книги из ГПНТБ / Лещинский, Г. Т. Ресурсы временного поверхностного стока пустынь Средней Азии и Западного Казахстана

трех дождей) равна 202 мг/л. Средняя минерализация вод атмосферных осадков, по данным химических анали­ зов, приведенных в работе И. Я. Давыдова [37], состав­

кибенте (7 дождей) — 150 мг/л [42].

Принос солей ветром оценивается тоннами на 1 км2 в год. Для бассейна Амударьи минимальный вероятный принос солей ветром оценивается в количестве 10 тонн на 1 км2 в год [43]. Широкое развитие солончаков:на изучаемой территории и частые сильные ветры, сопро­ вождающиеся пыльными бурями, способствуют обогаще­ нию нижних слоев атмосферы частицами солей, которые либо непосредственно, либо одновременно с выпадением осадков поступают на поверхность водосбора.. Они так­ же могут уноситься ветром за его пределы.

Из химических анализов воды следует, что минера­ лизация паводковых вод за период наблюдений изменя­ ется в 4—7 раз на такыровидных водосборах и пример­ но в 3 раза на такырах (табл. 34).

Средняя годовая минерализация воды, полученная как среднее арифметическое из суммы минерализаций каждой пробы, также является переменной величиной. Так, например, на такыре Каррыкуль в 1966 г. она была

146

Таблица 33

Химический состав верхних горизонтов такыров

1 Пробы отобраны в разрезах, расположенных на расстоянии 100 м.

(4 пробы). Это может быть объяснено водно-солевым* балансом в период между паводками и нерегулярностью отбора проб воды паводков. Подмечено, что-чем больше продолжительность периода между паводками, тем вы­ ше минерализация воды, однако установить ясно выра­ женную зависимость минерализации с продолжительно­ стью междупаводочных периодов по имеющимся мате­ риалам не представилось возможным.

Изложенное позволяет сделать вывод, что, несмотря на высокое засоление верхнего горизонта почво-грунтов (2—$%, такыр Каррыкуль и др.) и значительную мине­ рализацию дождевой воды (достигающей 200 мг/л), ми­ нерализация вод временного поверхностного стока с такыров в среднем за год не превышает 600 мг/л, что зна­ чительно ниже норм, применяемых при водоснабжении в условиях аридных зон.

Воды такырных и такыровидных водосборов форми­ руют химический состав за счет солей, содержащихся в верхнем горизонте почв. Осадки, выпавшие на поверх­ ность этих водосборов, смачивают верхний корковый го­ ризонт, обогащаясь легкорастворимыми солями хлори­ дов и сульфатов. К моменту начала стока, по-видимому, начинают растворяться карбонатные соединения каль­ ция, которые в процессе химической реакции переходят в гидрокарбонатные соединения. Наличие в рассматри­ ваемых почвах значительного количества солей натрия (табл. 32) способствует протеканию обменно-абсорбци- онньгх процессов. Этим можно объяснить гидрокарбонат­

149

ный характер вод с преобладанием среди катионов ионов натрия, главным образом, в середине и в конце стока (табл. 31). Воды, формирующиеся на такырах, в боль­ шинстве случаев паводков, относятся к хлоридно-натри- евым, а на такыровидных водосборах — гидрокарбонат- но-натриевым и хлоридно-натриевым.

Колебание минерализации воды по фазам паводка, как показывают наблюдения на такыре Каррыкуль, не­ значительное, разница в минерализации воды не превы­ шает 0,1 г/л.

Значительная минерализация и преобладание в хи­ мическом составе дождевой воды ионов, аналогичных почвам (табл. 31), объясняется наличием в нижних сло­ ях атмосферы продуктов разрушения почвы, а следова­ тельно, и солей. Запыленность воздуха для пустынной зоны является характерным явлением. Этим также объ­ ясняется значительное количество твердых частиц (44— 48 мг/л) в дождевой воде.

Сведения о перманганатной окисляемости, характе­ ризующей наиболее легкоокисляющуюся часть раство­ ренных в воде органических веществ, имеются лишь по логу Змеиному, водосбор которого сложен такыровидны­ ми почво-грунтами. Эти органические вещества, по-ви­ димому, растительного происхождения, находящиеся на разных стадиях разложения. Для вод указанного лога величина перманганатной окисляемости находится в пре­ делах 1,4—8,6 мг 0/л.

Содержание кремния в паводковых водах лога Змеи­ ного, по данным двух анализов, составляет около 4 мг

S|/л , а общего железа — 0,04 мг Кс.-Л.

Общая жесткость воды, образующейся на такыровид­ ных водосборах, изменяется от 0,7 до 2,5 мг-экв/л, по­ стоянная— 0,5—1 мг-экв/л. Такая вода относится к очень мягкой и мягкой. По-видимому, к этой категории жесткости относятся и воды такыров.

СТОК С ИСКУССТВЕННЫХ ВОДОСБОРОВ

В некоторых районах пустынь Средней Азии и За­ падного Казахстана глинистые водосборы отсутствуют, а подземные воды высокоминерализованы (до 30—50 г/л и более). В таких районах питьевое и пастбищное водо­ снабжение может осуществляться путем подачи воды

150

каналами, трубопроводами, доставкой автотранспортом, опреснения соленых вод па водопойном пункте и путем сбора атмосферных осадков с искусственных, водонепро­ ницаемых водосборов и другими способами. Однако пер­ вые три способа подачи воды на пастбища, расположен­ ные на большом расстоянии от источника возможного водозабора (что характерно для пастбищ Средней Азии), в ряде случаев с экономической точки зрения не выгод­ ны. Опреснительные установки различных типов приме­ нительно к водоснабжению животноводства серийно не изготовляются. Построенные производственные установ­ ки по опреснению соленых вод путем естественного вы­ мораживания (Заунгузские Каракумы) и гелиоопресне­ ния (совхоз Бахарден, Туркменская ССР) по разным причинам не использовались, находятся в разрушенном состоянии. И эти методы получения пресной воды на пастбищах не применяются. Следовательно, на данный период единственным реальным, простым и дешевым способом иметь воду на водопойном пункте является сбор атмосферных осадков с искусственных водосборов. Следует отметить, что экономическая эффективность ис­ пользования вод с искусственных водосборов при прочих равных условиях зависит от применяемых материалов по созданию водонепроницаемого покрытия и емкости для хранения воды. К сожалению, научно-исследователь­ скими институтами Средней Азии и Казахстана такие покрытия не разрабатываются, что сдерживает решение проблемы улучшения обводнения пустынных пастбищ.

Формирование стока на искусственных водосборах позволяет увеличить суммарные ресурсы поверхностных вод за счет снижения общих потерь стока, что весьма важно для условий аридных зон.

Советский Союз обладает огромными ресурсами по­ верхностных вод, составляющих 4714 км3 в год [28], а также практически неисчерпаемыми ресурсами подзем­ ных вод. Поэтому гидротехники привыкли решать вопро­ сы водоснабжения за счет этих вод.

Иногда с целью водообеспечения малых потребителей (к ним мы относим и животноводство) воды рек пере­ брасываются на большие расстояния по каналам и тру­ бопроводам, не считаясь с экономикой этого дела и с тем, что обводняемый район располагает достаточными ресурсами местного стока, которые при рациональном

151

их использовании полностью обеспечивают потребность в воде.

Прежде чем рассматривать исследования стока с искуственных водосборов с целью возможного его исполь­ зования для водоснабжения, приведем несколько приме­ ров по этому вопросу из имеющейся практики. Так, В. Н. Кунин [51] сообщает, что на Бермудских остро­ вах почти единственным источником водоснабжения яв­ ляются воды, собираемые с искусственных площадок, так как почво-грунты сильно проницаемы, родников и рек нет, а подземные воды не доступны. Собранные дож­ девые воды хранятся в подземных резервуарах. Таким пу­ тем организовано водоснабжение на всех островах. Благодаря большой среднегодовой сумме осадков (около 800 мм) в этом районе сбор их не является сложным делом, но сам факт организации водоснабжения отно­ сительно крупных населенных пунктов на базе стока с искусственных водосборов заслуживает внимания. По этим' данным, таким же путем была решена проблема водоснабжения военной базы Гибралтар. Англичане для сбора вод атмосферных осадков покрыли часть Гибрал­ тарской скалы оцинкованным железом. Аналогичный споеоб получения пресной воды широко практикуется в Австралии. Для этого используются крыши домой и сель­ скохозяйственных ферм, покрытых оцинкованным Же­ лезом' [51]. В указанных районах годовая сумма осадков в 5—8 раз больше, чем в пустынях СССР. Однако и в Советском Союзе такой способ водоснабжения издавна применялся на восточном побережье Каспия.

Возникает вопрос, имеется ли опыт использования вод атмосферных осадков для водоснабжения в более засушливых районах, чем пустыни Средней Азии. В этом отношении весьма интересный пример водоснабжения г. Адена, основанного на дождевых водах. Средняя мно­ голетняя сумма осадков в районе г. Адена составляет около 50 мм, а средние месячные величины осадков из­ меняются в пределах 0,8—9,3 мм. Строительство искус­

50 тыс. м3. В наше время это сооружение восстановлено £5И. По-видимому, в те далекие времена наблюдений

152

над осадками не было, но люди на опыте убедились, что эти воды можно регулировать и использовать.

В аридной зоне СССР осадков выпадает в 2—5 раз больше, чем в районе г. Адена, а производственное ис­ пользование их только начинается. Простые расчеты по­ казывают, *что в изучаемом районе при норме осадков 100—300 мм с одного гектара искусственной площади можно получить 950—2850 м3 пресной воды. Смешивая эту воду с соленой, ее будет достаточно для водопоя 1—3 отар овец в течение года.

В Израиле, по данным Д. Хиллель (D. Hillel) [129], в 1964—1967 гг. проведены весьма интересные лабора­ торные и полевые исследования по созданию водонепро­ ницаемых покрытий для искусственных водосборов и формированию стока. Полевые экспериментальные рабо­ ты велись в различных физико-географических условиях на станции Джилат с филиалом в Мигде (Северный Не­ гев) и Фальпиот (Джудеанское холмогорье), близких к природным условиям пустынной зоны СССР. Поскольку эти исследования, на наш взгляд, представляют важный научный и практический интерес, то основные результа­ ты их приводятся ниже1.

В северной части Негевской равнины засухи не поз­ воляют вести хозяйство. Здесь средняя годовая сумма осадков составляет 250 мм. Внутригодовое распределе­ ние их крайне неравномерно. Почвы по механическому составу легкие суглинки с непрочной структурой. В ука­ занной работе отмечается, что только на базе стока С искусственных водосборов здесь можно успешно вести хозяйство, улучшать пастбища, выращивать виноград, фруктовые деревья и другие культуры. Приводится кар­ тосхема орошения посадок фруктовых деревьев водами с искусственных площадок, которая мало чем: отличается от схемы, разработанной Небитдагской агролесомелио­ ративной опытной станцией Института пустынь АН Турк­ менской ССР при растениеводческом освоении такыров и ’гакыровидных почв за счет стока, образующегося на этих же водосборах [59].

В районе станции Фальпиот в среднем за год выпа­ дает около 600 мм осадков, а сезонное распределение их более равномерно, чем в Джилате. Почвы по механиче-

г Перевод выполнен Л. А. Дороховым, редакция автора.

С .5 3

скому составу относятся к суглинистым с включением щебенки. Поверхность усыпана продуктами разрушения скальных пород (щебень, валуны и др.) различных раз­ меров. Почвы не образуют поверхностной корки и ха­ рактеризуются хорошей водопроницаемостью.

При строительстве экспериментальных микроплоща­

следующий: глина— 12%, лёсс — 45%, мелкозернистый песок — 43%. Для создания слабоводопроницаемого по­ крытия применялись:

а) легкое дистиллятное топливо (легкий мазут); б) эмульсия латекс — суспензия, содержащая около

20% безводных сухих веществ (смесь масла и топлива в соотношении 9:1);

в) катионоактивная битумная эмульсия, содержащая

В условиях искусственного дождевания получено оп­ тимальное соотношение между величинами интенсивно­ сти осадков, объема стока, инфильтрации и эрозии. Для микростоковых площадок, где в качестве покрытий ис­ пользовались перечисленные материалы, построены опытные графики инфильтрации, характеризующие по­ тери стока в зависимости от продолжительности экспе­ римента (в мин.) и количества расходуемого покрытия. Расход эмульсии латекса составлял от 80 до 950, пара­ финовой эмульсии — 95—2190, битумной эмульсии—60—■ 2500 и мазута — 30—500 см3/м2.

В табл. 35 приведено количество материала, нане­ сенного на поверхность почвы, необходимого для противоэрозионных мероприятий, величина стока при таком покрытии и количество материала для образования

80%-ного стока.

На станции Джилат при строительстве стоковых пло­ щадок в качестве покрытия применялись следующие ма­ териалы и способы обработки поверхности почвы.

1.Алюминиевая фольга (толщина 60 микрон).

2.Уплотнение почвы.

3.Покрытие пластиком. Лист полиэтиленовой пленки толщиной 150 микрон прикрепляется к почво-грунту с помощью битумной мастики.

154

4.Покрытие силиконом. В почву вводят силиконовый

5. Растворимые соли. В почву вводят 41%-ный раст­ вор NaCl в количестве 250 см3/м2. Раствор NaCl способ­ ствует образованию на поверхности почво-грунта натри­ евой корки.

6.Парафин. На поверхность почвы распыливается 20%-ная парафиновая эмульсия (400 см3/м2).

7.Битум. В почву вносится 40%-ная битумная эмуль­

сия (200 см3/м2).

8. Латекс. В почву вводят 20%-ную эмульсию латекс в соотношении 9:1 (9 частей масла; 1 часть — латекс), при этом эмульсии расходуется 200 см3/м2.

9. Оструктуривание почвы. Для этого пятисантимет­ ровый слой почвы обрабатывается синтетической смолой (VAMA, 0,15%)- Этот метод предназначен для сопостав­ ления н скорее увеличивает инфильтрационные потери, чем ослабляет их.

10. Рохагит (Rohagit). Двухсантиметровый слой поч­ вы смешивают со структурообразователем почвы «роха- гитом»‘-(0,15%-ная концентрация), затем увлажняют, уплотняют почву, после чего поверхностный слой вновь пропитывают рохагитом, чтобы получить прочную кор­ ку. Расход материала составил 100 г/м2.

11. Цемент. Двухсантиметровый слой почвы смеши­ вается с портландским цементом (100 г/м2) и увлаж­ няют.

155