LAIDÞIØ UÞPILØ ÁTAKOS GRUNTINIO VANDENS LYGIO SLÛGIMUI TARPDRENYJE TYRIMAI GEO ILTACINIU MODELIU

ISSN 1392 2335 Aleksandro Stulginskio universitetas Vandens ûkio inþinerija, 2011, 39 (59), 68-78 Aleksandro Stulginskio universiteto Vandens ûkio ir þemëtvarkos fakultetas LAIDÞIØ UÞPILØ ÁTAKOS GRUNTINIO VANDENS LYGIO SLÛGIMUI TARPDRENYJE TYRIMAI GEO ILTACINIU MODELIU Vilimantas VAIÈIUKYNAS Krituliø ir polaidþio vandens nuleidimui nuo drenuotø plotø pagerinti naudojamos drenaþo tranðëjø laidumà gerinanèios medþiagos (þvyras, smëlis, þvyro-smëlio miðinys, humusas, pjuvenos, skiedros ir kt.). Ðiø uþpilø efektyvumas vertinamas nevienodai. Drenaþo paklojimo gylyje (aeracijos zonoje) pagal granuliometrinæ sudëtá netgi nedideliame plote gruntai gali bûti labai skirtingi ir tai turi poveiká gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje. Slûgimui modeliuoti optimaliausia naudoti planinës geofiltracijos modelius. Taikant ðiuos modelius, keièiant filtracijos ir vandenkaitos reikðmes, galima prognozuoti gruntinio vandens lygius tarpdrenyje esant tam tikroms ribinëms sàlygoms. Geofiltracijos procesams modeliuoti pasirinktas skaitinis geofiltracijos modelis PLA I. Ðio modelio pasirinkimà lëmë sukaupta patirtis ðia programa modeliuojant ávairius geofiltracijos procesus Lietuvoje. Modelio kalibravimui ir verifikavimui (validavimui) pasirinktas Pikeliø bandymø objektas, kur 1999 2005 metais lauke buvo matuoti gruntinio vandens lygiai (virð drenos, prie drenos 0,4 m atstumu ir tarpdrenyje) ir jø kitimas laike. Krituliø ir oro temperatûros duomenys paimti ið Dotnuvos hidrometeorologijos stoties. Modeliavimo rezultatai rodo, kad padidinus filtracijos koeficientà tranðëjoje 10 kartø (tai atitinka priesmëlio gruntus, kuriø filtracijos koeficientas 0,06 m d -1 ) reikðmingo vandens lygio kitimo tarpdrenyje nenustatyta. Padidinus tranðëjos filtracijos koeficientà iki reikðmës, kuri atitinka vidutiniagrûdþio smëlio filtracijos koeficientà (0,6 m d -1 ), nustatytas vidutiniðkai 1 cm didesnis slûgis, lyginant su pradiniu modeliavimo variantu. Toks skirtumas praktikoje nereikðmingas, nes nevirðija duomenø rinkimo paklaidos ribos. Padidinus tranðëjos filtracijos koeficientà iki reikðmës, kuri atitinka vidutiniagrûdá smëlá su þvirgþdu (6,0 m d -1 ) nustatytas vidutiðkai 6 cm didesnis vandens lygio kritimas tarpdrenyje. Pagrindiniai þodþiai: drenaþo tranðëja, geofiltracijos skaitinis modelis, gruntinio vandens lygis, uþpilai. Ávadas Nagrinëjant tarpdrenio geofiltracijos procesus svarbi aeracijos, arba vandens neprisotinta zona, kurià riboja du pavirðiai þemës pavirðius ir gruntinio vandens lygis. Didelæ átakà gruntinio vandens lygiui ðioje zonoje daro drenaþo paklojimo gylis, meteorologiniø, hidrogeologiniø sàlygø kaita (Juodkazis, Marcinonis, 2008). Þemës ûkio veiklai svarbus gruntinio vandens lygis aeracijos zonoje. Efektyvus mechanizuotas þemës ádirbimas galimas gruntinio vandens lygiui nukritus 0,50 0,60 m nuo þemës pavirðiaus (Tumas, 1981). Tarpdrenio viduryje, kur paklotø drenø ir tranðëjø uþpildo poveikis maþiausias, gruntinio vandens lygá lemia depresijos kreivës formavimosi sàlygos (Dijksma et al., 1974; Ritzema, 1997). Nagrinëjant gruntinio vandens lygio dinamikà tarpdrenyje, svarbu ávertinti tranðëjø laidumo átakà. Vandens lygio reþimo tyrimai priemolio gruntuose (Rytø Ontario, Kanada) parodë, kad plotuose, kur drenaþas neárengtas, vandens lygis prie þemës pavirðiaus laikydavosi iki geguþës vidurio. Árengus drenaþà 17 m atstumais, vandens lygis paþemëjo vidutiniðkai 0,15 m parà -1 (Culley, Coote, 1984). Drenaþo tranðëjø laidumo didinimas duoda naudos ne tik gerinant pavirðinio vandens nuleidimà, bet turi átakos ir iðgaravimui bei vandens atsargø dirvoþemyje naudojimo efektyvumui. JAV (Colorado valstijoje) nustatyta, kad laidþiø uþpildø naudojimas drenaþo tranðëjose duoda ne tik ekonominá efektà, bet ir sumaþina iðgaravimo nuostolius ir padidina vandens sunaudojimo efektyvumà ðilto klimato regionuose (Heilwei, Watt, 2011). Drenaþo tranðëjø uþpildymo smëlio, þvyro ar smëlioþvyro miðiniu technologija seniai taikoma Ðveicarijoje, Prancûzijoje, JAV ir kitose ðalyse. Minëta technologija uþsienyje ávardijama kaip rench drainage. Ðis drenavimo bûdas iðpopuliarintas Henry rench (1813 Vilimantas Vaièiukynas, Aleksandro Stulginskio universiteto Vandens ûkio ir þemëtvarkos fakulteto Vandentvarkos katedros lektorius. Pagrindinës mokslinio darbo kryptys aplinkos inþinerija ir kraðtotvarka, vandens ûkio statybos darbø technologijos, drenaþo statiniø medþiagos, geofiltracija, hidrologija. Adresas: Universiteto g. 10, LT-53361 Akademija, Kauno r. Tel. (8~37) 752 337, faksas (8-37) 75 23 92, el. paðtas vilius.vaiciukynas@lzuu.lt Gauta 2011 10. 68

Laidþiø uþpildø átakos gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje tyrimai geofiltaciniu modeliu 1885). Technologija buvo apraðyta autoriaus 1875 m. iðleistoje knygoje arm drainage: the principles, processes, and effects of draining land with stones, wood, and open ditches, and especialy with tiles. Naudojant ðià technologijà, tranðëjoje, uþpildytoje þvyru, vienas ðalia kito buvo klojami 2 3 vamzdþiai. Klojant keletà vamzdþiø siekta uþtikrinti drenaþo veikimà vienam vamzdþiui uþsineðus arba paþeidus klojimo metu ( rench, 1875). Daug sausinimo efektyvumo tyrimø atlikta ir Lietuvoje. Paminëtini A. Maliðausko atlikti drenaþo veikimo pelkiniuose-aliuviniuose dirvoþemiuose tyrimai. Jis nustatë, kad sausinimo efektyvumas ðio tipo dirvoþemiuose priklauso nuo filtraciniø medþiagø apie drenaþo vamzdá ir tranðëjos uþpildo pralaidumo (Ìàëèøàóñêàñ, 1972). Uþverèiant drenas augaliniu sluoksniu, drenaþo nuotëkis 1,4 1,7 karto didesnis nei drenø, árengtø be filtracinës medþiagos. Pelkiniuosealiuviniuose gruntuose drenaþo veikimui daugiau átakos turi drenaþo árengimo technologija ir árengimo sàlygos, negu drenaþo parametrai (Ìàëèøàóñêàñ, 1972). A. Balèiûnas teigia, kad kai atstumai tarp drenø dideli, drenaþo tranðëjas uþpylus þvirgþdu, uþpildas turi maþà átakà drenaþo veikimui (Áàëü óíàñ, 1970). Svarbu ir molio daleliø kiekis tranðëjø uþpilo grunte. A. Balèiûno atlikti tyrimai parodë, kad árengus drenaþà laikui bëgant pakinta sunkiø dirvoþemiø fizinës savybës. Uþpylus tranðëjà tuo paèiu ið jos iðkastu gruntu, didesnio vandens lygio pakilimo tranðëjoje virð drenos beveik nebûna, net ir tais atvejais, kai tarpdrenyje vandens lygis siekia armená (Balèiûnas, 1976). Taikant betranðëjinio drenaþo árengimo technologijas, naudojami dviejø rûðiø uþpildai ant drenø, t. y. þvyras ir armeninis dirvoþemis. Nustatyta, kad hidraulinis ryðys tarp virðutinio augalinio dirvoþemio sluoksnio ir þvyro uþpildo ant drenø buvo geresnis, lyginant su armens uþpildu ant drenos (Rimidis, 1993). Drenaþo tranðëjø laidumo tyrimai sunkiuose ir vidutinio sunkumo gruntuose rodo, kad per metus sunkiuose gruntuose laidumas vandeniui kinta. Ðiuose dirvoþemiuose ypaè aktuali pavirðinio vandens nuleidimo ið uþdarø álomiø problema. Ji sprendþiama rengiant didelio laidumo poþemines kolonëles bei tranðëjø uþpildus su kalkiø priedu. Atlikti smëlio-þvyro miðinio, skaldos bei durpiø poþeminiø kolonëliø efektyvumo tyrimai, parodë, kad tokios kolonëlës nuleidþia 0,57, 0,69 ir 0,58 % skaièiuotino debito (Ðaulys, 2005). Nustatyta, kad vidutinë drenaþo tranðëjø su kalkiø priedu filtracijos koeficiento reikðmë 50 cm gylyje 3,22 m parà -1, o kontrolinio drenaþo uþpildo filtracijos koeficientas tame paèiame gylyje 2,20 m parà -1 (Ðaulys, Bastienë, 2003). J. Duobos ir R. Lamsodþio atlikti drenaþo tranðëjø uþpildø tyrimai parodë, kad nereikia stengtis labai padidinti drenaþo tranðëjos uþpildo grunto vandens laidumà. Jø manymu, sisteminiam drenaþui pakanka ir augalinio sluoksnio. Autoriai siûlo, kad þvyras ir kitos filtracinës medþiagos daugiau naudotinos kaip filtrai, 69 sulaikantys smulkias daleles (Äóîáà, Ëàìñîäèñ, 1974). Ðá teiginá patvirtina uþsienio autoriø vandens tekëjimo per laidø smëlio sluoksná eksperimentiniai ir teoriniai tyrimai. Nustatyta, kad dël aeracijos zonoje susidaranèio vakuumo vandens kiekis, pratekantis per smulkaus smëlio sluoksná, yra maþesnis, lyginant su atveju be smëlio sluoksnio (Kuang, Jiao et al., 2011). Drenaþo parametrø nustatymui yra sukurta nemaþai ávairiø modeliø. Nagrinëjant sudarytus drenaþo modelius vieno kurio nors ið jø iðskirti negalima, kiekvienas turi savø pliusø ir minusø. WaSim modelio pritaikymo Rumunijos sàlygomis tyrimai rodo, kad atstumø tarp drenø skaièiavimui naudojant skirtingas formules (Ernst o ir Hooghoudt o), gaunamos skirtingos reikðmës. Nustatyta, kad ðio modelio naudojimas drenaþo sistemø projektavime turi keletà apribojimø. Ávertinant tai, kad gamtoje vyksta nenusistovëjæs tekëjimas, WaSim modelyje siûloma naudoti Glover-Dumm formulæ (Hãlbac- Cotoarã-Zamfir, 2009). Atliekant modelio kalibravimà visada susiduriama su parametrø neapibrëþtumu. Analizuojant atskirø modelio parametrø jautrumo ribas nustatyta, kad jautriausiai reaguoja dirvoþemio hidrauliniai parametrai (Jhorar et al., 2011). Meksikos mokslininkø atlikti þemës ûkio drenaþo skaièiavimo metodikø tyrimai rodo, kad Boussinesq o lygties naudojimas skaièiuojant drenaþo parametrus leidþia ávertinti gruntø hidrodinamines savybes (Chavez et al., 2011). Drenaþo parametrø modeliavimas DRAINMOD programa, kuri buvo testuota daugelyje ðaliø (JAV, Australijoje, Meksikoje, Italijoje, Turkijoje), rodo, kad drenø paklojimo gylá ir atstumà tarp drenø, galima optimizuoti (Kale, 2011). Naujas poþiûris á ekologijà ir jos prognozes pareikalavo naujesniø ir tikslesniø vandens filtracinës tëkmës parametrø nustatymo metodø. Ekologiniø uþdaviniø, susijusiø su gruntiniø vandenø tarða ir jø apsivalymu, sprendimui reikalingi filtracinës tëkmës debitai, kryptys ir greièiai apskaièiuoti bendrais nenusistovëjusios geofiltracijos principais. Lietuvoje ávairiems geofiltraciniams procesams modeliuoti yra naudojama È. L. Ramono parengta planinës (plokðèiosios) nenusistovëjusios geofiltracijos matematinio modeliavimo programa PLA I (Vyèius, 2003; Ramonas, 1996). Atliekant geofiltracijos skaièiavimà pagal PLA I programà, ávertinamas teritorijos reljefas, hidrogeologija, infiltracija, vandens ëmimas ir tiekimas, iðgaravimas, hidrografinis tinklas. PLA I yra verifikuota modeliuojant daugelio objektø, tarp jø - Kruonio HAE - geofiltracijà (Ramonas, 2004; Ramonas, Vyèius, 2007). Darbo tikslas: nustatyti, ar laidesniø gruntø naudojimas drenaþo tranðëjø uþpilduose turi statistiðkai reikðmingà átakà gruntinio vandens lygio slûgimui. Ðiam tikslui ágyvendinti spræstini tokie uþdaviniai: 1) trûkstamø gruntinio vandens lygio slûgimo reikðmiø nustatymui surasti regresinæ lygtá, geriausiai apraðanèià vandens lygio slûgimà tarpdrenyje; 2) sudaryti geofiltraciná modelá;

Vilimantas Vaièiukynas 3) atlikti modelio kalibravimà ir verifikavimà; 4) uþsiduodant skirtingas grunto laidumo drenaþo tranðëjose reikðmes, nustatyti jø átakà gruntiniam vandens lygio slûgimui tarpdrenyje. Tyrimø metodika Objekto apraðymas Tyrimams pasirinktas drenaþu nusausintas plotas Këdainiø r. Pikeliø kaime, apie 8 km nuo rajono centro (1 pav.). Objektas yra Greisupio upelio baseine, kur pagal granuliometrinæ sudëtá vyrauja lengvi ir vidutiniai moreniniai priemoliai. Ðiame objekte þemës bûdingos centrinei Lietuvos daliai su silpnai ir vidutiniðkai banguotu reljefu. Plotas maitinamas atmosferiniais krituliais. Prieð árengiant drenaþà ðiame plote iðkritus krituliams susidarydavo drëgmës perteklius dël nepakankamo anksèiau grioviakase iðkastø grioviø tinklo, nelaidþiø podirvio gruntø, todël minëtas plotas buvo intensyviai nusausintas drenaþu. 1 pav. Bandymø objektas Këdainiø r. Pikeliø kaime (Rimidis, 2003) Duomenys apie kritulius ir temperatûrà imti ið Dotnuvos hidrometeorologinës stoties. Ið viso objekte krituliø ir temperatûros duomenys rinkti 814 dienø, ið jø 212 dienø stebëti GVL. Tyrimo laikotarpiu (1999 2005 m.) vidutinë temperatûra +3,3 0 C, vid. krituliø kiekis 2,6 mm. Nagrinëjant atskirais laikotarpiais (rudens, pavasario), nustatyta, kad pavasario vidutinë oro temperatûra +4 0 C, rudens +2 0 C, atitinkamai pavasará vid. krituliø kiekis 4 mm, rudená 1,5 mm. 1999 2005 metais gruntinio vandens lygis buvo matuojamas ne kasdien. Kiekvienà dienà gruntinio vandens lygis matuotas tik atskirais 2004 m. laikotarpiais: kovo 16 20 d., kovo 22 27 d. ir kovo 29 31 d. Gruntinio vandens lygio ðulinëliø iðdëstymo tvarka pjûvyje pateikta 2 pav. Tiriamuoju laikotarpiu oro temperatûra buvo teigiama, áðalas nebuvo susidaræs. Regresinës lygties sudarymo metodika. Kadangi gruntinio vandens lygio matavimai buvo atliekami ne kiekvienà dienà, trûkstamø reikðmiø nustatymui reikëjo lygties, kuri geriausiai apraðytø gruntinio vandens slûgimà tarpdrenyje. Tam buvo naudota specializuota regresijos lygèiø nustatymo programinë áranga Table Curve. Modelio kalibravimas ir verifikavimas. Modelio kalibravimo laikotarpis pasirinktas atsiþvelgiant á iðkritusiø krituliø kieká ir oro temperatûrà modelio kalibravimo laikotarpiu. Pasirinktas laikotarpis su maþiausiu krituliø kiekiu ir temperatûra, kuris neturëjo dideliø neigiamø ir teigiamø temperatûrø. Geofiltracijos modelio kalibravimui iðskirtas 2001 m. laikotarpis nuo sausio 8 d. iki vasario 1 d., modelio verifikavimui nuo 2005 m. balandþio 11 iki balandþio 27 d. Skirtumo statistiniam reikðmingumui nustatyti naudotas neparametrinis Wilkoksono kriterijus. Ðis kriterijus leidþia atlikti kiekybinio kintamojo neparametriná palyginimà priklausomose imtyse. Ðio kriterijaus privalumas prieð þenklø kriterijø, kad jis ávertina skirtumø dydá (Vaitkevièius, Saudargienë, 2006). 2 pav. Modeliuojamos drenaþo sistemos Nr.2 skersinë schema 70

Laidþiø uþpildø átakos gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje tyrimai geofiltaciniu modeliu Gruntinio vandens lygio tarpdrenyje modeliavimas, naudojant skirtingo laidumo drenaþo tranðëjø variantus. Þinoma, kad skirtingø gruntø filtracijos ir vandenkaitos koeficientai kinta tam tikrose ribose. Literatûros ðaltiniuose ðios reikðmës daþniausiai yra pateikiamos tik apytikrës. iltracijos koeficientas priemolio grunte gali kisti nuo 0,3 iki 2,0 m d -1, ávairiagrûdþio smëlio nuo 0,03 iki 3,0 m d -1, smulkaus smëlio nuo 2,5 iki 18 m d -1 (Juodkazis, Marcinonis, 2008; Ritzema, 1994; Dobkevièius, 2001). Siekiant modelio rezultatø korektiðkumo, modeliuojamoje tranðëjoje grunto laidumo reikðmës priimamos ne konkreèios atskiriems gruntams, bet ávertinant gautas grunto filtracijos ir vandenkaitos reikðmes po modelio kalibravimo, didinant jas iki atitinkamø gruntø filtracijos ir vandenkaitos koeficientø reikðmiø. Modelio apraðymas ir ribinës sàlygos. Modeliavimui pasirinkta geofiltracijos modeliavimo programa PLA I, kurios veikimas pagrástas planinës nenusistovëjusios geofiltracijos diferencialinës lygties dalinëmis iðvestinëmis. Modelio horizontalius keturis vandeningus sluoksnius apraðo diferencialinë lygtis. Virðutinis sluoksnis apibûdinamas tokiais parametrais: sluoksnio pavirðiaus altitudëmis (ZPAV), sluoksnio apaèios altitudëmis (ZPSA), filtracijos koeficientu k ir vandenkaitos koeficientu ì 1. Antras sluoksnis apibûdinamas parametrais: sluoksnio pavirðiaus altitudëmis (ZPSA), sluoksnio apaèios altitudëmis (ZPSP), filtracijos koeficientu k n ir vandenkaitos koeficientu ì 2. Modelyje tariama, kad pirmame ir antrame sluoksniuose geofiltracinë tëkmë yra planinë, kintanti X ir Y aðiø kryptimis, esant atstojamajam abiejø sluoksniø laidumui M. Treèiasis sluoksnis apibûdinamas vandens pratekëjimo per pusiau laidþià vandensparà koeficientu. Geofiltracija jame vyksta tik vertikalia kryptimi. Tai ámanoma, kai treèias sluoksnis yra ið esmës maþai vandeniui laidi vandenspara aukðèiau esantiems daug laidesniems pirmam ir antram sluoksniams. Ketvirtas sluoksnis apibûdinamas tik vandens slëgiu, kuris geofiltracijos procese yra nekintantis. Prie vertikalios geofiltracijos tëkmës dar sumuojami infiltracija bei iðgaravimas nuo laisvojo vandens pavirðiaus. Lygtis yra trimatës geofiltracijos iðraiðka, kai vertikalioji komponentë yra vyraujanti (Ramonas, 2008). Modeliuojamo ploto padengimas matematiniu tinklu. Pasirenkant modeliuojamà plotà atsiþvelgta, kad já veiktø kuo maþiau sunkiai ávertinamø faktoriø. Modeliuojamà plotà ið kairës pusës riboja 5 drenaþo sistema ir 2 drenaþo sistemos sausintuvas, ið deðinës pusës riboja 2 sistemos sausintuvas ir griovys (1 pav.). Gruntinio vandens prietakà á sausintuvø pradþià riboja 3 drenaþo sistemos rinktuvas. Sudarant geofiltracijos modelá pasirenkamas netolyginis (kintamo þingsnio) matematinis tinklas (3 pav.), kad bûtø galima sutankinti já jautriose hidrografinio tinklo taðkuose. Renkantis tinklo þingsná atsiþvelgta á geofiltracinio ploto topografijà, geologijà ir hidrogeologijà. Nuo minëtø faktoriø priklauso tinklo tankumas ir tinklo þingsnis. Modeliuojamame plote sutankinamas tinklas 2 sistemoje tarp 6 ir 7 sausintuvø. Parenkant tinklo þingsná atsiþvelgiama á mazginiø taðkø vietas S ij, kuriuose buvo atliekami vandens lygiø matavimai p 1, p 2, p 3, p 4, p 5, ryðkus gruntø pasikeitimas drenaþo tranðëjos. Tinklas iðretinamas tarpdrenyje, kur remiantis natûriniais tyrimais, intensyvus vandens lygiø kitimas neprognozuojamas. Matematinis tinklas sunumeruojamas. Stulpeliø numeracija prasideda vienetu ið kairës á deðinæ a 1 = 0,25, a 2 = 0,01, a 3 = 0,15,... a n,..., eilutës numeruojamas ið apaèios á virðø b 1 = 0,25, b 2 = 0,01, b 3 = 0,25,... b n,... Atstumas tarp drenø parenkamas pagal natûrinius duomenis. 3 pav. Sudaromo geofiltracinio modelio matematinis tinklas Ribiniø sàlygø nustatymas. Nustatant kontûriniø mazgø vietà, nustatomas ribiniø sàlygø tipas, kuris priklauso nuo geofiltracijos srities. Modelyje priimama, kad mazgai, kuriuose fiksuotas vandens lygis (Dirichle sàlyga) H = ö (x, y, t), atitiks 1 ribinæ sàlygà, tai bus mazgai drenaþo tranðëjoje. Mazgai, kuriuose galima apibrëþti per ribà pratekantá debità (Neumano sàlygà), modelyje atitiks II ribinæ sàlygà. Tai taðkai, iðsidëstæ sausintuvø gale tarp sausintuvø, kur dël ið iðorës atitekanèio gruntinio vandens galima apibrëþti pratekantá debità. Atsiþvelgdami á tai, kad uþ 2 sausinimo sistemos árengta 4 sausinimo sistema, iki kurios atstumas 11 m, pritekëjimas minimalus, priimame, kad debito pritekëjimas nuo 4 drenaþo sistemos lygus 0. Kontûriniai mazgai, 71

Vilimantas Vaièiukynas atitinkantys pirmà ribinës sàlygos tipà, gali bûti jungiami laisvai tiesëmis, lygiagreèiomis ir nelygiagreèiomis tinklo linijoms. Kontûriniai mazgai, atitinkantys antrà ribinæ sàlygà, jungiami tik tiesëmis. Pradiniø (esamø) vandens lygiø paþymëjimas matematiniame tinkle. Sudarant pradiniø vandens lygiø sluoksná matematiniame tinkle nustatomi ir paþymimi pirmojo ir antrojo tipo ribines sàlygas turinèiø kontûriniø ir vidiniø mazgø vandens lygiai. Vandens lygis drenaþo tranðëjose priimamas lygus tranðëjos dugno altitudei. Tarpdrenio vandens lygio altitudës priimamos þemiau þemës pavirðiaus ir aukðèiau uþ vandensparà. Vandens lygio altitudës tikslinamos modelio kalibravimo metu. Parengiamas matematinis tinklas su paþymëtais pradiniais (esamais) vandens lygiais VL 1, VL 2, VL 3, VL 4, VL 5. Pradiniai vandens lygiai imami ið eksperimentinio lauko natûriniø duomenø. Atsiþvelgiant á tai, kad daugeliu atveju gruntinio vandens lygio pavirðiaus padëtis priklauso nuo grunto filtraciniø savybiø, reljefo, modelyje atskiruose matematinio tinklo taðkuose pradiniai vandens lygiai priimami ávertinant iðmatuotus pjezometruose vandens lygius nuo þemës pavirðiaus pagal turimà topografinæ nuotraukà juos interpoliuojant nuo pjezometrø visomis kryptimis. aktiniai gruntinio vandens lygio aukðèiai tikslinami modelio kalibravimo procese. Þemës pavirðiaus aukðèiø paþymëjimas matematiniame tinkle. Sudarant þemës pavirðiaus masyvà, modeliuojamas plotas padengiamas matematiniu tinklu, vadovaujantis þemës pavirðiaus topografiniu planu. Kiekvienam eksperimentinio lauko sudarytam tinklo mazgo taðkui nustatoma þemës pavirðiaus altitudë. Altitudës nustatomos tiesinës interpoliacijos bûdu. Kadangi eksperimentinis plotas yra lygus, su labai nedideliu pavirðiaus nuolydþiu viena kryptimi, o slëniø ar lomø eksperimentiniame lauke nepastebëta, specialus matematinio tinklo sutankinimas nereikalingas. Atskirø geologiniø sluoksniø apaèios altitudþiø paþymëjimas tinkle. Sudarant pirmojo geologinio sluoksnio apaèios altitudþiø masyvà matematiniame tinkle, visos sluoksnio altitudës apskaièiuojamos pagal topografiná planà. Atskirø matematinio tinklo mazgø altitudës apskaièiuojamos tiesinës interpoliacijos bûdu. Geologiniø ir hidrogeologiniø ribiniø sàlygø charakteristikø paþymëjimas matematiniame tinkle. Ruoðiant geologiniø, hidrogeologiniø ribiniø sàlygø charakteristikø matematiná sluoksná, priimamos pirmo ir antro geologiniø sluoksniø plotø filtracijos koeficientø reikðmës, plotø vandenkaitos koeficientai, vandens pratekëjimo per pusiau laidþià vandensparà plotas. Atsiþvelgiant á modeliuojamame plote nevienodus filtracijos ir vandenkaitos koeficientus (drenaþo tranðëjos, priedrenio zona), ðie plotai iðskirti. iltracijos, vandenkaitos ir vandens pratekëjimo per pusiau laidþià vandensparà koeficientø, plotø nustatymas. Ðiame matematinio tinklo sluoksnyje ávertinama filtracija ar infiltracija, krituliai, garumas. Ðios reikðmës gali kisti skirtinguose modeliuojamo ploto taðkuose, todël iðskiriami atskiri plotai su skirtingomis filtracijos ar infiltracijos, garumo reikðmëmis. Priimama, kad filtracijos koeficientø reikðmës keièiasi tranðëjose, prie tranðëjø ir tarpdrenyje. Krituliai priimami pagal Dotnuvos meteorologijos stotyje iðmatuotus duomenis, iðgaravimas nevertinamas dël þemos oro temperatûros modeliuojamu laikotarpiu. Taip pat atsiþvelgiama, kad modeliuojamu laikotarpiu dar neauga arba jau yra nuimti augalai. Ðie parametrai gardelëse laikomi pastoviais ir atitinkanèiais mazginiame taðke x, y nustatytus dydþius, bet galinèiais kisti laike. Grunto laidumui átakos turi daug faktoriø, juos ávertinti sunku, nes laikui bëgant kinta. Siekiant nustatyti tranðëjø laidumo átakà gruntinio vandens lygiui tarpdrenyje, tranðëjos laidumà priimame atsiþvelgdami á gautas reikðmes po modelio kalibravimo ir verifikavimo. Þinoma, kad gruntø filtracinës savybës nëra pastovios laike; aeracijos zonoje jos kinta dël þemës ádirbimo, áðalo, kurmiø, sliekø daromo poveikio. iltracijos ir vandenkaitos koeficientø reikðmës modelio kalibravimo metu tikslinamos. Tyrimø rezultatai ir jø aptarimas Regresinës lygties nustatymo rezultatai. Kadangi vandens lygiai objekte buvo fiksuojami ne kiekvienà dienà, trûkstamø vandens lygiø reikðmiø nustatymui surasta regresinë lygtis, kuri apraðo vandens lygiø slûgimà tarpdrenyje. Kreivës sudarymui naudota Table Curve programinë áranga, leidþianti nustatyti geriausiai atitinkanèià nagrinëjamus duomenis regresijos lygtá. Taikant ðià programinæ árangà nustatyti ir lygties kintamøjø koeficientai, jø standartinës paklaidos, pasikliovimo ribos, faktine ir prognozuojama lygtimi apskaièiuotos reikðmës, jø 95 % paklaidos pasikliovimo ir prognozuojamos ribos. Pasirenkant lygtá atsiþvelgta á surinktus lauko duomenis gruntinio vandens lygio kitimà laike. Nustatyta, kad geriausiai lauko duomenis aproksimuoja Sigmoidinë (logistinë) lygtis: a + b y = ( x c) (1 + exp( )). d Regresinës lygties koeficientø reikðmës pateiktos 1 lentelëje. 72

Laidþiø uþpildø átakos gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje tyrimai geofiltaciniu modeliu 1 lentelë. Regresinës lygties koeficientø reikðmës ir jø patikimumo áverèiai (28PJ) Kintamieji Reikðmë Standartinë paklaida 95% pasikliovimo ribos Min Maks a 56,80 0,02 56,69 56,90 b 0,72 0,07 0,41 1,02 c 7,39 0,61 4,85 9,93 d -3,38 0,57-5,75-1,02 2 lentelë. aktinës ir prognozuojamos reikðmës ir jø patikimumo áverèiai 28PJ. X faktinës Y faktinës Y apskaièiuotos Liekamoji 95% pasikliovimo ribos 95% prognozuojamos ribos reikðmës reikðmës VL reikðmës paklaida Min Maks Min Maks (laiko tarpas) (vandens lygis) 1 57,42 57,42-0,00 57,35 57,49 57,33 57,52 5 57,29 57,28 0,01 57,22 57,34 57,19 57,37 9 57,06 57,07-0,01 57,03 57,12 56,99 57,16 12 56,96 56,95 0,01 56,90 56,99 56,86 57,03 15 56,87 56,87 0,00 56,83 56,91 56,79 56,95 19 56,82 56,82-0,00 56,76 56,88 56,73 56,91 Gauti duomenys rodo, kad pasirinkta regresinë lygtis trûkstamoms reikðmëms rasti yra reikðminga ir gerai atitinka lauko tyrimø duomenis (4 pav.). Taikant ðià lygtá gruntinio vandens lygio slûgimo reikðmes Pikeliø bandymø objekto 2 sistemoje galima nustatyti su vidutiniðkai 2 cm paklaida. Siekiant nustatyti, ar vizualiai matomas 4 pav. skirtumas tarp regresijos lygties apskaièiuotø ir lauke iðmatuotø duomenø yra statistiðkai reikðmingas, atliekamas statistinis gautø reikðmiø ávertinimas. Statistiðkai ávertinus, nustatyta, kad santykiø skirtumas tarp 2 pjezometre iðmatuotø vandens lygiø lauke ir apskaièiuotø taikant regresijos lygtá yra nereikðmingas (3 lent.). Geofiltracinio modelio kalibravimas ir verifikavimas. Þinoma, kad filtracijos reikðmës atskiriems gruntams kinta esant tam tikroms riboms (priklausomai nuo grunto), tikslesniø reikðmiø nustatymui yra atliekamas modelio kalibravimas. Kalibruojamos reikðmës pateiktos 4 lentelëje. Gruntinio vandens lygio altitudë 57,56 57,46 57,36 57,26 57,16 57,06 56,96 56,86 56,76 56,66 56,56 Lauke iðmatuoti GVL Regresijos lygties apskaièiuoti GVL 01 08 01 09 01 10 01 11 01 12 01 13 01 14 01 15 01 16 01 17 01 18 01 19 01 20 01 21 01 22 01 23 01 24 01 25 01 26 01 27 01 28 01 29 01 30 01 31 02 01 Data 4 pav. Regresinës lygties apskaièiuoti ir 2001 m. lauke iðmatuoti gruntinio vandens lygiai (duomenø reikðmës pateiktos 2 lent.) 73

Vilimantas Vaièiukynas 3 lentelë. Regresijos lygties apskaièiuotø reikðmiø palyginimas su lauke iðmatuotais gruntinio vandens lygiais (regresijos lygties patikimumo áverèiai pateikti 1 ir 2 lentelëse) Lyginamøjø pjezometrø Nr. Standartizuota Z reikðmë p reikðmë 28PJ lauke ir 28PJ regresijos lygties apskaièiuotos reikðmës 0,13 0,89 4 lentelë. Kalibruojamos geofiltracijos modelio reikðmës iltracijos koeficientas k f m d -1 Vandenkaitos koeficientas µ Nustatytos reikðmës min maks min maks k f m d -1 µ Tarpdrenis 0,000n 0,0n 0,000n 0,00n 0,0009 0,0012 Priedrenis (0,4 m nuo drenos) 0,0n n 0,000n 0,00n 0,001 0,0020 Drenaþo tranðëja 0,0n n 0,000n 0,0n 0,006 0,012 n-bet kuris sveikasis skaièius Modelio kalibravimo laikotarpiu vertinant gautus rezultatus vizualiai (5 pav.), matyti, kad taikant geofiltracijos modelá apskaièiuoti vandens lygiai yra artimi lauke iðmatuotiems vandens lygiams. Atliktas statistinis duomenø ávertinimas, kai reikðmingumo lygmuo p < 0,05 po modelio kalibravimo pateiktas 5 lentelëje. Atlikus modelio kalibravimà nustatyta, kad santykiø skirtumas tarp 2 pjezometre iðmatuotø vandens lygiø lauke ir geofiltracijos modelio pagalba yra nereikðmingas, todël galima atlikti modelio verifikavimà (validavimà), leisiantá patikrinti, ar modelio gaunamos gruntinio vandens lygio tarpdrenyje reikðmës turi statistiðkai reikðmingà skirtumà lyginant su gruntinio vandens lygio natûriniais duomenimis, iðmatuotais kitu laikotarpiu. Atliekame modelio verifikavimà. Gruntinio vandens lygio altitudë 57,36 57,26 57,16 57,06 56,96 56,86 56,76 56,66 56,56 Lauke iðmatuoti GVL Geofiltracijos modelio apskaièiuoti GVL Regresinës lygties apskaièiuoti GVL 01 12 01 13 01 14 01 15 01 16 01 17 01 18 01 19 01 20 01 21 01 22 01 23 01 24 01 25 01 26 Data 5 pav. Apskaièiuotos GVL altitudës modelio kalibravimo laikotarpiu (28PJ, 2001 m.) 5 lentelë. Geofiltracijos modelio pagalba apskaièiuotø reikðmiø palyginimas su lauke iðmatuotais gruntinio vandens lygiais (modelio kalibravimas) Lyginamøjø pjezometrø Nr. Standartizuota Z reikðmë p - reikðmë 28PJ lauke ir 28PJ geofiltracijos modelio apskaièiuotos reikðmës 0,18 0,85 74

Laidþiø uþpildø átakos gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje tyrimai geofiltaciniu modeliu Atliktas modelio verifikavimas parodë (6 pav.), kad vizualiai vertinant geofiltracijos ir regresijos modeliø atitikimà pastebimas gruntinio vandens lygiø slûgimo greièio neatitikimas tarp iðmatuotø vandens lygio reikðmiø pradiniu slûgimo laikotarpiu. Siekiant ávertinti, ar sumodeliuotos reikðmës atitinka iðmatuotas lauke vandens lygiø reikðmes pjezometruose, buvo atliktas statistinis duomenø ávertinimas (6 lent.), kai reikðmingumo lygmuo p < 0,05. Analizuojant gautus duomenis nustatyta, kad santykiø skirtumas tarp duomenø, iðmatuotø lauke ir apskaièiuotø geofiltracijos modelio, yra nereikðmingas (6 lent.). Tranðëjos laidumo átakos modeliavimas. Nustatant tranðëjos laidumo átakà tarpdrenyje esanèiam vandens lygiui atsiþvelgta, kad skirtingø gruntø laidumà veikia daug faktoriø, juos nustatyti sunku. Pagal granuliometrinæ sudëtá Pikeliø bandymø objekte gruntus bûtø galima priskirti prie vidutinio sunkumo priemoliø (Baigys, 2010). Tokiø gruntø filtracijos koeficientas gali svyruoti tam tikrose ribose, todël filtracijos koeficiento konkreèios reikðmës patikslintos atlikus modelio kalibravimà ir verifikavimà. Po atlikto modelio kalibravimo ir validavimo nustatyta, kad tranðëjose vandens slûgimo greitis 0,006 0,004 m per parà, esant 1 m slëgio aukðèiui, jos atitinka priemolio gruntus pagal aeracijos zonos litologiniø atmainø filtracijos koeficiento k f reikðmes (Juodkazis, Marcinonis, 2008), priedrenyje 0,001 m per parà, tarpdrenyje 0,0009 m per parà. Siekiant modelio rezultatø korektiðkumo, modeliuojamoje tranðëjoje grunto laidumo reikðmës priimamos ne konkreèios atskiriems gruntams, bet didinant tranðëjø laidumà atitinkamà skaièiø kartø. Minëtos reikðmës pasirinktos neatsitiktinai, bet ávertinus jø átakà tarpdrenyje esanèiam gruntinio vandens lygiui, taip pat atsiþvelgiant á gruntø filtracijos koeficientø nustatytas kitimo ribas (Juodkazis, Marcinonis, 2008). Gauti rezultatai rodo (7 pav.), kad padidinus filtracijos koeficientà tranðëjoje 10 kartø (tai atitinka priesmëlio gruntus), þymaus vandens lygio kitimo tarpdrenyje nenustatyta. Padidinus tranðëjos filtracijos koeficientà 100 kartø (tai atitinka vidutiniagrûdþio smëlio filtracijos koeficientà), nustatytas vidutiniðkai 1 cm didesnis slûgis, lyginant su pradiniu modeliavimo variantu. Toks skirtumas praktikoje nereikðmingas, nes nevirðija paklaidos ribos. Padidinus tranðëjos filtracijos koeficientà iki reikðmës, kuri atitinka vidutiniagrûdá smëlá su þvirgþdu, nustatytas vidutiðkai 6 cm didesnis vandens lygio kritimas tarpdrenyje (7 pav.), lyginant su slûgimu tranðëjoje uþpiltoje natûraliu gruntu. Ávertinus lauko matavimø tikslumà (2 cm) gauti skirtumai yra maþi. Siekdami ávertinti gautø reikðmiø statistiná reikðmingumà, tikriname, ar padidinæ filtracijos koeficientà tranðëjose atitinkamà skaièiø kartø gausime statistiðkai reikðmingà vidurkiø skirtumà tarp gruntinio vandens lygio esant natûraliam filtracijos koeficientui (uþpylus tranðëjà iðkastu gruntu) ir tranðëjø su laidesniu gruntu. Gruntinio vandens lygio altitudë 57,76 57,56 57,36 57,16 56,96 56,76 56,56 Lauke iðmatuoti GVL Regresinës lygties apskaièiuotas GVL Geofiltracijos modelio apskaièiuotas GVL 04 11 04 12 04 13 04 14 04 15 04 16 04 17 04 18 04 19 04 20 04 21 04 22 04 23 04 24 04 25 04 26 04 27 Data 6 pav. Apskaièiuotos GVL altitudës modelio verifikavimo laikotarpiu (28PJ, 2005 m.) 6 lentelë. Geofiltracijos modelio ir regresijos lygties apskaièiuotø GVL palyginimas su lauke iðmatuotais (modelio verifikavimas) Lyginamø pjezometrø Nr. Standartizuota Z reikðmë p - reikðmë 28PJ lauke ir 28PJ geofiltracijos modelio apskaièiuotos reikðmës 1,48 0,14 75

Vilimantas Vaièiukynas Tikriname, ar vidurkiø skirtumas geofiltracijos modeliu apskaièiuotø gruntinio vandens lygiø aeracijos zonoje ir iðmatuotø lauke (28 PJ) vandens lygiø yra statistiðkai reikðmingas, kai reikðmingumo lygmuo p < 0,05. Vidurkiø statistiniam reikðmingumui nustatyti pasirinktas neparametrinis Wilkoksono kriterijus (Èekanavièius, Murauskas, 2002; Gonestas, Strielèiûnas, 2003; Olsson et al., 2000), leidþiantis atlikti kiekybinio kintamojo neparametriná palyginimà priklausomose imtyse. Ðio kriterijaus privalumas tas, kad, lyginant su þenklø kriterijumi, jis atsiþvelgia á skirtumø dydá (Vaitkevièius, Saudargienë, 2006). Apskaièiuotos statistiniø kriterijø reikðmës pateiktos 7 lentelëje. Gautos reikðmës rodo, kad egzistuoja reikðmingas ryðys tarp tranðëjos laidumo ið natûralaus grunto ir modeliuojamø didesnio laidumo gruntø (6 lent.). Tranðëjoje laidumà padidinus 10 kartø, reikðmingas skirtumas nenustatytas. Vëliau didinant drenaþo tranðëjos laidumà nustatytas statistiðkai reikðmingas slûgio vidurkiø skirtumas. Galima teigti, kad átaka tarpdrenyje esanèiam gruntinio vandens lygiui didëja esant didesniam drenaþo tranðëjos laidumui. Tam gali turëti reikðmingos átakos padidëjæs slëgio gradientas tarp drenaþo tranðëjoje esanèio gruntinio vandens lygio ir tarpdrenio, ið tranðëjos greièiau pasiðalinant vandeniui. Slûgimo reikðmës laike pateiktos 8 pav. Didþiausias slûgimas vyksta pradþioje (per dienà vanduo nuslûgsta 16 17 cm), vëliau maþëjant slëgio gradientui tarp tranðëjos ir tarpdrenio slûgis taip pat maþëja. Po 15 dienø galima pastebëti, kad slûgimas ðiek tiek padidëja (1 2 cm). Tam átakos gali turëti 20 40 cm gylyje virð tranðëjos dugno esantis laidesnis grunto sluoksnis. Statistinis gautø reikðmiø ávertinimas leidþia teigti, kad laidþiø uþpildø naudojimas daro statistiðkai reikðmingà átakà gruntinio vandens lygiui aeracijos zonoje. Keliant klausimà, ar toks skirtumas yra reikðmingas praktikoje, ávertinant ávairiø faktoriø átakà geofiltraciniams procesams (þemës ádirbimas, auginamos kultûros, áðalas ir kt.) galima teigti, kad jis nëra þymus, nes norint pasiekti modeliuotas laidumo reikðmes tranðëjose reikia papildomø investicijø. 1,20 Gylis cm 1,00 0,80 0,60 0,40 0,006 m/d 0,06 m/d 0,6 m/d 6,0 m/d 0,20 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Dienos 7 pav. Gruntinio vandens lygio slûgimo grafikas 2 drenaþo sistemoje esant skirtingo laidumo gruntams drenaþo tranðëjoje 7 lentelë. Natûralaus grunto tranðëjoje ir laidaus uþpildo átakos GVL tarpdrenyje palyginimas Lyginami sumodeliuoti atitinkamø filtracijos reikðmiø Standartizuota Z reikðmë p reikðmë vidurkiø skirtumai (reikðmingumo lygmuo) 0,006 m d -1 0,06 m d -1 0 0,00 0,006 m d -1 0,6 m d -1 3,19 0,00 0,006 m d -1 6,0 m d -1 4,20 0,00 76

Laidþiø uþpildø átakos gruntinio vandens lygio slûgimui tarpdrenyje tyrimai geofiltaciniu modeliu Slûgimo dydis cm 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 6,0 m/d 0,6 m/d 0,06 m/d 0,006 m/d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Dienos 8 pav. Slûgio dydþio reikðmës atskiromis dienomis Iðvados 1. Analizuojant laidþiø uþpildø drenaþo tranðëjose átakà gruntiniam vandens lygiui tarpdrenyje vidutinio sunkumo gruntuose Pikeliø bandymø objekte nustatyta, kad padidinus tranðëjos grunto laidumà iki 10 kartø, reikðmingos átakos gruntinio vandens lygiui tarpdrenyje nenustatyta. Padidinus filtracijos reikðmes iki vidutiniagrûdþio smëlio filtracijos koeficiento, nustatytas vidutiniðkai 1 cm didesnis slûgis, lyginant su pradiniu modeliavimo variantu. Padidinus tranðëjos filtracijos koeficientà iki reikðmës, kuri atitinka vidutiniagrûdá smëlá su þvirgþdu, nustatytas vidutiðkai 6 cm didesnis vandens lygio slûgimas tarpdrenyje. 2. Ávertinant modeliavimo metu gautø slûgimo reikðmiø dydá galima teigti, kad gautos gruntinio vandens lygio slûgimo reikðmës statistiðkai reikðmingai skiriasi. Atsiþvelgiant á drenaþo sistemos natûralius dydþius gauta slûgimo reikðmë tarpdrenyje nëra þymi ji siekia tik 0,06% tranðëjos gylio, kai tranðëjos gylis apie 1 m. Literatûra BAIGYS, G. Sumaþinto þemës dirbimo poveikis drenaþo nuotëkiui ir fosfatø iðplovimui. Vandens ûkio inþinerija, 2010, 36 (56), 33 40. BALÈIÛNAS, A. Sunkiø dirvoþemiø drenavimo mokslinis pagrindimas. Mokslo ir technikos progresas melioracijoje. Lietuvos Hidrotechnikos ir melioracijos mokslinio tyrimo instituto darbai. 1976, 19 29. CULLEY, J. L. B.; COOTE, D. R. Water table regime in an eastern Ontario soil with and without pipe drains. Canada Agricultural Engineering, 1984, 26 (1), 7 13. CHAVEZ, C.; UENTES, C.; ZAVALA, M.; BRAMBILA,. Numerical solution of the Bossiness q equation: Application to the agricultural drainage. African Journal of Agricultural Research, 2011, 6 (18), 4210 4222. ÈEKANAVIÈIUS, V.; MURAUSKAS, G. Statistika II ir jos taikymas. Vilnius: TEV. 2002. DIJKSMA, R.; KLOOSTERBOER, E. H.; LENSELINK, K. J.; O RINGA, O. E.; OOSTERBAAN, R. J.; PENNINKHO, J.; RITZEMA, H. P. International Courses on Drainage Execution and Maintenance ICDEM. Wageningen-Lelystad: ILRI. 1997. DOBKEVIÈIUS, M. Hidrogeodinamika. Vilnius, Enciklopedija. 2001. GONESTAS, E.; STRIELÈIÛNAS, R. Taikomoji statistika. Kaunas: Spindulio spaustuvë. 2003. HEILWEI, V. M.; WATT, D. E. Trench infiltration for managed aquifer recharge to permeable bedrock. Hydrological processes, 2011, 25, 141 151. HÃLBAC-COTOARÃ-ZAM IR, R. Results obtained in drainage arrangements design by using drainspace application. Research Journal of Agricultural Science, 2009, 41 (1), 426 431. RENCH, H.. arm drainage: the principles, processes, and effects of draining land with stones, wood, and open ditches, and especially with tiles. New York. 1875. JUODKAZIS, V.; MARCINONIS, A. Aplinkos hidrogeologija. Vilnius: Vilniaus universitetas. 2008. JHORAR, R. K.; SMIT, A. A. M.. R.; BASTIAANSSEN, W. G. M.; ROEST, C. W. J. Calibration of distributed irrigation water management model using remotely sensed evapotranspiration rates and groundwater heads. Irrigation and drainage, 2011, 60 (1), 57 69. KALE, S. Estimating effects of drainage design parameters on crop yields under irrigated lands using DRAINMOD. Scientific Research and Essays, 2011, 6 (14), 2955 2963. RITZEMA, H. P. International Courses on Drainage Execution and Maintenance ICDEM. Wageningen-Lelystad: ILRI. 1997. KUANG, X.; JIAO, J. J.; WAN, L.; WANG, X.; MAO, D. Air and water flows in a vertical sand column. Water resources research, 2011, 47, 1 12. OLSSON, U.; ENGSTRAND, U.; RUPÐYS, P. Statistiniai metodai SAS ir MINITAB. Kaunas: Akademija. 2000. 77

Vilimantas Vaièiukynas RAMONAS, È. L. Geofiltracijos modeliavimas. Kaunas: Ardiva. 2008. RAMONAS, È. L. Durpyno iðkasimo átakos geofiltracijai ið rëkyvos eþero prognozë. Vandens ûkio inþinerija, 2004, 26 (46), 40 43. RAMONAS, È. L.; VYÈIUS, Þ. Development of the Generalized Numerical Model of the Seepage in the Surroundings of Kruonis PSHP and Simulation Results. Vagos, 2007, 74 (27), 57 63. RAMONAS, È. L. Planinës nenusistovëjusios geofiltracijos skaitmeninis modeliavimas. Aplinkos tyrimai, inþinerija ir vadyba, 1996, Nr. 1 (2), 31 37. RIMIDIS, A. Netranðëjinio drenaþo su filtruojanèiosiomis medþiagomis sausinimo efektyvumas. Melioracija, 1993, 63 76. RITZEMA, H. P. Drainage principles and aplications. ILRI. 1994, p. 232 238. ÐAULYS, V.; BASTIENË, N. Drenaþo uþpildø filtraciniai tyrimai. Vandens ûkio inþinerija, 2003, 23(43)-24(44), 5 14. ÐAULYS, V. Drenaþo laidumo tyrimai. Mokslo tiriamieji darbai. Koferencijos praneðimai. Vilainiai. 2005, 25 27. TUMAS, R. Drenaþo veikimo prognozavimas. Vilnius: Mokslas. 1981. VAITKEVIÈIUS, R.; SAUDARGIENË, A. Statistika su SPSS psichologiniuose tyrimuose. Kaunas: VDU. 2006. VYÈIUS, Þ. Geofiltracijos modeliavimo Lietuvoje kompiuterinëmis programomis galimybiø ávertinimas. Vandens ûkio inþinerija, 2003, 23(43)-24(44), 118 124. ÁÀËÜ ÓÍÀÑ, À. Îïðåäåëåíèå òåõíè åñêîé è ýêîíîìè åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ïðèìåíåíèÿ ãðàâèÿ êàê ôèëèðóþùåãî ìàòåðèàëà ïðè óñòðîéñòâå çàêðûòîãî äðåíàæà. Êåäàéíÿé, Âèëàéíÿé. 1970. ÄÓÎÁÀ, È.; ËÀÌÑÎÄÈÑ, Ð. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ âîäîïðîíèöàåìîñòè òðàíøåéíîé çàñûïêè íà äåéñòâèå äðåíàæà â òÿæåëûõ ïî âàõ. Âîïðîñû îñóøåíèÿ çåìåëü ãîí àðíûì äðåíàæîì, 1974, 39 49. ÌÀËÈØÀÓÑÊÀÑ, À. Îñóøèòåëüíîå äåéñòâèå ãîí àðíîãî äðåíàæà íà àëëþâèàëüíî-áîëîòíûõ ïî âàõ. Òðóäû Ëèòîâñêîãî íàó íî èññëåäîâàòåëüñêîãî èíñòèòóòà ãèäðîòåõíèêè è ìåëèîðàöèè, VII. Vilnius, 1972, 53 66. GEOFILTRATION MODELING OF THE INFLUENCE OF PERMEABLE MATERIALS ON GROUND WATER LEVEL SUBSIDENCE IN THE AREA BETWEEN THE DRAINS Vilimantas VAIÈIUKYNAS Abstract The materials that improve permeability of drainage trenches (gravel, sand, gravel-sand mixture, humus, sawdust, wood chips, etc.) are used to remove excess water from drained areas. Efficiency of these fillters get different evaluation. At the depth of drainage (aeration zone) even in small area soil texture may greatly differ, which influences the ground water level subsidence in the area between the drains. Planned geofiltration models are the most optimal measures for subsidence modeling. Application of these models as well as change of filtration values enables to prognosticate ground water levels in the area between the drains at certain conditions. Digital geofiltration model PLAFI was chosen for modeling of geofiltration processes. This choice was determined by the experience of modeling various geofiltration processes with this program in Lithuania. The data from Pikeliai site was chosen for calibration and verification (validation) of this model. Ground water level (above the drain, at 0,4 m distance from the drain and in the middle point between the drains) and its changes over time were measured in field conditions in the period of 1999 2005. Data of precipitation and air temperature was taken from Dotnuva Hydrometeorological station. Results of the modeling show that having increased the filtration coefficient in the trench backfill 10 times (this corresponds sandy loam soils filtration coefficient 0.06 m d -1 ) no significant change of water level in the area between the drains has been determined. Increase of the filtration coefficient in the trench backfill to the value corresponding filtration coefficient of medium coarse sand (0.6 m d -1 ) results in 1 cm water level decrease. This difference has no practical significance, as it does not exceed limits of error for data collection. Increase of the filtration coefficient in the trench backfill to the value corresponding medium coarse sand and gravel mixture (6.0 m d -1 ) results in 6 cm decrease of water level in the area between the drains. Keywords: backfills, digital geofiltration model, drainage trench, ground water level. Vilimantas Vaièiukynas, lector at Water Management Department, aculty of Water and Land Management, Aleksandras Stulginskis University. Research interests environmental engineering and landscape management, water management, technologies, materials of drainage structures, geofiltration, hydrology. Address: Universiteto str. 10, LT-53361 Akademija, Kaunas distr. Phone: +370 37 752 337, fax (8-37) 75 23 92, e-mail: vilius.vaiciukynas@lzuu.lt. Received 10 2011. 78