книги из ГПНТБ / Дунин-Барковский Л.В. Физико-географические основы проектирования оросительных систем (районирование и водный баланс орошаемой территории)

Следующая зона, получившая название зоны рассеи­ вания стока, представляет периферию конуса, сложенную мощной толщей суглинков и супесей. Здесь грунтовой по­ ток связан с вышележащими зонами и испытывает под­ пор слабопроницаемых отложений, подстилающих конус. Грунтовые воды залегают неглубоко и характеризуются высокой степенью минерализации (в результате замед­ ленного оттока и усиленного испарения). Потери на фильтрацию имеют среднее значение, оросительные нор­ мы, устанавливаемые с учетом обеспечения нисходящего тока воды в почве, обычно значительно выше, чем водопотребление сельскохозяйственных культур.

Зона рассеивания имеет довольно густой раститель­ ный покров, испаряющий большое количество воды. При освоении земель под орошаемые культуры часто наблю­ дается повышение уровня грунтовых вод и увеличение засоления. Для предотвращения засоления и заболачи­ вания широко практикуется дренаж. По условиям релье­ фа и вследствие сильной минерализации возможность ис­ пользования дренажных вод на орошение ограничена.

Все зоны конуса выноса, связанные единым грунто­ вым потоком, представляют с точки зрения водного ба­ ланса одно целое: увеличение потерь в зоне поглощения вызывает увеличение дебита родников в зоне выклини­ вания и повышение уровня грунтовых вод на периферии конуса.

Это обстоятельство имеет большое практическое зна­ чение. С древнейших времен население Ферганской до­ лины, распределяя паводковую воду по поверхности ко­ нуса, искусственно повышало потери на просачивание паводковых вод в зоне поглощения, увеличивая дебит родников зоны выклинивания в период маловодья1.

Таким образом, требующая больших затрат борьба с потерями воды на фильтрацию в ирригационных кана­ лах, проходящих по зоне поглощения конуса выноса, не всегда может оказаться эффективной.

Сокращение потерь может привести к соответствую­ щему уменьшению дебита родников в зоне выклинивания или скважин на периферии конуса. Также, видимо, нель­

1 В настоящее время система искусственного обогащения подзем­ ных вод путем распределения воды по конусу выноса широко при­ меняется для усиления дебита артезианских скважин на периферии конуса выноса в США (Schiff, 1954)).

139

зя считать высокоэффективными мероприятия по регули­ рованию рек в пределах зон поглощения с целью сосре­ доточения всего паводкового расхода в одном русле, как это запроектировано, например, на р. Сох (Средазгипроводхлопок, 1955), ибо такое регулирование, безусловно, приведет к уменьшению питания грунтового потока1.

Наряду с «совершенными» конусами выноса,' какими являются конуса Соха, Исфары, Исфайрама, Шахимарна и других рек левобережья Сыр-Дарьи, в Ферганской долине, особенно на правом берегу Сыр-Дарьи, широко распространены также «несовершенные» конусы. Послед­ ние располагаются на отложениях речных террас и дре­ нируются рекой. В этом случае характерная для конуса выноса зона выклинивания исчезает, а зона поглощения либо покрывает всю поверхность конуса, либо постепен­ но переходит в зону рассеивания. «Несовершенный» ко­ нус встречается также при смыве рекой отложений на пе­ риферии «совершенного» конуса в результате понижения базиса эрозии.

Для некоторых рек Ферганской долины характерно также формирование нескольких конусов выноса, распо­ ложенных ярусами, в результате пересечения водотоком гряд сравнительно невысоких холмов (адыров), сложен­ ных третичными конгломератами или более древними породами.

Гряды адыров оказывают заметное влияние и на дви­ жение грунтового потока, зачастую существенно изменяя присущий ему здесь характер. В большинстве случаев речные террасы в поясе подгорных равнин Сыр-Дарьин- ского бассейна тесно переплетаются с отложениями’ ко­ нусов выноса, но в отношении формирования элементов водного баланса имеют свои отличительные особенно­ сти.

Низкие террасы р. Сыр-Дарьи и ее основных притоков - Чирчика, Ангрена и Келеса характеризуются неглубоким залеганием грунтовых вод. Пойменная и две надпоймен­ ных террасы покрыты тугайными лесами и густыми за­ рослями камыша, тростника, солодки, елгуна и других влаголюбивых растений. Как пойменные террасы, перио­

• На конусе выноса р. Сан-Хаокин (Калифорния) успешно при­ меняются специальные сооружения для распределения паводка на возможно большую территорию с целью пополнения грунтовых вод

(Ноик, 1954).

140

дически затопляемые паводковыми водами, так и первые надпойменные, получающие дополнительное питание грунтовых вод с окружающих территорий, не испытывают недостатка влаги для произрастания естественной расти­ тельности и расходуют на испарение — транспирацию ог­ ромные массы воды, исчисляемые десятками тысяч кубо­ метров на гектар. Неудивительно поэтому, что при освое­ нии низких речных террас, несмотря на принимаемые ме­ ры против затопления поверхностными водами, наблюда­ ется интенсивное заболачивание, борьба с которым воз­ можна лишь путем устройства дренажа.

Орошение же земель на этих террасах не только не приводит к уменьшению стока, но обычно сопровождает­ ся появлением возвратных вод в количествах, значитель­ но превышающих забор воды на орошение (например, в долинах Чирчика и Ангрена на протяжении последних

10—15 лет).

Вместе с тем с точки зрения водного баланса большое значение имеет то обстоятельство, что размер испаре­ ния— транспирации на низких речных террасах значи­ тельно выше размера испарения с открытой водной по­ верхности. Поэтому при устройстве русловых водохра­ нилищ потери на испарение с их поверхности в большин­ стве случаев полностью компенсируются прекращением испарения — транспирации растительного покрова и во­ дохранилища как бы оказываются источником дополни­ тельных вод.

Высокие речные террасы, за редким исключением (урочище Бус), непосредственно переходят в волнистые равнины, а по характеру поверхности и геологическому строению мало отличаются от последних.

Соответственно и условия формирования элементов водного баланса высоких террас во многом напоминают условия, характерные для волнистых равнин. Как специ­ фическая форма рельефа волнистые равнины широко рас. пространены в' районах, имеющих мощный покров лессо­ видных отложений.

В поясе подгорных равнин Сыр-Дарьинского бассейна мощные отложения лессовидных пород покрывают скло­ ны Чаткальского и Кураминского хребтов в долинах Чир. чика, Ангрена и Келеса, но встречаются также у подно­ жия Туркестанского хребта на южной окраине Голодной

141

степи, в районе Чимкента в бассейне р. Арысь, у подно­ жия Каратау в районе г. Туркестана.

Районы волнистых равнин отличаются резко выра­ женным рельефом, значительными поверхностными укло­ нами, глубоким залеганием грунтовых вод и сравнитель­ но хорошо развитым в естественных условиях раститель­ ным покровом (преимущественно эфемеровые злаки и ксерофиты).

В бассейне Сыр-Дарьи волнистые равнины, характе­ ризующиеся сравнительно большим количеством атмос­ ферных осадков (400—600 мм), интенсивно используют­ ся для богарного земледелия и в качестве пастбищ, а во влажные годы и как сенокосы. Вследствие сравнительно слабой водопроницаемости лессовых пород (после промачивания и стабилизации просачок) потери на филь­ трацию в ирригационной сети сравнительно невелики, а оросительные нормы имеют средние величины-

Благодаря хорошей дренированное™ подстилающи­ ми водопроницаемыми породами грунтовые воды после орошения, как правило, не поднимаются. За счет поверх­ ностного сброса и выклинивания грунтовых вод по таль­ вегам образуется поверхностный сток возвратных вод, не­ редко достигающий 35—50% количества воды, подавае­ мого на орошение.

Кроме поверхностного стока, по-видимому, имеет ме­ сто также и усиленный отток грунтовых вод на прилега­ ющие речные террасы, в результате чего забор воды на орошение волнистых равнин приводит лишь к незначи­ тельному уменьшению стока в масштабе бассейна. Есте­ ственная растительность волнистых равнин лишь изредка имеет корневую систему, достигающую грунтовых вод. В большинстве же случаев она питается водой только за счет выпадающих осадков. При уничтожении естествен­ ной растительности осадки, выпадающие в невегетацион­ ный период, в силу больших уклонов усиливают поверх­ ностный сток. При проектировании водохранилищ в таль­ вегах подгорных равнин необходимо снижать расчетный размер потерь на испарение, учитывая замену транспи­ рации растительного покрова со дна тальвегов испаре­ нием с открытой водной поверхности.

142

аллювиальные равнины, речные террасы и приморскую дельту.

К аллювиальным равнинам может быть отнесена Го­ лодная степь, занимающая площадь около 8000 км2, а также Чардаринская степь и Арысь-Туркестанский мас­ сив на правом берегу Сыр-Дарьи; к речным террасам — значительная часть Дальверзинской степи и Чилийский массив; к древней и современной дельте — К зы л -О рдин- ский массив и район Казалинска.

А л л ю в и а л ь н ы е р а в н и н ы , сложенные мощной толщей суглинков и глин с линзообразным залеганием песков, имеют плоский слаборасчлененный рельеф. Грун­ товые воды залегают на различной глубине от 2—3 м в прибрежных районах и до 20 м и более в наиболее уда­ ленных от реки точках. При неглубоком залегании мине­ рализованных грунтовых вод растительный покров обыч­ но представлен различными видами солянок, при более глубоком — различными видами полыни. Преимущест­ венное распространение имеют растения с глубокими корнями (phreatophytes), питающиеся грунтовыми вода­ ми с глубины 10 м и более.

Потери воды в ирригационной сети относительно не­ велики, но ввиду затрудненного подземного оттока они могут существенно влиять на подъем уровня грунтовых вод. На засоленных участках оросительные нормы, уста­ навливаемые с рассчетом обеспечить нисходящий ток во­ ды в почве, могут способствовать повышению уровня грунтовых вод. Кроме того, при орошении в результате уничтожения естественной растительности вода, расходо­ вавшаяся на транспирацию, останется в почве и также пойдет на пополнение грунтовых вод. По этим причинам освоение земель при засоленных почвах и залегании грун­ товых вод на глубине до 3—5 м должно, как правило, сопровождаться устройством дренажа. На участках с глубоким залеганием грунтовых вод оросительные нормы могут быть установлены в соответствии с водопотреблением сельскохозяйственными культурами, а потери воды в ирригационной системе резко уменьшены за счет прове­ дения специальных мероприятий (облицовка, уплотне­ ние). Поэтому на участках с глубоким залеганием грун­ товых вод при отсутствии растительного покрова из phreatophytes и питания их извне орошение может не вы­

143

зывать подъема грунтовых вод и в этом случае исклю­ чается необходимость устройства дренажа.

Ввиду малых уклонов и незначительных скоростей грунтового потока орошение новых земель обуславливает выклинивание возвратных вод через длительный проме­ жуток времени (10—20 лет), за исключением участков с неглубоким залеганием грунтовых вод, где сбросы из дренажа появляются в первые годы освоения.

элементов водного баланса имеют примерно те же усло­ вия, что и речные террасы на подгорных равнинах. Дель­ та р. Сыр-Дарьи очень слабо освоена (из общей площа­ ди 360 тыс. га орошается всего 30 тыс. га) и подвержена почти ежегодно затоплению во время летних паводков и зимних заторов. Территория дельты покрыта густыми за­ рослями тростника, осоки, рогоза и других влаголюбивых растений. Значительная часть поверхности почти круг­ лый год залита водой. В таких условиях дельта расходует на испарение —транспирацию огромные массы воды (около 8 км3 в год). Регулирование паводков, обвалова­ ние берегов и последующее освоение земель даже и под культуру риса, безусловно, приведет к уменьшению по­ терь воды и увеличению стока в Аральское море.

Оценивая физико-географические условия бассейна р. Сыр-Дарьи с точки зрения водного баланса, следует признать, что наличие значительных резервов водных ре­ сурсов позволит с успехом использовать их для разви­ тия орошения во всех частях бассейна.

Бассейн р. Зеравшан

Бассейн р. Зеравшан, занимающий территорию во много раз меньшую, чем бассейны рек Аму-Дарьи и СырДарьи (65,6 тыс. км2), также охватывает три высотных пояса — горный, подгорных равнин и пустынной низмен­ ности.

Границей между горным поясом и поясом подгорных равнин служит урочище Рават-Ходжа, расположенное примерно на высоте 900 м над уровнем моря. Граница подгорных равнин и пустынной низменности проходит через район сел. Хазара примерно на высоте 300 м над

144

метрических постов, а также в связи с тем, что по усло­ виям рельефа потери воды в ирригационных каналах и не используемая на полях часть оросительных норм обра­ зует возвратные воды, выклинивающиеся в русло реки.

Водохранилища, создание которых намечается в гор­ ной части долины Зеравшана (Дупулинское, Пенджикентское, Раватходжинское), в ряде случаев будут затап­ ливать заросшие тугаями и занятые посевами риса пой­ менные земли. При проектировании водохранилищ необ­ ходимо учитывать уменьшение потерь на испарение в результате затопления площадей, покрытых растительно­ стью.

Наибольшее распространение в бассейне р. Зеравшан орошение получило в поясе п о д г о р н ы х равнин , где орошается около 270 тыс. га. Однако и здесь главным образом из-за недостатка воды не используются значи­ тельные площади пригодных для орошения земель (око­ ло 700 тыс. га). Пояс подгорных равнин представлен в основном речными террасами и волнистыми лессовыми равнинами. Река Зеравшан после впадения в нее р. Магиан, несколько выше Пенджикента, не имеет притоков. Несколько мелких саев, стекающих в долину р. Зеравшан со склонов Нуратинского и Зеравшанского хребтов, как правило, не доносят своих вод до реки и теряются, разли­ ваясь по подгорной равнине. Каждый из саев формиру­ ет конус выноса, налегающий на отложениях речных тер­ рас. Орошаемые саями земли общей площадью около 20 тыс. га размещены частично в горной части саев, но в основном на конусах выноса и представляют преиму­ щественно обособленные участки, не связанные с основ­ ными ирригационными системами Зеравшанокой доли­ ны. Тем не менее саи, несущие во время снеговых и лив­ невых паводков значительные расходы, по-видимому, иг­ рают известную роль в питании грунтового потока до­ лины.

Низкие речные террасы, занимающие большую часть Зеравшанской долины, характеризуются неглубоким за­ леганием грунтовых вод. В результате длительного ис­ пользования речных террас под посевы риса произошло выщелачивание верхних горизонтов почв и на некоторой глубине образовался уплотненный водонепроницаемый горизонт (местное название «арзык»). Высокое стояние грунтовых вод и наличие арзыка обуславливают забола­

146