CC BY
46
УДК 551.49:628.36.002.23
Ю.Н. Акуленко, Е.Д. Кошелева
ГИДРОГЕОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОРОШАЕМЫХ МАССИВОВ ЗЕМЕЛЬ БУРЛИНСКОГО РЕЧНОГО БАССЕЙНА
Актуальность области исследования.
В 2000 г. на Алтае было заключено Бассейновое соглашение о рациональном использовании, восстановлении и охране вод р. Бурлы и сформирован бассейновый совет для работы над проектом «Разработка и распространение системы общебассейновых природоохранных мероприятий в бассейне реки Бурла». Работа Совета направлена на: а) завершение строительства Бурлинского оросительного канала для подачи по нему обской воды в реку Бурла; б) регулирование водного режима системы Бурлин-ских озер.
Институтом экологических и водных проблем Алтайского края дана рекомендация на завершение строительства Бурлинской оросительно-обводнительной системы (далее по тексту Бурлин-ская ООС). Предварительные ландшафтно-экологические исследования [1] позволяют считать гидромелиоративное освоение бассейна р. Бурлы рациональ-
ным и перспективным подходом, обеспечивающим повышение эффективности природопользования в регионе, и подтверждают целесообразность и необходимость реализации запроектированных гидромелиоративных мероприятий. Строительство Бурлинского канала, возможно, будет завершено до 2010 г. [2].
В связи с этим вновь становится актуальным рассмотрение гидрогеологомелиоративных особенностей участков орошения в бассейне реки Бурлы.
Массивы орошения в бассейне реки Бурлы. Бассейн реки Бурлы лежит в пределах трех административных территорий: Алтайского края, Новосибирской области и Павлодарской области Республики Казахстан. Потому по проекту 1-й очереди строительства (1980 г., 1989 г.) речь шла о водопользователях 3 регионов (рис. 1).
Рис. 1. Распределение площадей регулярного орошения по проекту (1989 г.) 1-й очереди строительства Бурлинской ООС
Для обоснования технического проекта Бурлинской обводнительно-оросительной системы (рис. 2) институт «Лен-гипроводхоз» в 1978 г. закладывал опытные участки орошения: 1 — «Бур-линский», «Тополинский»; 2 — «Хоро-шинский»; 3 — «Устьянский»; 4 — «Анатолия»; 5 — «Курьинский»; 6 — «Боро-вой»;7 — «Рассвет». С 1991 г. финансирование строительства прекратилось. Бурлинская оросительно-обводнительная система превратилась в долгострой и не была построена.
В связи с изменением политической ситуации и появлением новых суверенных государств на территории бывшего СССР сейчас речь идет о следующей территории Российской Федерации: Алтайский край (Крутихинский, Панкруши-хинский, Хабарский, Бурлинский, Немецкий национальный районы), Новосибирская область (Карасукский район).
Несмотря на значительные темпы строительства новых орошаемых участков, в Бурлинском, Немецком, Кара-
X 2<уЛч1 з 4
Бурла
сукском районах в период до 1990 г. в качестве водоисточника использовались преимущественно подземные воды.
На 01.01.2001 г., по данным ОАО «Алтайводпроект», в регионе имелись следующие площади орошения: Немецкий национальный район — 12371 га, Бурлинский район — 4976 га, Хабарский район — 1781 га, Карасукский район — 341 га. Из общего объема использования поверхностных вод 4,77 млн м3/год только 0,38 млн м3/год забиралось на орошение из р. Бурлы (ТОО «Песчаное» Бурлинского района). Остальной объем поверхностных вод забирался в Крутихинском районе непосредственно из Новосибирского водохранилища.
В 2002 г. по Федеральной целевой программе «Орошение в бассейне р. Бурлы (1-я очередь)» правительство профинансировало 8 млн руб.
В целом хозяйства данного бассейна заинтересованы в новых орошаемых землях и эффективной эксплуатации имеющихся массивов орошения.
1
] 1 - Первая очередь строительства I I 2 - Вторая очередь строительства
3 - Третья очередь строительства I//-■ I 4 - Лиманное орошение I I 5 - Фрагмент карты
Рис. 2. Схема расположения Бурлинской ООС по проекту. Цифрами 1-7 обозначены семь территорий, взятых последовательно вдоль бассейна реки (от ее низовья до ее верховья)
(схема выполнена в векторной графике) [3]
Анализ гидрогеолого-мелиоратив-ных особенностей орошаемых массивов. Поскольку расположение участков опытного орошения в 1978 г. достаточно полно охватывало разнообразие мелиоративных особенностей данного региона и возобновлено финансирование строительства 1-й очереди Бурлинской ООС, рассмотрим гидрогеологические особенности, привязавшись к этой системе объектов, взятых последовательно вдоль бассейна реки Бурлы, от ее устья до истока (участки 1-7, рис. 2), и выделенной зоны (рис. В).
Рис. 3. Выделенная зона исследования
Как существовавшие в прошлом, так и действующие сейчас массивы орошения в данном регионе, а также Бурлин-ская ООС, спроектированная ранее, располагаются преимущественно в пределах аккумулятивной равнины Приобского плато и частично на территории Аж-Булатской, Карасукско-Баганской и Кулундинской аллювиальных равнин.
Рельеф здесь сформировался под действием миграции водотоков по низменности. Абсолютные отметки изменяются от 230 м в северо-восточной части до 100 м на юго-западе. Проектировавшаяся ранее система занимала узкую полосу шириной до 30 км, протяженностью 250 км, охватывая разнообразные природные зоны: от лесостепи с неустойчивым увлажнением до типичной степи с недостаточным увлажнением.
Оценка мелиоративного состояния земель и разработка технических мероприятий определяются следующими особенностями: литологическим строением пород зоны аэрации, ее солевым составом, гидродинамическими и гидрохимическими параметрами грунтовых вод и первого от поверхности напорного горизонта, их взаимной связью.
Литологическое строение пород в зоне аэрации схематически можно свести к трем типам:
а) разрез сложен преимущественно суглинками с Кфильтр.= 0,15-0,25 м/сут.;
б)переслаивание суглинков, супесей и песков в различных соотношениях, средний коэффициент фильтрации толщи 0,25-1,0 м/сут.;
в) переслаивание песков и супесей со средним коэффициентом фильтрации 1-2 м/сут.
Засоление пород зоны аэрации отличается большим разнообразием: от не-засоленных почв до сплошного засоления. Участки земель располагаются в провинции сульфатно-содового солена-копления. Наиболее высокая степень засоления пород отмечается на участках с близким залеганием уровня грунтовых вод, которые занимают значительные площади. Максимальная засоленность грунтов встречается на массивах «Рассвет» и «Боровое» (участки 7, 6,
рис. 2). Породы с поверхности здесь не засолены, засоление начинается, как правило, с глубин более 2 м. Для этих участков характерен преимущественно суглинистый состав зоны аэрации.
Незначительная засоленность пород характерна для массива «Анатолия» (участок 4, рис. 2), где зона аэрации сложена в основном песками и супесями. Здесь попадаются только редкие пятна засоления, преимущественно на глубине 2-5 м. Остальные участки по степени и характеру засоления занимают промежуточное положение.
Грунтовые воды залегают на глубинах от 1 до 18 м, они в основном безнапорные и субнапорные, если в разрезе встречаются водоупорные суглинки. Во-дообильность горизонта низкая, содержание солей чаще всего не превышает
1 г/л, но встречаются воды и с повышенной минерализацией (1-3 г/л), расход естественного потока долины р. Бурлы — 4570 м3/сут. По характеру строения водовмещающей толщи можно выделить 4 зоны с коэффициентами водопроводимости: 1) до 5 м2/сут.;
2) 5-10 м2/сут.; 3) 10-25 м2/сут.;
4) 25-50 м2/сут.
Наибольшая водопроводимость отмечается в современной долине, наименьшая — в бортах долины древнего
стока и по краю склона Карасукско-Бурлинского увала.
На большей части территории региональным водоупором между грунтовыми водами и первым напорным горизонтом являются тяжелые суглинки и глины кочковской свиты мощностью до 30 м. Глубина залегания водоупора — от 5 до 50 м. В переходной зоне к Кулун-динской аллювиальной равнине в водоупорных отложениях имеются «гидрогеологические окна», поэтому в этой части региональным водоупором служат глины павлодарской свиты, залегающие на глубинах 10-60 м.
Первый напорный горизонт приурочен к кочковской свите и вскрывается на глубинах от 30 м в долине р. Бурлы до 80 м на склоне Карасукско-Бурлинского увала. Пьезометрическая поверхность водоносного горизонта снижается вниз по долине в направлении с востока на юго-запад. В пределах современной долины р. Бурлы уровни напорного горизонта находятся выше зеркала грунтовых вод, а на остальной площади ниже. Таким соотношением уровней обусловлены потери части расхода грунтового потока в напорный горизонт на водоразделах и склонах; разгрузка напорных вод в грунтовый поток происходит в долине р. Бурлы. Водопроводимость горизонта павлодарской свиты значительно выше, чем в породах, содержащих грунтовые воды, она изменяется от 90 до 500 м2/сут. Воды слабосолоноватые с минерализацией 1,1-2,7 г/л сульфатно-гидрокарбонатные и сульфатно-хлоридные натреево-магниевые.
Согласно выполненным расчетам, величина перетекания через региональный водоупор изменяется от 85 мм/год (при мощности водоупора менее 5 м) до 10 мм/год (при мощности водоупора 20 м и более).
По гидрогеолого-мелиоративным условиям территория отличается многообразием и частыми переходами «зон-подзон».
Для более подробного анализа в этой работе выбрана наиболее типичная территория, расположенная на аккумулятивной равнине Приобского плато (участки 4-5, рис. 2, 3).
В ее пределах можно выделить четыре морфогенетические зоны, соответствующие областям на схеме гидрогеоло-го-мелиоративного районирования:
A-I — пологонаклонная поверхность склона Карасукско-Бурлинского увала;
А- II — плоская, участками гривнобугристая поверхность Бурлинской древней долины;
А-III — плоская поверхность надпойменной террасы р. Бурлы;
А-IV — плоская заболоченная поверхность поймы р. Бурлы.
Каждая область (A-I, А-II, А-III, A-IV) по условиям естественной дренирован-ности и соотношению уровней напорных и грунтовых вод делится на подобласти, которые, в свою очередь, подразделяются на районы по глубине залегания грунтовых вод (> 10 м; 10-5 м; до 5 м; 5-3 м; до 3 м; 3-2 м; 2-1 м; до 1 м).
При наличии пестрой минерализации и различной засоленности пород внутри районов выделялись подрайоны. При этом учитывалась минерализация грунтовых вод с градацией до 1 г/л, 1-2, 2-3 и более 3 г/л и засоление пород зоны аэрации. И, наконец, по геологогенетическим комплексам пород толщи, мощности зоны аэрации и оценке ее инженерно-геологических свойств подрайоны разделены на участки (15 участков).
Усредненное литологическое строение в зоне исследования и гидродинамические условия показаны на разрезах (рис. 4).
Выделяемые по литологическим разрезам гидродинамические зоны:
I — естественно хорошо дренированная территория. Пьезометрические уровни ниже уровня грунтовых вод на 15-40 м.
II — естественно слабодренированная территория. Пьезометрические уровни ниже на 1-15 м и выше на 1-3 м уровня грунтовых вод.
III — естественно слабодренированная территория. Пьезометрические уровни выше уровня грунтовых вод на 2-3 м.
IV — естественно недренированная территория. Дренирующая роль реки незначительна. Пьезометрические уровни постоянно выше уровня грунтовых вод.
Рис. 4. Типовые гидродинамические схемы (выполнены в векторной графике)
Для области A-I средневзвешенный коэффициент фильтрации пород зоны аэрации изменяется от 0,25 до 3 м/сут., водопроводимость водоносного горизонта — от 1 до 50 м2/сут. По области А-IV средневзвешенный коэффициент фильтрации пород зоны аэрации колеблется от 0,5 до 1,0 м/сут. для пород с преобладанием суглинков и супесей и от 1 до 5 м/сут. для толщи, сложенной песчаными отложениями. Водопроводимость грунтовых вод изменяется в пределах 3-150 м2/сут.
Область A-IV — коэффициент фильтрации зоны аэрации современных аллювиальных суглинков — изменяется в широких пределах (0,001-0,25 м/сут). Коэффициент фильтрации песков составляет 0,6-4 м/сут. Водопроводимость грунтовых вод 7,5-50 м2/сут.
Гидрогеолого-мелиоративные прогнозы при эксплуатации орошаемых земель. В целом гидрогеолого-мелио-ративная обстановка в период эксплуатации орошаемых земель довольно сложна:
1. Почти повсеместно (участки 1-7, рис. 2) ожидается подъем уровня грунтовых вод от фильтрационных потерь, которые, в зависимости от норм полива и литологического состава пород зоны аэрации, будут доставлять 25-40 мм/год. Прогнозные расчеты показывают, что через 8-10 лет при орошении открытым способом уровни грунтовых вод поднимутся выше критической глубины примерно на половине орошаемой территории.
2. Наиболее опасным является даже незначительный подъем уровня грунтовых вод на Бурлинско-Тополинском массиве орошения (участок 1, рис. 2), поэтому для предотвращения вторичного засоления грунтов здесь рекомендуется устройство дренажа.
3. Наиболее благоприятные мелиоративные условия возможны на участках «Устьянский» и «Панкрушихинский» (участки 3, 4, 5, рис. 2). В начальный этап эксплуатации, в течение 3-5 лет, вследствие выноса солей в грунтовые воды, в почвах будут преобладать процессы рассоления, при этом ожидается увеличение минерализации грунтовых вод до 3 г/л.
4. В последующем на отдельных участках, где подъем уровня грунтовых вод превысит критическую глубину, будет развиваться вторичное засоление почв. Поэтому для поддержания благоприятного мелиоративного состояния почвог-рунтов потребуется строительство дренажа почти на половине исследуемой территории. Необходимо подчеркнуть, что вследствие невысокой водопрово-димости пород, вмещающих грунтовые воды (10-50 м2/сут.), вертикальный дренаж окажется неэффективным. Для Бурлинской ООС целесообразно устройство горизонтального дренажа.
5. Максимальная засоленность (первичное засоление) грунтов встречается на массивах «Рассвет» и «Боровое» (участки 7 и 6, рис. 2), что делает орошение проблематичным.
6. Подземные воды могут быть использованы только в качестве дополнительного источника орошения. Из всех
горизонтов наиболее рациональным представляется использование для орошения павлодарского напорного горизонта. Естественные ресурсы в пределах долины Бурлы составляют примерно 10 тыс. м3/сут. Модуль эксплуатационных ресурсов павлодарского горизонта равен 0,7-1,3 л/с с 1 км2.
Выводы
1. При орошении открытым способом на проектировавшейся ранее Бур-линской ООС потребуется строительство дренажа примерно на половине орошаемой территории; наиболее предпочтительным представляется горизонтальный дренаж.
2. В целом при орошении ожидается увеличение минерализации грунтовых вод и отложения солей в зоне аэрации. Вопросы первичного и вторичного засоления почв потребуют своего решения. Для количественной оценки изменения водно-солевого баланса в грунтах подземных водах целесообразно организовать водно-балансовый участок и поставить научные исследования по специальной программе.
3. Запасы подземных вод в пределах Бурлинской системы в первых от поверхности напорных горизонтах недостаточны для существенного расширения орошаемых площадей.
Библиографический список
1. Пурдик Л.Н. Ландшафтно-эколо-
гический анализ гидромелиоративного освоения бассейна р. Бурла / Л.Н. Пурдик. И.В. Жерелина // VII научное совещание по прикладной географии: тез. докл. Иркутск, 2001.
С. 57-59.
2. Извекова Людмила. Бурла — река незаменимая / Интервью с В.Г. Черно-баевым, главным инженером проекта Бурлинской водной системы / / Алтайская правда. 2003. № 24. 12 сентября. Барнаул: Изд-во «Алт. правда», 2003.
4 с.
3. Акуленко Ю.Н. Гидрогеологические особенности Бурлинской обводнительнооросительной системы / Ю.Н. Акуленко, М.И. Рыжковский, П.А. Ляшенко // Гидрологические и инженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной зоны Сибири. Красноярск, 1978. С. 47-55.
УДК 631.12:911.52:681.518 Л.Г. Казанцева,
С.А. Жданов
ЭТАПЫ АГРОЛАНДШАФТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС
В сельском хозяйстве на современном этапе развития общества все большую значимость приобретает агро-ландшафтный подход. Агроландшафт-ные исследования были начаты еще в конце 19 века в трудах В.В. Докучаева и продолжены многочисленной плеядой его учеников и последователей. Агро-ландшафтные исследования на территории Алтайского края, основного сельскохозяйственного региона Сибири,
имеют особую актуальность и им посвящены труды многих ученых [1-7].
Рассматриваемые в данной статье разработки по агроландшафтному проектированию на территории Алтайского края с использованием ГИС были начаты в 2002 г. в Алтайском институте мониторинга земель и экосистем. В настоящее время они продолжаются на кафедре методологии управления АлтГТУ и кафедре теоретической кибернетики и
