CC BY
50
УДК 626.845
К ВОПРОСУ ОРОШЕНИЯ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ АЗЕРБАЙДЖАНА
Б. М. МАМЕДОВ
Научно-производственное объединение гидротехники и мелиорации Азербайджана Баку, Азербайджанская республика, Аз 1130 (Поступила в редакцию 04.04.2016)
В горных и предгорных орошаемых массивах возможность применения дождевальной техники того или иного вида не исключает необходимость сравнения ее друг с другом, а только уточняет область их применения в зависимости от рельефа местности, конфигурации участков, орошаемых культур и др. Основные требования, предъявляемые к дождевальной технике, заключается в простоте конструкции, низкой стоимости, минимуме затрат рабочего труда при монтаже и эксплуатации, высокой производительности и обеспечении равномерного распределения дождя по поверхности почвы, достаточном для восполнения дефицита влаги без образования эрозии. В статье представлены результаты исследований по орошению склоновых и сложнорельефных полей с применением дождевальной техники. Изложена информация о земельных резервах в горных и предгорных районах республики. Указано, что на площади более 50 % земель республики, особенно в горных и предгорных массивах желательно применять полив дождеванием малой интенсивностью, соответствующей водопроницаемости почвы или высокой интенсивности применения прерывистости дождевании, рыхления почвы, а также выполнения других мероприятий, снижающих стокообразование и эрозию почвы. При орошении многолетних трав и пастбищ в горных и предгорных условиях рекомендовано использовать перекатываемые дождевальные трубопроводы типа «Волжанка» с длиной крыла до 200 м. Разработана номограмма для определения зоны применения и технологическая схема полива ДМ «Волжанка» на местности с большими уклонами.
Ключевые слова: рельеф, терраса, орошение дождеванием, водопроницаемость почвы, эрозионный процесс, интенсивность, дождевальная машина.
In mountain and foothill irrigated lands the possibility of using sprinkler equipment of a particular type does not exclude the need to compare it with each other, but only clarifies the scope of their application, depending on the terrain, configuration of areas, irrigated crops, etc. The main requirements for sprinkler equipment include the simplicity of design, low cost, low operating cost of labor for installation and operation, high performance and even distribution of rain on the soil surface, sufficient to make up for lack of moisture without the formation of erosion. The article presents results of research into irrigation of sloping fields and field with difficult terrain using sprinkler equipment. It provides information about land reserves in mountain and foothill areas of the republic. We have noted that in the area of more than 50% of land of the republic, especially in mountain and foothill lands, it is desirable to use sprinkler irrigation of low intensity corresponding to the soil permeability or high intensity of use of discontinuity of sprinkling, loosening of the soil, as well as performing other actions that reduce drain formation and soil erosion. While irrigating perennial grasses and pastures in mountain and foothill conditions, it is recommended to use mobile sprinkler pipelines of the type «Volzhan-ka» with the length of the wing up to 200 m. We have designed a nomogram for the determination of the area of application and technological scheme of irrigation by sprinkler «Volzhanka» on the terrain with steep slopes.
Keywords: relief, terrace, sprinkler irrigation, water permeability of the soil, erosion process, intensity, sprinkler.
Введение
Азербайджан располагает пригодными для орошения землями на площади свыше 2,5 млн. гектаров и 83 % продукции сельского хозяйства в республике возделывается на базе орошения [2]. К настоящему времени в республике под орошаемые культуры используются земли со спокойным рельефом и малыми уклонами. Дальнейшее развитие сельского хозяйства вызывает необходимость поиска новых орошаемых площадей на верхних террасах и склонах. Рациональное использование малопродуктивных склонах под многолетние насаждения и кормовые культуры будет способствовать расширению площадей, отводимых под кормовые культуры и высвободят дополнительные площади на равнинах для расширения производства хлопка-сырца, технических и зерновых культур.
Основная часть
Объектом исследований выбраны земельные резервы в горных и предгорных районах Азербайджанской республики. Общая площадь намечаемых к орошению по перспективу по высотным поясам республике составляет около 700 тыс. гектаров [15].
Методика исследований основана на комплексном использовании полевых, лабораторных и математических методов включающих: изучение и анализ материалов по применимости дождевальной техники в горных и предгорных районах и применения метода математической статистики для установления оптимальной длины крыла ДМ «Волжанка» на больших уклонах, а также установлен допустимый уклон местности для организации полива ДМ.
Н. К. Нурматов освоение равнинных и склоновых земель располагает, как это указано в табл. 1.
Таблица 1. Освоение орошаемых земель
№ п/п Показатели Равнинные Склоновые
1 Почвы плодородные менее плодородные
2 Эрозийная опасность меньшая сильная
3 Уклоны 0,0001-0,005 0,05-0,60
4 Рельеф спокойный сложный
5 Возделываемые культуры все травы, зерновые, сады, виноградники
6 Механизация сельскохозяйственных работ полная частичная
7 Оросительная и сбросная сеть редкая частая
8 Способы и техника полива все дождевания с низкой интенсивностью, террасирование
9 Просадочность слабая сильная
По данным института «Азгосводхозпроект», площадь крутых склонов с уклонами местности 0,10,4 составляет более 476 тыс. гектаров. Площадь, намечаемая орошению на перспективу по высотным поясам, распределяется, как это указано в табл. 2 [15] . Как видно из вышеизложенного, имеются большие земельные резервы в горных и предгорных районах республики. На площади более 50 % земель республики возможно применение полива дождеванием. Полив дождеванием является одним из видов прогрессивного способа орошения. Для освоения этих земель целесообразно применять самонапорные системы дождевания.
Таблица 2. Площади, намечаемые к орошению на перспективу по высотным поясам Азербайджанской республике, тыс. гектаров
№ п/п Наименование зоны Предгорная Горная Среднегорная Высокогорная Общая площадь
1 Гянджа-Казахская 155,0 10,2 - - 165,2
2 Ширванская 10,0 18,1 - - 28,1
3 Карабах-Мильская 69,2 6,9 1,6 1,3 79,0
4 Шеки-Закатальская 197,0 26,9 0,8 - 224,7
5 Куба-Хачмасская 43,3 17,7 0,7 - 61,7
6 Мугано-Сальянская 2,4 - - - 2,4
7 Ленкоранская 0,8 1,1 1,0 - 2,9
8 Нахичеванская - 75,8 20,4 0,6 96,8
9 Нагорно-Карабахская 22,5 13,0 0,8 - 36,3
Всего по уклону до 0,1 500,2 169,7 25,3 1,9 697,1
%% к итогу 71,8 24,3 3,6 0,3 100,0
По вопросам орошения сельскохозяйственных культур на склоновых землях проводились работы В. М. Буачидзе, С. Х. Гусейн-заде, Г. М. Гусейновым, В. М. Кальницким, Д. М. Кервалишвили, Б. М. Мамедовым, А. Моленаром, Ч. Г. Мурванидзе, Н. К. Нурматовым, Ф. С. Салаховым, И. Е. Чи-ченадзе, И. Г. Штефырцом и др. [11]. Большинство авторов считает, что орошать скло-новые земли лучше всего способом дождевания. Но авторы подчеркивают, что необходимо получить и уточнить ряд показателей для правильного проектирования и эксплуатации оросительных систем и дождевальных устройств [4, 6, 8]. По исследованиям установлено, что природные факторы при переходе от равнинных участков к склоновым землям значительно изменяются. Участки местности с уклонами более 0,025 при малой водопроницаемости почв, являются очагами возникновения эрозионных процессов. По данным В. И. Кальницкого, изломанный профиль длины склона, отсутствие растительного покрова приводит к смыву почвогрунтов [7, 9, 13].
Перечисленные специфические условия склонов осложняют организацию и ведение орошаемого земледелия прежде всего из-за водной эрозии почв. Известно, что водная эрозия возникает в том случае, когда выпадающие осадки не успевают просачиваться в почву, накапливаются на ее поверхности, образуя лужи, а затем сток. Последний и является основной причиной смыва и размыва поверхностного слоя почвы. По мнению Ф. Г. Абрамова, А. М. Бурыхина, Б. М. Лебедева, Н. Ф. Хруслова, если водопроницаемость почвы превосходит интенсивность выпадающих осадков, то поверхностного стока и связанной с ним водной эрозии почвы не возникает [1, 5, 9, 16]. Следовательно, эрозия почвы при поливе дождеванием может образоваться вследствие низкой впитывающей способности почвы, высокой интенсивности искусственного дождя, т. е. в результате несоответствия интенсивности дождя и впитывающей способности почвы. Анализ результатов исследований многих авторов показывает различный подход к установлению допустимой интенсивности дождя. Академик А. Н. Костяков, Фредерико-Бенети, А. Моленар, Е. Garacu и др. рекомендуют величину допустимой интенсивности дождя принимать в зависимости от механического состава почвы [10].
S. S. Narth находят возможным величину допустимой интенсивности дождя увязывать с механическим составом и защищенностью почвы растениями, а фирма «Чемпиов» и американская противо-эрозионная служба также с уклонами местности и отсутствием плужной подошвы. Аналогичные с фирмой «Чемпиов» рекомендации по выбору допустимой интенсивности дождя для различных почвенных и рельефных условий приводит фирма «Skinner» [11].
С. Сакуран и др. на склонах с крутизной 20° и больше проводили опыты по определению допустимой интенсивности дождя. При дождевании среднеструйными аппаратами интенсивность дождя должна быть уменьшена при уклонах от 0,005 до 0,1 на 10 %, 0,2 - на 40 %, 0,3 - на 55 % и 0,4 - на 65 % по сравнению с безуклонной местности (0,36 мм/мин.) на сильноводопроницаемых землях [3, 14, 16].
В Молдавии были проведены опыты на землях с уклонами 0,12-0,16. Допустимая интенсивность при этом составила 0,2 мм/мин. При рыхлении почвы с одновременной нарезкой прерывистых борозд глубиной 15-18 см, шириной 22-25 см, с перемычками через 3-5 м, по мнению И. Г. Штефырца, допустимая интенсивность дождя может быть увеличена до 1,0-1,2 мм/мин. [7, 17].
М. М. Кабаков при рассмотрении техники полива пришел к выводу, что «...в условиях дождевания участка горной местности допустимая интенсивность дождя (в сравнении с равнинной местностью) оказывается резко сниженной». При объяснении этого явления автор пишет, что «.впитывающая способность почвы, характеризуемая величиной скорости впитывания, с повышением уклона местности также уменьшается» [6]. Интенсивность дождя и величина капель существенные показатели дождевальных машин и установок приводятся в табл. 3. В этом случае поливная вода хорошо впитывается в почву без образования луж и стока.
Таблица 3. Максимально допустимая интенсивность дождя при величине капель 1-2 мм на горно-склоновых лугах и пастбищах, мм/мин.
№ п/п Почвенные условия Уклон местности
< 0,05 0,05-0,08 0,08-0,12 >0,12
1 Песчаные 0,85 0,85 0,64 0,42
2 Песчаные, подстилаемые более плотными грунтами и супеси 0,74 0,53 0,42 0,32
3 Супеси, подстиламые более плотными грунтами 0,53 0,32 0,32 0,21
4 Суглинки 0,42 0,34 0,25 0,17
5 Суглинки, подстилаемые более плотными грунтами 0,25 0,25 0,17 0,13
6 Глины и тяжелые суглинки 0,09 0,07 0,05 0,04
С. Д. Федоров считает, что момент появления стока обычно зависит от уклона местности [12]. В некоторых случаях с увеличением уклона количество просочившейся воды в почву не только не уменьшается, а наоборот увеличивается. Это явление зависит от особенностей поверхности земли (от распределения на ней микрорельефа). Поэтому он утверждает, что нельзя рассматривать влияние уклона, не принимая во внимание микрорельеф [11].
Как видно из вышеизложенного, последние приведенные данные авторов и наших наблюдений показывают, что в условиях горных и предгорных массивов желательно применение полива дождеванием малой интенсивностью, соответствующей водопроницаемости почвы или при высокой интенсивности применения прерывистости дождевании, рыхления почвы, а также выполнения других мероприятий, снижающих стокообразование и эрозию почву.
При орошении многолетних трав и пастбищ в Азербайджанской Республике широко применяются дождевальные машин (ДМ) «Волжанка», «Фрегат» и др. Простота конструкции, высокие эксплуатационные показатели и хорошее качество распределения воды позволяют использовать их в горных и предгорных условиях при поливе кормовых культур.
При перекатывании в зависимости от физико-механических свойств почвы и рельефа участка колеса отстают или опережают одно другое, что приводит к искривлению трубопровода. Согласно инструкции по эксплуатации, участок для работы «Волжанки» должен иметь ровный рельеф с уклонами не более 0,02, а искривление трубопровода при переездах не должно превышать 1,5 м.
Для выявления длины крыла и динамики искривления трубопровода при работе ДМ «Волжанка» проведены экспериментальные исследования на склонах до 10 градусах. Принятая поливная норма -300 м3/га. Почвы, каштановые и светло-каштановые, низкой и средней водопроницаемости. Выявлено, что с увеличением уклона местности и длины крыла возрастает искривлении оси трубопровода от тележки к его концу. Получены зависимости максимального искривления дождевального трубопровода (УтаХ) от уклона местности (а) и количества политых позиций (п), для случаев, когда расстояние между позициями равно 18 м [11].
Утах = а п-1п^а+1) +Ь, (1)
где а и Ь - постоянные величины, зависящие от длины крыла; при длине крыла (Ькр), равном 400, 300, 200 и 100 м соответственно а = 6,82; 2,73; 0,80; 0,37; и Ь = -0,06; -0,29; 0,18; -0,07. После преобразования формулы (1) с учетом допустимого искривления дождевального трубопровода получим выражение, позволяющее определять возможность использования ДМ «Волжанка» различной длины при различных уклонах местности:
а < аг^(ехр12,08-п1-в-0-01Ькр+1), (2)
где е - основание натурального логарифма.
Правильная эксплуатация ДМ «Волжанка» во многом зависит от выбора и подготовки орошаемого участка. Участки не должны иметь бугров, ям, каналов, деревьев, столбов, наземных коммуникаций и проезжих дорог. Посередине участка прокладывается магистральный трубопровод снабженный гидрантами-задвижками. Воду в магистральный трубопровод подают механическим или самонапорным способом. К гидрантам-задвижкам с обоих сторон магистрального трубопровода с помощью гибкого шланга подсоединяют дождевальное крыло, которое монтируется перпендикулярно к нему и передвигается от одного гидранта к другому, путем перекатывания. Модификацию ДМ и пропашного трактора выбирает в соответствии с допустимыми уклонами местности. Известно, что при работе сельскохозяйственных агрегатов на склонах существенно изменяются условия их движения. Выявление влияния рельефа на работу машин особенно важно для горных и предгорных районов. Машина «Волжанка» на склонах может передвигаться (рисунок): вдоль склона, в этом случае направление движения агрегата с горизонтальной плоскостью и составляет угол наклона местности; поперек склона, тогда ось трубопровода с этой плоскостью составляет угол наклона местности; на косогоре, когда направление движения ДМ и продольная ось трубопровода наклонены к горизонтальной плоскости. В зависимости от направления движения, условия работы машин на одном и том же участке меняются. Нередко для повышения качества рыхления почвы пашут в одном направлении с отваливанием пласта вниз. В противоположном направлении (после поворота) агрегат идет в холостую. Наиболее целесообразно направление движения пахотного и пропашного агрегата (по агротехническим условиям и с целью борьбы с эрозией почвы) считается поперечное. Сельскохозяйственные культуры желательно высевать параллельно оси колесного трубопровода, при этом можно избежать больших повреждений растений и обеспечить беспрепятственную межполивную обработку почвы. Однако земельный массив не всегда можно разбить на участки с направлением движения только поперек склона.
Рис. Технологическая схема полива ДМ «Волжанка» на местности с большими уклонами: 1 - границы поля; 2 - крыло ДМ «Волжанка»; 3 - подземный оросительный трубопровод с гидрантами;
4 - направления движения (холостой перегон на спуск, рабочий ход на подъем)
Следовательно, рациональным направлением движения ДМ «Волжанка» следует ее движение вдоль склона. При этом поливают растений при движении машины вверх по склону, а вниз машина идет вхолостую. При передвижении машин необходимо следить за тем, чтобы не было большого отклонения искривления трубопроводной линии от допустимого - 1,5 м. Искривленность трубопровода в зависимости от рельефа местности периодически устраняют вручную через каждые 100-120 м. Трубопровод выравнивают на сухом месте, т. е. после перемещения его на новую позицию. При эксплуатации, в начале или конце каждой смены, необходимо промывать дождевальные крылья, открывая концевую заглушку. Машины закрепляют на весь поливной сезон за одним участком. Площадь поливаемого участка должна быть подсчитана, исходя из реальных межполивных сроков, установленных для той или иной культуры, с учетом производительности машин.
Заключение
1. В республике под орошаемые культуры используются, в основном, земли со спокойным рельефом и малыми уклонами, а на больших уклонах местности используются стационарные дождевальные системы, для которых требуется большое количество труб и, следовательно, большие расходы на строительство.
2. Установлена возможность развития кормопроизводства в условиях горных и предгорных районов Азербайджана с применением дождевальных систем примерно на площадь около 0,5 млн. гектаров.
3. Полив сельскохозяйственных культур на крупных орошаемых массивах в горных и предгорных зонах рекомендуется проводить из закрытых оросительных систем, с применением дождевальных машин типа «Волжанка» с длиной крыла до 200 м.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абрамов, А. М. Определения поливных норм с учетом интенсивности дождя / А. М. Абрамов, Н. И. Ильин // Гидротехника и мелиорация. - 1985. - № 5. С. 30-31.
2. Гусейнов, Г. М. Районирование способов полива и режима орошения сельскохозяйственных культур по природно-экономическим зонам Азербайджанской ССР: сб. научных трудов АзНИИГиМ. - М., 1980. - С. 96-110.
3. Душинский, Б. К. Дождевание на склонах / Б. К. Душинский // Труды ВИСХОМ. - Вып. 67. - М, 1971. - С. 215237.
4. Ерхов, Н. С. Водопроницаемость суглинистых почв и допустимая интенсивность дождя / Н. С. Ерохов, О. В. Кантор // Гидротехника и мелиорация. - 1977. - № 7. - С. 48-55.
5. Ерхов, Н. С. Влияние эрозионно-допустимых поливных норм на орошение сельскохозяйственных культур при дождевании: Сб. научных трудов ВНПО «Радуга» / Н. С. Ерхов. - М.: 1981, 135 с.
6. Кабаков, М. М. Техника полива в условиях горной местности / М. М. Кабаков // Механизация и электрификация земледелия и животноводства. - Фрунзе, 1968. - №4. - С. 32-34.
7. Кантор, О. В. Влияние уклона поверхности на эрозионно-допустимые поливные нормы при дождевании / О. В. Кантор, Н. С. Ерхов // Гидротехника и мелиорация. - М., 1979. - №11. - С. 46-49.
8. Караев, А. И. Мелиоративное освоение горных лугов / А. И. Караев, Р. А. Афанасьев. - М., 1983. - 54 с.
9. Кервалишвили, Д. М. Техника дождевания в горных условиях: сб. научных трудов ВАСХНИЛ / Д. М. Кервали-швили. - М.: Колос, 1981. - С. 16-20.
10. Костяков, А. Н. Основы мелиорации / А. Н. Костяков. - М.: Сельхозгиз, 1961. - 622 с.
11. Мамедов, Б. М. Разработка основных положений самонапорных дождевальных систем (применительно к условиям Азербайджанской ССР) / Б. М. Мамедов. - Гянджа, 1987. - 151 с.
12. Мамедов, Б. М. Самонапорное дождевание и возможности применения его в сложных рельефных условиях / Б. М. Мамедов. - Баку, 1989. - №13. - 4 с.
13. Наниташвили, О. С. К вопросу дождевания в условиях больших уклонов / О. С. Наниташвили. - Тбилиси, 1970.
- 26 с.
14. Нурматов, Н. К. Совершенствование техники поверхностного полива на склонах / Н. К. Нурматов // Гидротехника и мелиорация. - 1979. - №8. - С. 35-40.
15. Перспективные орошаемые площади по разграничению в разрезе заданных уклонов земель возможных по топографическим условиям к орошению на территории Азербайджанской ССР по зонам. - Баку, 1964.
16. Поляков, Ю. П. Ирригационная эрозия почв при поливе дождеванием: сб. докладов ВАСХНИЛ. - М., 1981. - №7.
- С. 41-42.
17. Сластихин, В. В. Дождевальная эрозия и ее предупреждение / В. В. Сластихин // Охрана природы Молдавии. -1968. - Вып. №5.
