Различаются два основных способа осушения болот: осушение открытыми канавами и осушение дренажем.
Осушение болот открытыми канавами применяют в тех случаях, когда на вновь осваиваемых болотах нельзя заложить подземный дренаж (от надлежащей осадки болота до уплотнения торфяной залежи).
Открытая осушительная система состоит из проводящей и регулирующей сети канав. К первой относятся магистральные каналы, впадающие в водоприемники (реки, ручей и пр.), и транспортирующие собиратели, впадающие в магистральные каналы.
Назначение проводящей сети — принимать и отводить воду из регулирующей сети канав.
К регулирующей сети относятся канавы-осушители, которые отводят воду с осушаемой площади. Кроме того, в случае надобности устраивают еще нагорные канавы для перехвата поверхностно стекающих на болото вод с прилегающих возвышенностей, а также ловчие канавы для перехвата потока почвенно-грунтовых и грунтовых вод.
Расстояния между осушительными канавами (при средней рабочей глубине 80—90 см) определяются в основном климатическими условиями зоны, типом и видом болота и составом возделываемых культур. По мере продвижения на север эти расстояния постепенно уменьшаются.
Часто болота нуждаются не только в осушении, но и в двухстороннем регулировании водного режима. Болото, достаточно осушенное для весеннего периода, нередко оказывается переосушенным летом. Кроме того, как было сказано выше, сельскохозяйственные растения в различные периоды своего роста и развития требуют различных условий водного режима почвы.
Различают три способа двухстороннего регулирования водного режима торфяных почв: инфильтрацией воды из открытых каналов или канав, регулированием дренажного стока и дополнительным устройством кротовых дрен.
При двухстороннем регулировании водного режима на осушительной сети устанавливают по разработанному проекту систему шлюзов, с помощью которых вода в каналах и канавах или задерживается на определенном уровне, или спускается ив них частично или полностью.
На глубоких болотах с хорошо и средне водопроницаемым торфом шлюзование не требует более частой сети канав, чем это нужно для осушения; на тех же болотах, но со слабо водопроницаемым торфом шлюзование эффективно лишь при кротовом дренаже.
Главный шлюз устанавливают в верхней части магистрального канала, более мелкие шлюзы — в устьях впадающих в него транспортирующих собирателей.
На основании трехлетних опытов по изучению шлюзования болот, проведенных в полевых условиях на трех разных видах освоенных низинных болот (совхоз «Заречье» и колхоз «Борец воли» Белорусской ССР, совхоз № 17 Орловской области), можно сделать следующие выводы (А. И. Ивицкий):
- шлюзование на болотах с малой и средней водопроницаемостью торфа, подстилаемых суглинком, влияет на уровень грунтовых вод слабо и после продолжительного и большого подпора воды в канавах распространяется в сторону от них только на 10—15 м;
- на болотах с малой глубиной торфа, прорезаемого, осушителями и подстилаемого песком, шлюзование влияет на грунтовые воды быстро и при большом слое воды в осушителях сказывается на всей ширине осушенных полос (60—80 м);
- на болотах с мощной торфяной залежью при хорошей водопроницаемости торфа шлюзование влияет на грунтовые воды быстро, вызывая колебания их уровня на полосах шириной 80 м;
- применение кротового дренажа при шлюзовании болот дает возможность (при малом расстоянии между дренами) регулировать уровень грунтовых вод и влажность торфяной почвы в необходимых пределах и на слабо водопроницаемых болотах.
Однако осушительные системы на освоенных болотах, состоящие из открытой сети канав, не удовлетворяют современным требованиям сельского хозяйства из-за малых расстояний между канавами, что не дает возможности эффективно использовать сельскохозяйственные машины и орудия из-за потери значительной части полезной площади (до 10—15%); распространения вдоль канав сорных растений, а также болезней и вредителей сельскохозяйственных культур; значительного удорожания эксплуатации осушительных систем.
В связи с этим открытые осушительные системы на болотах нужно постепенно заменять более совершенными — закрытыми или комбинированными системами.
Осушение болот дренажем. При закрытом дренаже почти вся осушительная сеть (кроме магистральных каналов, а иногда и части собирателей-коллекторов первого порядка) находится под землей. В связи с этим недостатки, которые свойственны открытой осушительной сети, почти полностью отпадают.
Подземный дренаж обеспечивает более быстрое и равномерное регулирование водного режима почвы на всей площади осушенных полос, чем открытая осушительная сеть.
По расчетам С. Г. Скоропанова, проведенным на основании опытов и производственных данных Белорусской ССР, каждый гектар торфяно-болотных почв, осушенный закрытым дренажем, дает в среднем на 20—25% сельскохозяйственной продукции больше, чем гектар пашни, осушенный сетью открытых канав.
В. С. Линевич (1951) установил, что стоимость тракторных работ на участках с закрытой сетью на 33% ниже, чем на участках с густой сетью открытых канав. Из различных видов дренажа первое место пока занимает гончарный дренаж, состоящий из трубок с внутренним диаметром 4—5 см (диаметры дрен коллекторов 7—20 см). Этот дренаж хорошо работает и отличается долголетием (40—50 лет и более). Закладывают его после осадки болота и уплотнения торфяной залежи.
Хорошо действует дощатый трубчатый и желобковый дренажи (трубы четырехугольного сечения 5×5 или 7X7 см, сбитые из досок толщиной 12—20 мм, или сделанные из подтоварника трубы с диаметром отверстий 5—8 см; сечения коллекторов от 8X8 до 18Х18 см). Срок службы такого дренажа 15—20 лет.
Кротовый дренаж дал положительные результаты при осушении беспнистых болот со слабо и среднеразложившимися торфами и в настоящее время применяется в некоторых районах нечерноземной полосы.
Технологический процесс прокладки кротовых дрен сводится к следующему: рабочий орган (нож, пила или фреза) разрезает грунт по вертикали на всю глубину дренирования; дренер, то есть металлический цилиндр с заостренным передним концом, установленный на конце ножа, раздвигает грунт и образует в торфе ход, похожий на кротовину; уширитель, двигающийся за дренером, расширяет дрену до требуемых размеров.
На болотах применяют дренеры с уширителями, делающие дрену диаметром до 20—25 см; такой размер дрены нужен потому, что торф вследствие своей упругости вновь расширяется и уменьшает полость в 1,5—2 раза, а иногда и больше.
Глубина закладки кротовых дрен на торфяниках 0,8—1 м, расстояния между дренами 10—30 м, длина дрен от 200 до 400 м. Кротовые дрены выводят либо в открытые канавы, укрепляя устья бетонными, гончарными или деревянными трубами, либо в закрытые собиратели. Срок службы кротового дренажа в слабо и средне разложившемся беспнистом торфе в среднем от 3 до 5 лет, в отдельных случаях больше.
На пнистых торфяниках может применяться кротовощелевой дренаж, который закладывают дренажно-дисковой машиной ДДМ-5 или дренажно-винтовой ДВМ, созданными Всесоюзным институтом торфяной промышленности.
В последнее время проводятся испытания пластмассового дренажа при осушении низинных болот. Применяются трубы из винипласта и цельнотянутые трубы из полиэтилена высокой плотности.
Двухлетние опыты (1963—1964 гг.) Белорусского института мелиорации и водного хозяйства показал, что пластмассовый дренаж можно применять как на целинных, так и на уже освоенных низинных болотах; что осушительное действие его не уступает действию гончарного дренажа; но стоимость этого дренажа еще высока (около 350—380 руб/га).
Исследовательские работы в направлении совершенствования конструкций и технологии закладки пластмассового дренажа, а также снижения его стоимости продолжаются.
Подробно вопросы о конструкциях, условиях и технике устройства различных видов дренажа излагаются в специальных руководствах по гидромелиорации.
Расстояния между дренами и глубина их закладки зависят от водопроницаемости торфа, характера водного питания болота, количества выпадающих атмосферных осадков, испарения и необходимой глубины понижения уровня грунтовой воды для возделываемых сельскохозяйственных культур.
Новгородская болотная опытная станция (Новгородская область) для полевых севооборотов на переходных болотах рекомендует расстояния между дренами 20—25 м при глубине их закладки 0,8—1 м. В северных районах (Архангельская и Мурманская области, Карельская АССР и Коми АССР) на низинных и близких к ним переходных болотах для тех же севооборотов расстояния между дренами принимают 15—20 м при той же глубине закладки дрен.
По данным Минской болотной опытной станции, высокие урожаи полевых культур, в том числе овощных и технических, получены на низинных болотах при расстоянии между дренами от 20 до 50 м и глубине их закладки от 0,9 до 1,2 м.
При осушении болот северных, северо-западных и центральных областей нечерноземной полосы европейской части Союза рекомендуются следующие примерные расстояния между дренами.
Большие расстояния между дренами следует принимать на слабо и средне разложившемся торфе, так как он более водопроницаем. Для северных областей междренья принимают меньшие, а для других областей — большие.
Комбинированное осушение, то есть применение открытых канав в сочетании с закрытыми дренами (коллекторы открытые, а осушители закрытые), позволяет осушать участки таких размеров, которые могут полностью отвечать требованиям механизации полевых работ и пастбищного использования болотных земель.
Осушение более редкими открытыми или закрытыми канавами в сочетании с кротовыми дренами — в настоящее время довольно распространенный способ осушения болот. Кротовый дренаж, как указывалось выше, закладывают на беспнистых, а кротово-щелевой — на пнистых торфяниках, имеющих мощность не менее 1 м. Устойчивость этих дрен зависит от вида и степени разложения торфа (могут закладываться только при слабой и средней степени разложения), а также от правильного их устройства (выбор диаметра, уклона и выводов в коллекторы).
Низинные и переходные болота с хорошо разложившимся торфом, неустойчивым для кротового дренажа, могут осушаться комбинированным дренажем с помощью различных видов трубчатых дрен — дощатых, гончарных, пластмассовых и др.
Осушение болот грунтово-наборного питания, расположенных главным образом в притеррасных частях пойм, имеет свои особенности. Здесь большое значение приобретает система глубоких ловчих открытых канав или дрен, расположенная в зоне выклинивания почвенно-грунтовых и грунтовых вод. При грунтово-напорном питании, кроме регулирования водоприемника, требуется дополнительная осушительная сеть.
На осушенных низинных болотах иногда применяется так называемое аэрационное кротование по способу Тюленева — Рудича. Это усиливает осушительное действие сети канав, а кроме того, улучшает тепловой и питательный режимы почв.
Кротование осуществляется с помощью пятикорпусной машины КДМ-6, разработанной УкрНИИГиМ. Корпуса этой машины отстоят друг от друга на расстоянии 1 м и могут углубляться в торфяник до 50—60 см. Диаметр кротовин 10—20 см. Выключением отдельных корпусов кротовины могут быть проложены на расстоянии 1, 2 и 4 м одна от другой. Производительность машины 1—1,2 га/час.
Как показали специальные исследования, аэрационное кротование на низинных пойменных болотах Украинской ССР благоприятно влияет на водно-воздушный, тепловой и питательный режимы торфяной почвы, позволяет ускорить сроки посева и значительно повышает урожай сельскохозяйственных культур.