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

В первом случае она не зависит от режима грунтовых вод, так как граница находится выше уровня последних. Во втором же случае режим фильтрационного потока тесно связан с режимом грунтовых вод.

В современной дельте Аму-Дарьи, в виду высокого залегания уровня грунтовых вод, фильтрация из канала в основном происхо­ дит в условиях подпора со стороны грунтовых вод; при этом она хотя механически не смешивается с грунтовыми водами, но являет­ ся составной частью их и коренным образом меняет первоначаль­ ный режим грунтовых вод. В таких случаях величина фильтрации будет тесно связана с режимом последних, который в свою очередь зависит от расположения водоприемника и его объема. Здесь на­ блюдается следующая картина: если водоприемник будет находить­ ся достаточно низко и близко, то фильтрация из канала будет мало отличаться от фильтрации без подпора.

На территории современной дельты реки такие явления встре­ чаются часто, так как ряд внутрихозяйственных низменностей, вы­ полняющих роль местных водоприемников грунтовых вод находит­ ся на 2—3 метра ниже дна канала и расположены они в расстоянии 0,8— 1,5 км от него. В этом случае фильтрационные воды подпи­ раются грунтовыми водами лишь под оросительным каналом.

Если канал большой или водоприемник находится недостаточно низко, то фильтрация воды будет происходить с подпором. Такие явления наблюдаются вдоль крупных каналов Кызкеткен, Кува- ныш-Жарма, Кегейли, имени Ленина и других, где интенсивность фильтрации преобладает над величиной оттока и потерь грунтовых вод на испарение и транспирацию.

Если же водоприемник отсутствует, то вообще невозможен от­ ток грунтовых вод и фильтрационные воды из канала могут высту­ пать на поверхности земли.

На территории изучаемой дельты Аму-Дарьи густо развита межхозяйственная и внутрихозяйственная оросительная сеть (рас­ стояние между каналами равно 0,8—2 км), фильтрационные потери из этих оросительных каналов очень велики. Местные водоприем­

41

ники, ввиду малости их объема и незначительности уклона депрессионных кривых, а также из-за отсутствия искусственных дрени­ рующих сооружений, во время вегетационного периода, не могут обеспечить оттока фильтрационных вод. По этой причине грунтовые

Так как грунты современной дельты являются трудноводопро­ ницаемыми, отток грунтовых вод в сторону Аральского моря очень незначителен и не влияет здесь на режим последних. Понижение уровня грунтовых вод в этой дельте может происходить лишь за счет потерь их на испарение и транспирацию, величина которых достигает 14 м3/га в год.

Таким образом, режим и величина фильтрационного потока будут определяться режимом работы оросительных каналов и коле­ банием уровня грунтовых вод, причем влияние фильтрации на подъем уровня грунтовых вод зависит от мощности водовмещаю­ щих грунтов, уклона кривой депрессии, степени дренированностп и водопроницаемости пород. Поэтому при малой водоотдаче почвы наблюдается интенсивный подъем зеркала грунтовых вод, а при хорошей водоотдаче — подъема уровня последних может не про­ исходить.

Гидродинамические же схемы фильтрационного потока опреде­ ляются:

1) коэффициентом фильтрации (Лф), водопроницаемостью пород зоны аэрации (р) и мощностью водоносного горизонта (h );

2)положением наклонного водоупора (і);

3)условиями питания грунтовых вод, т. е. наличием или отсут­

ствием инфильтрационного потока (w) и испарением с поверхности грунтовых вод;

4)наличием или отсутствием дренирующих понижений;

5)режимом работы оросительных каналов;

6)формой и положением кривой депрессии, т. е. подпертой или

свободной фильтрацией из каналов.

На практике в связи с расположением уровня грунтовых вод и русла оросительных каналов в современной дельте Аму-Дарьи на­ блюдается два типа режима фильтрации:

1) уровень грунтовых вод залегает выше дна оросительных каналов и находится в постоянной гидравлической связи с поверх­ ностными водами, из которых фильтрация происходит лишь в боко­ вую часть каналов и расходуется на насыщение сухих пород в бор­ тах оросительных каналов и, в зависимости от гидродинамических условий потока (степень дренированное™, условия питания и т. д.), на отток или испарение с поверхности грунтовых вод при постоян­ ном подпоре со стороны последних;

2) уровень грунтовых вод находится значительно ниже дна оросительных каналов. В современной дельте реки такое явление бывает весной перед началом открытия оросительных каналов или

42

у каналов периодического действия. В этом случае в канале филь­ трующиеся воды не испытывают подпора со стороны грунтового потока, а затем, просачиваясь вниз заполняют все свободные поры грунтов водой и постепенно смыкаются с капиллярной каймой, после чего фильтрующиеся воды попадают на зеркало грунтовых вод в виде подземного дождя и вызывают подъем их поверхности; причем действующими силами являются гидростатическое давле­ ние, силы тяжести и капиллярные силы, развивающиеся на границе мокрой и сухой зоны.

В условиях современной дельты реки отток грунтовых вод зна­ чительно меньше, чем величина фильтрационного потока, поэтому быстро происходит подъем уровня грунтовых вод, вследствие чего фильтрующаяся вода сразу испытывает подпирающее действие со стороны грунтовых вод и создается сплошной поток от источника питания до естественных границ водоносного горизонта; при этом последние расходуются на насыщение влажности грунтов на уве­ личение запасов грунтовых вод и на испарение с поверхности по­ следних.

Таким образом, под действующими каналами существует по­ стоянная гидравлическая связь между грунтовыми и ороситель­ ными водами в каналах. Она осуществляется посредством нисхо­ дящих и восходящих токов по капиллярам. От сжатия влаги в ка­ пиллярах капиллярный сброс может совершаться не только вниз, но и в стороны — так называемое гидростатическое растекание инфильтрационных вод от дна каналов.

Следовательно, грунтовые воды, прилегающих к каналам зе­ мель, постоянно испытывают их влияние; причем это влияние зави­ сит от нескольких факторов, из которых главными являются: сте­ пень заиленности каналов, их заглубленность в водопроницаемые пласты, высота слоя и скорость протекающей по каналу воды, ее расход, продолжительность работы канала, степень водопроницае­ мости пород в зоне ее влияния.

В условиях современной дельты реки Аму-Дарьи подъем уровня грунтовых вод под воздействием фильтрующейся воды из канала наблюдался вдоль многих межхозяйственных и внутрихозяйствен­ ных оросителей. Мы приводим картину сезонного режима грунто­ вых вод в смотровых колодцах №№ 469, 445, 444, 442, 441 и 440, расположенных в створе перпендикулярно к межхозяйственному каналу Майжап (рис. 1), общее расстояние крайнего колодца № 440 от канала составляет 880 ж; причем первый смотровой коло­ дец № 469 находится на расстоянии 20 м от него и отметки земли вокруг колодца — около одного метра ниже отметок дна канала.

Среднемесячная скорость подъема и опускания уровня грунто­ вых вод в указанном колодце приводится в таблице 7.

Как видно из таблицы, в колодце № 469 с декабря месяца уро­ вень грунтовых вод постепенно поднимался к поверхности земли; причем с открытием канала с января месяца этот подъем резко возрастал и в мае достигал своего максимума. С мая до сентября

43

K-/j Мой-жап

Рис. Г Схема расположения смотровых колодцев Ле№ 440, 441, 442, 444, 445 и 469.

(до закрытия канала) месяца уровень грунтовых вод медленно опускался вниз, а с закрытием канала (в сентябре месяце) средне­ месячная скорость снижения уровня грунтовых вод возрастала и в ноябре месяце уровень последних занимал самое низкое положение. Амплитуда колебания зеркала грунтовых вод по этому смотровому колодцу доходила до 1,98 м.

Смотровые колодцы №№ 444, 445 находятся дальше от колодца

№469 и располагаются в пределах понижения на расстоянии 100— 200 м от канала Майжап. С момента открытия воды в канале ре­ жим грунтовых вод по этим колодцам аналогичен режиму колодца

№469, только с более плавным ходом колебания его уровня. После закрытия канала горизонт грунтовых вод по колодцам снижается,

44

Как видно из таблицы, в 1960 году подъём уровня грунтовых вод начался с февраля, а в 1962 году — с января месяца; причем сни­ жение их уровня в 1960 году произошло в июне, а в 1962 году—■

вавгусте. Такое расхождение в изменении уровня грунтовых вод зависит от количества водоподачи на исследуемой территории. Так,

в1960 году в Чимбайский район было подано воды на 20 млн мг меньше по сравнению с 1959 годом.

Всвязи с организацией здесь рисоводческих хозяйств с 1960 года водоподача на территории указанного района ежегодно увели­

чивалась и в 1961 году было подано на 19,7 млн м3, а в 1962 году на 44,7 млн м3 воды больше, чем в предыдущие годы, в результате чего подъём уровня грунтовых вод с открытием оросительных ка­ налов нарастал до июня месяца, а затем с конца июня 1962 года уровень грунтовых вод начинает быстро снижаться.

В данных условиях такое снижение уровня грунтовых вод может происходить за счет интенсивного расхода близлежащих к поверх­ ности земли грунтовых вод на испарение и транспирацию.

Следует отметить, что оросительные каналы питают грунтовые воды в период их открытия. В этот период наблюдались скачко­ образные подъемы уровня грунтовых вод в некоторых смотровых колодцах, что объясняется влиянием вегетационных и промывных поливов.

45

Кроме того, на графиках во всех смотровых колодцах появляет­ ся некоторая ступенчатость, не связанная с поливами. По нашему мнению, эти явления могут происходить во время смены литологи­

ческой разности при переходе уровня грунтовых вод из одного слоя в другой.

Интересно также отметить тот факт, что в современной дельте реки, ввиду ежегодной' чистки каналов от насосов, высота рашей старых оросительных каналов в данное время доходит до 2—3 и более метров; одновременно с этим поднимаются и их русла. При­ чем дно всех старых магистральных каналов и межхозяйственных оросительных каналов в исследуемой дельте находятся значительно выше поверхности прилегающих к ним земель (рис. 1 и 2). По этой причине здесь боковое растекание воды из каналов совершен­ но отсутствует, следовательно, подъем уровня грунтовых вод во-

Аі

круг канала происходит только за счет фильтрационных вод со дна их.

Кроме того, расположение дна каналов над поверхностью местности воздействует на резкое увеличение уклона грунтовых вод, формирующихся под влиянием фильтрации из каналов, вслед­ ствие чего возрастает величина передачи гидродинамических да­ влений во время вегетационного периода. Так, величина уклона грунтовых вод между дном канала Ленинабад и колодца № 428 (расстояние 200 м), образовавшихся за счет фильтрационных вод в мае составляет 0,03 (рис. 2).

После закрытия канала его величина постепенно уменьшалась и в декабре принимала значение 0,015.

Гидродинамическая передача давления (напора) фильтрующей­ ся из канала воды происходит после того, как она войдет к капил­ лярной кайме; причем это давление изменяется с изменением гори­ зонта воды з канале. С удалением от источника питания оно посте­ пенно уменьшается и в определенном расстоянии от канала пол­ ностью сглаживается, так как вследствие сопротивления грунта по пути следования грунтовых вод происходит потеря напора (дав­ ления этих вод).

Для примера грунтовых вод в колодцах №№ 427, 428, 429, 450, 449 и 448, в мае месяце мы привели на рис. 2, а годовую ампли­ туду колебания их уровня, связанную с величиной напора приво­

Как видно из таблицы, величина годовой амплитуды колебания уровіня грунтовых вод уменьшается с удалением от канала Ленина­

200 м.

Сезонный режим уровня .грунтовых вод на участках в зоне гид­ ростатического давления канала Ленинабад характеризуется дан­

товых вод на этом участке определяется режимом горизонта воды в канале, а подъем их уровня начался вслед за открытием канала и продолжал подниматься но мере нарастания расхода воды в

канале.

Наибольший уровень грунтовых вод в указанном колодце на­ блюдался в июне месяце и достиг своего максимума в том году,

47

когда водозабор канала был большей величины. Так, наибольший водозабор канала Ленинабад за период с 1960 по 1964 годы наблю­ дался в 1962 Году, вследствие чего в вегетационный период уровень грунтовых вод в этом году также занимал самое высокое положе­ ние среди всех исследуемых годов (рис. 3), годовая амплитуда колебания которых изменялась в пределах 2,30 м.

50

то

150

200

250

300\

Рис. 3. График многолетних наблюдений уровня грунтовых вод на колодце № 450.

С удалением от канала нарушалась прямая зависимость режима грунтовых вод от горизонтов воды в канале, так как влияние его перекрывалось влиянием испарения грунтовых вод.

Влияние фильтрационных потоков на мелиоративное состояние орошаемых, земель современной дельты реки Аму-Дарьи очень велико.

В районах с близким залеганием грунтовых вод (меньше 2 м) значительная доля от общих фильтрационных потерь из каналов системы пополняет грунтовые воды и резко повышает почвенную влажность зоны аэрации и на значительном расстоянии'от дей­ ствующих каналов, в результате которых на этих участках появля­ ются своеобразные 'бугры грунтовых вод, расходуемые в основном на испарение и имеющие прямое отношение к засолению верхних почвенных горизонтов. Следовательно, регулирование грунтовых вод в современной дельте реки за счет сокращения фильтрации из оросительных каналов составляет основу мелиоративных меро­ приятий по ликвидации заболачивания и вторичного засоления орошаемых земель в целях повышения плодородия почв и урожай­ ности сельскохозяйственных культур.

Каждая оросительная система должна быть рассчитана так, чтобы на ее территории были бы обеспечены водой все культурные

48

растения, причем эксплуатацию системы надо вести так, чтобы была исключена возможность систематического из года в год накопле­

ния грунтовых вод и подъема их уровня, -грозящего засолением и заболачиванием земель.

Следует отметить, что до последнего времени сравнительно мало уделяется внимания анализу процессов взаимодействия есте­ ственных грунтовых вод с водами, поступающими в почву в резуль­ тате фильтрации из оросительных каналов и инфильтрации с оро­ шаемых полей. Между тем анализ этого явления помогает объяс­ нить многие закономерности процессов миграции солевых масс на орошаемых территориях и позволяет более точно решать вопросы управления водным и солевым 'режимом местности, используемой для орошаемого земледелия.

Наблюдения за потерями воды на фильтрацию из оросительных каналов в современной дельте Аму-Дарьи, из-за ряда причин, нами не проводилось. Мы считаем нужным здесь привести данные по этим вопросам из литературных источников, которые были полу­ чены на основании обобщения и анализа полевых материалов, собранных по оросительным каналам, 'расположенных на террито­ рии изучаемой дельты.

Проф. В. А. Шаумян (1953 г.), обобщив экспедиционные мате­ риалы по оросительным системам Средней Азии, пришел к выводу, что потери воды на фильтрацию из магистральных и межхозяй­ ственных каналов составляют в среднем около 15—20%, а по внутрихозяйственной сети — около 25%, т. е. в целом равны около 40—45% всего объема воды, подаваемого в голове системы (если

хозяйственных каналов, входящих в оросительную систему Кыз-

ционный период грунтовые воды питаются за счет фильтрационных

Следовательно, объем воды, фильтрующейся по длине указан­ ных каналов и идущий на пополнение запасов грунтовых вод в тече­

крываются примерно с первого марта и закрываются в конце сен­ тября месяца, т. е. продолжительность их работы составляет 220

сительных каналов; причем они образуют под каналами и приле­ гающим к ним участкам крутую депрессионную кривую, иногда достигающую уклона до 0,003.

Указанные данные показывают, насколько велики потери воды на фильтрацию из оросительных каналов в современной дельте реки Аму-Дарьи. Эти потери являются вредными не только потому, что теряемая вода имеет стоимость и народное хозяйство несет зна­ чительные убытки, но еще и потому, что они приводят к ухудшению мелиоративного состояния орошаемых земель.

Подытоживая вышеизложенное можно придти к заключению, что главным фактором повышения уровня грунтовых вод в совре­ менной дельте реки Аму-Дарьи являются потери воды на фильтра­ цию со всех участков оросительных каналов и большие весенние промывные нормы, по своему объему превышающие полевую влагоемкость почв; а основными источниками подъема их уровня могут быть: 1) поступление грунтовых и поверхностных вод е высоко рас­ положенных участков оросительных каналов в силу плохого ухода за ними, подпора и подъема уровня воды в них; 2) подача воды в оросительную систему в неполивной период вследствие неправиль­ ной организации водоснабжения населенных пунктов, животновод­ ческих баз и излишних объемов воды в ней в вегетационный пе­ риод, а также избыточная водоподача на поля в силу нарушения планового водопользования; 3) сбросы воды из магистральных,, межхозяйственных, внутрихозяйственных оросительных каналов и картовых оросителей в результате нарушения круглосуточного по­ лива; 4) переувлажнение почвы при поливе вследствие нарушения правил полива и плохой подготовки орошаемого поля к ним; 5) частые промывки засоленных почв большими нормами, вызы­ ваемыми непрочным освоением засоленных земель и другие.

Почти все перечисленные источники питания грунтовых вод зависят от методов эксплуатации оросительных систем и использо­ вания оросительной воды; причем основная часть их связана с внут­

50