Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Гидрогеология и основы геологии

ОСОБЕННОСТИ РЕЖИМА ГРУНТОВЫХ ВОД ПРИ ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ

Изучение природных особенностей гидрогеологических условий и их изменения под влиянием мелиоративной деятельности зон не

обходимо для решения многих инженерных задач на объектах при- родообустройства и водопользования.

Мелиоративная гидрогеология — это отрасль прикладной гидрогеологии, которая изучает гидрогеологические условия в процессе мелиорации земель и для проектирования мелиоративных мероприятий (орошения, обводнения, осушения и пр.) с целью прогрессивного повышения плодородия почвы и высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур на мелиорируемых землях.

Основными практическими задачами мелиоративной гидрогеологии являются [8]:

• изучение гидрогеологических условий и прогноза их изменения под влиянием проектируемых мелиоративных решений;

• проектирование дренажа и других мелиоративных мероприятий;

• рациональное использование и охрана подземных вод на мелиорируемых территориях с учетом их воздействия на окружающую среду;

• гидрогеологические наблюдения при эксплуатации мелиоративных систем.

Объективную оценку мелиоративных условий при гидромелиорациях можно дать, только если специалисты гидрогеологи-мелиораторы опираются на естественнонаучный анализ природных процессов, в том числе на изучение водного и солевого режима грунтовых вод.

Особенности режима грунтовых вод в районах орошения. При орошении сельскохозяйственных полей часть вод идет на питание растений, часть испаряется и часть (не считая сбрасываемой с полей) затрачивается на питание грунтовых вод. В связи с этим уровень грунтовых вод поднимается, вследствие чего активизируются их испарение и накопление солей в зоне аэрации и грунтовых вод. В результате может происходить засоление почв, что вызывает снижение урожайности сельскохозяйственных культур.

Дополнительное питание грунтовых вод происходит также при фильтрации воды из магистральных, распределительных и оросительных каналов. Все эти процессы ведут к изменению режима грунтовых вод не только на орошаемых, но и на неорошаемых площадях, расположенных в пределах массивов орошения.

Основными гидрологическими показателями, которые преобразуют ландшафты в зоне орошения, являются объем водоподачи (оросительная норма) и величина ирригационного питания. Оросительная норма — это объем воды, который обеспечивает поддержание в корнеобитаемом слое почвы влажности, оптимальной для

роста и развития растений и формирования максимального урожая культур.

Оптимальные биоклиматические оросительные нормы нетто (мм) сельскохозяйственных культур в различных природно-климатических зонах России, при различном уровне залегания грунтовых вод и для различной влагообеспеченности по году приведены в справочнике по мелиорации и водному хозяйству (орошение).

Ирригационное питание грунтовых вод (включающее инфильтра- ционное питание при поливах и фильтрационные потери из ирригационных каналов) является основным гидродинамическим показателем, на который необходимо налагать ограничения. При оценке инфильтрационного питания при поливах и начале процесса подъема уровня грунтовых вод необходимо учитывать возможность транзитных потоков оросительной воды через корнеобитаемый слой в объемах, достигающих, как правило, около 20% от суммарных потерь воды на фильтрацию. Фильтрационные потери из оросительной сети (из магистральных каналов, межхозяйственной и внутрихозяйственной сети) могут достигать 40—50% расхода канала.

Для различных ландшафтно-климатических зон (в зависимости от суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур) предложены экологические ограничения на величину инфильтрационного питания грунтовых вод, фильтрационные потери из каналов и оросительной сети и на величину суммарного ирригационного питания грунтовых вод при существующем техническом и технологическом уровне развития оросительных мелиораций.

Роль оросительных вод, фильтрующихся через дно и стенки каналов, в зависимости от природных условий может быть различной. Проникая в водоносные пласты и будучи менее плотными, они плавают на поверхности нижележащих слабо и сильно солоноватых вод, образуя своеобразные линзы и пополняя запасы подземных вод.

В условиях хорошего оттока они промывают почвы и породы от солей. В случае низких фильтрационных свойств пород и при отсутствии оттока в одних областях происходят подъем уровня грунтовых вод и подтопление, а в других вследствие испарения развивается засоление почв.

На Украине (Ингулецкая оросительная система), в Азербайджане (Кура-Араксинская низменность) и Туркмении за счет фильтрации вод из каналов и водохранилищ увеличились запасы подземных вод, образовались верховодка, иногда с линзами пресных подземных вод, а также родники. Уровни грунтовых вод здесь быстро поднялись.

Орошение сточными водами. Использование для орошения сбросных вод различных предприятий и хозяйств началось в XIX в. Впервые этот способ был применен в 1888 г. под Одессой. Позднее началось орошение сточными водами земель вблизи Москвы (Люберецкие поля орошения), Киева и Донецка.

Проблема почвенной утилизации отходов на удобрения имеет разноплановые аспекты и не отделима от проблемы плодородия почв и экологии. Многолетний опыт использования животноводческих стоков для орошения кормовых культур показал их высокую эффективность — урожайность растений возрастает в 2—3 раза и более по сравнению с богарой. Особенно эффективно использование подобных стоков в Центрально-Черноземном, Поволжском, Северо-Кавказском и Западно-Сибирском районах. Исследования по орошению сточными водами проводились в Рязанской области (на ОАО «Рязанский свинокомплекс»). Сточные воды свинокомплекса используются для орошения кормовых культур, причем в структуре посевных площадей выращиваются злаковые травы, которые неоднозначно реагируют на поливы сточными водами.

Результаты научных исследований показали, что орошение многолетних трав животноводческими стоками обеспечивает повышение плодородия почв (повышается содержание гумуса, увеличивается степень насыщенности основаниями, возрастает количество калия и фосфора, повышается содержание марганца и меди). Орошение животноводческими стоками при оптимизации норм полива повышает и качество многолетних трав — возрастают содержание сырого протеина, общее количество аминокислот, содержание калия, фосфора.

При использовании животноводческих стоков свинокомплексов и ферм крупного рогатого скота в структуре посевных площадей кормовых севооборотов ведущей культурой должны быть многолетние травы, особенно злаковые, как источник получения грубых кормов, сена, сенажа, силоса, травяной муки. На землях, орошаемых сточными водами, следует выращивать культуры, которые характеризуются положительной реакцией на вневегетационные поливы при круглогодовом регулярном и циклическом орошении.

Орошение сточными и минерализованными водами в ряде случаев оказывает существенное влияние на режим подземных вод. Этот вид орошения предполагает, с одной стороны, самоочистку сточных вод, а с другой — использование сельскохозяйственными культурами питательных веществ, содержащихся в этих водах. При орошении сточными водами обычно происходят загрязнение грунтовых вод и подъем их уровня. Так, на ряде участков полей

орошения в Донбассе за 25 лет произошел подъем уровня грунтовых вод, с 0,5 до 2,8 г/л увеличилась минерализация, гидрокарбонатный состав грунтовых вод изменился на сульфатный состав.

Если подземные воды сверху перекрыты плотными водонепроницаемыми породами, то загрязнения может и не быть. Так, в районах вблизи г. Люберцы и с. Кудиново, несмотря на 80-летний период орошения сточными водами, загрязнения подземных вод не установлено. Для использования сточных сбросных вод в качестве оросительных необходимо детальное изучение гидрогеологических условий района, в особенности естественного режима и элементов баланса подземных вод.

Режим грунтовых вод в районах осушения. В осушаемой зоне устойчивость агроландшафтов определяется нормой осушения и отводом избыточных вод. Понижение уровня грунтовых вод под действием осушительной системы приводит к увеличению уклона грунтового потока и водопритока к мелиоративной системе.

С понижением уровня изменяется водообмен грунтовых вод с зоной аэрации и уменьшается расход грунтовых вод на испарение и питание их инфильтрационными водами, уменьшаются влажность почв и водообеспеченность растений. Осушительные системы должны обеспечивать оптимальные значения уровня грунтовых вод, влажности, зоны аэрации и температуры почв, которые отвечают требованиям сельскохозяйственных культур и производства сельскохозяйственных и эксплуатационных работ на мелиорируемых землях. На осушительных системах технология регулирования водного режима почв должна обеспечивать оптимальный диапазон изменения влажности почв для различных культур. Нижний предел оптимальной влажности осушаемой торфяной почвы для большинства культур составляет 55—60%, а верхний — 70—75% от полной влагоемкости. Нормы осушения торфяных и минеральных почв должны изменяться в диапазонах от 65 до 100 см. Осушительные системы и мероприятия по их эксплуатации должны улучшать структурное состояние мелиорируемых почв, предохранять их от уплотнения, деградации и способствовать сохранению и накоплению гумуса в почве и повышению почвенного плодородия.

В районах осушения на заболоченных участках поверхность грунтовых вод совпадает с поверхностью земли или находится вблизи нее. Выделяются три типа сезонного режима грунтовых вод (А.А. Маккавеев):

1) климатический, или водораздельный. Он наблюдается на плоских водоразделах и непроточных массивах со слабопроницаемыми водоносными породами и, следовательно, незначи

тельном подземном стоке. Колебания уровня грунтовых вод обусловлены здесь атмосферными осадками и испарением;

2) гидрологический. Он характерен для обширных низких речных террас и приозерных низменностей;

3) напорный, или пьезометрический. Он типичен для районов, где грунтовые воды гидравлически связаны с нижележащими напорными водами через слабопроницаемые породы, разделяющие грунтовые и напорные воды, или через окна в водонепроницаемой кровле напорных водоносных горизонтов. Этот тип является гидрогеологическим и чаще смешанным (климатическим и гидрологическим, гидрологическим и гидрогеологическим).

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы