Введение к работе
Актуальность работы. В рамках Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 14.07.2012 № 717 и проектом федеральной целевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014-2020 годы», предусматривается реконструкция и новое строительство оросительных и осушительных систем.
Одной из сложнейших задач в мелиорации является повышение качества и надежности строящихся и существующих гидромелиоративных систем. Известно, что из-за недостаточной надежности мелиоративных объектов тратятся значительные средства на их ремонт и обслуживание.
В данной работе рассматриваются пути повышения надежности регулирующей сети осушительных систем. Избыток влаги в почве препятствует эффективному использованию земель, что приводит к необходимости строительства дренажа, в основном закрытого горизонтального.
Работа горизонтального дренажа во многом зависит от конструкции дрен. Появление новых видов защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) дрен приводит к сокращению стоимости, но одновременно к возникновению большого количества проблем, которые необходимо исследовать и по возможности устранять. От конструкции дрены зависит течение минерального, химического и/или биохимического засорения (особенно заохривания).
Необходим творческий системный подход к проектированию осушительных систем с использованием достижений сопредельных наук. В настоящее время поднимаются вопросы возможного применения в мелиорации микро- и нанотехнологий и их влияния на окружающую среду. Технологии создания материалов с заданной структурой на разных масштабных уровнях рассматриваются как основа качественного скачка в 21 веке во многих областях науки, в том числе и в мелиорации земель.
Использование материалов с изменённой структурой поверхностей может повлечь изменение процессов в дренах и придренной зоне, что позволяет судить об актуальности направления диссертационного исследования.
Реализация конструкции дрены с водоотталкивающей внутренней поверхностью, предложенная автором, приведет к экономии материальных и трудовых ресурсов.
Цель исследований. Целью работы является обоснование параметров и совершенствование конструкций дренажных труб закрытого горизонтального дренажа.
Основные задачи диссертационных исследований:
провести испытания геотекстильных фильтрующих материалов из волокон линейного полиэтилена низкой плотности в песчаных грунтах с целью дальнейшей их адаптации;
выявить закономерности накопления биомассы в ЗФМ дренажных труб;
установить параметры ЗФМ дренажных труб;
разработать рекомендации по улучшению конструкций дрен. Методика исследований. Лабораторные исследования выполнялись на
современном оборудовании с применением стандартных международных методик с натурными образцами геотекстильных материалов. Исследование фильтрационных свойств ЗФМ проводилось методом физического моделирования с использованием пермеаметра, стенда, работающего по принципу прибора Дарси. Применены стандартные методы определения физико-механических процессов, происходящих в придренной зоне. Влияние свойств гидрофобных материалов было эмпирически исследовано в процессе опытов.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты исследования дренажных труб с новыми неткаными ЗФМ из волокон линейного полиэтилена низкой плотности в песчаных грунтах;
рекомендации, позволяющие в песчаных грунтовых условиях оценить пригодность нетканого ЗФМ дрены в зависимости от его пористости и диаметра нити волокна;
способ определения толщины ЗФМ дрены из нетканых материалов;
использование более тонких геосинтетиков снижает риск биохимической кольматации;
рекомендации по применению водоотталкивающих поверхностей в дренах;
конструкция дрены с водоотталкивающей внутренней поверхностью. Научная новизна. Проверена возможность применения в качестве ЗФМ
дренажных труб новых нетканых материалов из линейного полиэтилена низкой плотности, определено соответствие песчаным грунтовым условиям: некольматируемости, недопущения суффозии. Установлено влияние пористости, толщины материала и диаметра волокон нетканых ЗФМ на суффозионные процессы в придренной области и разработан способ определения толщины ЗФМ дренажных труб. На основе результатов исследований разработана новая конструкция дрен с водоотталкивающей внутренней поверхностью.
Практическая ценность. Способ определения толщины ЗФМ горизонтального дренажа может быть использован в проектах осушительных систем при песчаных грунтовых условиях.
Разработанная конструкция дрены с повышенной способностью к самоочищению, возможного при определенных модулях дренажного стока, основанная на эффекте гидрофобности, может быть повсеместно использована при проектировании и строительстве дренажа.
Достоверность результатов и выводов диссертации. Достоверность полученных результатов подтверждается полнотой исследуемых процессов (физических и биохимических), применением общепринятых методов исследования, использованием современного оборудования.
Апробация работы. Основные результаты данного исследования изложены в 3 печатных работах и тезисах докладов. Материалы диссертационной работы докладывались на Международно-практических конференциях: «Проблемы Развития Мелиорации и Водного Хозяйства и Пути их Решения» 2011г., «Роль мелиорации и водного хозяйства в инновационном развитии АПК» 2012г., «Мелиорация в России - традиции и современность» 2012г.
Объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, включает 100 страниц, 7 таблиц, 18 рисунков, списка литературы, насчитывающий 78 наименований и два приложения.
