Мелиоративные системы, построенные на современном научно-техническом уровне, должны обеспечивать интенсивное осушение поймы: своевременно отводить поверхностные воды и понижать грунтовые, подавать воду на поля в засушливые периоды, создавать условия для беспрепятственной работы сельскохозяйственных машин и автотранспорта. Процесс регулирования водного режима в почве (отвод избыточных вод и подача недостающих) должен быть автоматизирован.
На поймах в зависимости от их типов и использования следует применять следующие методы осушения:
- регулирование продолжительности паводкового затопления;
- преграждение и регулирование поступления делювиальных, грунтовых, грунтово-напорных вод с водосбора на пойму и фильтрационных из рек и водохранилищ;
- понижение и регулирование уровня грунтовых вод;
- ускорение и регулирование отвода атмосферных осадков и послепаводковых вод с поймы.
Кроме того, на пойменных землях нужно проводить увлажнительные мероприятия путем шлюзования и дождевания. В зависимости от конкретных условий проводят регулирование реки-водоприемника или обвалование затопляемыми или незатопляемыми дамбами русла реки; задержание поверхностного стока в водохранилищах; перераспределение стока с водосбора на пойму путем гидромелиоративных, агролесомелиоративных, агротехнических мероприятий и строительства водохранилищ.
Регулировать поступление делювиальных вод на пойму можно нагорными каналами со шлюзами-регуляторами и водовыпусками. В настоящее время нагорные каналы только перехватывают поступающие на пойму делювиальные воды, которые вызывают заболачивание и образуют конусы выноса на разных участках поймы. На водосборах с плодородными почвами, когда склоновые воды содержат питательные вещества, кислород и благоприятные почвенные бактерии, воду из нагорных каналов через шлюзы и водовыпуски следует направлять во время разливов на пойму или участки ее, где в этом имеется необходимость. Если паводок проходит поздно, склоновые поверхностные воды бедны питательными веществами и поступление их на пойму ухудшит их и без того неблагоприятный ее водный режим, воду из нагорных каналов сбрасывают за пределы поймы.
Нагорные каналы необходимы также для борьбы с пожарами. Вода в них подается из верхних бьефов шлюзов на реке или из водохранилищ на притока; в начале и в конце их целесообразно соединять с рекой, чтобы в периоды паводка пропускать воду для разгрузки русла, а в вегетационный период подавать ее для увлажнения поймы.
Ловчие каналы преграждают и регулируют поступление грунтовых и грунтово-напорных вод с водосбора на пойму. Ими могут быть в зависимости от условий открытые каналы с креплением деревом или железобетонными плитами, трубчатые горизонтальные дрены, вертикальные или горизонтальные дрены с вертикальными колодцами. Глубина заложения ловчих каналов и горизонтальных дрен определяется необходимостью понижения уровня грунтовых вод и гидрогеологическими условиями территории.
Ловчие каналы прокладывают по границе пойм и прилегающих к ним склонам, в местах выклинивания и наивысших уровней грунтовых вод или пьезометрических уровней грунтово-напорных вод.
По расположению в плане нагорные и ловчие каналы бывают непрерывные, прерывистые, Y-образные.
При грунтово-напорном питании, когда водоносные грунты перекрыты толщей водонепроницаемых или плохопроницаемых глинистых, суглинистых грунтов и торфяником, ловчие каналы или соответствующие им дренажи должны прорезать всю водонепроницаемую толщу и врезаться доньями в водоносные грунты. Только в этом случае они наиболее эффективно перехватят грунтовые воды и понизят их пьезометрический уровень.
Грунтовые и грунтово-напорные воды обычно несут с собой минеральные вещества, заболачивая притеррасные участки поймы, или выклиниваются через воронки в грунте в разных местах. При проектировании ловчих каналов нужно учитывать как благоприятное, так и отрицательное воздействие этих вод. Во вневегетационный период следует обеспечить поступление их на пойму для обогащения почвы необходимыми питательными веществами. Во время производства сельскохозяйственных работ и в вегетационный период, когда избыточное увлажнение поймы нежелательно, а бескислородные и холодные грунтовые и грунтово-напорные воды, поступающие с водосбора, даже вредны культурным растениям, их сбрасывают за пределы поймы.
Открытые ловчие каналы с деревянным креплением, врезающиеся в водонасыщенные грунты, недолговечны, поэтому целесообразно строить закрытые головные дренажи. Головные дрены с вертикальными колодцами в пойме р. Прони успешно работают второе столетие.
Иногда нагорные каналы совмещают с ловчими. Hагорно-ловчие каналы проектируют, когда водосборные площади поверхностных вод небольшие или покрыты лесом и кустарником, преграждающим поступление в ловчие каналы наносов с водосбора.
Поступление из реки фильтрационных вод на пойму преграждается береговым дренажем, который служит также для устранения на пойме подпоров грунтовых вод от водохранилищ. Береговой дренаж может быть в виде открытых каналов, закрытых горизонтальных дрен, вертикальных колодцев, горизонтальных дрен с вертикальными колодцами. Воду из берегового дренажа отводят самотеком в нижний бьеф создающих подпор сооружений, а если эти сооружения расположены далеко от осушаемой поймы — насосными станциями.
При продолжительном затоплении пойм паводковыми водами и невозможности или экономической нецелесообразности регулирования водоприемника поймы ограждают затопляемыми или незатопляемыми дамбами.
Незатопляемые дамбы обычно строят для преграждения затопления наиболее ценных в сельскохозяйственном отношении земель. Вдоль дамб устраивают береговой дренаж для перехвата фильтрационных вод из водохранилищ и понижения уровня грунтовых вод на обвалованной территории.
Воду из нагорных и ловчих каналов, ограждающих обвалованную пойму, сбрасывают самотеком для разгрузки насосных станций. Вода с пойм, обвалованных затопляемыми дамбами, сбрасывается в реку самотеком до уровня гребня дамб, а ниже—насосными станциями.
На огражденной от притока внешних вод пойме отвод поверхностных вод и понижение уровня грунтовых достигаются открытой или закрытой, мелкой частой или глубокой редкой осушительной сетью.
На некоторых нешироких поймах с хорошо водопроницаемыми грунтами понизить уровень грунтовых вод можно только регулированием водоприемника или береговым дренажем, или береговыми дренами и ловчими каналами, или тальвеговыми каналами и регулированием водоприемника.
Открытая регулирующая сеть применяется при осушении заторфованных пойм для предварительного осушения и осадки торфа, для ускорения стока паводковых вод или вод атмосферных осадков при использовании земель под луга, многолетние травы, а в некоторых случаях под овощные и кормовые культуры (для разгрузки закрытой сети). Расстояние между каналами определяют расчетом, учитывая имеющийся опыт эксплуатаций систем и использования земель.
Закрытая систематическая осушительная сеть (дренаж) применяется для понижения уровня грунтовых вод. Расстояния и глубины определяют в зависимости от геологического строения и гидрогеологических условий поймы, коэффициента фильтрации и водоотдачи грунтов, требуемой нормы осушения и времени ее достижения. Когда торф мощностью более 1—1,5 м подстилается хорошо фильтрующими грунтами, можно устраивать глубокие редкие (через 400—600 м) каналы, которые ускоряют отвод послепаводковых вод и понижают грунтовые воды.
Пойменные земли грунтового питания, состоящие из хорошо фильтрующих грунтов или глинистых, суглинистых и торфяных почв, подстилаемых грунтами с коэффициентами фильтрации более 10 м/сутки, возможно осушать вертикальным дренажем.
Поймы со слабо и плохо водопроницаемыми грунтами осушают закрытыми собирателями, то есть траншеями, на дно которых уложены дрены. Траншеи, заполненные фильтрующим материалом, прикрытым сверху пахотным слоем, служат для ускорения отвода поверхностных вод.
В настоящее время на мелиоративных системах заболоченных пойм широко применяют регулирующие водный режим сооружения: шлюзы-регуляторы на реках-водоприемниках, каналах, притоках; плотины с водовыпусками на водохранилищах, задерживающие сток для использования воды в вегетационный период на поймах или для сокращения регулировочных работ по водоприемнику; плавучие и стационарные насосные станции для удаления избыточных вод с поймы, подачи воды для увлажнения или для осушения и увлажнения поймы; дождевальные устройства.
Мелиоративные мероприятия проектируют с учетом проектного использования пойм и природных условий с обязательной проверкой экономической эффективности. Необходимо также учитывать изменение водно-физических свойств почв и грунтов и их влияние на работу мелиоративной системы.