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 wła-

sność (ustawa Prawo Wodne).

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 orno-

próchnicznej).

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.

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.

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 - 40-

200 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).

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.

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,

I1 - rozstawa zbyt duża,

I2- 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

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:

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

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. 2.1.5). 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:

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

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 40-50 kPa, a na cięższych - 50-60 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

mm (100-400 m3 wody na 1 ha), a dla drzew owocowych - 30-60 mm (300-600 m3 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.

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 na-

wodnień 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.

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.

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.