15.3. Критичний рівень ґрунтових вод

Критичний рівень ґрунтових вод —це один із критеріїв оцінки меліоративно-гідрогеологічного стану зрошуваних територій. З понят­тям про критичний рівень пов'язані причини засолення грунтів аридних областей.

Однак ще й тепер немає єдиної думки про критичний рівень і методи його визначення.

Вказівки на значення глибини залягання ґрунтових вод у про­цесі засолення грунтів наведені в праці В. С. Малигіна, опублікованій у 1923 р. Для умов Голодного степу він вважає оптимальною глибину до ґрунтових вод 2—3 м, стверджуючи, що випаровування при цьому зрівноважуватиметься атмосферними опадами й поливами.

Однак поняття критичного рівня ґрунтових вод вперше сформу­лював у 1930 р. Б. Б. Полинов. Торкаючись методики визначення критичного рівня, він запропонував користуватися індексом сольо­вого режиму 5, який знаходять методом аналізу сольових профілів

(128)

де q — відношення СІ^- до SO₄^2- , що є в ґрунтових водах; q₁ — те саме, для ґрунтових горизонтів.

Якщо величина індекса 5 менша від одиниці, це свідчить про наявність висхідних капілярних токів; якщо величина дорівнює або близька до одиниці, це свідчить про граничну рівновагу між глибиною до ґрунтових вод і верхньою межею поширення солей, тобто про наближення рівня ґрунтових вод до критичного.

А. А. Жулідов і А. А.Зайцев (1937 р.), скориставшись методом Полинова, для повноти уявлення про критичний рівень запропону­вали визначати при цьому'й концентрацію розчину солей у грунті:

(129)

р — сухий залишок у водяній витяжці на певній глибині; V — вологість грунту на тій самій глибині.

Н. Антипов-Каратаєв, досліджуючи залежність вторинного олення грунтів від глибини залягання ґрунтових вод, поняття їх критичний рівень формулює роздільно для абсолютного й июсного значення цієї глибини. Абсолютною критичною глибиною до ґрунтових вод за Каратаєвим слід вважати таку, яка відповідає потужності капілярно-плівкової кайми в незрошуваних умовах, що для суглинків, наприклад, становить 3—4 м.

Відносна критична глибина залягання ґрунтових вод відповідає чоменту виникнення ознак вторинного засолення.

Такого погляду на поняття про критичний рівень притримується більшість дослідників. У пошуках найповнішого врахування умов, пд яких залежить критичний рівень ґрунтових вод, було виконано пеликий обсяг експериментальних досліджень і знайдено окремі за­лежності критичного рівня від природних чи іригаційних факторів.

В. А. Ковда (1947 р.), вивчаючи зв'язок критичного рівня ґрун­тових вод з природними умовами, встановив прямолінійну залежність їх від середньорічної температури.

А.П. Бирюкова (1962 р.) для знаходження критичного рівня ґрунтових вод в умовах зрошення Південного Заволжя визначала іриродну вологість і максимальну молекулярну вологоємність ґрун­тового профілю. За даними спостережень Бирюкової, критичні глибини :алягання ґрунтових вод, які засолюють грунт, становлять 2,2—4,5 м (залежно від характеру й кількості солей у грунтах і ґрунтових водах).

О.М. Костяков (1960 р.) вважає, щопри обгрунтуванні зрошу­вальних проектів поняття-критичної глибини грунтових вод треба ув'язувати із ступенем їх мінералізації. За даними досліджень, він пропонує критичною глибиною на лесових грунтах вважати члибину 1,5—3,5 м (залежно від зміни мінералізації ґрунтових юд в межах від 1,5 до 7,0 г/л).

Б. В. Федоров (1953 р.) рекомендує для визначення критичного )івня ґрунтових вод враховувати типи грунтів і хімічний склад фунтових вод. Так, за Федоровим, критичний рівень:

для болотних та болотно-лучних грунтів з прісними бікарбонатними ґрунтовими водами становить 1,2—1,5 м;

для болотно-лучних і лучних грунтів сульфатного засолення [з сульфатними ґрунтовими водами — 1,8—2,2 м;

для сіроземів і лучних грунтів з хлоридно-сульфатним і суль-£>атно-хлоридним складом ґрунтових вод-—2—2,7 м.

Якщо грунтові води заляга­ють на значній глибині або зона аерації має шарувату будову, визначення критичного рівня за наведеним методом пов'язане із значною трудомісткістю і неми­нуче супроводжується похибка­ми. Тоді для з'ясування імовір­ного підйому води в капілярах користуються відомими польо­вими й лабораторними прийомами і методами.

При визначенні відносного критичного рівня ґрунтових вод (за Владимировим — «допустимої глибини») в умовах зрошення треба, крім даних про клімат, літологію, сольовий склад грун­тів і мінералізацію ґрунтових вод, мати відомості про фізіологічні особливості сільськогосподарських культур, поливний режим та умо­ви регулювання водно-сольового балансу території.

Сільськогосподарські рослини на різних етапах вегетації по­требують різної кількості води. Вони неоднаково солестійкі, по-різному реагують на повітряний режим, мають неоднаково розвинену кореневу систему по-різному реагують на критичні умови тощо. Ось чому повітряний і водно-сольовий режими грунтів протягом всього періоду вегетації повинні бути стійко-сприятливі.

Для обгрунтування меліоративних проектів і гідрогеологічних заходів оцінку території проводять роздільно для районів форму­вання прісних і мінералізованих ґрунтових вод.

У першому випадку немає загрози засолення грунтів, але ви­никає потреба у забезпеченні оптимального повітряного їх режиму та відведенні заболочення. Тут оптимальні глибини рівня ґрун­тових вод визіачають для кожної культури залежно від капілярних властивостей грунтів і кліматичних умов.

Яіщо грунтові води мінералізовані, критичний рівень їх заля­гання визначаить з урахуванням хлоридів або загальної мінералі­зації грунтів і ґрунтових юд, режиму зрошення, умов водообміну та механічногс складу грунтів.

Павильне визначення критичного рівня ґрунтових вод має важливе значення для розв'язання ряду практичних завдань, та­ких як гідрогеологічна зйомка та районування стосовно зрошування; глибини дренажних споруд; призна­ченні норм і режимів зрошення; визначення режиму промивання та сушення засолених зелель тощо.

В іригаційній практиці існують погляди, які заперечують по­требу зниженя і підтримання рівня мінералізованих ґрунтових і юд відносно поверхні земіі на глибині, названій критичною.

Профілактичні заходи на засолених зрошуваних землях з мінералізованими ґрунтовими водами тоді зводяться до розсолення грунтів поблизу поверхні землі за допомогою промивок та до покритгя мінералізованих вод прісними іригаційно-грунтовими водами (до опріснення ґрунтових вод). Обов'язковою умовою при цьому є впровадженні неглибокого солерегулюючого дренажу, який здійсноють за допомогою колекторно-дренажної мережі, і також підтримання ґрунтових вод на глибинах, оптимальних для вирощування рослин.

При такій системі зрошення проводять надмірні поливи, щоб за рахунок іригаційних втрат постійно підтримувати низхідний ток прісних ґрунтових вод. Таким чином, економія від будівницт­ва неглибокого дренажу супроводжується значним збільшенням витрат води на зрошення.

Доцільність описаної системи зрошення у кожному окремому разі вимагає економічного обгрунтування.