Гончарный дренаж

Гончарный дренаж — это система подземного отвода избыточной грунтовой и верховой воды с помощью керамических (гончарных) труб, укладываемых в траншеи с фильтрующей обсыпкой. Является исторически первым типом закрытого (подземного) дренажа, который применялся для осушения сельскохозяйственных земель, понижения уровня грунтовых вод на строительных площадках и в мелиорации.

История

Идея использования обожжённой глины для отвода воды восходит к древним цивилизациям. Археологические находки свидетельствуют о применении керамических труб в дренажных системах Древнего Рима и Древнего Китая. Однако массовое распространение гончарного дренажа в Европе началось в XIX веке в связи с необходимостью осушения заболоченных земель под пашню и пастбища.

В 1810 году английский инженер Джон Джонстон (John Johnston) предложил использовать короткие глиняные трубы для дренажа полей. В 1823 году в Шотландии была впервые применена машинная формовка гончарных труб, что значительно снизило их стоимость. К середине XIX века в Великобритании, Франции и Германии действовали десятки заводов по производству дренажных керамических труб.

В Российской империи гончарный дренаж начал внедряться в 1830-х годах. Первые опыты проводились в имениях под Санкт-Петербургом и в Прибалтике. К концу XIX века гончарный дренаж стал основным методом осушения в Нечерноземье, на Северо-Западе и в Полесье. В советский период, вплоть до 1960-х годов, гончарные трубы оставались доминирующим материалом для закрытого дренажа, пока их не начали вытеснять асбестоцементные и пластиковые (полиэтиленовые, поливинилхлоридные) трубы.

Устройство и характеристики

Гончарный дренаж представляет собой систему из отдельных керамических труб (дрен), уложенных в траншеи с уклоном в сторону водоприёмника (канала, коллектора, водоёма).

Материал и форма

Трубы изготавливаются из хорошо промешанной глины с добавлением отощающих материалов (песка, шамота) для уменьшения усадки при обжиге. Обжиг производится при температуре 900–1100 °C. Готовая труба имеет пористую структуру, что способствует дополнительному капиллярному отводу влаги через стенки.

Основные формы:

• Цилиндрические трубы — наиболее распространённый тип. Длина стандартной трубы составляла 33 см (13 дюймов), наружный диаметр — от 3 до 10 см.
• Желобчатые (лотковые) трубы — имели овальное или трапециевидное сечение, использовались в системах с большим расходом воды.

Соединение

В отличие от современных пластиковых труб, гончарные трубы не соединяются герметично. Их укладывают встык или с небольшим зазором (2–5 мм). Вода поступает внутрь дрены через эти стыки и через поры в стенках. Для предотвращения заиливания стыки защищают фильтрующей обсыпкой (гравий, щебень, крупнозернистый песок) или оборачивают геотекстилем.

Уклон и глубина

Уклон дрен зависит от типа грунта:

• для глинистых почв — 0,003–0,005 (3–5 мм на 1 м);
• для супесчаных и песчаных — 0,001–0,003.

Глубина заложения обычно составляет 0,8–1,5 м, реже до 2 м. Расстояние между дренами (междренье) варьируется от 8 до 25 м в зависимости от водопроницаемости почвы.

Классификация

По способу укладки и конструкции различают следующие виды гончарного дренажа:

Систематический (полевой) дренаж

Представляет собой сеть параллельных дрен, уложенных на равном расстоянии друг от друга. Применяется на больших площадях сельскохозяйственных угодий. Дрены впадают в магистральный коллектор большего диаметра (часто также гончарный или кирпичный).

Головной (перехватывающий) дренаж

Устраивается по верхней границе осушаемого участка для перехвата потока грунтовых вод, поступающих с вышележащего склона. Одна или несколько дрен укладываются поперёк направления потока.

Пристенный (кольцевой) дренаж

Используется для защиты фундаментов зданий и подвалов. Трубы укладываются по периметру сооружения на глубине ниже подошвы фундамента. Вода отводится в ливневую канализацию или в пониженное место рельефа.

Применение

Гончарный дренаж применялся в следующих областях:

• Сельское хозяйство — осушение переувлажнённых пахотных земель, лугов и пастбищ. Позволял повысить урожайность зерновых, картофеля, льна и кормовых трав на 30–50 %.
• Мелиорация — понижение уровня грунтовых вод на торфяниках и болотах для последующего освоения.
• Строительство — защита подвалов, фундаментов и подземных коммуникаций от подтопления.
• Дорожное строительство — осушение основания насыпей и выемок на автомобильных и железных дорогах.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Долговечность — при правильной укладке и отсутствии химически агрессивных вод срок службы гончарного дренажа составляет 50–100 лет и более.
• Экологичность — керамика нейтральна к почве и грунтовым водам, не выделяет токсичных веществ.
• Устойчивость к коррозии — в отличие от металлических труб, гончарные не ржавеют.
• Самовосстановление — при заиливании поры в стенках труб могут частично очищаться за счёт движения воды.

Недостатки

• Хрупкость — трубы легко повреждаются при укладке, при пучении грунта или при прохождении тяжёлой техники.
• Сложность ремонта — замена повреждённого участка требует вскрытия траншеи.
• Высокая трудоёмкость — укладка ведётся вручную, требуется точное соблюдение уклона.
• Ограниченная пропускная способность — внутренний диаметр труб редко превышает 10 см, что недостаточно для отвода больших объёмов воды.
• Заиливание — при отсутствии качественной обсыпки стыки быстро забиваются частицами грунта.

Интересные факты

• В Великобритании до сих пор сохранились действующие гончарные дренажные системы, уложенные в середине XIX века. Некоторые из них продолжают эффективно работать.
• В России крупнейшим производителем гончарных дренажных труб в XIX веке был завод в селе Гжель (Московская губерния), известный своим керамическим производством.
• В 1930-е годы в СССР была разработана механизированная технология укладки гончарных труб с помощью специальных дреноукладчиков, что позволило осушять до 500 тысяч гектаров в год.
• С появлением гофрированных полиэтиленовых труб в 1960–1970-х годах гончарный дренаж практически полностью вытеснен из нового строительства, однако на многих старых мелиоративных системах он продолжает эксплуатироваться.

Источники

• Костяков А. Н. Основы мелиорации. — М.: Сельхозгиз, 1951.
• Маслов Б. С., Минаев И. В. Мелиорация и водное хозяйство: Справочник. — М.: Агропромиздат, 1985.
• Зайдельман Ф. Р. Гидрологический режим почв и методы его регулирования. — М.: Наука, 1985.
• Дренаж сельскохозяйственных земель / Под ред. В. А. Духовного. — М.: Колос, 1978.
• Статьи из журнала «Гидротехника и мелиорация» (1950–1960 гг.).