Вопросы повышения интенсивности осушения слабоводопроницаемых грунтов до сих пор находятся в центре внимания работников сельского хозяйства, прежде всего Нечерноземной зоны России. Можно выделить три этапа в решении этой проблемы. В тридцатые годы предыдущего столетия в России применялась разработанная в Германии система осушения в виде сочетания закрытого дренажа: расстояние между дренами 12…13 м с бороздами, которые прокладывались поперек дрен через 4…6 м. В этом случае поверхностные воды отводились бороздами, а верховодка дренами. В 50‑х годах СевНИИГиМ предложил осушать слабоводопроницаемые грунты системой, состоящей из разреженной сети каналов через 60…100 м или дрен через 18…25 м в сочетании с агромелиоративными мероприятиями. Начиная с 70‑х годов, пытались повысить эффективность действия дренажа путем сокращения расстояний между дренами до 8…10 м. Однако и при этих расстояниях между дренами системы не обеспечивали требуемую интенсивность осушения в годы с осадками 10% обеспеченности. Основная причина – низкая водопроницаемость грунтов подпахотного слоя и дренажной засыпки, хотя последняя и выполнялась в ряде случаев из грунтов пахотного слоя. История мелиоративных, в том числе осушительных, систем рассматривается рядом авторов [1–3]. В частности, показано, что на современном этапе возрастает экологическая роль дренажа. Задачей осушительных систем становится не только отвод избыточной влаги, но и в целом регулирование водного режима почвы, в том числе и с целью предотвращения вымывания из нее питательных веществ, например, азота [4, 5]. Некоторые статьи посвящены совершенствованию экономического подхода к проектированию дренажных систем, предлагается выполнять многофакторный анализ экономической эффективности сельскохозяйственных мероприятий, в том числе и с учетом наблюдаемых изменений климата [6, 7] Полевые и теоретические исследования по осушению слабоводопроницаемых грунтов как отечественных, так и зарубежных ученых позволяют сделать выводы: ● для отведения избыточной воды из пахотного слоя в требуемые сроки расстояния между дренами в зависимости от степени его окультуренности и мощности должны быть от 5 до 9 м. При этом даже в средние по осадкам годы поверхностным стоком отводится 40…80% годового стока; ● многолетние наблюдения за дренажным стоком, в том числе в Ленинградской области показали, что фактические модули дренажного стока 10 % обеспеченности для периода осушения продолжительностью одни сутки равнялись 1,7…2,6 л/с·га. Засыпка должна обеспечивать надежную гидравлическую связь дрен с пахотным слоем; ● для отведения избыточной воды из пахотного слоя в требуемые сроки расстояние между дренами должно быть в среднем 5 м в зависимости от степени его окультуренности и мощности. Если время снижения уровня до нормы осушения превысит одни сутки, то снижение урожайности картофеля составит до 10%; при превышении двух суток уже до 20% картофеля и до 10% яровых зерновых. Это свидетельствует о необходимости увеличения расчетного модуля дренажного стока до 1,5…2 л/с·га.Вид дренажаДренажный сток, ммЗимаВеснаЛетоОсеньГодДвухъярусный7244-12128Закрытые собиратели5234-1197Систематический3926-1075Таблица 1 Дренажный сток в 1988/89 гидрологическом году  Для отвода гравитационной воды только из пахотного слоя за одни сутки расстояние между осушителями в слабоводопроницаемых грунтах должно быть: в слабоокультуренных почвах 2…3 м, в среднеокультуренных – 5 м; хорошо окультуренных до 7…9 м. Практически всем этим требованиям удовлетворяют осушительные системы двухъярусного дренажа на базе бесполостного [8, 9], до разработки которых наибольшую интенсивность осушения обеспечивали закрытые собиратели. Обе конструкции не менее чем в трех повторностях построены на двух объектах в Ленинградской области: «Ленинские искры» и «Зайцево». На рис. 1 представлены конструкции двухъярусного дренажа и закрытых собирателей, построенные на опытном участке «Ленинские искры». Рис. 1. Конструкции дренажных систем: а – двухъярусный дренаж, б – закрытые собиратели; 1 – пахотный слой; 2 – слабоводопроницаемый грунт; 3 – засыпка песчано-гравийной смесью (ПГС), поперечный профиль сохраняется вдоль всей дрены; 4 – засыпка перемешанным (извлеченным при рытье траншей с пахотным слоем) грунтом; 5 – бесполостные дрены (щепа); 6 – трубчатые дрены Рис. 2. Осредненные гидрографы дренажного стока на сравниваемых вариантах в период паводка: 1 – двухъярусный дренаж (3 повт.); 2 – систематический дренаж (17 повт. Из табл. 1 и рис. 2 следует, что гидрологическая эффективность действия двухъярусного дренажа выше по сравнению с закрытыми собирателями. Так как при строительстве в этих системах используются одни и те же строительные материалы и механизмы, то затраты на их строительство будут пропорциональны объемам материалов затраченных, например, на 1 га площади каждый из систем. На участке «Ленинские искры» засыпка дрен верхнего яруса выполнялась из щепы. Однако количество материалов при строительстве двухъярусного дренажа можно еще сократить, если полостные дрены к нижнему ярусу подключать через поглотительные колонки (рис. 3). Приведем результаты гидравлического расчета бесполостного дренажа для осушительной системы, представленной на рис. 4. Рис. 3. Конструкция двухъярусного дренажа с поглотительными колонками: 1 – трубчатые дрены нижнего яруса; 2 – узлы сопряжений дрен верхнего яруса с трубчатыми дренами (поглотительные колонки); 3 – бесполостные дрены верхнего яруса через 5 м; 4 – пахотный слой; 5 – геотекстиль для защиты бесполостных элементов; 6 – слабоводопроницаемый грунт; 7 – объемный фильтр трубчатой дрены Н=0,2 мПринципы гидравлического расчета ранее были изложены в ряде статей, например в [8–11]. Исходные данные: заполнитель – щебень фракции 5…10 мм. Ширина бесполостных дрен по основанию 10 см. Расстояние между дренами нижнего яруса 30 м. Бесполостные дрены подключаются к дренам нижнего яруса через одну, то есть через 60 м. Бесполостные дрены прокладываются без уклона. Принимаем расчетные значения модуля дренажного стока 2 л/с·га. Принимаем также, что бесполостные дрены включаются в работу с момента оттаивания пахотного слоя и нижний ярус работает на прием только стока из дрен верхнего яруса. Расчеты показали, что практически на всей длине каждой из бесполостных дрен будет ламинарный режим движения, и максимальная расчетная глубина воды в них будет 22 см. Учитывая, что в бесполостных дренах не рекомендуется напорный режим движения, принимаем высоту заполнителя бесполостной дрены равной 25 см. Заполнитель поглотительных колонок имеет тот же состав, что и в бесполостных дренах.В статье [11] приводятся три вида опытных конструкций, предназначенных для осушения хорошо окультуренных почв, расположенных на слабоводопроницаемых грунтах. На опытно-производственных участках было проведено сравнение эффективности действия экспериментальных дренажных систем с традиционной конструкцией, которая широко использовалась в практике мелиорации. Сравнение эффективности выполнено по величине урожайности четырех видов сельскохозяйственных культур. Срок наблюдения за урожайностью составлял от двух до семи лет. Гидрологическая эффективность экспериментальных систем обусловлена улучшением гидравлической связи дренажа с пахотным слоем, по которому в основном и перемещается гравитационная вода в случае слабоводопроницаемого основания. Приведем данные [11] о конструкции и урожайности на экспериментальных системах (табл. 2). Данные об урожайности капусты исключены из сводки, так как она является влаголюбивой культурой и интенсивное осушение снижает урожайность этой культуры. Средняя строительная стоимость системы двухъярусного дренажа на участке «Зайцево» составила (в ценах 1986 г.) 7,35 тыс. руб./га. Переведем эту сумму в современные цены. Согласно письму [12] переводной коэффициент цен для сельского хозяйства к ценам 1990 г. составляет 1,59. Согласно письму [13] дальнейший перевод цен к уровню I квартала 2010 г. для Ленинградской области выполняется с коэффициентом 14,283. Согласно письму [14] перевод цен I квартала 2010 г. к IV кварталу 2020 г. осуществляется с коэффициентом 8,15. Пересчет после 2020 г. осложняется отсутствием общего переводного индекса и выполнялся по значениям инфляции трех последующих лет. В результате для приведения цены 1986 г. к цене 2023 г. использовано выражение: К К 2023 1986 241 189 7350 241 189 1772 741 =  р уб. / га.Рис. 4. Разрез 1–1 рис. 3. Поглотительная колонка (узел соединения верхнего и нижнего яруса)Другая возможная оценка стоимости строительства такой системы может быть выполнена на основании письма [15], согласно которому переводной индекс для Северо-Западного федерального округа составляет в среднем 348,59. При расчете по этой методике стоимость строительства 1 га осушительной системы двухъярусного дренажа равна 2562 137 руб. Точную стоимость строительства в современных условиях можно установить только после детальной разработки технологии, однако приведенные цифры дают представление о порядке капитальных вложений. Сравним экспериментальные системы с контрольной по основным строительным объемам, которые в основном и влияют на их сметную стоимость.Таблица 2 Средняя урожайность сельскохозяйственных культур на участках «Ленинские искры» и «Зайцево», т/гаВид дренажаМатериал засыпки«Ленинские искры»«Зайцево»однолет-ние (1988, 1989 гг.)свекла (1988, 1992 гг.)морковь (1989, 1993, 1995 гг.)однолет-ние (1988-1995 гг.)Систематический дренаж через 10 м (контроль)Объемный фильтр слоем 0,2 м из ПГС, щепы, гумуса29,410026,710023,010015,3100Закрытые собирателиСплошная засыпка из ПГС, щепы до плужной подошвы44,915335,113138,917016,8110Двухъярусный дренаж: нижний ярус – через 30 м, верхний через 5 м.Нижний ярус: сплошная или прерывистая засыпка; верхний ярус – бесполостные дрены из ПГС, щепы41,014039,815035,915618,2112Таблица 3 Строительные объемы систем дренажаТип осушительной системыВыемка грунта, м3Труба, мЗасыпка ПГС или щебнем, м3Засыпка щепой или щебнем, м3Обратная засыпка, м3Вывоз грунта, м3Количество колодцев, штДвухъярусный дренаж*4163306575274,51417Закрытые собиратели*3501000200-15020020Систематический дренаж (контроль)*350100050-3005020Двухъярусный дренаж с параметрами по гидравлическому расчету из этой статьи32033015,54925564,277 В табл. 3 приведены объемы в расчете на 1 га площади осушительной системы. Кроме перечисленного, для защиты двухъярусного дренажа от заиления требуется 215 м2 /га геотекстиля.Выводы 1. Двухъярусный дренаж с бесполостными дренами верхнего яруса обеспечивает надежную гидравлическую связь пахотного слоя с трубчатыми дренами, благодаря чему, согласно проведенным исследованиям, обеспечивает максимальный модуль дренажного стока, что требуется в современных условиях изменения климата. 2. Двухъярусный дренаж вступает в действие сразу же после оттаивания пахотного слоя и предотвращает переувлажнение в ранневесенний период, что критически важно в посевной период в многоводные годы. 3. По объемам материала двухъярусный дренаж мало отличается от контрольного варианта (стандартный систематический дренаж), хотя стоимость его сооружения относительно велика и составляет при расчете по использованным методикам 1,8…2,6 млн р/га