Питання для самоконтролю

1.Порахуйте, за який період часу повністю оновиться вода в атмосферi Землі.

2. Що таке водний баланс, для чого він складається, якими рівняннями описується?

3. Схарактеризуйте елементи водного балансу.

4. Що таке модуль підземного стоку?

5. Що таке коефіцієнт підземного відпливу?

Тема 15. Характеристика гідрогеологічних умов зрошуваних районів

Типи водного живлення масивів зрошення поверхневими і підземними водами. Меліоративно-гідрогеологічне районування масивів зрошення. Гідрогеологічні процеси при зрошуванні. Формування і особливості іригаційно-грунтових вод. Критичний рівень ґрунтових вод. Вплив зрошення та обводнення на формування режиму та балансу ґрунтових вод. Меліоративно-гідрогеологічні заходи з регулювання режиму ґрунтових вод. Організація і проведення меліоративно-гідрогеологічних досліджень в районах зрошення.

15. 1. Оцінка гідролого-меліоративного стану масивів зрошення

Поняття гідрогеологічного процесу об'єднує питання про живлення, стік, поширення підземних вод у загальному кругообігу води, їх кількісні і якісні зміни у взаємодії з гірськими породами, грунтово-рослинним шаром та біосферою, атмосферою і гідросфе­рою. Характер і напрям природного гідрогеологічного процесу може значно змінитися під впливом господарчої діяльності людини.

У зрошуваних районах природний гідрогеологічний процес здебільшого дуже змінюється. Регулювання цього процесу стано­вить одне з найголовніших завдань сільськогосподарських меліорацій у системі землеробства.

Зрошувальна система призначена подавати її розподіляти воду в посушливих зонах. Під час розподілу води іригаційними спору­дами, при проведенні поливів, неминучі втрати води на фільтра­цію (так звані іригаційні втрати), через що на зрошуваних маси­вах завжди спостерігається підйом ґрунтових вод першого від поверхні водоносного горизонту. Внаслідок цього характерні змі­ни режиму підземних вод на зрошуваних масивах полягають у збільшенні приходних статей водно-сольового балансу за рахунок іригаційних втрат води; у підйомі рівнів ґрунтових вод та збіль­шенні напорів підземних вод; у зміні хімічного складу підземних вод; у збільшенні запасів підземних вод.

Ці зміни режиму підземних вод викликають перебудову при­родного гідрогеологічного процесу.

З'ясуємо детальніше основні риси формування гідрогеоло­гічного процесу зрошуваних територій.

Головним штучним зовнішнім фактором, що впливає на форму­вання гідрогеологічного процесу, є подача на зрошувані землі зро­шувальної води. Вода від джерел а зрошення п одається магістраль­ним каналом, розподіляється по площі мережею менших каналів і різними способами (залежно від способу зрошення) виливається п;і поверхню землі. На своєму шляху від джерела зрошення до і грунту, що зрошується, у всіх каналах, де вода стикається з при­родними породами, частина її просочується у грунт і утворює «трати на фільтрацію.

Під час розподілу води на зрошуваних ділянках практично неможливо точно дозувати кількість води, а тому деяка її частина, вверх тієї кількості, що втрачається на випаровування, поверхневий стік і споживається рослинами, також просочується в глибші Шари зони аерації, тобто знову становить втрати на фільтрацію.

У міру насичення грунту вологою, якщо загальна її кількість перевищує певну межу, що визначається граничною польовою вологоємністю грунту, зайва вода інфільтрує крізь товщу зони аерації до ґрунтових вод, утворює іригаційні втрати і стає додатковим джерелом живлення грунтових вод.

Низхідний рух води на зрошуваних землях відбувається за рахунок інфільтрації атмосферних і зрошувальних вод. Досягаючи природного рівня грунтових вод, інфільтраційна волога утворює іригаційно-грунтові води.

Конкретна геологічна будова зрошуваних земель зумовлює характер розвитку цих процесів у просторі і часі, але загальний їх результат виявляється у піднятті рівня іригаційно-грунтових вод.

Підняття рівня іригаційно-грунтових вод, у свою чергу, викликає збільшення напірного градієнта потоків грунтових і зв'язаних з ними глибоких напірних вод, що розтікаються від зрошуваної території. Отже, дальше формування рівнів і напорів підземних вод відбувається в тісному зв'язку між низхідним інфільтраційним і іотоком і боковим відтоком підземних вод і визначається головним чином останнім.

В інших районах зрошення (Південноукраїнський степ) умови для стоку вод дуже несприятливі. У цих місцевостях боковий відтік не зрівноважує додаткового живлення іригаційно-грунтових вод, і рівні їх весь час наближаються до поверхні землі. Слід зазначити, що наближення рівня іригаційно-грунтових вод до земної поверхні сприяє підвищенню іригаційних втрат, отже, інтенсивність підняття рівня з часом зростає.

Наближення рівня іригаційно-грунтових вод до земної поверхні на певну глибину, яку називають критичною, зумовлює різке зниження випаровування з рівня грунтових вод. Внаслідок цього дальше зростання рівня уповільнюється або припиняється, але виникає дуже негативне явище — відкладення солей у грунтово-рослинному шарі, що зумовлює розвиток вторинного засолення.

Якщо ж іригаційні втрати перевищують можливості бокового відтоку підземних вод і випаровування, тобто водний баланс зали­шається позитивним, зростання рівнів іригаційно-ґрунтових вод продовжується аж до виходу їх на земну поверхню і відбувається заболочення земель.

Зміна водного балансу зрошуваних територій зумовлює зміну кількості солей у підземних водах і в цілому зміну сольового балансу.

У природних умовах нагромадження та перерозподіл солей у грунтово-рослинному шарі і в породах зони аерації відбувається протягом тривалого часу ґрунтоутворення: внаслідок дії різнома­нітних факторів створюється рівновага — природний сольовий баланс.

Іригаційні води, за рідким винятком, порівняно слабо мінералізовані (містять солей не більш як 0,3—0,5 г/л). Якщо після початку зрошення відбувається інтенсивний низхідний рух іригаційних вод, у зоні аерації порушується природна сольова рівновага: легко­розчинні солі з порід переходять у воду. Через це мінералізація іригаційно-грунтових вод збільшується порівняно з мінераліза­цією природних ґрунтових вод. Коли, в міру підвищення, рівень іригаційно-грунтових вод наближається до земної поверхні на вели­чину, меншу критичної глибини, і починається інтенсивне випаро­вування з їх поверхні, у грунтово-рослинному шарі починають відкладатися мінеральні солі, тобто починає розвиватися вторинне засолення грунтів, що може призвести до утворення солончаків і солонців.

Таким чином гідрогеологічний процес у межах зрошуваних територій дуже тісно пов'язаний з режимом поверхневих зрошу­вальних вод і визначається величиною і характером розподілу іригаційних втрат у просторі і в часі.

Якщо в умовах зрошення не забезпечується боковий відтік води, що досягла водоносних горизонтів у вигляді іригаційних втрат, розвиток гідрогеологічного процесу неминуче супроводжує­ться негативними наслідками зрошення — вторинним засоленням або заболоченням грунтів.

Тому виникає потреба штучного регулювання гідрогеологічного процесу з метою запобігання розвитку згаданих негативних явищ.