книги из ГПНТБ / Ахмедов, Х. А. Осушительные мелиорации учебник для гидромелиоративных факультетов технических и сельскохозяйственных вузов

Т а б л и ц а 1

Мелиоративная характеристика перспективного земельного фонда (по данным Союзгипроводхоза), тыс. га

В том числе

ческих мероприятий с агротехническими, т. е. научно обоснован­ ные промывны^ поливы на фоне дренажа.

В перспективе с развитием химической промышленности и химической мелиорации не исключена возможность превраще­ ния вредных солей почвы в полезные; и тогда всякого рода дре­ наж будет нести только функцию регулирования уровня грун­ товых вод с целью сокращения количества поливов и создания лугового процесса почвообразования.

В Директивах XXIV съезда КПСС подчеркивается необходи­

высокой культуры земледелия и животноводства, резкого повы­ шения урожайности всех культур и увеличения выхода продук­ ции с каждого гектара при наименьших затратах труда и средств. Разумеется, интенсификация орошаемого земледелия без осуществления-.мелиоративных мероприятий немыслима.

Под осушительными мелиорациями в аридной зоне следует понимать не только простое осушение избыточно увлажненных земель, но и необратимое удаление находящихся в активном слое почвы вредных для урожая сельскохозяйственных культур солей с помощью промывных поливов на фоне дренажа и пони­ жение уровня минерализованных грунтовых вод ниже критиче­ ской глубины.

10

ЧАСТЬ I

БОРЬБА С ЗАБОЛАЧИВАНИЕМ И ЗАСОЛЕНИЕМ ПОЧВ

ГЛАВА I

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ и р а й о н ы о с у ш е н и я

§1. Необходимость осушительных мелиораций

взоне избыточного увлажнения

По данным СОПС АН СССР (1957), в СССР насчитывается 190 млн. га болот. Площадь избыточно увлажненных минераль­ ных земель составляет более 20 млн. га. Основная часть низин­ ных болот (68,7 млн. га) расположена в северных районах Ази­ атской части РСФСР.

Если до 1917 г. в России было осушено 1 млн. 200 тыс. га, то в настоящее время площадь осушенных земель в СССР пре­ вышает 9 млн. га. Осушительные работы проводятся главным образом в Белорусской ССР, в Прибалтийских республиках, на севере Украинской ССР и в РСФСР.

В Белорусской ССР мелиорация жизненно необходима для подъема производительных сил республики и благосостояния народа, так как здесь, особенно в Полесских районах, на одного трудоспособного колхозника приходится около 0,5 га пашни. За послевоенные годы в Белоруссии освоено 0,5 млн. га болот и заболоченных земель. Самые богатые в республике хозяйства располагают значительными площадями осушенных и окульту­ ренных торфяников. На осушенных торфяниках колхозы полу­ чают по 6—8 ц конопли (волокна), по 400—500 и, сахарной свеклы, 350—400 ц/га овощей. Эффект от мелиорации заболо­ ченных земель виден из табл. 2.

В хозяйствах Латвийской ССР, которые построили дренаж, произошло коренное улучшение естественных кормовых угодий, и при прочих равных условиях это обеспечивает повышение урожайности в 1,5—2 раза. Колхоз «Лачплесис» Огрского рай­

сена многолетних трав —50 ц/га, что в два раза больше, чем на неосушенных землях.

По данным С. Л. Миркина (1960), районы водных мелиора­ ций распределяются по ландшафтным зонам следующим обра-

12

Т а б л и ц а 9

Влияние мелиорации на урожай сельскохозяйственных культур в Белоруссии, ц/гд

тельно, большая часть территории Советского Союза нуждает­ ся в урегулировании водно-воздушного режима почв.

Осушение болот и заболоченных земель требует больших капиталовложений. Поэтому мелиоративные работы будут проводиться прежде всего на тех землях, где понадобятся не особенно большие затраты труда и средств. Таких земель мно­ го в Белоруссии, Латвии, Литве, Эстонии, Российской Федера­ ции, на Украине и в других республиках. Размеры мелиора­ тивных работ будут определяться техническими и экономиче­ скими возможностями, а первоочередность их — выгодностью.

Потребность в орошении определяется по величине коэффи­ циента влагообеспеченности, т. е. отношением суммарного коли­ чества атмосферных осадков к суммарному количеству испа­ рения за год. Так, если количество осадков превышает испаре­ ние (коэффициент влагообеспеченности больше единицы), то орошение не требуется (зона избыточного увлажнения). При коэффициенте влагообеспеченности, равном единице, искусст­ венное орошение необходимо только в годы, когда сумма атмо­ сферных осадков меньше среднемесячной (зона неустойчивого увлажнения). Если коэффициент водообеспеченности меньше единицы, то испарение превышает количество атмосферных осадков. Следовательно, орошение необходимо постоянно и на всей площади (зона недостаточного увлажнения — Средняя Азия, Южный Казахстан, Азербайджан и др.). Однако в этой

§2. Мелиорация засоленных и заболоченных земель

взоне недостаточного увлажнения

Урожаи сельскохозяйственных культур, в частности хлопчат­ ника, как уже отмечалось, снижаются на засоленных и подвер-

13

женных засолению поливных землях. К этой категории отно­ сятся почти полностью земли в Бухарской области, в значи­ тельной части Хорезмской области, Каракалпакской АССР, цент­ ральной и западной-частях Ферганской долины, Голодной сте­ пи, а также в Вахшской долине Таджикской ССР, Ташаузской и Чарджоуской группе районов Туркменской ССР, в Северной Муганн и Сальянской степи в Азербайджане.

В Узбекистане Бухарская, Ферганская, Акалтынская опыт­ но-мелиоративные зональные станции СоюзНИХИ, проведя комплекс мелиоративных мероприятий, основой которых явля­ ется дренаж, повысили урожайность хлопчатника с 12—15 до 45—50 ц/га. На Бухарской опытно-мелиоративной станции за два года работы дренажа (1954—1955) засоление снизилось с 1,5 до 0,2—0,3% з верхних горизонтах почвы, т. е. только за короткий период с каждого гектара было удалено более 200 г солей.

На засоленных землях государство ежегодно не добирает сотни тысяч тони урожая. В ряде районов с сильнозасоленными почвами урожайность хлопчатника снижается до 10—15 ц/га.

В Средней Азии наибольшее количество засоленных и под­ верженных засолению орошаемых земель находится в Узбек­ ской ССР и Туркменской ССР. Эти республики добились неук­

среди которых первостепенным является удаление солей с оро­ шаемой территории.

Удаление избыточных солей из почв орошаемых земель обычно осуществляется промывками и устройством коллектор­ но-дренажной сети (КДС). Влияние роста удельной протяжен­ ности КДС на урожайность хлопчатника в Туркменской ССР и по двум областям Узбекской ССР показано в табл. 3—4.

Т а б л и ц а 3

Влияние удельной протяженности коллекторно-дренажной сети на урожайность хлопчатника в Туркменской ССР

(по Л. С. Адамскому, 1968)

В 1968 г. с орошаемых земель Хорезмской области удалено 6060 тыс. т солей, Бухарской области —2789 тыс. т. Хорезмская

14

Т а б л и ц а 4

Влияние удельной Протяженности коллекторно-дренажной сети на урожайность хлопчатника в Хорезмской и Бухарской областях Узбекской ССР (1964—1972)

область, несмотря на сильную подверженность земель засоле­ нию, получает высокие и устойчивые урожаи. Этому способст­ вует большая удельная протяженность КДС, которая позволяет отводить наибольшее количество солей с орошаемой территории и при средней глубине уровня грунтовых вод 1,5 м обеспечивает создание и систематическое обновление пресной прослойки («подушки») за счет промывного режима орошения. Корневая система хлопчатника подпитывается практически пресной грун­ товой водой. А это сокращает количество поверхностных поли­ вов и послеполивных обработок, снижает себестоимость едини­ цы урожая.

Эффект борьбы с вредными солями в почве будет высоким только тогда, когда мы знаем количественный и качественный состав солей в почве, пути и источники их поступления в пбчву. характер процесса соленакопления в ней и, наконец, когда хорошо изучим приемы и методы рассоления почвы.

§ 3. Влияние гидрогеологических условий на заболачивание и засоление орошаемых земель

Заболоченность и засоленность орошаемых земель в Сред­ ней Азии, Южном Казахстане и Азербайджане в значительной степени зависит от гидрогеологических условий.

Деление территории на гидрогеологические зоны произво­ дится по уклону местности, геологическому строению грунтов и гидрогеологическим условиям равнинных частей рек. Гидрогео­ логических зон может быть не более четырех. В бассейнах неко­ торых рек, в зависимости от их размера, некоторые зоны могут отсутствовать совсем или охватывать сравнительно небольшую территорию.

В бассейне реки различают (В. М; Легостаев, 1959) четыре гидрогеологических зоны, краткое описание которых приведено ‘ ниже.

15

верхним частям конуса выноса рек и всей водосборной площа­ ди. Здесь к почве часто примешивается значительное количест­

долина). Погребенный галечниковый слой покоится на относи­ тельно водонепроницаемой породе с хорошо выраженным укло­ ном. Такое геологическое строение обеспечивает значительную водопроницаемость и хорошую природную . дренированиость территории. Просочившаяся в грунт поверхностная вода (атмо­ сферная, оросительная) может выйти на дневную поверхность только в форме пара.

Подземные воды в этой зоне залегают, как правило, глубо­ ко — до 30 ж и более, а скорость движения их измеряется сот­ нями, а иногда тысячами метров в сутки. Подземные воды не­ напорные. Благодаря большим скоростям и геологическому строению в этой зоне подъема уровня грунтовых вод и забола­ чивания почв не может быть при любых условиях водопользо­

нивания грунтовых вод — обычно окаймляет первую и приурочи­ вается к периферийным частям более грубых отложений: валу­ нов, гравия, гальки и верхних частей конусов выноса. Мелкоземистый слой здесь более мощный, чем в первой зоне. С глубины 1—4 м подстилается более мелким галечником или песком. Мелкоземистые и водопроницаемые слои часто перемежаются между собой. Водонепроницаемые слои, на которых покоятся галечники или пески, здесь ближе к поверхности, а уклон водо­ проницаемых слоев значительно меньше, чем в зоне погруже­ ния.

Скорость течения грунтовых вод в этой зоне измеряется десятками, а иногда сотнями метров в сутки, т. е. в десятки раз меньше, чем в первой гидрогеологической зоне. Все это создает условия подпора грунтовых вод. Поверхность грунтовых вод в этой зоне уже не свободна, а находится под некоторым напором. Поэтому часть подземных вод выклинивается на дневную поверх­ ность в виде родников или служит источником заболачивания пониженных мест, иногда на больших площадях. Примером служат нижние террасы рек Чирччка, Ахангарана, Зеравшана, Нарына, Карадарьи, Чу и многих других. Глубина грунтовых вод здесь 0—2—3 м и более от поверхности земли. Так как эти зоны связаны между собой, хозяйственные изменения в зоне погружения , (в верхней части бассейна) могут отразиться на положении уровня грунтовых вод в зоне выклинивания. Если

16

гидрогеологических зон в третью передвигаются по напластова­ ниям земли, имеющим наибольшие коэффициенты фильтрации.

Вода, поступающая в третью гидрогеологическую зону с водосборной площади (в виде атмосферных осадков и ороси­ тельной воды), а также с верхних двух гидрогеологических зон расходуется в основном на испарение и транспирацию. В пу­ стынной зоне Средней Азии, как известно, величина испарения достигает 2000 мм и более в год.

В первых двух гидрогеологических зонах, как уже отмеча­ лось, благодаря значительным скоростям течения грунтовых вод минерализация их почти не отличается от поверхностных вод. Только в редких случаях она превышает 0,5 г/л. В зоне же рас: сеивания минерализация грунтовых вод колеблется в пределах от 3 до 100 г/л и более. Подъем или понижение уровня их зави­ сит от количественного соотношения приходных и расходных частей водного баланса. Относительное равновесие между при­ ходными и расходными частями грунтового потока при ороше­ нии непременно будет нарушено. Момент наступления этого нарушения зависит от уровня культуры земледелия. При рас­ точительном водопользовании за счет фильтрации воды из ка­ налов и на орошаемых полях грунтовые водынеизбежно станут

орошения была 40 м и более, а теперь она уменьшилась в тричетыре раза.

Практика показывает, что в зоне рассеивания орошение без соответствующих мелиоративных работ приведет к тому, что грунтовые воды могут подняться выше критической глубины, вы­ зывая засоление почвы.

Ч е т в е р т а я г и д р о г е о л о г и ч е с к а я з о н а ( п о й м е н ­ ная ) расположена в низовьях рек Амударьи, Сырдарьи, Чу, Или и'др. Режим грунтовых вод здесь находится в прямой зави­ симости от уровня воды в реке. Благодаря большим частым колебаниям его грунтовые воды Имеют значительные скорости в направлении от реки во время половодья и к реке в межень. Это явление уменьшает минерализацию верхних слоев грунто­ вых вод в прибрежной полосе и обусловливает меньшее засоле­ ние этих земель по сравнению с зоной рассеивания. Так, на каирных (пойменных) землях Амударьи минерализация грунто­ вых вод редко превышает 1—2 г/л. Схема расположения гидро­ геологических зон показана на рис. 1.

Гидрогеологическое районирование земель необходимо для

18

Рис. 1. Схема гидрогеологических зон орошаемых территорий Средней Азии:

дифференцированного установления мелиоративных мероприя­ тий в каждом конкретном случае.

§ 4. Развитие осушительных мелиораций в СССР

Еще в глубокой древности земледельцы заметили, что вода засоляет земли, снижая их плодородие, и вода же избавляет их от вредных действий солей. Люди научились отводить отрабо­ танные промывные воды искусственной коллекторно-дренажной сетью (заканами, заурами). Однако в старину обычно применя­ ли густую, но мелкую дренажную сеть. Позднее (1929—1931 гг.), когда убедились, что необходимо не только удалять соли из промываемой толщи, но и не допускать восстановления засоле­ ния почв после промывок, стали устраивать более глубокую дренажную сеть, которая показала высокую эффективность.

Многолетними опытами различных исследователей доказа­ но, что глубокая дренажная сеть обеспечивает более активный отвод солей из промываемой толщи почво-грунтов и позволяет понижать уровень грунтовых вод до необходимой (заданной) глубины.

Следует отметить, что развитие теории дренажа в 30-е годы сдерживалось отдельными ошибочными высказываниями. Мне­ ния о якобы совершенной бесполезности и экономической вред­ ности искусственного дренажа как средства борьбы с вторич­