книги из ГПНТБ / Марков Е.С. Мелиорация пойм нечерноземной зоны

Рис. 5. Пониженно-равнинные поймы:

а — продолжительно затопляемые (V тип); б — подтопляемые (VI тип).

на пойму атмосферные осадки. Часто через пойму проте­ кают впадающие в реку притоки, которые откладывают на пойме наносы, изменяют почвенный и растительный покров и водный режим пойм.

Реки этих пойм хорошо разработаны, не заболочены, обладают большой пропускной способностью, воды их со­ держат значительное количество минеральных и органи­ ческих веществ и растворимых солей. К поймам этого типа относятся поймы верхней Волги, Москвы, Камы, Оки, Клязьмы, Северной Двины и других рек.

П о н и ж е н и о - р а в н и и н ы е п о д т о п л я е ­ м ы е п о и м ы (тип VI) по природным условиям, геологи­ ческому строению, почвам, рельефу близки к поймам пре­ дыдущего типа, но существенно отличаются от них тем, что

воды в реке вызывают как естественные причины, так и искусственные сооружения (шлюзы для судоходства, пло­ тины водохранилищ, мосты и т. д.). Высокое стояние под­ пертых грунтовых вод на пойме ведет к ее заболачиванию. Это неблагоприятное обстоятельство иногда усиливается притоком с водосбора делювиальных и грунтовых вод и выпадающими на пойму атмосферными осадками.

На различных участках одной и той же реки может быть несколько типов пойм. Предлагаемая классификация забо­ лоченных пойм поможет правильно установить причины заболачивания при проектировании мелиоративных меро­ приятий.

Водный баланс заболоченных пойм. Знание изменения

составляющих водный баланс пойм компонентов позволяет

50

судить, когда и какие воды вызывают избыточное увлаж­ нение, чтобы регулировать водный режим в соответствии с требованиями сельскохозяйственного производства для по­ лучения высоких и устойчивых урожаев возделываемых культур.

Теория водного баланса осушаемых земель предложена А. Н. Костиковым еще в 1916 г., однако до сих пор водный баланс не получил необходимого практического примене­ ния при проектировании осушительных систем, несмотря на его крайне важное значение.

Это объясняется сложностью водного режима заболо­ ченных пойм и динамичностью отдельных составляющих водного баланса до и особенно после проведения мелио­ рации.

При проектировании гидромелиоративных мероприятий следует исходить как из существующего, так и того водного баланса, который установится на поймах после их мелио­ рации. Разным типам пойм соответствуют свои составляю­ щие водного баланса.•

В формировании водного баланса пойм принимают уча­ стие следующие факторы: аллювиальные воды; грунтовые и грунтово-напориые воды, поступающие с водосбора; де­ лювиальные, поверхностные <воды в виде склонового стока; фильтрационные воды рек и водохранилищ; атмосферные осадки в виде дождя и снега; испарение с поверхности воды и почвы; транспирация растений; конденсационные воды.

В зависимости от конкретных условий отдельные факто­ ры участвуют в формировании водного баланса пойм с разной степенью интенсивности (постоянно или периоди­ чески, в разные годы или в течение одного года).

Для проведения гидромелиоративных мероприятий при использовании пойм необходимо знать количественные изменения составляющих водный баланс компонентов и их зависимость друг от друга, особенно в вегетационный период

иво время производства сельскохозяйственных работ. Для 'развития сельскохозяйственных культур почва

должна содержать определенное количество влаги, воздуха и питательных веществ в зависимости от периода вегетации, типа почв, элементов рельефа пойм, 'климатических условий конкретного года. Важно знать количественные изменения влаги в почве, ее химический и микробиологический состав, содержание питательных веществ, температуру, доступные и недоступные формы1 почвенной воды. Одни воды полезны для культурных растений, другие вредны; одни содержат

61

питательные вещества, но бедны кислородом и имеют низ­ кую температуру; другие богаты кислородом, но не содер­ жат питательных веществ и т. д. И, наконец, могут быть холодные воды, содержащие вредные растворы солей и вредные газы, бедные кислородом. Поэтому при интенсивном использовании пойм нужно знать не только общий запас влаги в почве, но и составляющие его элементы и их дина­ мику в течение года и за ряд лет.

С помощью гидромелиоративных мероприятий удаляют­ ся избыточные и вредные воды и обеспечивается подача недостающих полезных вод для культурных растений; ре­ гулируются продолжительность и сроки весеннего затопле­ ния; преграждается поступление на пойму в вегетационный период грунтовых и грунтово-напорных вод (с вредными солями, низкой температурой и бедных кислородом).

Уравнение водного баланса, по А. Н. Костякову, выра­ жается формулой

где S — сток;

Р— осадки;

Е— испарение почвы и растений;

F — просачивание влаги ниже критического горизонта данного грунта (откуда вода не может возврати­ ться силами капиллярности);

V — увеличение .запаса влаги в почве (выше критиче­ ского горизонта);

К— запас влаги в почве, образующейся вследствие конденсации.

Общее уравнение водного баланса для заболоченных пойм имеет следующий вид:

А— аллювиальные, паводковые воды, задерживаю­ щиеся на пойме;

О— осадки, выпадающие на пойму;

Д— делювиальные воды, поступающие на пойму с водосбора и задерживающиеся на ней;

Г— грунтовые воды, поступающие с водосбора на пойму и задерживающиеся на ней;

Гн — грунтово-напорные воды, поступающие с водо­

сбора на пойму и задерживающиеся на ней;

52

К — конденсация; И — испарение;.

Т— транспирация.

Вобщем уравнении водного баланса отдельные состав-

-ляющие после мелиорации будут изменяться, или совсем отсутствовать в зависимости от типа пойм.

Для разных типов пойм уравнение водного баланса раз­ лично.

На древнеозерных поймах н а м ы в н о г о а л л ю в и ­ а л ь н о г о п и т а н и я в создании водного режима участвуют в основном паводковые воды. Они могут задер­ живаться на поверхности поймы, затапливать ее и проса­ чиваться вглубь при легких грунтах. Атмосферные осадки в зависимости от времени их выпадения могут удлинять продолжительность паводкового затопления или поднимать уровень грунтовых вод. При тяжелых грунтах паводковые воды и атмосферные осадки будут застаиваться на поверх­ ности и только частично проникать в грунт.

Уравнение водного баланса имеет вид:

3 = А + 0 + Г ( а л + 0 С ) + К - И - Т .

С помощью гидромелиоративных мероприятий можно регу­ лировать продолжительность и глубину затопления, уско­ рять отвод или задерживать на пойме воды атмосферных осадков, понижать или повышать уровень грунтовых вод и вместе с этим изменять величину испарения.

На древнеозерных поймах г р у н т о в о г о п и т а н и я в создании водного режима участвуют грунтовые воды, по­ ступающие с водосбора, аллювиальные воды и атмосферные осадки, которые застаиваются на поверхности и подпиты­ вают грунтовые воды.

Уравнение водного баланса имеет вид:

3 = А + 0 + Г + Г ( м + о с ) + К - И - Т .

С помощью гидромелиоративных мероприятий регулирует­ ся продолжительность затопления, перехватываются грун­ товые воды и понижается их уровень, ускоряется отвод вод атмосферных осадков или, наоборот, повышается уровень грунтовых вод, задерживаются атмосферные осадки, по-

53

водохранилища, которые после ограждения поймы дамбами будут находиться в подпоре.

При ограждении временно затопляемой поймы дамбами, заливаемыми весной, в формировании водного режима участвуют и паводковые воды.

При продолжительном паводковом затоплени*н в созда­ нии водного режима участвуют аллювиальные, грунтовые, делювиальные. и грунтово-напорные воды, осадки, посту­ пающие с водосбора. Но обычно в этом случае основную роль в водном питании играют паводковые воды, а в при- террасье—грунтовые. Последние подпитываются павод­ ковыми водами и атмосферными осадками.

З - А + О + Г + ^ + Гф + Д + К - И - Т .

При проведении гидромелиоративных мероприятий со­ ставляющие водного баланса изменяются: паводковое за­ топление из стихийного превращается в регулируемое по продолжительности, глубине и площади; положение грун­ товых вод регулируется в зависимости от требований; приток делювиальных и грунтовых вод, поступающих на пойму, преграждается или регулируется. В засушливые периоды воду из реки подают для орошения пойменных угодий.

3 « А Н - 0 + Г + К — И — Т .

На п о н и ж е н н о - р а в н и н н ы х п о д т о ­ п л я е м ы х п о й м а х паводкового затопления не допу­ скают, или его регулируют, или же пропускают до начала сельскохозяйственных работ.

В данном случае основным фактором, создающим фон водного режима пойм, является подтопление вследствие подпора уровня внутри естественных берегов или дамб обвалования при подпорах в реке или создании водохрани­ лищ. Основные составляющие водного баланса для этого типа пойм:

3 = А + 0 + Д + Г + Гн + Г ф + Г а л + К - И - Т

или

•3 = А + 0 + Г + Г ф + Г „ + К - И - Т .

При отсутствии аллювиального питания уравнение имеет вид:

3 = 0 + Г-|-Гф + К - И - Т .

После проведения гидромелиоративных мероприятий ре­ гулируется водный режим подтопляемых пойм, преграж-

55

дается поступление на пойму фильтрационных грунтовых вод из реки пли водохранилища и с водосбора. Иногда предусматривается ускорение поверхностного стока и по­ нижение уровня грунтовых вод. При небольшом притоке грунтовых вод с водосбора и в тех случаях, когда до под­ пора грунтовые воды залегали на значительной глубине, мелиоративные мероприятия можно ограничить только перехватом грунтовых фильтрационных вод.

3 = ' 0 + ГФ + К - И - Т .

Водный режим пойм следует определять для двух стадий: для естественного состояния (до проведения гидромелиора­ тивных мероприятий) и для перспективы (после этих меро­ приятий). Сопоставление водных режимов позволит опреде­ лить, какие воды и в какие периоды года создают избыток почвенной влажности и когда воду нужно подавать в почву.

Влияние гидромелиоративных мероприятий на изме­ нение элементов водного баланса, водно-физических свойств, термического и воздушного режимов и микробиологических процессов, протекающих в почве, имеет большое научное и практическое значение. Гидромелиоративные системы в на­ стоящее время проектируют для существующих условий. Но под влиянием мелиорации изменится водный режим, а вместе с тем должен измениться и характер осушительных мероприятий. Часть элементов мелиоративных систем может оказаться лишней. Это необходимо заранее знать, чтобы строить одни сооружения как постоянные (капитальные), другие как временные.

Для определения водного баланса пойм необходимы следующие материалы:

графики изменения уровней воды в реке; план поймы в масштабе-1 : 5000 или 1 : 10 ООО для вы­

явления площадей, продолжительности и глубины затопле­ ния паводковыми водами отдельных участков поймы;

графики изменения уровня грунтовых вод на разных участках поймы;

среднесуточные данные об осадках, температурах, испа­ рении;

данные об определении влажности почвы и соответствую­ щих уровнях грунтовых вод— зависимость влажности поч­ вы от глубины залегания грунтовых вод;

данные о коэффициенте фильтрации, скорости впитыва­ ния, водоотдаче;

56

Г л а в а II

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО В УСЛОВИЯХ п о й м

Заболоченные поймы осваивают под овощные и кормо­ вые культуры, картофель, высокопродуктивные сенокосы и пастбища для обеспечения населения овощами и картофелем и создания прочной кормовой базы животноводства.

зом, переносчик которого (моллюск малый прудовик) гиб­ нет па осушенных пастбищах.

С помощью мелиорации повышается плодородие пой­ менных почв.

Но требования разных культур к факторам роста неоди­ наковы, поэтому одни и те же почвы для одних культур будут плодородными, а для других потребуется регулирова­ ние водного, воздушного, теплового, пищевого режимов. Следовательно, плодородие почв неразрывно связано с их использованием, планируемой урожайностью. Потребность растений в факторах роста зависит также от климатических условий, системы удобрений, обработки и т. д. Для полу­ чения устойчивых, высоких урожаев сельскохозяйствен­ ных культур надо хорошо знать их требования к водному, пищевому, воздушному, термическому и другим режимам почвы.

На заболоченных поймах избыток влаги в почве приводит к недостатку в ней воздуха и тепла, развитию неблагоприят­ ных анаэробных процессов, вызывающих накопление орга­ нического вещества и превращающих содержащиеся в почве питательные вещества в недоступные для культурных расте­ ний соединения. После проведения гидромелиоративных, культуртехнических и агротехнических мероприятий повы­ шается эффективное плодородие почв, естественный небла­ гоприятный водный режим пойм изменяется на благоприят­ ный, а вместе с ним улучшаются воздушный, питательный, тепловой и биологический режимы в соответствии с требо-

58

ваниями сельскохозяйственного производства. Осушение заболоченных пойм приводит к росту естественного расти­ тельного покрова. Но этот процесс протекает медленно, стихийно и часто не в желаемом направлении.

Интенсивно использовать поймы можно только при одно­ временном проведении культуртехнических и агротехниче­ ских мероприятий. Комплекс этих мероприятий способству­ ет переходу больших потенциальных запасов питательных веществ почв заторфованных пойм в усвояемые куль­ турными растениями зольные элементы пищи и азота, соз­ дает условия, обеспечивающие растения водой и другими факторами роста. Заболоченные поймы становятся пригод­ ными для выращивания почти всех сельскохозяйственных культур, произрастающих в данной природной зоне. На мелиорируемых минеральных и торфяных почвах полу­ чают высокие урожаи многолетних трав, зерновых и овощ­ ных культур, корнеплодов. На мелиорированных поймах, расположенных около крупных городов, выращивают ка­ пусту, морковь, свеклу, картофель.

При проектировании мелиоративных систем, на поймах необходимо учитывать требования сельскохозяйственных культур к условиям произрастания: водному, воздушному, термическому, пищевому и биологическому режимам.

Водный режим. Влажность пойменных земель в течение ве­ гетационного периода культур изменяется в зависимости от плодородия и структуры почв, способов и времени обработ­ ки, сроков сева, атмосферных условий, урожайности, коли­ чества влаги, тепла, воздуха и питательных веществ в почве.

Втечение вегетационного периода потребность растений

вводе меняется в переходные фазы их развития: прораста­ ние, кущение, цветение, созревание. Причем и в эти фазы потребность разных культур во влаге неодинакова. Расте­ ния создают свой фитоклимат, который регулирует транспирацию и испарение воды почвой. Оптимальным считается такое содержание влаги в почве, при котором обеспечи­ ваются необходимые для получения высоких устойчивых урожаев выращиваемых культур водный, воздушный, пи­ щевой, тепловой режимы и аэробные процессы. По А. Н. Костякову, в активном слое почвы должно содержаться для лугов 80—85% влаги от полной влагоемкости и не менее 15—20% воздуха, для зерновых хлебов 70—80% влаги и 20—30% воздуха, для корнеплодов 60—70% влаги и 30— 40% воздуха.

59'