9.3 Ґрунтово меліоративне та сольове обстеження

9.3.1 Ґрунтово меліоративне обстеження

З точки зору вимог сільськогосподарського виробництва, дві третини території України мають несприятливий водний режим. За кількістю опадів площу під ріллею (32.1 млн га) можна поділити на три зони: достатнього зволоження та періодичного перезволоження із сумою опадів більше 700 мм на рік - 7%; недостатнього зволоження (700 - 400 мм) - 76%; посушливу із сумою опадів менше 400 мм - 17%.

У посушливій зоні вирішальне значення в поліпшенні режиму зволоження має зрошення, у перезволоженій - осушення земель.

Ґрунтово-меліоративні дослідження, які проводяться з метою визначення доцільності зрошення й осушення, суттєво відрізняються за змістом і характером робіт від інших видів ґрунтових досліджень. Як один з обов'язкових розділів пошукових робіт при проектуванні гідромеліоративних систем ґрунтово-меліоративні дослідження мають такі головні завдання:

1. складання характеристики ґрунтового покриву території, призначеної для меліорації;

2. прогнозування впливу меліорацій на ґрунти;

3. обґрунтування складу та характеру агромеліоративних і агротехнічних заходів з метою попередження розвитку деградаційних процесів і підвищення родючості ґрунтів.

Ґрунтові дослідження для меліоративного будівництва повинні виконуватися згідно з вимогами СНІП 11-9-78 та ВСН-33-2.1.02-85. При виборі земельних масивів під певний вид меліорації необхідно, по-перше, дати оцінку території з точки зору її придатності під зрошення або осушення, по-друге, спрогнозувати всі позитивні і негативні наслідки меліоративних робіт, зокрема вторинне засолення та осолонцювання, заболочення.

При виборі території під зрошення або осушення оцінюють не тільки характер ґрунтового покриву, а й увесь комплекс природних умов - геологічну будову місцевості, характер ґрунтотворних порід, геоморфологію та гідрогеологічні особливості, глибину залягання ґрунтових вод та їх якісний склад, характер рослинності та культуртехнічний стан території і т. ін. Для вирішення цієї складної проблеми потрібний комплексний склад експедиції: ґрунтознавці, гідрогеолог, геоботанік, інші фахівці.

Ґрунтові дослідження передбачають: збирання, аналіз та узагальнення даних про природні умови району меліоративного будівництва, включаючи матеріали минулих років; рекогносцирувальне обстеження; ґрунтове знімання; сольове знімання; ботанічно-культуртехнічне знімання; дослідження фізичних, водних і хімічних властивостей ґрунтів. Велике значення має вивчення попереднього досвіду зрошення або осушення на аналогічних територіях (об'єктах-аналогах) та оцінка економічного ефекту.

Підставою для виконання досліджень є технічне завдання замовника, програма робіт і кошторисно-договірна документація.

Специфікою даного виду ґрунтово-меліоративних досліджень є організація стаціонарних спостережень за динамікою водного, повітряного та сольового режимів. Велика увага приділяється вивченню водно-фізичних властивостей ґрунтів.

Ґрунтові дослідження повинні проводитися в польовий період, початок якого визначається розмерзанням ґрунту та звільненням площ від талих і ґрунтових вод, кінець - початком стійких морозів, сніговим покривом, промерзанням ґрунту.

Масштаб ґрунтового знімання визначається за стадією проектування та категорією складності природних умов (табл. 13).

Таблиця 13

Масштаби ґрунтових знімань

Стадії проектування	Масштаб знімання при категорії складності природних умов
	І	II	III
Проект	1:10000	1:10000	1:10000-1:5000
Робоча документація		1:10000-1:5000
Робочий проект	1:5000	1:5000	1:5000

При складній структурі ґрунтового покриву допускається нанесення на карту дво- та тричленних комбінацій із зазначенням процента підпорядкованих ґрунтів за такою градацією: менше 10%; 10-15%; 15-50%.

Складність ґрунтово-меліоративних досліджень визначає специфіку оснащення експедиції відповідним обладнанням: великою кількістю бурів різних конструкцій для буріння та поглиблення ґрунтових розрізів до рівня ґрунтових вод, польовою лабораторією для дослідження водно-фізичних властивостей ґрунтів.

Ґрунтово-меліоративні дослідження в залежності від стадії вишукування та розробки проекту виконують у різних масштабах - від середньомасштабного до детального знімання на "ключах".

Ґрунтово-меліоративне знімання при зрошенні проводиться з метою підвищення продуктивності зрошуваних земель. Ґрунтознавці повинні брати участь не тільки в розвідуванні нових земель під зрошення, а й у розробці технології їх освоєння, прогнозувати наслідки зрошення, здійснювати контроль за правильним використанням зрошуваних ґрунтів, забезпечувати підвищення їх продуктивності.

Для вирішення цих питань необхідно створити комплексну ґрунтово-меліоративну експедицію із залученням різних фахівців - ґрунтознавців, гідрогеологів, меліораторів, економістів, геоботаніків. За їх участю складається програма робіт, в якій визначаються зміст ґрунтово-меліоративної та супроводжувальних карт (геологічної, гідрогеологічної, геоботанічної та ін.), строки виконання робіт, їх стадійність, обсяг камеральних робіт тощо.

Для обґрунтування програми робіт вивчаються всі доступні фондові, рукописні й опубліковані матеріали. Збираються відомості не тільки про ґрунтовий покрив, а й про всі природні умови.

Ґрунтово-меліоративні дослідження, як і звичайні ґрунтово-картографічні роботи, складаються з трьох послідовних етапів: підготовчого, польового, камерального. Підготовчий період включає в себе такі стадії:

• збирання, аналіз та узагальнення картографічних, літературних, фондових і довідкових матеріалів;

• одержання та дешифрування аеро- і космічних знімків;

• забезпечення польових робіт відповідним спорядженням та обладнанням;

• рекогносцирувальне обстеження району досліджень (при необхідності);

• складання програм, кошторисів і графіків робіт.

У польовий період в залежності від поставлених завдань і природних особливостей об'єкта виконуються такі види робіт: рекогносцирувальне обстеження; ґрунтове знімання; сольове знімання; вивчення водно-фізичних властивостей; лабораторні дослідження; складання польових карт, короткої записки, відомості лабораторних робіт.

Враховуючи складність визначення придатності території під зрошувальні меліорації та необхідність обстеження меліоративної системи, весь цикл польових ґрунтово-картографічних робіт доцільно розділити на три етапи: рекогносцирувальний, крупномасштабне знімання, детальне ґрунтове знімання на "ключах".

Рекогносцирувальний етап. Рекогносцирувальні роботи виконуються на стадії передпроектних досліджень для техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) проекту. В першому випадку карти складаються у масштабі 1:200000, для ТЕО -1:100000,

Ґрунтово-картографічні роботи супроводжуються гідрогеоло-гічними, геоботанічними (для цілинних ландшафтів) та інженерно-геологічними дослідженнями в тих же масштабах, які прийняті для ґрунтового знімання.

Для успішного виконання рекогносцирувальних досліджень доцільно до виїзду в поле зробити ландшафтне дешифрування території та розділити її на відповідні геоморфологічні райони, які відрізняються за природою та меліоративною обстановкою (визначення водороздільних просторів, поділ території в середині району на більш крупні елементи рельєфу, водорозділи, схили та ін.). Цю роботу можна успішно виконати за аерофотознімками середнього (1:100000) або навіть більш крупного масштабу (1: 50000).

Через усі визначені райони намічають мережу маршрутних перехрещень у вигляді смуги шириною до 1,0-1,5 км з охопленням усіх основних елементів макро- та мезорельєфу (метод ґрунтово-морфологічних профілів). На найтиповіших елементах рельєфу закладають основні ґрунтові розрізи глибиною не менше 2 м. На цих же точках виконують гідрогеологічні, інженерно-геологічні та геоботанічні роботи. Вивчення гідрогеології повинно бути спрямоване на висвітлення ролі ґрунтових вод в сучасному ґрунтотворенні та на прогнозування можливих змін у глибині їх залягання та мінералізації при зрошенні. За загальним ступенем мінералізації ґрунтові води поділяються на прісні (менше 1 г/л), солонуваті (1-3 г/л), солоні (3-10 г/л), дуже солоні та розсоли (понад 35 г/л).

Кількість фактичних даних повинна забезпечувати складання карти глибини залягання та мінералізації ґрунтових вод. При цьому використовують такі градації глибин ґрунтових вод: менше 1 м; 1-2; 2-3; 3-5; 5-10; 10-20; глибше 20 м. Така карта дозволить розділити ґрунти за ступенем їх ґрунтового зволоження: лучні ґрунтові води нижче 2 м, лучно-степові - 3-8 м, степові - нижче 8-10 м.

У польових умовах бурінням свердловин визначають рівень ґрунтових вод (РГВ), відбирають проби вод для визначення їх хімічного складу та ступеня мінералізації. Описують шари материнської та підстилаючої порід, їх потужність, гранулометричний склад, ступінь зволоження (навіть засолених горизонтів) характер новоутворень і включень та інші характерні ознаки.

У місцях зі складним ґрунтовим покривом закладають ключові ділянки, розміри яких та ступінь деталізації ґрунтового покриву визначають на місці в залежності від його строкатості, виразності елементів мікрорельєфу та ін.

На ключових ділянках детально виявляють склад, відсоткове співвідношення компонентів комплексу або їх сполучень, докладно досліджують характер рослинності, гідрогеологічні умови, літологію.

Сполучення середньомасштабного знімання та знімання на ключах сприяє більш правильному виявленню структури ґрунтового покриву, уточненню систематичного переліку та визначенню меліоративних особливостей ґрунтів.

На першому етапі досліджень можливі напівстаціонарні спостереження за динамікою водного та сольового режимів ґрунтів на найбільш типових ключових ділянках. За час експертного огляду території з усіх типових розрізів відбирають зразки для аналізу, з бурових свердловин - зразки материнської та підстилаючої порід.

В камеральний період виконують аналітичну обробку всіх зібраних матеріалів. Оформлюють середньомасштабні карти: ґрунтову, геологічну, гідрогеологічну та дають висновок про придатність території під зрошення.

Крупномасштабне ґрунтово-меліоративне знімання. Після проведення попереднього ґрунтово-меліоративного дослідження (рекогносцирувального обстеження) території та виявлення масивів земель, придатних для зрошення, ґрунтові загони розпочинають крупномасштабне знімання на ділянках окремих землекористувачів.

Перед початком ґрунтового знімання розробляють робочу легенду ґрунтової карти на основі системного переліку ґрунтів і материнських порід, визначеного на рекогносцирувальному етапі знімання. Одночасно з розробкою легенди корисно виробити шкалу умовних позначок до польової ґрунтової карти, яка складається в межах об'єкта, запроектованого до зрошення. Масштаби карт - переважно 1:10000 для польових культур і 1:5000 - для садів, виноградників та овочевих сівозмін. Ґрунтове знімання проводиться в комплексі з гідрогеологічними, інженерно-геологічними та геоботанічними дослідженнями.

Ґрунтова карта складається за прийнятими для крупномасштабного картографування методами. На карті повинні бути відображені всі ґрунтові виділи (елементарні ґрунтові ареали) із зазначенням їх різновидів. Найменший ґрунтовий контур відповідає 0-25 см² на карті.

Через специфіку ґрунтово-меліоративного знімання перевагу віддають глибоким розрізам з розкриттям всіх генетичних горизонтів і материнської породи (переважно до ґрунтових вод або до 2-3 м). Прикопки використовують для виявлення меж ґрунтових контурів. Глибина їх звичайно не більше 75 см, кількість - від однієї до трьох до кожного шурфу. Кожний виявлений на карті контур розміром до 1 см² повинен бути обґрунтований глибоким розрізом або прикопками.

При описуванні ґрунтових розрізів особливу увагу звертають на зміну гранулометричного складу ґрунту, ущільнення та характер складення горизонтів, визначення солей та вмісту карбонатів, ступеня зволоженості тощо.

На польову ґрунтову карту наносять всі точки дослідження -- розрізи та свердловини.

Визначення ґрунтових контурів обов’язково виконують в полі

та закріплюють на топографічній основі з відповідним знаком прий-

нятої легенди.

На великих площах знімання (більше 100 км²) кількість розрізів, які підлягають лабораторним дослідженням, складає 5 % від загальної кількості основних шурфів при малих площах знімання - 7%.

З кожного розрізу або свердловини, особливо на засолених і солонцевих ґрунтах, зразки відбирають по генетичних горизонтах - з середини або суцільною колоною, а в материнській породі - через кожні 25-50 см.

Аналізи ґрунтів при ґрунтово-меліоративному зніманні поділяють на повні, які служать для генетичної характеристики ґрунтів та масові, які служать для обґрунтування складу й об'ємів досліджень.

Вага зразка для повних аналізів повинна бути 600-700 г, масових - 100-150 г.

У зразках засолених ґрунтів, які відібрано для масових аналізів, виконують аналізи водних витяжок; у зразках солонцюватих ґрунтів визначають склад поглинутих катіонів, карбонати.

На стадії робочого креслення виконують сольове знімання у межах ділянок засолення ґрунтів, які виявлено при крупномасштабному картографуванні. Масштаб знімання 1:10000.

На стадії техно-робочого проекту сольове знімання у районах розповсюдження засолених ґрунтів виконують у масштабі 1:5000 для польових сівозмін та 1:2000 -для садів та овочевих сівозмін. У тих же масштабах виконують знімання для складання картограми меліорації солонців.

В результаті сольового знімання та обробки даних лабораторних аналізів складають картограму засолення (вмісту загальних і токсичних солей) і солонцюватості ґрунтів відповідного масштабу та короткий звіт.

Крупномасштабна ґрунтова карта у сполученні з даними сольового знімання, а також гідрогеологічними та інженерно-геологічними картами є основою для складання ґрунтово-меліоративної карти. При простому характері ґрунтового покриву, єдиній материнській породі та глибокому заляганні прісних (менше 1г/л) ґрунтових вод -- ґрунтово-меліоративна карта майже не відрізняється від звичайної ґрунтової карти. Деякі меліоративні особливості ґрунтових контурів відображаються в легенді до ґрунтової карти.

При неоднорідному ґрунтовому покриві та складних геоморфологічних і гідрогеологічних умовах ґрунтово-меліоративна карта повинна містити, крім відображення ґрунтово-картографічних закономірностей, докладну інформацію про меліоративні особливості кожного визначеного ґрунтового контуру з вказівкою у легенді ступеня його придатності до зрошення та потреби у зрошувальних меліораціях.

А.Н.Розанов рекомендує у подібних випадках виділяти у легенді до меліоративної карти спочатку геоморфологічні та гідрогеологічні райони (звичайно, територіально співпадаючі), а потім у їх межах розглядати ґрунти в систематичній черзі. Такий підхід дає змогу мати об'єктивну оцінку меліоративних властивостей ґрунтів поза місцем ґрунтового різновиду в систематичному переліку ґрунтів.

У камеральний період, крім звичайної програми, додатково виконують великий обсяг аналітичних робіт, пов'язаних з визначенням фізичних та агрономічних властивостей ґрунтів (макро- і мікроагрегатний склад, вміст рухомих форм сполучень азоту, фосфору, калію та ін.).

За результатами лабораторних досліджень вносять остаточні корективи в ґрунтову та гідрогеологічну карти.

При обстеженні та освоєнні значних територій під зрошення, рекомендується складати за даними ґрунтово-меліоративної карти карту ґрунтово-меліоративних районів. Зміст такої карти повинен відображати у дещо узагальненому і схематичному вигляді основні ґрунтово-геоморфологічні та меліоративні особливості досліджуваної території.

Для освоєних територій легенда до карти ґрунтово-меліоративних районів будується з урахуванням комплексу гідротехнічних та агротехнічних заходів меліорації земель. При районуванні неосвоєних територій в основу легенди кладеться ступінь придатності окремих ділянок досліджуваного масиву для зрошення з урахуванням складу та трудомісткості меліоративних заходів.

У нарисі, крім детальної характеристики ґрунтового покриву, особливу увагу слід приділити оцінці меліоративних умов та обґрунтуванню доцільності проведення меліоративних робіт з урахуванням досвіду попередніх меліорацій, які вже впроваджувалися на схожих у ґрунтовому, геоморфологічному та гідрогеологічному відношенні територіях.

На стадії камерального періоду готують звіт, який повинен мати вступ, розділи "Природні умови", "Характеристика ґрунтового покриву, фізичні та водні властивості ґрунтів", "Прогноз зміни природних умов і властивостей ґрунтів в результаті зрошення", "Меліоративна оцінка ґрунтового покриву та рекомендовані заходи", список використаної літератури, картографічний матеріал.

Дослідження ґрунтів з метою осушення визначає меліоративний фонд осушених земель і тих, що підлягають осушенню. За галузевою схемою він складає 5,4 млн. га. Вже меліоровано близько 60%, при цьому зона перезволожених земель охоплює Полісся, Прикарпаття та частину Лісостепу, тобто понад 3.0 млн. га.

Ґрунтово-меліоративні дослідження на заболочених територіях слід проводити одночасно з гідрогеологічними, ботанічними та культуртехнічними пошуками. Велику питому вагу в ґрунтових дослідженнях має вивчення водно-фізичних властивостей ґрунтів - водного балансу, а також газової фази ґрунту.

Головними завданнями ґрунтово-меліоративних досліджень є: 1) встановлення причин та характеру заболочення території; 2) вивчення характеру ґрунтового покриву, його структури, складу та властивостей; 3) вивчення характеру рослинного покриву, його продуктивності та господарської цінності, оцінка культуртехнічного стану території; 4) прогнозування позитивних і негативних наслідків осушувальних меліорацій з урахуванням економічного ефекту освоєння території під різні сільськогосподарські угіддя й охорони навколишнього середовища; 5) розробка системи гідромеліоративних, агромеліоративних та агротехнічних заходів з підвищення родючості надмірно зволожених ґрунтів та їх раціонального використання; 6) розробка системи культуртехнічних заходів з метою підготовки території до сільськогосподарського освоєння (видалення кущів, корчування пнів, зрізання купин, вибирання каміння та ін.).

У підготовчий період перед виїздом у поле необхідно забезпечити експедицію достатнім картографічним матеріалом у вигляді крупно- та середньомасштабних топографічних карт та аерофотознімків (з нанесенням на них висотних позначок), можливо, більш крупного масштабу.

Крім звичайного польового спорядження, потрібне обладнання польової лабораторії для визначення ряду водно-фізичних та деяких хімічних властивостей ґрунтів і ґрунтових вод.

Слід обов'язково придбати комплект бурів різних систем (Гілера, Інсторфа, Малькова, Деркульської дослідної станції та ін.).

Для відбору вологих зразків ґрунтів і торфу необхідно мати пікнометри, банки з кришками, поліетиленові мішки та парафінований папір. Для відбору проб ґрунтової води необхідні поліетиленові фляги місткістю 1-2 л.

Серед речей спорядження повинні бути надувні гумові човни. Кожний співробітник експедиції повинен бути забезпечений спецодягом: і захисними засобами від кровососних комах та укусів змій.

Склад партії (загону) будують за принципом комплексності - ґрунтознавець, ботанік, гідрогеолог, меліоратор, культуртехнік.

На технічно нескладних об'єктах проектування здійснюється в одну стадію - робочого проекту. При одностадійному проектуванні повинен проводитися повний комплекс досліджень, який необхідний для обґрунтування меліоративних заходів, в об'ємі, який відповідає вимогам проекту та робочій документації.

Ґрунтове знімання при обстеженні великих територій, призначених для осушення, носить двостадійний характер. На першій стадії, яка відповідає передпроектній стадії, перед ґрунтознавцями та іншими фахівцями-учасниками польових робіт стоїть завдання виявити площі земельних масивів, які потребують проведення осушувальних меліорацій, і скласти їх агромеліоративну характеристику. До таких земель належать не тільки масиви заторфованих і заболочених просторів, а й і території, зайняті мінеральними ґрунтами, які знаходяться у сільсько-господарському використанні, але зазнають тимчасового або постійного надлишкового зволоження (дерново-глейові, дерново-підзолисто-глейові та ін.).

Ґрунтове знімання проводять у масштабі 1:100000. В цьому ж масштабі складають ботаніко-культуртехнічну та гідрогеологічну карти. Вивчають не тільки характер ґрунтового покриву, але й розповсюдження основних рослинних угруповань, їх видовий склад, визначають продуктивність лук і пасовищ, уточнюють межі, розміри та типи торфових боліт. Визначають також ступінь засоленості, закущеності, купинястості, кам'янистості, обсяг промислових виробок на торф'яних землях та інші господарські ознаки. Гідрогеологи складають карту залягання рівня ґрунтових вод, виявляють основні джерела заболочування, визначають корелятивну залежність між характером материнських і підстилаючих порід (водотривкість), ступінь заболочування ґрунтів та ін.

На мінеральних ґрунтах, сезонно або довгочасно зволожуваних, ґрунтове знімання проводять за методикою, прийнятою для складання середньомасштабних карт. Розрізи закладають у відповідності до прийнятої норми. На болотних і торфових масивах пошуки проводять шляхом зондування за допомогою бура Гілера або Інсторфа, відбирають зразки ґрунтів, торфів і ґрунтових вод для аналітичної обробки.

Для визначення продуктивності луків і пасовищ відбирають укоси трав з площі 1 м² не менше як у триразовій повторюваності.

Після попередніх польових і камеральних робіт створюють оригінали середньомасштабних карт - ґрунтової, ботаніко- культуртехнічної та гідрогеологічної. Другою фазою роботи є складання крупномасштабних і детальних ґрунтових карт, необхідних для розробки й обґрунтування технічного проекту. На цій стадії всебічно вивчають водно-фізичні властивості ґрунтів, водний та газовий режими.

Картографування та вивчення ґрунтів при детальному ґрунтово-меліоративному дослідженні повинно проводитися на топографічній основі (бажано більш крупного масштабу) з горизонталями та повним навантаженням сучасних контурів ситуації.

Масштаб ґрунтових досліджень залежить від категорії складності об'єкта та подальшого використання меліорованої території у сфері сільськогосподарського виробництва.

Кожний основний розріз супроводжується однією-двома прикопками, при необхідності - і контрольними напів'ямами, Глибина шурфів на мінеральних ґрунтах повинна бути не менше 1.8-2.0 м з бурінням до рівня ґрунтових вод. При близькому рівні ґрунтових вод свердловина повинна бути глибше водоносного шару із зондуванням материнської породи на глибину не менше 2-3 м, а при численності її - ще глибше.

Крім виробок, передбачених масштабом знімання, за допомогою зондуючих бурів додатково закладають серію свердловин глибиною до 2-3 м з розрахунку одна свердловина на 1-3 га (на заболочених ґрунтах з однорідною будовою верхньої двометрової товщі). З основних розрізів відбирають зразки ґрунтів за генетичними горизонтами та беруть пробу води, якщо розкрито рівень ґрунтових вод.

На торфових ґрунтах зразки відбирають з інтервалами 25-50 см до мінерального дна з розрахунку одна свердловина на 1-3 га в залежності від складності ґрунтового покриву. Бажано при цьому свердловину поглибити до рівня ґрунтових вод. В процесі буріння фіксують глибину попадання на пні, сапропельові відклади, вугільні та інші прошарки.

Зондування проводять у поперечниках і пікетах через кожні 100 метрів. У випадку різкої переміни характеру ґрунтового покриву або зміни потужності торф'яного шару мережу зондуючих свердловин згущують і підвищують точність нанесення меж ґрунтових контурів до максимальної (±0.5-1 мм на аерофотознімку, ±2 мм - на карті).

Докладний опис ботанічного складу, ступеня розкладання та властивостей торфу виконують для 5 % свердловин від їх загальної кількості.

При ґрунтовому зніманні зразки відбирають за генетичними горизонтами, із середини горизонту - по всій передній стінці шурфу для камерального перегляду, лабораторних аналізів і збереження 20 % шурфів від їх загальної кількості.

На торфових ґрунтах відбирають 5% зразків від загальної кількості закладених свердловин, з орного 15-25 см шару торфу - до глибини 50-60 см, у спеціальні банки, поліетиленові мішечки або іншу тару, яка захищає зразок від висихання.