книги из ГПНТБ / Нурманов, А. Н. Мелиорация засоленных земель в современной дельте реки Аму-Дарьи

Если уровень грунтовых вод понизить на глубину 3 м и ниже от поверхности земли, то безусловно мы уменьшим их испаре­ ние, но при этом капиллярная кайма не достигнет корнеобита­ емого слоя грунтов, поэтому активный слой почвы будет испы­ тывать недостаток влаги и растения начнут высыхать. Чтобы не допустить гибели растений, земледельцы вынуждены воспол­ нить дефицит влаги поливами. Число поливов и нормы полива

механической энергии на единицу урожая. Кроме того при близ­ ком залегании пресных грунтовых вод снижаются потери воды на фильтрацию из каналов и орошаемых полей, сохраняются они во влагообороте в корневой системе растений, которые при глубоком залегании грунтовых вод могут просачиваться вглубь грунта и т. д. В результате этого, при близком залега­ нии грунтовых вод к поверхности почвы, потребность в подаче оросительной воды на вегетационный период уменьшится.

Существует представление, что изоляция корнеобитаемых горизонтов почвы от влияния грунтовых вод, требующая устой­ чивого глубокого положения их уровня, осуществим лишь при помощи устройства вертикального дренажа, техническая осу­ ществимость и экономическая целесообразность которого в условиях современной дельты реки Аму-Дарьи находится под большим сомнением. Горизонтальный же открытый дренаж при глубине заложения первичных дрен 3,5 — 4 м для того, чтобы обеспечить понижение уровня грунтовых вод в середине междрений до критической глубины потребует загущения дренажа до расстояния между дренами не более 200 м. Устройство открытых дрен такой глубины в существующих грунтах в со­ временной дельте чрезвычайно затруднительно из-за оплыва­ ния откосов, и кроме того, открытый дренаж при пологих откосах и при значительной удельной протяженности, вызовет значительные потери полезной площади и снижение КЗИ. Оче­ видно настало время ставить вопрос о переходе к строитель­ ству закрытого дренажа, опыты по устройству которого в соседней Хорезмской области дают обнадеживающие резуль­ таты.

б) Размещение дрен. Известно, что при современной осна­ щенности техники, строительная стоимость оросительных и мелиоративных систем в современной дельте реки Аму-Дарьи составляет более пятисот рублей на гектар освоенных целин­ ных земель и ложится очень тяжелым бременем на орошаемое сельское хозяйство. Рациональное использование средств, вкла­ дываемых в ирригацию, можно достичь путём целесообразного

181

размещения коллекторно-дренажной сети на мелиорируемых территориях в зависимости от условий местности и хозяйст­ венной обстановки.

Основной задачей дренажной сети в современной дельте реки Аму-Дарьи является понижение уровня минерализован­ ных грунтовых вод до таких глубин, с которых вынос солей из горизонта последних в корнеобитаемый слой грунта и накоп­ ление их после испарения и транспирации был бы ослаблен до ничтожных размеров, а удаляемое количество солей из почвы и грунтов с дренажной водой было бы наибольшим. Исходя из этих задач при проектировании дренажа засоленных земель придается большое значение междренному расстоянию, опре­ деляемому, главным образом, величиной понижения уровня грун­ товых вод (А//) за период с момента окончания промывных поливов и до начала вегетационного периода; коэффициентом фильтрации (К) и водоотдачей (8) слоя грунта, в котором происходит опускание последних; глубиной дрен (А) и залега­ ния водоупора (Г), оказывающих влияние на эффективное дей­ ствие дренажа в зависимости от капиллярных свойств грунта.

Следовательно, назначение расстояний между дренами во многих случаях зависит от природных условий — геологических, гидрогеологических, почвенных, климатических, напора грунто­

упора Н. А. Беседнов (автореферат 1955 г.) рекомендует выражать следующим эмпирическим уравнением

(27)

В условиях современной дельты реки Аму-Дарьи коэффициент

них после весенних промывных поливов 40 — 60 суток, а после осенних — 60 — 90 суток; коэффициент водоотдачи 8 = 0,15; зале­ гание водоупора Т = 30 — 50 м.

Предполагая, что после промывных поливов уровень грун­ товых вод понижается до критических глубин в течение 60 суток, мы определили величины междренных расстояний по уравнению Н . А . Беседнова и результаты расчетов привели в таблице 39.

1 82

Таблица 39

Как раньше было отмечено, территория современной дель­ ты реки Аму-Дарьи сложена слоистыми грунтами от глин до мелкозернистых песков с примесью глинистых частиц, которые в насыщенном состоянии превращаются в плывуны. А вопросы борьбы с плывунами у нас пока кардинально не решены. Поэто­ му при расчете расстояния между горизонтальными дренами были приняты следующие показатели: глубина дрены Лдр = 3 м;

внутрихозяйственной и межхозяйственной коллекторно-дренаж­ ной сети зависит от компактности орошаемых площадей и коэффициента земельного использования массива.

Такая густота коллекторно-дренажной сети убеждает лиш­ ний раз в том, что проектировать открытый дренаж не следу­ ет. Так как в короткий срок внедрить закрытый дренаж в со­ временной дельте реки Аму-Дарьи очевидно не удастся из-за потребности значительных капиталовложений и материалов. Поэтому можно рекомендовать поэтапное внедрение закрытого дренажа. На первом этапе закрытый дренаж потребной глуби­ ны располагать на расстоянии 400 м друг от друга. Эти рас­ стояния вполне обеспечат свободную работу механизмов на

поливов с поливных участков. Постепенно этот временный дре­ наж будет заменен постоянным закрытым горизонтальным дренажем.

1 83

вать значительное заглубление концевых участков дрен, кото­ рого можно избежать разрезая длинные дрены на более корот­ кие. Кроме того нужно иметь в виду, что в некоторых случаях самотечного сопряжения всех звеньев коллекторно-дренажной сети осуществить не удастся, почему потребуется устройство насосных станций для перекачки дренажной воды из млад­ ших звеньев в старшие и в водоприемники.

При сопряжении младших звеньев коллекторно-дренажной сети необходимо соблюдать условие бесподпорной работы всех звеньев этой сети. Для этого горизонты воды в звеньях млад­

ременной дельты реки Аму-Дарьи часто встречаются бессточ­ ные чашевидные понижения с глубиной 2—3 м. В настоящее время все эти понижения заполнены сбросными водами, кото­ рые поддерживают горизонты грунтовых вод окружающих земель на высоком уровне. Поэтому нужно все понижения, замкнутые озера и болота соединить глубокими коллекторами и обеспечить необходимый сток их в сторону Аральского моря.

Как раньше отмечалось, орошаемые земли современной дельты реки имеют густорасположенные оросительные каналы, расстояние между которыми равны, примерно, 800—1000 м. Эти каналы проложены по высоким отметкам рельефа из рас­ чета обеспечить командное расположение над окружающими посевными площадями для самотечного орошения. Следов-атель- но, все фильтрационные воды накопляются в середине этих каналов и способствуют подъему уровня грунтовых вод к поверх­ ности земли, вследствие которых на этих местах происходит засоление почвы за счёт накопления солей после испарения высокоминерализованных грунтовых вод.

Учитывая это положение, считаем целесообразным разме­ щать коллекторную сеть, примерно, по-середине в тальвеге между двумя смежными оросительными каналами, а дренажную сеть направлять перпендикулярно к ней, чтобы последняя рас­ полагалась по уклону местности, который обеспечивает одно­ образную глубину на всем протяжении ее. В. А1. Легостаев (1952 г.) считает, что при таком сочетании дренажной и оро­ сительной сети процесс опреснения почв и грунтовых вод идет быстрее и без излишних затрат воды на промывку. Кроме того, преимущество коллекторно-дренажной сети, устраиваемой по уклону местности, заключается в том, что скорость тече­ ния собираемой ими грунтовой воды не вызывает заиления дна последних и, в некоторых случаях, способствует размыву и.

184

самозаглублению их, что с мелиоративной точки зрения весьма желательно.

При размещении гидромелиоративных сооружений надо об­ ратить внимание на то, чтобы трассы намечаемого к строитель­ ству внутрихозяйственного коллектора или группы коллекторов должны проходить по пониженным местам с уклоном в сторо­ ну межхозяйственного коллектора; причем с минимальным коли­ чеством пересечений с действующими оросительными каналами и дорогами. При назначении коллекторов следует также учесть, что за период с момента окончания промывки до начала веге­ тационного полива уровень грунтовых вод должен снижаться до критической глубины от поверхности земли. Размещение коллекторно-дренажной сети нужно увязывать с положением оросительной сети и со всеми элементами организации терри­ тории в хозяйстве, влияющими на рациональное использование сельскохозяйственных машин.

в) Временный дренаж. Опыт показывает, что при опреде­ лении расстояний между дренами необходимо обращать внима­ ние на зависимость их от напора грунтовых вод над горизонтом воды в дренах, скорость и время снижения последнего, а также на величину дренажного модуля, полученного во время наблю­ дения за работой существующих коллекторно-дренажных систем, находящихся в условиях более или менее сходных с условия­ ми проектируемых объектов. Поэтому по изложенным парамет­ рам мы провели полевые наблюдения и установили, что на среднесуглинистых грунтах современной дельты реки Аму-Дарьи после весенних промывных поливов спелость пахотного гори­ зонта почвы наступает при влажности 18 — 20% к сухому весу или 27 —30% к объему. При этом глубина залегания грунтовых вод в этот период находятся на уровне 0,7 — 0,8 м от поверх­ ности земли. Испарение с горизонта последних на указанной глубине не превышает 70 м3/га в марте и 300 м3/га в апреле месяце.

Также было доказано, что в изучаемой дельте реки после промывных и вегетационных поливов средневзвешенная ско­ рость снижения уровня грунтовых вод (в бездренажных усло­ виях) за счет фильтрационных потерь с промываемых площадей

месяцев. Это задерживает завершение сева хлопчатника в оп­ тимальный срок.

Если же провести промывные поливы на фоне дренажной сети, то величину скорости снижения уровня грунтовых вод можно увеличить до 3—4 см в сутки. В этом случае для сни­ жения их уровня до глубины 0,8 м на дренируемых участках требуется около 20 суток. Это означает, что для наступления спелости пахотного горизонта почвы за указанный период с

185

каждого гектара промываемых площадей необходимо вывести но коллекторно-сбросной сети около 1000— 1200 лг3 дренажной воды, способной растворить 400 — 480 тонн солей хлора и от­ вести значительное их количество за пределы орошаемых мас­

ненного еще временным дренажем, расстояние между дренами

Таким образом, эффективность коллекторно-дренажной сети, построенной на суглинистых грунтах, заметно повышается, если в комплексе с постоянно действующим дренажем применить временный неглубокий дренаж, глубиной 1 — 1,2 м. Причем применение временного дренажа оправдывается при условии отсутствия возможности построения глубоких, близкорасполо­ женных и постоянно действующих дрен или последние нахо­ дятся друг от друга на большем расстоянии, чем установлен­ ная норма из размещения.

Временные дрены нарезают перед промывными поливами большими канавокопателями (КМ-800, КМ-1400, Д-267) в сцепе с двумя тракторами ДТ-75 за один проход или на тяге двух тракторов С-80.

По расчету А. Е. Нерозина, при хорошем техническом состо­

186

В. Е. Кабаев (1958 г.), изучая действие временного дренажа на засоленных почвах Бухарской области, пришел к выводу,

промывок почва высыхала настолько, что по ней свободно можно

невозможно.

Таким образом, многочисленные опытные данные показыва­ ют, что временный дренаж играет большую роль в усилении влияния постоянных глубоких дрен; ускорении просушки верх­ них слоев почвы и опускание уровня грунтовых вод после про­ мывных поливов; для своевременного сева сельскохозяйственных культур; увеличении дренажного модуля до величины, близкой к гидромодулю в период промывных поливов и проведении последних бол'ьшой нормой при коротких сроках, не повышая горизонта грунтовых вод на окружающих землях; создании условий выноса большого количества минеральных солей за пределы орошаемой территории и тем самым в течение одно­ го-двух лет осуществлении опреснения верхних слоев почвы до концентрации солей, позволяющий освоение земель под сельскохозяйственные угодья без ухудшения общего состояния окружающих неорошаемых массивов.

В современной дельте реки Аму-Дарьи в последние годы поверхностные воды смыкались с горизонтом грунтовых вод. Это произошло в результате роста площади орошаемых земель при абсолютном отсутствии дренажной сети, а также из-за возросшего сброса оросительной воды в низины внутри оро­ шаемых массивов, избыточно забираемых из источника ороше­ ния, из-за ежегодно возрастающего рисосеяния и из-за промы­ вок в бездренажных условиях.

Поэтому мы считаем, что для осуществления мелиоратив­ ного улучшения посевных площадей параллельно со строитель­ ством капитальных гидромелиоративных систем, строительство которых рассчитано на сравнительно долгий период, целесооб­ разно осуществлять и мелиоративные мероприятия, в частно­ сти строить мелкий временный дренаж на фоне глубокой, постоянной открытой коллекторно-дренажной сети.

187

г) Модуль дренажного стока. Модулем дренажного стока называют приток грунтовой воды к дрене в единицу времени (секунда) с единицы обслуживаемой ее площади (гектар), которые являются основными показателями мелиоративного состояния орошаемых земель и выражают эффективность действия кол­ лекторно-дренажной сети.

Величина модуля дренажного стока изменяется под влиянием многих факторов, преимущественно зависящих от почвенно-гео­ морфологических и природно-водохозяйственных условий оро­ шаемого массива; от потерь воды в оросительной системе; величин поливной и промывной нормы и продолжительности промывок и поливов; водно-физических свойств и литологичес­ кого строения почво-грунтов; величины испарения с почвенной поверхности и транспирации растениями; глубины залегания водоупора; размера питания грунтовых вод, а также от кон­ струкции, глубины и размещения дренажной сети и т. д.

Теория динамики капиллярной воды указывает, что почвен­ ная влага находится всегда в состоянии непрерывного движения. Потребность же растений в воде также непрерывно изменяется. При этом скорость движения влаги в капиллярной системе почвы и перемечаемые объемы ее зависят от величины испаре­ ния с поверхности почвы и всасывающей силы растений.

М. М . Крылов (1959 г.) считает, что при определении сред­ него модуля дренажного стока необходимо прежде всего уста­ новить внутригодовой ход изменения водных запасов в бездренажных условиях, когда они будут балансироваться исключи­ тельно испарением. Это состояние подвижного равновесия в динамике водных балансов возможно только в случае залегания грунтовых вод выше критического уровня, что собственно и может явиться критерием при определении модуля дренажного стока. Например, на территории Чимбайской ирригационной системы, расположенной в современной дельте реки Аму-Дарьи,

изучаемой дельты реки Аму-Дарьи величина водоотдачи грун­ тов выражаемой разностью между полной ( Wm) и полевой (Wn) влагоемкости почвы в зоне над уровнем грунтовых вод колеб­ лется от 0,1 (для глинистых пород) до 0,25 (для песчаных раз­ ностей). Причем преобладают грунты с водоотдачей в среднем около 0,15. По этой причине осенняя и зимняя водоподача для промывных поливов вызывает резкий подъем уровня грунтовых вод. Спад уровня их за счет испарения растягивается до мая месяца, за которым последует вегетационный подъем. Лишь в июле месяце уровень грунтовых вод за счет суммарного испа­ рения понижается до глубины 1,5— 1,7 м.

Следует также отметить, что при правильном водопользова­ нии и высокой агротехнике при этих уровнях залеганий грун­ товых вод получают достаточно высокие урожаи сельскохозяй­

188

ственных культур. Поэтому в современной дельте реки АмуДарьи считается достаточным отвести дренажем грунтовую воду в объеме, подсчитываемых по площади между кривыми зимнего максимального подъема после промывных поливов и

негодовом размере. Колебания уровня грунтовых вод при этих

По этой причине форма поверхности грунтовых вод в зоне орошаемых площадей и прилегающих к ним перелогах совре­

движения грунтового потока от орошаемых площадей к неоро­

200

Расход грунтового потока на длине 1000 погонного метра вдоль границы орошаемого поля, при активной водоносной толще грунта в ' д м составляет: 3-1000-2,5 = 7500 м3. Если принять коэффициент земельного использования современной дельты реки Аму-Дарьи равным 0,25, то годовой расход оттока грунтовых вод с 1 га орошаемой площади в сторону неороша-

бессточность изучаемой дельты. При таком модуле стока есте­ ственным путем невозможно обеспечить в необходимом объеме

189

поля составляет 4700 м?/га, а с рисового поля — 8400 мѣ/га> Отсюда, очевидно, следует сделать вывод о величине строитель* ства коллекторно-дренажной сети, способствующей усилению модуля дренажного стока до требуемого размера.

Расчетный модуль стока коллекторно-дренажной сети сов­ ременной дельты реки Аму-Дарьи складывается из модуля дренажного стока (<7др) и модуля периодически действующего

сбросных вод (qn0B), которые учитывают предполагаемый поверх­

ностный сброс с рисового поля и эксплуатационные потери из оросительных каналов. Следовательно, модуль стока коллек­ торно-дренажной сети изучаемой дельты реки принят в размере

Я = <7др + ?пов-

Величина модуля стока сбросных вод зависит от деятель­ ности человека, занимающегося в сельскохозяйственном произ­ водстве. Его можно увеличить или сократить до минимума. Что касается модуля дренажного стока, то его размер опреде­ ляется в зависимости от физических свойств и литологического строения почво-грунтов, а также природно-водохозяйственных условий данного массива и т. д. Кроме того модуль дренаж­ ного стока связан с величиной солеудаления из дренируемых слоев грунта. При расчете размера коллекторно-дренажной сети уделяется особое внимание величине модуля дренажного

стока.

Для расчета притока грунтовых вод к дренам с одного гек­

Для двухстороннего притока воды к дренам с одного погон­ ного метра дренажной сети за одни сутки промывного периода пользовались уравнением А. Н. Костякова:

Модуль дренажного стока q0=115,7^ - лісек.

Дренажный сток Q = q®t.

где: о — коэффициент водоотдачи в долях единицы

hi — напор грунтовых вод в начале периода t в м, h2— то же в конце периода t в м,

190