Melioracje wodne

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).
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.
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 - 40200 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 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.
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.