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

изменения физико-географических условий, определяю­ щих характер ирригационных мероприятий и работы ир­ ригационных систем. Так, например, город Бухара, рас­ положенный в низовьях Зеравшана, на протяжении мно-* гих столетий играл роль крупнейшего политического, экономического и культурного центра Средней Азии. По мере роста города сельское хозяйство Бухарского оази­ са становилось все более интенсивным, использование земельного фонда увеличивалось, роль пустующих зе­ мель, как сухого дренажа, уменьшалась, что вызывало в свою очередь подъем уровня грунтовых вод. Однако, не­ смотря на это, в результате более широкого применения удобрений и более высокой агротехники урожайность сельскохозяйственных культур увеличивалась, а соответ­ ственно увеличивалась и транспирация. Увеличение же транспирации ограничивало подъем грунтовых вод, а за­ соление в связи с этим не прогрессировало и не требова­ лось устройства коллекторно-дренажной сети. Дренаж­ ные мероприятия ограничивались откачкой воды из не­ глубоких канав (зауров) с использованием ее на ороше­ ние при помощи простейших приспособлений таких, как нова и чигирь.

Интенсивное использование земельного фонда приве­ ло к исключительному малоземелью, которое, в свою очередь, создало специфическую схему ирригационной сети: многоголовье и параллелизм каналов, мелкие де­ лянки, обычно не свойственные орошаемым оазисам та­ кого ландшафта. Таким образом, хозяйственные усло­ вия наложили резкий отпечаток на оросительную сеть Бухарского оазиса. После того как эти условия измени­ лись и Бухара постепенно утратила значение политиче­ ского и экономического центра, население города стало уменьшаться, интенсивность сельского хозяйства осла­ бевать, земли выбывать из сельскохозяйственного оборо­ та. Появилась переложная система земледелия, перешед­ шая, по-видимому, даже в систему кочевого или бродя­ чего землепользования. Засоление стало резко увеличи­ ваться. Борьба с ним потребовала проведения промы­ вок, вызывавших усиление заболачивания и устройство коллекторно-дренажной сети. Заиление каналов, пред­ ставлявшее ранее положительное явление (поскольку массы наносов разносились по полям), стало бедствием, борьба с которым превратилась в труднейшую задачу. В

5* 67

результате урожайность стала еще сильнее падать, эко­ номика района все более ослаблялась. После того как Бухара вошла в состав Узбекской ССР, была проведена земельная реформа, мелкие крестьянские хозяйства объ­ единены в колхозы, мелиоративное состояние земель ста­ ло опять изменяться. Несмотря на то, что вместо высе­ вавшихся ранее менее требовательных к воде зерновых культур, основной культурой стал хлопчатник, и количе­ ство воды, подаваемой в оазис, резко возросло благода­ ря принятым мерам по переустройству систем, отводу избыточных вод за пределы оазиса и регулированию стока, заболачивание и засоление земель стало прекра­ щаться (Дунин-Барковс.кий, 1957).

Таким образом, в условиях одного и того же природ­ ного ландшафта при изменении экономико-географиче­ ских условий резко изменялся характер работы иррига­ ционных систем и состав ирригационных мероприятий.

Аналогичные явления имели место в ряде стран Ближнего Востока (Египет, Ирак, Пакистан), где в ре­ зультате изменения специализации сельского хозяйства, более интенсивного использования земель и изменения техники орошения (переход от бассейнового к регуляр­ ному орошению) за последнее время стало развиваться почти не наблюдавшееся ранее заболачивание и засоле­ ние (Дунин-Барковский, 1956).

Некоторые исследователи склонны считать, что соци­ ально-экономическим факторам принадлежит решаю­ щая роль при выборе состава и характера мероприятий,- связанных с орошением, природные же условия, по их мнению, играют лишь подчиненную роль (Шаров, 1952; Шаумян, 1946). Конечно, нельзя отрицать влияния соци­ ально-экономических условий на состав и характер рабо­ ты оросительных систем, однако, как мы видели выше, влияние природной среды не только при одинаковом, но и при различном уровне техники проявляется достаточ­ но определенно. Это влияние становится еще более отчет­ ливым при внедрении передовой техники. Так, например, при проектировании оросительной системы в совхозе № 4

в Голодной степи (Средазгипроводхлопок, 1958) было установлено, что применение самых совершенных мер по борьбе с фильтрацией из каналов в условиях периферии конуса выноса не обеспечивает надлежащих мелиоратив­

'68

ных условий без дренажа, в то время как в условиях аллювиальной равнины на территории, подобной совхозу «Пахта-Арал», те же мероприятия совершенно исключа­ ют необходимость применения дренажа.

Таким образом, районирование орошаемых террито­ рий по физико-географическим признакам сохраняет свое значение как при современном, так и при новом уровне техники, на которую ирригационные системы на­ шей страны, по-видимому, будут переводиться в ближай­ шее время. Следует, однако, иметь в виду, что иррига­ ционные системы районов старого орошения, видимо, надолго сохранят специфические особенности, опреде­ ляемые историческими условиями их формирования как культурного ландшафта.

Выводы

1.До сих пор является господствующим представле­ ние, согласно которому ирригационная система рассмат­ ривается лишь как механизм для подачи воды на поля. В соответствии с этим существующие классификации ирри­ гационных систем основываются главным образом на технических характеристиках отдельных элементов (во­ дозабор, оборудованность и пр.).

2.При районировании орошаемых территорий в целях изучения вопросов, связанных с проектированием и эк­ сплуатацией оросительных систем, как правило, учиты­ ваются лишь отдельные составляющие ландшафта (рель­ еф, климат, почвы, подземные воды), но не весь ланд­ шафт в целом.

3.В результате такого подхода к вопросам класси­ фикации и районирования орошаемой территории упу­ скается из виду, что характеризующие их элементы обу­ словлены всей природной обстановкой в целом и что состав и характер работы оросительных систем зависят

от физико-географических условий. Недоучитывается также и то, что под влиянием орошения изменяется при­ родный ландшафт.

4. Несмотря на существенные достижения в изучении отдельных элементов ирригационных систем, в настоя­ щее время ощущается известное отставание ирригаци­ онной науки от практики, так как ирригационные систе­ мы не рассматриваются в неразрывной связи с геогра-

69

II. ВОДНЫЙ БАЛАНС ОРОШАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

1.ВОДНЫЙ БАЛАНС ОРОШАЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ

ИЕГО ЭЛЕМЕНТЫ

Изменения, происходящие в результате орошения, прежде всего отражаются на водном балансе. Водный баланс той.Или иной территории за определенный проме­ жуток времени (Т) выражается следующим уравнением:

0 )

где х — приход влаги, включающий осадки, выпадаю­ щие на данной территории, конденсацию влаги из. воз­ духа и поступление влаги извне, в виде поверхностного или подземного притока; у — расход воды на испарение с почвы и транспирация растительного покрова; z — отток влаги за счет поверхностного и подземного стока.

Составляющие уравнения водного баланса определя­ ются комплексом физико-географических условий (кли­ матом, рельефом, геологическим строением, раститель­ ным покровом и др.).

При орошении той или иной территории вносятся су­ щественные изменения в соотношение между отдельны­ ми элементами водного баланса.

Основной задачей орошения является искусственное пополнение влаги путем подачи оросительной воды извне в целях возмещения недостатка естественной влаги для выращивания сельскохозяйственных культур.

Таким образом, при орошении обязательно должны

парение с поверхности почвы и транспирацию. Посколь­ ку в течение определенного времени (годового или мно­

71

голетнего цикла) поддерживалось равновесие водного баланса, сумма прихода влаги, расхода и оттока за эт-о время до орошения равнялась нулю. В отдельные момен­ ты в пределах того или иного периода имело место пре­ вышение отдельных элементов баланса над другими и равновесие поддерживалось за счет аккумулирования избыточной влаги в почвенно-грунтовой массе. Аккуму­ лирующая способность этой массы имела вполне опре­ деленную конечную величину, равную полной влагоем-

кости.

В результате создаваемого орошением искусственно­ го изменения в соотношении приходных и расходных элементов водного баланса аккумулирующая способ­ ность почвенно-грунтовой массы нередко оказывается недостаточной для поддержания равновесия водного ба­ ланса. В отдельные моменты появляется избыточная влага, что вызывает необходимость принять дополнитель­ ные меры искусственного воздействия на водный баланс территории — предотвращение попадания на орошаемую площадь поверхностного и подземного притока извне и увеличение оттока влаги путем устройства дренажа для обеспечения более интенсивного поверхностного и под­

земного оттока.

Изучение водного баланса показывает, что для сравнительно небольших участков соотношение между от­ дельными элементами баланса (осадками, подземным и поверхностным притоком, испарением —транспираци­ ей и оттоком) может меняться в значительных пределах, в то время как для больших территорий — бассейнов рек, ландшафтных областей, материков соотношение из­ меняется в сравнительно узких пределах (особенно для аридных и семиаридных районов, где больше всего рас­ пространено орошение). В этих районах для более или менее крупных участков единственным источником по­ полнения влаги являются осадки и почти единственным расходным фактором (составляющим от 85 до 95%' всей расходной части баланса) — испарение — транспирация.

Забор воды на орошение производится за счет срав­ нительно небольшой составляющей водного баланса тер­ ритории — подземного и поверхностного стока (5—15%) и соответственно изменяется величина основной расход­ ной составляющей водного баланса — испарения — транспирации.

72

В определенных условиях на протяжении более ил» менее продолжительного времени (годового или много­ летнего цикла) это изменение может произойти как в сторону увеличения абсолютных размеров испарения — транспирации (в тех случаях, когда орошаемая терри­ тория будет расходовать на испарение — транспирацию воды больше, чем расходовалось до орошения), так и в сторону уменьшения (если неорошаемые земли расходо­ вали на испарение — транспирацию воды больше, чем. будут расходовать орошаемые земли).

Не исключена также возможность изменения прихо­ да влаги за счет выпадения дополнительного количества осадков вследствие изменения условий конденсации вла­

ги в горных массивах.

В настоящее время в связи с широким развитием орошения на больших площадях во многих районах мо­ гут быть прослежены изменения, происшедшие в водном

балансе территории.

Учет этих изменений имеет чрезвычайно большое практическое значение для планирования водохозяйст­ венных мероприятий, проектирования гидротехнических: сооружений и оросительных систем.

Учет изменений водного баланса имеет особеннобольшое значение для определения оросительной спо­ собности источников орошения, установления размеров потерь из водохранилища, прогноза изменения мелио­ ративных условий орошаемых земель и установления запасов подземных вод! Решение этих задач без учета водного баланса носит условный характер и нередко приводит к неправильным выводам, в значительной сте­ пени осложняя проектирование оросительных систем.

Определение отдельных элементов водного баланса имеет свои особенности. Некоторые из этих элементов, как, например, количество осадков, приток и отток воды, могут быть получены непосредственными измерениями без особых затруднений.

Одним из наиболее существенных факторов расход­ ной части водного баланса является испарение — тран­ спирация. Несмотря на то что наблюдения над водопотреблением большинства орошаемых сельскохозяйствен­ ных культур ведутся опытными учреждениями уже в те­ чение длительного времени, результаты их, однако, немогут быть непосредственно использованы для расчета,.

73

так как во многих случаях отсутствуют необходимые данные о физико-географических условиях, в которых

производились наблюдения.

Для применения метода расчета изменения водного баланса к решению задач, связанных с проектированием водохозяйственных мероприятий, прежде всего следует получить данные о водопотреблении естественной расти­ тельностью, варьирующие в широких пределах в зави­ симости от видов растений, густоты стояния, глубины залегания и даже минерализации грунтовых вод. При изучении водопотребления естественной растительности не всегда учитывалась возможность использования ма­ териалов исследований для расчетов по водному балансу и поэтому наблюдения либо велись над отдельными вы­ ращиваемыми в сосудах растениями, либо не содержа­ ли необходимых данных о густоте растительного покро­

ва и грунтовых водах.

Однако некоторую ориентировку эти материалы все

же дают (см. табл. 2, 3).

В следующей таблице приводятся данные о водопо­ треблении различных культурных растений (табл. 4).

Сходные результаты в пересчете на гектар получены также в Кура-Араксинской низменности (табл. 5).

При сопоставлении данных различных исследований по водопотреблению естественной растительностью сле­ дует иметь в виду, что определения велись различными

•методами, дающими в одних и тех же условиях различ­

ные результаты.

За последнее время в зарубежной, главным образом американской литературе, приводятся формулы для оп­ ределения размеров испарения — транспирации различ­ ных видов культурной и естественной растительности

(Blaney, 1954).

Наиболее проста формула Блейни и Криддла:

ношению к годовой сумме, принимаемой за 100%.

74

Т а б л и ц а 2

Годовое испарение и транспирация естественной растительности по показаниям лизиметров в западных штатах США

75