małych spadkach terenu. mała materiałochłonność wykonania rowów. Do wad rowów zaliczamy: zmniejszenie powierzchni produkcyjnej (o 5-10%), utrudnianie mechanizacji prac na pociętych" rowami polach czy użytkach zielonych, znaczne nakłady na konserwację (wykaszanie skarp, odmulanie).

5 Drenowanie Drenowaniem nazywa się odwodnienie za pomocą sieci podziemnych przewodów, do których może przesiąkać woda z gruntu. Drenowanie eliminuje niedogodności odwadniania rowami, jest bardziej trwałe i równomierniej obniża poziom wód gruntowych. Wadą jest zwiększone wymywanie z gleby wapnia i składników nawozowych, zwłaszcza azotanów w okresach poza wegetacją roślin. Sieć drenarska (rys.) składa się z: rurociągów odsączających, tzw. sączków (o małej średnicy), i zbieraczy (o większej średnicy) oraz ze studzienek drenarskich. Sieć drenarska - układ sączków i zbieraczy z zaznaczonymi studzienkami Sączki drenarskie (ceramiczne lub z tworzyw sztucznych) przejmują nadmiar wody z otaczającego gruntu i odprowadzają ją zgodnie ze spadkiem do zbieracza. Zbieracze odprowadzają wodę do odbiornika, którym mogą być rowy odpływowe, cieki naturalne, stawy, jeziora. Zbieracze w odbiorniku zakończone są okratowanym i wzmocnionym wylotem.

6 Odwadniające działanie sączków drenarskich jest uzależnione od głębokości, na jakiej zostały ułożone oraz od rozstawy (rys.). Działanie sączków drenarskich w zależności od rozstawy; a - krzywa depresji, I 1 - rozstawa zbyt duża, I 2 - rozstawa właściwa Na gruntach ornych głębokość ich przykrycia waha się w granicach 0,7-1,1 m, a rozstawa między sąsiednimi sączkami wynosi 8-30 m i jest większa na glebach lżejszych, a mniejsza na zwięzłych. Obszar zdrenowany, z którego woda jest odprowadzana za pośrednictwem jednego wylotu, nazywa się działem drenarskim. Na głównych ciągach sieci drenarskiej buduje się studzienki drenarskie (rys.). Dno studzienki jest położone o 0,5-0,7 m niżej od poziomu odpływu wody i stanowi osadnik, w którym zbierają się namuły niesione rurociągiem dopływowym. Chroni to sieć przed zamuleniem. Osadniki powinny być corocznie czyszczone. Schemat studzienki drenarskiej

7 Melioracje nawadniające Nawadnianie roślin ma na celu uzupełnienie niedoborów wody w glebie. Jej deficyt jest wywoływany głównie przez niedostatek opadów. Dotyka on częściej gleb lżejszych, charakteryzujących się małą retencyjnością. Obecny stan gospodarki wodnej w Polsce cechują ubogie zasoby wody oraz zwiększające się obszary dotknięte jej deficytem. Należy więc zwiększać liczbę zbiorników retencyjnych oraz ograniczać odpływ wody z użytków rolnych i jej straty w wyniku parowania przez stosowanie odpowiednich zabiegów fitomelioracyjnych oraz agrotechnicznych. Nawadnia się przede wszystkim rośliny o największych wymaganiach wodnych (np. użytki zielone, sady, wiele gatunków warzyw, roślin pastewnych, przemysłowych), w których uprawie są stosowane nowoczesne technologie zapewniające uzyskanie wysokich i dobrej jakości plonów. Każdy system nawadniający składa się z zespołu urządzeń technicznych, które spełniają następujące funkcje:

8 gromadzenie wody w sztucznych zbiornikach retencyjnych lub akwenach naturalnych, ujęcie wody w miejscach poboru, doprowadzenie wody do obszarów nawadnianych, rozprowadzenie wody na powierzchni nawadnianej. Biorąc pod uwagę kierunek ruchu wody w nawadnianej warstwie gleby, można wyróżnić dwie podstawowe grupy systemów nawadniania: nawadnianie podpowierzchniowe, w których gleba jest zasilana wodą podsiąkową przy udziale sił kapilarnych; są to nawodnienia podsiąko- we i przesiąkowe (wgłębne) nawadnianie powierzchniowe, w którym gleba jest zasilana wodą przesiąkającą przy udziale sił grawitacyjnych i kapilarnych; są to nawodnienia: zalewowe, stokowe, bruzdowe, deszczowniane i mikrona- wodnienia. Ze względu na sposób dostarczania wody na teren nawadniany, wyróżniamy nawodnienia ciśnieniowe (deszczowniane i mikronawodnienia) oraz grawitacyjne (podsiąkowe, wgłębne, zalewowe, stokowe, bruzdowe). W Polsce wykorzystuje się głównie nawodnienia podsiąkowe na użytkach zielonych. Na mniejszą skalę stosowane jest nawadnianie deszczowniane, chociaż mogłoby mieć znaczny wpływ na podniesienie poziomu produkcji rolnej. Obserwuje się coraz większe zainteresowanie najnowocześniejszymi systemami nawadniania, tj. mikronawodnieniami. Nawodnienia podsiąkowe Nawodnienia podsiąkowe należą do najprostszych i najtańszych. Są oszczędne pod względem zużycia wody. Stosuje się je najczęściej na użytkach zielonych, położonych na płaskich terenach o małych spadkach oraz przy stosunkowo płytkim zaleganiu wód gruntowych. Nadają się również do dwustronnego regulowania stosunków wodnych na gruntach ornych. Wadą takiego sposobu nawodnienia jest słabe przewietrzanie gleby. Do tego typu nawodnień jest wykorzystywana ta sama sieć melioracyjna co do odwodnień (rowy i dreny) pod warunkiem, że jest wyposażona w odpowiednie urządzenia piętrzące

9 wodę w rowach (zastawki, przepusty z zastawkami). W okresach nadmiaru wody, rowy i dreny służą do jej odprowadzania, natomiast w okresach niedoboru woda jest piętrzona w rowach w celu podniesienia zwierciadła wody gruntowej (rys ). W skład tego systemu nawadniania może wchodzić także sieć rowów doprowadzających wodę spoza obszaru nawadnianego. Działanie rowu podczas podsiąku; 1 - poziom wody na początku nawadniania, 2 - poziom wody pod koniec nawadniania Nawadnianie podsiąkowe może nie być skuteczne, kiedy rowy i dreny prowadzą bardzo małe ilości wody lub wysychają, a nie ma możliwości doprowadzenia wody do rowów z pobliskiego źródła. Nawodnienia zalewowe Nawodnienia zalewowe polegają na nawadnianiu gleby przez krótkotrwałe zalanie powierzchni kwater otoczonych specjalnymi groblami. Woda może być doprowadzona do każdej kwatery oddzielnie lub przepływać kolejno przez coraz niżej położone. Woda wsiąkając, powoduje zwiększenie wilgotności gleby. System ten odznacza się dużym zużyciem wody, a stosowany jest na użytkach zielonych, które lepiej znoszą okresowe zalewy niż rośliny połowę. Nawodnienia deszczowniane Nawodnienie deszczowniane polega na dostarczaniu wody roślinom za pomocą deszczowni, a więc w sposób zbliżony do naturalnego deszczu. Deszczownia składa się z następujących elementów:

10 ujęcia wody wraz z agregatem pompowym podającym wodę pod ciśnieniem do rurociągów rurociągów doprowadzających wodę od pompy na deszczowany obszar rurociągów deszczujących - urządzeń znajdujących się na nawadnianym polu, wyposażonych w zraszacze, których zadaniem jest rozpryskanie podawanej wody. Stosowane są następujące deszczownie: przenośne - wszystkie elementy deszczowni mogą być przenoszone w dowolne miejsce półstałe - niektóre elementy zamocowane są na stałe, np. agregat pompowy i rurociąg doprowadzający, a rurociągi powierzchniowe i deszczujące są przenośne (rys.) Schemat deszczowni półstałej

11 stałe, w których wszystkie elementy, łącznie ze zraszaczami, umiejscowione są na stałe. Do nawadniania warzyw i innych roślin w uprawie polowej polecane są zwłaszcza deszczownie ruchome, tzw. deszczownie szpulowe. Nawadnianie deszczowniane znajduje szerokie zastosowanie ze względu na wiele zalet. Należą do nich: nawadnianie różnych gleb, niezależnie od ukształtowania terenu nawadnianie wszelkich użytków rolnych (użytki zielone, grunty orne, sady) stosunkowo małe straty wody w procesie nawadniania, oszczędne gospodarowanie wodą dzięki dokładniejszemu dostosowaniu dawek polewowych do stanu wilgotności gleby i potrzeb wodnych roślin dokładne dawkowanie wody w czasie możliwość równoczesnego rozprowadzenia z wodą nawozów mineralnych, gnojowicy i środków ochrony roślin oraz deszczowania ochronnego przed przymrozkami. Główne wady deszczowania to energochłonność oraz wysokie koszty urządzeń technicznych. Terminy nawodnień ustalane są zwykle na podstawie oceny niedoboru wody w glebie, który można określić wg następujących kryteriów: zawartości wody w stosunku do polowej pojemności wodnej gleby (ppw), potencjału wodnego gleby (siły ssącej gleby). Ustalając terminy nawodnień na podstawie polowej pojemności wodnej, przyjmuje się, że w uprawach polowych optymalny stan uwilgotnienia gleby nie powinien być mniejszy niż 65-75% ppw. Gdy gleba przesycha, jej siła ssąca zwiększa się. Pomiaru siły ssącej gleby (w kpa) dokonuje się za pomocą tensjometru. Na glebach lżejszych nawadnianie rozpoczyna się przy wskazaniach tensjometru kpa, a na cięższych kpa. Jednorazowa dawka polewowa zależy od rodzaju gleby, jej pojemności wodnej oraz nawadnianego gatunku rośliny. Dla upraw polowych może się wahać w granicach 10-40

12 mm ( m 3 wody na 1 ha), a dla drzew owocowych mm ( m 3 wody na 1 ha). Szczególnie ważne jest zapewnienie odpowiedniego nawilgocenia gleby w okresach krytycznych dla rozwoju roślin. Intensywność deszczowania (ilość wody podana na powierzchnię pola w ciągu godziny) wynosi od 10 mm opadu na glebach cięższych i mniej przepuszczalnych do 20 mm opadu na glebach lżejszych. Nawodnienia kroplowe Nawadnianie kroplowe jest jednym z systemów mikronawodnień. Polega na dostarczaniu wody lub roztworów nawozowych w postaci kropel bezpośrednio do strefy korzeniowej roślin (rys.). Nawadnianie kroplowe - dostarczanie wody w postaci kropel bezpośrednio do strefy korzeniowej. Charakteryzuje się małym zużyciem wody oraz dużą efektywnością.

13 Schemat systemu nawodnień kroplowych (rys. ). Przewody nawadniające z emiterami można rozłożyć na powierzchni gleby wzdłuż rzędów roślin lub umieścić płytko pod powierzchnią gleby. Woda i nawozy podawane są w małych i częstych dawkach, przez co zmniejsza się ich przenikanie poza strefę korzeniową. Podczas nawadniania nie zwilża się liści, co ogranicza ryzyko rozwoju chorób grzybowych. Zużycie wody w nawodnieniach kroplowych jest o 30-70% mniejsze w stosunku do nawodnień deszczownianych. Mniejsze jest także zużycie energii na pompowanie wody oraz mniejsze zapotrzebowanie siły roboczej. Do wad tego systemu należą duże wymagania dotyczące jakości wody używanej do nawodnień oraz wysoka cena urządzeń do uzdatniania i rozprowadzania wody. Woda nie powinna zawierać zbyt dużo bakterii oraz związków żelaza, manganu, wapnia i magnezu, które przyczyniają się do zatykania emiterów.

14 Nawadnianie kroplowe jest stosowane przede wszystkim w szklarniach i tunelach foliowych, ale znajduje coraz szersze zastosowanie m.in. w sadach, szkółkach, na plantacjach roślin jagodowych, w uprawie polowej warzyw. Konserwacja urządzeń melioracyjnych Urządzenia melioracyjne są wystawione na szkodliwe działanie wielu czynników: atmosferycznych, przepływającej wody, zarastającej je roślinności, a także działalności człowieka i zwierząt. Muszą więc podlegać corocznej konserwacji, zapewniającej ich należytą sprawność oraz długi okres użytkowania. Utrzymywanie urządzeń melioracji wodnych szczegółowych należy do zainteresowanych właścicieli gruntów, a jeżeli urządzenia te są objęte działalnością spółki wodnej - do tej spółki. Nieprawidłowe działanie systemu melioracyjnego może być spowodowane m.in. przez: zamulenie dna rowów oraz zarastanie dna i skarp roślinnością (ograniczają przepływ wody) uszkodzenie rowów przez przepływającą wodę, zamarzanie i rozmarzanie gleby wymywanie i obsuwanie się skarp niszczenie skarp rowów przez zwierzęta i ludzi uszkodzenie budowli (zastawek, przepustów, przepędów, stopni, by- strotoków, wylotów drenarskich itp.) zniszczenie umocnień skarp rowów (płotków, kiszek, darniowania, okładzin i bruków) uszkodzenia powstające przy budowlach (rozmycie skarp, podmycie przyczółków) uszkodzenia i zamulenia rurociągów drenarskich. Konserwacja rowów i kanałów polega na wykaszaniu i usuwaniu roślin ze skarp 2 razy w roku i odmulaniu dna co 2-3 lata oraz naprawach dna rowu, skarp i umocnień (w miarę potrzeb), usuwaniu z rowów wszelkich przeszkód tamujących odpływ wody.

15 Urządzenia piętrzące, przepusty na rowach i inne budowle należy systematycznie zabezpieczać i naprawiać. Konserwacja urządzeń drenarskich polega na utrzymaniu w dobrym stanie rowów odbierających wodę ze zbieraczy oraz naprawie wszelkich uszkodzeń w sieci drenarskiej, w studzienkach i wylotach. Podczas robót konserwacyjnych w rowach odpływowych należy sprawdzić i naprawić wszystkie wyloty, które powinny być oczyszczane przynajmniej 1 raz do roku. Ze studzienek należy usuwać namuły. Konserwacja sieci drenarskiej sprowadza się do usuwania jej uszkodzeń i zamulenia. O uszkodzeniach świadczą wymokliska i znaczne zawilgocenia lokalne. Uszkodzenia naprawia się przez wymianę rurek odsączających. Przy zamuleniu czyści się rurociągi przeciągając drut. Jeśli czyszczenie rurociągów drutem jest nieskuteczne, odkopuje się je i po opłukaniu każdej rurki układa się je od nowa. Obsługa i konserwacja urządzeń deszczownianych powinna być prowadzona zgodnie z przepisami technicznymi odpowiednimi do typu deszczowni.