CC BY
28
Применение этих вод зависит от типа почвы: на почвах с плохими водно-физическими и агрофизическими свойствами (плотные, слабоводопоглощаемые) допускается орошение водой с минерализацией до 50 мг-экв./л, на оструктуренных почвах с хорошими водно-физическими свойствами - водой с содержанием солей 50 - 85 мг-экв./л. При неглубоком залегании карбонатного и гипсового горизонтов (0,5 - 0,6 м) допускается использовать воду II и III классов, но с обязательной плантажной вспашкой через 7 - 10 лет.
Применяемая для орошения вода должна иметь рН в пределах 6 - 8. Не удовлетворяющую этим требованиям воду улучшают (мелиорируют) путем внесения в нее химических мелиорантов.
Качество оросительной воды в России оценивается по общему содержанию солей, величине рН, содержанию и соотношению катионов натрия, кальция и магния [1, 2].
Нами были взяты пробы воды из р. Дон и Весе-ловского водохранилища, которые исследовались в лаборатории США штата Флорида города Маунт До-ра. Пробы были отобраны в нормальных условиях осенью 2006 г. и обработаны в соответствии с принятыми методами. Заключение показало, что:
- не обнаружено никаких вредных бактерий;
- рН находится в нейтральном диапазоне (7,44 -7,46).
- выявлено среднее количество морских водорослей (что может вызвать изменение цветности);
- нитратов не обнаружено;
- высокое количество представленного железа.
Выводы
Воды р. Дон и Веселовского водохранилища по результатам лабораторных исследований пригодны для орошения без ограничений.
В условиях нарастающего загрязнения поверхностных и подземных вод необходимо создание системы оценки качества оросительной воды по степени опасности воздействия на почвы, растений, подземные воды и сооружения.
Литература
1. Безднина С.Я. Качество воды для орошения: принципы и методы оценки. М., 1997.
2. Безднина С.Я. Требования к качеству воды для орошения. М., 1990.
Новочеркасская государственная мелиоративная академия 11 мая 2007 г.
УДК 504.4.062.2
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ АРИДНОЙ ЗОНЫ
© 2007 г. С.М. Васильев
Широкое развитие орошения на Нижнем Дону началось с 1952 г. после завершения строительства Цимлянского гидроузла. Были построены и введены в эксплуатацию первые крупные государственные оросительные системы: Азовская, Багаевско-Садковская, Нижне-Донская.
Ситуация, сложившаяся в настоящее время на орошаемых землях Нижнего Дона, требует проведения оценки экологической безопасности функционирования оросительных систем (ОС) - наиглавнейшего фактора, который коренным образом изменяет исторически сложившееся протекание природных процессов (почвообразование, водный, солевой режимы и т.д.) на агроландшафтах и преобразует их в интересах производителей сельхозпродукции. В настоящее время существуют различные методы и подходы к решению поставленной проблемы. В данной работе пред-
ложена комплексная система оценки экологической безопасности ОС.
Для разработки системы оценки экологической безопасности ОС нами была составлена программа, которая предусматривала разработку следующих направлений исследований:
- проведение анализа натурных данных технического ресурса ОС, включая комплексную оценку технического состояния;
- оценка влияния на экологическую безопасность ОС таких факторов, как величина ирригационной эрозии, подъем уровня грунтовых вод, степень засоления почв, вынос гумуса за пределы корнеобитаемо-го слоя;
- оценка влияния степени экологической безопасности ОС на смену стадий ландшафта орошаемых земель.
Поставленные задачи решались путем проведения комплексных полевых, лабораторных и теоретических исследований. Обработка опытных данных велась статистическими методами с привлечением стандартных пакетов прикладных программ STATISTICA, EXCEL и MATHCAD. В основу теоретических исследований легли: теория вероятностей, математическая статистика, теория оценки надежности гидромелиоративных систем и объектов, теория планирования эксперимента.
Изучение показателей технического состояния открытой оросительной сети проводилось с помощью различных методик (ФГНУ РосНИИПМ, ФГОУ ВПО НГМА, ВНИИГиМ, РАСХН) с учетом рекомендаций Ц.Е. Мирцхулавы, А.В. Колганова, В.Н. Щедрина, Ю.М. Косиченко [1].
Изучение преобразования естественного ландшафта орошаемых земель в антропогенный проводилось на основании рекомендаций Б.Б. Шумакова, В.Н. Щедрина, И.П. Айдарова, Т.А. Алиева, Е.В. По-луэктова [2].
Комплексная система оценки экологической безопасности ОС составлена на основе накопленного опыта и анализа последних работ по вопросам оценки надежности ОС и экологической устойчивости агро-ландшафтов (рисунок).
Основным стимулирующим фактором снижения экологической безопасности открытой оросительной сети является перерасход воды - как при транспортировке, так и при осуществлении орошения, большие потери на фильтрацию и сброс. Это приводит не только к постепенному разрушению каналов ОС вследствие повышенных нагрузок на элементы, но и, как следствие, к образованию достаточно сильных деструктивных воздействий на компоненты окружающей среды. КПД оросительных систем составляет 0,49-0,56.
Для проведения оценки экологической безопасности ОС предлагается установить качественные значения типовых показателей по трехбалльной системе: низкий, средний, высокий (таблица).
Вероятность выполнения всех показателей экологической безопасности ОС определяем по формуле с учетом коэффициента корреляции между зависимыми условиями работоспособности KN :
Р(у j ^ 0, у 2 ^ 0, у 3 ^ 0, у 4 ^ 0, у 5 ^ 0) =
= ПP (уi ^ 0) + [[ min - П P (у, ^ 0)]],
i=i j=i
где Kn
arcsm(p9(c )9(g5gm))
5n
Комплексная система оценки надежности открытой оросительной сети с учетом экологических факторов: Рэ = п /П тр , П - фактический КПД оросительной сети; п тр - требуемый КПД оросительной сети; о - коэффициент
допустимого снижения КПД оросительной сети; Дкгвдоп - допустимое повышение уровня грунтовых вод;
Дкгв - общее среднее повышение уровня грунтовых вод на орошаемой площади за время Г; Сдоп - допустимая
концентрация солей в почвогрунте; С - концентрация солей в точке на глубине к в момент Г; 85гумдОП - допустимое
уменьшение запасов гумуса; 8Вгум - изменение вымывания гумуса из почвы; ддоп - допустимая норма эрозии почв;
д - величина водной эрозии почв за счет склонового стока, размыва борозды или полосы и разрушающего действия капель дождя на почву; Лест - комплексная оценка (показатель) видового состава естественного ландшафта; Лантр - показатель видового состава антропогенного ландшафта (при орошении); а - допустимая степень снижения
видового состава ландшафта
Показатели состояния агроландшафта для оценки экологической безопасности ОС
Показатель Уровень экологической безопасности
Низкий Средний Высокий
Степень естественной дренированности, м3/га в год 500 - 1500 1500 - 3000 > 3000
Уровень залегания ГВ, м < 2,0 2,0 - 3,0 > 3,0
Степень минерализации ГВ, г/дм3 > 5,0 3,0 - 5,0 < 3,0
Степень засоления почв, % > 5,0 1,0 - 5,0 < 1,0
Площадь средне- и сильноэродированных почв, % > 10 0-10 0
водно-физические показатели почв:
сумма водопрочных агрегатов > 0,25 мм, % < 30 30-60 64-69
объемный вес слоя 0-20 см г/см3 > 1,16 1,12-1,6 1-1,1
общая скважность, % < 50 50-55 > 55
наименьшая влагоемкость, % < 25 25-55 > 5
Химические показатели почв:
хлоридный тип засоления > 0,10 0,03-0,10 < 0,03
сульфатно-хлоридный > 0,12 0,05-0,12 < 0,05
хлоридно-сульфатный > 0,25 0,10-0,25 < 0,10
сульфатный > 0,30 0,15-0,30 < 0,15
содово-хлоридный и хлоридно-содовый > 0,15 0,10-0,15 < 0,10
содово-сульфатный и сульфатно-содовый > 0,25 0,15-0,25 < 0,15
Содоустойчивость, мг-экв/100г < 10 10-20 20
Плодородие почв (бонитировочный балл) < 80 80 - 100 100
Качество оросительной воды (по С.Я. Бездниной) III II I
Плодородие почв, % от потенциального < 60 90-100 100
Содержание гумуса в слое почв 0-20 см, % < 70 90-100 100
Запасы гумуса в слое 0-20 см, т/га <100 150-200 > 200
Мощность гумусового горизонта в районах водной эрозии:
черноземы, см < 25 25-50 > 50
Мощность гумусового горизонта в районе дефляции, см < 25 35-50 > 50
Вероятность обеспечения высокого уровня экологической безопасности: Азовской ОС составляет Рэ - 0,23 - 0,46; Багаевско-Садковской ОС Рэ - 0,34 -0,57; Нижне-Донской ОС Рэ - 032 - 0,49.
В результате эксплуатации оросительных систем изменилось плодородие почв и их возможная продуктивность. Полугидроморфные почвы низких донских и манычских террас (Азовская оросительная система) трансформировались из стадии ЕН в стадию экологического кризиса (Рл= 0,58), а автоморфные почвы высоких террас (Багаевско-Садковская и НижнеДонская ОС) - в стадии экологического риска (Рл= 0,61) и в стадию экологического кризиса (Рл= 0,45) соответственно. Наиболее подверженными ухудшению свойств оказались черноземы.
Выводы
1. Регулярное орошение приводит не только к позитивному результату, но и к негативным изменениям на орошаемых площадях. Для снижения негативного влияния ОС представляется целесообразным произвести оценку экологической безопасности.
ФГНУ «РосНИИПМ»
2. На основании экспериментально-теоретических исследований разработана общая комплексная система оценки экологической безопасности способов орошения с учетом следующих показателей: технического состояния ОС; подъема уровня грунтовых вод, засоления почв, выноса гумуса из корнеобитаемого слоя, ирригационной эрозии и преобразования ландшафта орошаемых земель.
3. Разработана усовершенствованная модель экологической безопасности ОС. Оценка экологической безопасности способов орошения по разработанным показателям позволила выявить наиболее низкие значения уровня экологической безопасности на территориях Азовской, Багаевско-Садковской и НижнеДонской ОС.
Литература
1. Щедрин В.Н., Косиченко Ю.М., Колганов А.В. Эксплуатационная надежность оросительных систем. М., 2005.
2. Полуэктов Е.В. Эрозия почв на Дону и меры борьбы с ней / Отв. ред. И.Н. Листопадов. Ростов н/Д, 1984.
15 декабря 2006 г.
