CC BY
20
БИОЛОГИЧЕСКИЕ, СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ВЕТЕРИНАРНЫЕ НАУКИ
удкб31,6(571,13) А.И.КНЫШ
Омский государственный аграрный университет
ДИНАМИКА УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ вод ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ФОНЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СИСТЕМАТИЧЕСКОГО ДРЕНАЖА В ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЕ г. ОМСКА_
На основе многолетних данных режимных систематических наблюдений за основными параметрами дренажа выполнена оценка его работоспособности при различных схемах расположения дрен на системах с открытой оросительной сетью и получены расчетные параметры модуля дренажного стока и максимальной глубины грунтовых вод в меж-дренье, необходимые при проектировании систем данного уровня.
Грунтовые воды являются мощным ландшафтно-образующим фактором, во многом определяющим направление и содержание природопользователь-ских мероприятий. В разных климатических зонах и геолого-геоморфологических условиях создаются различные условия для питания и разгрузки грунтовых вод, что определяет их поведение во времени при естественном режиме [1].
Наиболее динамичным в режиме грунтовых вод является уровень их залегания, который находится в прямой зависимости от изменчивости многих факторов. В природных условиях эти факторы закономерно изменяются в течение сезонов, а также в
многолетии, создавая определенную цикличность. В зависимости от этого периодически активизируется или ослабевает влияние грунтовых вод на почвенные и инженерно-геологические условия территорий [2].
Хозяйственная деятельность человека вносит значительные изменения в ходестественного режима и может подавлять или активизировать влияние естественных факторов чаще с негативными последствиями для сформировавшихся ландшафтов. Обустройство территорий и благоустройство при заселении земель, водоотбор и использование дополнительных источников воды, орошение и осушении земель являются мощными искусствен-
I г ггт
а 1 м т
л О 1 3 1 1 3 1 !
1 1гт | 1 Н 1 С. 1 1 Г
Рис. I. Схемы расположения дрен на опытно-производственных участках. Условные обозначения: РТ - распределительный трубопровод; 0-1 - ороситель; В-1 - водовыпуск; Ск-1 - сбросный канал; Др-1 - дрена; Дрк - дренажный коллектор; С-1 - дренажный колодец
ными факторами, влияние которых на режим грунтовых вод необходимо прогнозировать для предупреждения негативных последствий, проявляющихся в снижении плодородия земель, ухудшении инженерно-геологических условий (появление просадок, суффозий, оползней), общем ухудшении коммунально-экологических условий заселенных мест и земель сельскохозяйственного использования [3,4].
В Омской области негативное влияние искусственных факторов на режим грунтовых вод особенно проявилось в подтоплении орошаемых земель и заселенных территорий, что потребовало принятия мер по искусственному регулированию уровня грунтовых вод. Основным и надежным решением при этом представляется устройство систематического дренажа. Предпосылками этому послужил катастрофически быстрый подъем уровня грунтовых вод на первых крупных оросительных системах с напряженным, практически не контролируемым поливом овощных культур в пригородной зоне г. Омска (ТПК, АО «Новоомский» и АО «Заря») и заметной потерей плодородия из-за развивающихся процессов засоления и нарушения водного режима зоны аэрации.
Режимные наблюдения за характерными параметрами дренажа — изменением УГВ, дренирующей способностью дрен, гидравлическим и химическим стоком выполняются на участках опытно-производственного стационара ФГОУ ВПО ОмГАУ с различными схемами расположения дрен оросительных систем АО «Новоомское» и АО «Заря» (рис 1).
Первые годы наблюдений показали, что дренаж в тяжелых гидрогеологических условиях, связанных с низкими фильтрационными свойствами обводненной толщи, способен обеспечить регулирование режима грунтовых вод.
Естественный режим грунтовых вод исследуемой территории характерен отчетливой сезонностью, обусловленной ходом климатических факторов (рис 2). После длительного осенне-зимнего спада в конце марта — начале апреля начинается подъем уровней в пределах 1,5 м (шах), длящийся до конца мая — июня, который переходит в интенсивный летний спад, а затем в медленный монотонный спад, иногда сопровождающийся слабым подъемом в октябре — ноябре при обильных дождях.
При орошении без дренажа режим резко изменяется. Подъем уровней начинается раньше, еще до заметного снеготаяния, когда температура воздуха достигает + 4... + 6°Сднем. Это связано с тем, что на не промерзшем или слабо промерзшем дне оросителей под покровом снега толщиной более 1 м образуется устойчивый слой воды, которая уходит
1,0
2,0
3,0
4.0-
г,
! ^ I1 ч ' 1 1 п Ч
/ ^ ! ».Л Г: «
\/ г\1Ч\. "Ч
ч V I / V 4 ( ^
Годы с начйла рпбпты
Рис. 2. График колебания уровня грунтовых вод на опытно-производственном участке дренажной системы АО «Новоомское». Условные обозначения: Н - глубина залегания уровня грунтовых вод (система отметок условная), м;
1 - динамика уровня грунтовых вод
в естественных условиях;
2 - динамика уровня грунтовых вод при щадящем режиме орошения;
3 - динамика уровня грунтовых вод при интенсивном режиме орошения;
4 - динамика уровня грунтовых вод без дренажа
на пополнение грунтовых вод. Высокий весенний уровень переходит к спаду аналогично естественному режиму, сроки которого часто совпадают с высадкой рассады овощных культур и сопровождающими ее поливами, поэтому начавшийся спад уровней переходит в подъем, вызванный дополнительным питанием от поливов и работающих оросителей (каналов). Периоды небольших спадов и подъемов УГВ повторяются многократно в течение вегетационного периода вплоть до сентября — октября. В зависимости от режима орошения возделываемых культур уровни грунтовых вод зачастую удерживаются практически на весеннем максимуме. В первые годы орошения общий уровень поднимался в целом до 2-2,5 м от поверхности земли при исходном 4-6 м, в последующие годы удерживается в вегетационный период не глубже 0,6-1,25 м, снижаясь за зиму до 2-2,5 м.
Как показали исследования, на дренируемых участках в нарушенном орошением режиме УГВ сохраняются сезонные особенности, однако дренаж оказывает на него решающее влияние, которое зависит от схемы расположения дренажных устройств на поле.
При центральном расположении дрен между оросителями (рис. 1-А) дренаж снимает высокие
Н,м.
1,0
4,0
¡V м;
|ЛЛ > ^
л' / I -У ^ ГУ/4
/ V
-У * Г
Годи С ИПЧПЛЛ ¡1 Я6 11 11-Х Щ|енйЖЛ
Рис. 3. График колебания уровня грунтовых вод на опытно-производственном участке дренажной системы
АО «Заря» (обозначения прежние)
уровни при 3-4 поливах, но не обеспечивает безопасную с позиций развития процессов засоления глубину грунтовых вод при 5-8 поливах на полях, занятых влаголюбивыми культурами (рис. 2). В этом случае «снимаемый» модуль стока в пределах 0,030,035 л/с га был недостаточным, а большую величину его не пропускали участковые дренажные коллекторы. Расчетная величина модуля для них должна составлять не менее 0,05 л/с га. При асимметричном расположении дрен (в 30 мот оросителя) (рис.1-Б) дренаж обладает большей регулирующей способностью. Здесь в первые два года также происходил подъем УГВ с темпом 0,6-0,9 м/годпо (шах) и 0,2-0,5 м/ годпо(шт) (рис. 3). В последующем режим вышел на установившийся, когда максимальный уровень определяется регулирующей способностью дрен. В течение 12 лет максимальные уровни на орошаемых полях с дренажом не поднимался выше 2,3-2,9 м от поверхности земли. Следует отметить, что этот участок дренажа находится к тому же под влиянием подпора грунтовых вод со стороны мощной лузин-ской оросительной системы.
Таким образом, в условиях слабопроницаемых грунтов и суровых зим дренаж работоспособен и может выполнять основную функцию — регулирование уровня грунтовых вод на подтопленных землях больших площадей.
Более надежной схемой расположения дрен, учитывая условия омского Прииртышья, на орошаемых
землях с открытой оросительной сетью является асимметричная с расположением дрен в 30-35 м от оросителя.
За расчетный модуль дренажного стока при водохозяйственном проектировании следует принимать величину не менее 0,05 л/с га при максимальной глубине грунтовых вод в междреньс 2,1-2,2 м.
Библиографический список
1. Аверьянов С.Ф. Фильтрации из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод/ С.Ф. Аверьянов. - М.: Колос, 1982. ■ 237 с.
2. Айдаров И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель/ И.П. Айдаров. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.
3. Кац Д М. Контроль режима грунтовых вод на орошаемых землях/ Д.М. Кац М,: Колос, 1967. - 184 с.
4. Кац Д.М. Методические рекомендации по контролю за мелиоративный состоянием орошаемых земель/ Д.М. Кац -М„ 1982.-73 с.
КНЫШ Андрей Иванович, старший преподаватель кафедры гидрогеологии, гидравлики и инженерной гидрологии.
Статья поступила в редакцию 23.10.06. © Кныш А. И.
Юбилеи и знаменательные даты
СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ ОГНЁВ
120 лет со дня рождения советского биолога (17 ноября 1886 - 1957)
Основные труды - по систематике и фаунистике млекопитающих; работы по фауне птиц, истории зоологии, биогеографии, эволюции животных. Описал ряд новых видов млекопитающих, много внимания уделял делу охраны природы. Автор труда «Звери СССР» - классической основополагающей сводки по фауне млекопитающих СССР, а также учебников, руководств, очерков и популярных книг по зоологии. Лауреат Государственных премий СССР (1942, 1951).
