ОЦЕНКА ВЫНОСА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ НА ОРОШАЕМЫЕ ЗЕМЛИ С ПОЛИВНОЙ ВОДОЙ ИЗ РЕКИ АМУДАРЬИ И ПИТАЮЩИХСЯ ИЗ НЕЕ КАНАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология №3 2014

УДК 551.510.42

Канд. хим. наук Н.Г. Верещагина *

Доктор геогр. наук В.Е. Чуб

А.А. Щетинников А.М. Мухаметзянова

ОЦЕНКА ВЫНОСА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ НА ОРОШАЕМЫЕ ЗЕМЛИ С ПОЛИВНОЙ ВОДОЙ ИЗ РЕКИ АМУДАРЬИ И ПИТАЮЩИХСЯ ИЗ НЕЕ КАНАЛОВ

ЮЖНЫЕ РАЙОНЫ, БУХАРСКАЯ, ХОРЕЗМСКАЯ ОБЛАСТЬ, ЛЕГКИЕ ПОЧВЫ, ТЯЖЕЛЫЕ ПОЧВЫ, ОРОСИТЕЛЬНАЯ НОРМА

В статье приводятся результаты расчетов выноса взвешенных наносов с поливной водой на орошаемые земли в четырех областях Узбекистана. Расчеты произведены с учетом мутности воды в р. Амударьи величин оросительных норм для основных сельхозкультур и особенностей почв.

Во время поливов на орошаемые земли вместе с водой выносятся содержащиеся в ней взвешенные частицы. Нами рассчитано их количество, поступающее на поля в южных районах Сурхандарьинской, Кашка-дарьинской, Бухарской областей и во всей Хорезмской области. Вода для поливов изымается из верхнего и среднего течений р. Амударьи. Две первые области являются самыми южными: Сурхандарьинская лежит между 37°20' и 38° с.ш., Кашкадарьинская несколько севернее - между 37°40' и 40° с.ш.; орошаемая из Амударьи часть Бухарской области - между 39° и 40°, а Хорезмская область уже севернее - между 42-м и 43-м градусами с.ш. В Сурхандарьинской и Кашкадарьинской областях суммы эффективных температур, т.е. температур выше 10 °С, составляют 5000... 6000 °С -самые высокие в республике [1], что позволяет выращивать здесь теплолюбивые и наиболее ценные тонковолокнистые сорта хлопка [6].

В Бухарской и Хорезмской областях эти суммы ниже, соответственно составляют 4800.5800 и 4000.5000 °С, и поэтому площади под хлопчатником здесь заметно меньше, чем в двух первых.

По данным Госкомстата Республики Узбекистан в 2011 году в четы-

* Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Республика Узбекистан

135

рех вышеперечисленных областях орошалось 1 240 651 га земель. Из них под хлопчатник использовалось 43 % или 536 058 га, а под зерновые несколько меньше - 39 % или 483 556 га. Рис выращивался главным образом в Хорезмской области, где его посевы заняли 8,3 % от посевных площадей в области (табл. 1). Эти цифры показывают стремление нашей страны к продовольственной независимости: хотя сейчас под хлопчатник занята большая часть орошаемых земель, но она не достигает и половины их, а во времена СССР его посевы занимали до 80 % [6]. Сейчас посевные площади под продовольственные культуры превышают площади, занятые хлопком.

Таблица 1

Площади орошаемых земель под различными сельхозкультурами в 2011г., га

Область Общая орошаемая площадь Зерновые и зернобобовые Рис Хлопчатник Картофель Бахчевые

Бухарская 239733 92620 4 109641 3908 1893

Кашкадарьинская 396520 166867 - 162171 6351 5340

Сурхандарьинская 265569 115126 - 119041 9148 2919

Хорезмская 210376 59749 17500 95562 5520 6144

Всего 1240651 483556 536058

Чтобы рассчитать количество взвешенных наносов, поступающих на орошаемые земли, нужно знать оросительные нормы, то есть количество воды, подаваемое на один гектар поля за вегетационный период (апрель-сентябрь) в кубометрах. Величина оросительных норм зависит от вида сельскохозяйственной культуры, глубины залегания грунтовых вод, объемного веса почв - на тяжелых почвах они выше, чем на легких.

Оросительные нормы в зависимости от состояния почвы - тяжелая, легкая - могут различаться на 1...2-м и 7... 8-м гидромодульных районах почти вдвое (табл. 2).

Несмотря на высокую транспирацию в самых южных областях Узбекистана - Сурхандарьинской и Кашкадарьинской, и недостаток воды для орошения, в этих областях характерна низкая продуктивность использования воды. Поливные нормы завышаются в 1,5.2 раза и достигают 1,5.2 тыс. м3/га, а число поливов уменьшается до 4.5 за вегетацию. Поливы в основном бороздковые, наиболее приспособленные к природно-климатическим условиям, однако, они мало производительны -0,3.0,5 га/сут на одного поливальщика при доле ручного труда 90.100 %. 136

Научно обоснованные расчетные оросительные нормы (проектные) для почв повышенной водопроницаемости, например, для хлопка от 6000 до 7500 м3/га, а в табл. 2 приведены фактические оросительные нормы при 4.5 поливах, вместо положенных 7.8 [3]. Для тяжелых почв низкой водопроницаемости нормы научно обоснованные от 8000 до 9200 м3/га, а фактические нередко превышают 11000 м3/га.

Таблица 2

Оросительные нормы, м3/га

Гидромодульный ~ * район Оросительные нормы для

зерновые и зернобобовые рис хлопчатник картофель бахчевые

Бухарская

1-й. 2-й 5800 30000 10250 10000 7100

7-й.8-й 3750 23000 6300 6000 4350

Кашкадарьинская

1-й. 2-й 6600 30000 9500 9800 8100

7-й.8-й 4000 23000 6000 5400 3400

Хорезмская

1-й. 2-й 3900 30000 7200 8500 5800

7-й.8-й 2500 23000 4300 5600 3400

Сурхандарьинская

1-й. 2-й 6700 30000 10000 9500 8300

7-й.8-й 4500 23000 6400 5000 4000

Примечание: 1-й...2-й - тяжелые почвы; 7-й...8-й - легкие почвы.

На южную половину Сурхандарьинской области вода из Амударьи подается системой каналов Аму-Занг, Галаба и Занг, из которых поливаются земли пяти районов. В южную и центральную части Кашкадарьин-ской области вода для орошения поступает по Каршинскому магистральному каналу, берущему воду из р. Амударьи, а на запад области по каналу Миришкор, забирающему воду из Каршинского выше Талимарджанского водохранилища. Из этого канала орошаются земли трех районов, а из Каршинского - еще четырех.

В южную часть Бухарской области вода для орошения приходит по каналу Аму-Бухарскому, увлажняющему земли трех районов. Вблизи города Хамза-1 от Аму-Бухарского отходит канал им. Карякина, дающий воду Каракульскому и Бухарскому районам.

Хотя в Хорезмской области площадь орошаемых земель наименьшая из рассмотренных нами (табл. 1), но в ней наиболее разветвленная сеть оросительных каналов [2]: только крупных с водозаборами свыше 50 м3/с семь.

137

Крупнейший из каналов - Ташсака с пропускной способностью 550 м3/с берет воду из Туямуюнского гидроузла на Амударье. Следующий по величине канал Турангасака с максимальным расходом воды в 125 м3/с питается из Амударьи ниже г. Беруни. От 100 до 120 м3/с пропускная способность еще четырех крупных каналов: Шават, Палван-Газават, Ургенч-арна и Дарьялык. Канал Ургенч-арна забирает воду тоже из Амударьи, а Палван-Газават - из канала Ташсака.

По югу Хорезмской области проходят такие крупные коллекторы как Озерный коллектор Дружба и Диванкульский с средними годовыми расходами 86 и 72 м3/с соответственно, питающие соленое озеро Сарыка-мыш на территории Туркменистана.

В Хорезмской области сеть коллекторов наиболее развита. Так, в районах Гурленский, Янгибазарский, Шаватский и Ургенчский сбрасывают дренажный сток в коллектор Диванкульский и в то же время забирают из него воду на орошение и промывку рисовых чеков. То же отмечается еще в шести районах, но здесь не только сбрасывают коллекторно-дренажные воды в коллектор Озерный, но и забирают из него воду на орошение. В Хорезме издавна существует практика забора воды на орошение из коллекторов: он составляет обычно от 1 до 5 % оросительной воды. Если ее минерализация меньше 3 г/дм3, то она используется в чистом виде, если больше, то ее смешивают с речной водой, подаваемой по каналам.

Количество взвешенных наносов, выносимых на орошаемые земли с поливной водой, рассчитывалось как произведение оросительной нормы на расчетную мутность воды в том канале, из которого поливаются земли данного района. Во всех четырех областях оросительные нормы брались в двух вариантах: для тяжелые почвы и для легкие почвы. Для тяжелых почв оросительные нормы почти в два раза выше, чем для легких хорошо водопроницаемых. Результаты расчетов приведены в табл. 3. Как видно из данных табл. 3, самые высокие наносы следует ожидать на посевы хлопка и на поля картофеля в Кашкадарьинской и Бухарской областях. Так, в Бухарской области в 1 -2-м гидромодульных районах на хлопковые поля за апрель - сентябрь на 1 га может поступить почти 26 т наносов, а на картофельные (или других овощей) - свыше 25 т на га. На поля 1 -го-2-го гидромодульных районов (легкие почвы) - почти 16 т на га (табл. 3).

В Хорезмскую область вода поступает из Амударьи ниже Туяму-юнского водохранилища, где мутность более чем на порядок меньше, чем выше него. Поэтому и величины выноса взвешенных наносов на поля на порядок меньше, чем в трех вышеописанных областях.

138

Таблица 3

Расчет количества взвешенных наносов, выносимых оросительной водой на поля (на 1 га)

Гидромодульный район * Мутность воды, г/м3 Зерновые и зернобобовые Хлопчатник Картофель и овощи Бахчевые

Оросительная норма, м3/га Количество взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га Количество взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га- Количество взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га Количество взвешенных наносов, т/га

Сурхандарьинская область (Ангорский, Джаркурганский, Кызырыкский, Музрабатский, Термезский районы) 1-й...2-й 1750 6700 11,72 10000 17,5 9500 16,62 8300 14,52

7-й... 8-й 1750 4500 7,87 6400 11,2 5000 8,75 4000 7,0

Кашкадарьииская область (Касбинский, Нишанский, Чиракчинский, Мубарекский, Дехканабадский,

Миришкорский районы)

1-й...2-й 2440 6600 16,10 9500 23,18 9800 23,91 8100 19,76

7-й... 8-й 2440 4000 9,76 6000 14,64 6400 15,62 3400 8,30

Бухарская область (Алатский, Каракульский, Бухарский, Каганский, Караулбазарскийрайоны) 1-й...2-й 2530 5800 14,67 10250 25,93 10000 25,30 7100 17,96

7-й... 8-й 2530 3750 9,49 6300 15,94 6300 15,94 4350 11,01

Хорезмская область (Гурленский, Янгнбазарский, Шаватский, Ургенчский, Хивинский, Янгиарыкский, Ханкинский,

Багатский, Кашкупырский, Хазараспский районы) 1-й...2-й 220 3900 0,86 7200 1,58 8500 1,87 5800 1,28 7-й... 8-й 220 2500_0^55_4300_095_5600_К23_3400_0,74

Примечание: *Усл. обозн. см. табл. 2

При расчетах выноса взвешенных наносов районы, подкомандные различным каналам, определены по справочным административным картам соответствующих областей и перечислены в табл. 3.

Вынос наносов на поля способствует повышению урожайности культур, так как с ними поступают илистые фракции, содержащие органические вещества. Именно поэтому один из древнейших видов орошения -лиманное было не только увлажнительным, но и удобрительным [5].

Во время поливов не только происходит вынос наносов на поля, но и размыв почв, и смыв их частиц в коллектора. В результате формируется мутность воды в них, но ни гидрометеослужба, ни Минсельводхоз твердый сток коллекторов не изучают. Поэтому мы попытались на основе литературных данных рассчитать мутность воды в концевых крупных коллекторах.

Известно, что коллектора собирают грунтовые воды, и в то же время значительная часть отбираемой на орошение воды из рек преобразуется в коллекторно-дренажные.

В бассейне Амударьи выше Туямуюнского водохранилища эта часть составляет 45.50 %. Огромные потери оросительной воды на формирование дренажного стока и пополнение запасов подземных вод происходят из-за несовершенства оросительной сети - низких КПД (45.50 %) и техники полива [3].

Коллекторно-дренажные воды - воды, вытекающие из дрен и коллекторов с орошаемой территории и попадающие снова в реки или сбрасываемые в различные природные понижения - озера, впадины, овраги. Эти воды - часть, так называемых, возвратных вод, забранных в верховьях рек на орошение и частично вернувшиеся в русла поверхностным и подземным путем ниже по течению. Раньше часто практиковалась откачка воды из вертикальных дрен на полях и подача ее в концевой коллектор, откуда она попадала в реку. Сейчас многие вертикальные дрены забиты наносами и не работают.

Х. Махсудов с соавторами экспериментально изучал ирригационную эрозию на полях в зоне, подкомандной Левобережному каналу из Тюябугузского водохранилища в Букинском районе Ташкентской области. Согласно данным этих исследователей, поливы хлопчатника, например, производят с интенсивностью - 0,05.0,06 дм3/с, которая, с их точки зрения, является наиболее рациональной. Но даже при такой интенсивности средний смыв может составлять 7,3 т/га [4]. Из этого количества смытой почвы, 20 % попадает в концевой коллектор, то есть 1,46 т/га.

140

В среднем течении Амударьи коллекторно-дренажные воды в основном получают питание от оросительных вод, причем их доля составляет 50. 60 %. Средний объем дренажных сбросных вод в этой орошаемой зоне - от 500 до 800 м с га [7]. Из них ирригационное питание, т.е. сброс вод с орошаемых полей, составляет 80 % или 520 м3 с га в среднем. В Сурхан-дарьинской орошаемой зоне коллекторно-дренажные воды ирригационно-подземного питания, где средний объем дренажно-сбросных вод в реки равен 1000 м3/га, а из них сброс вод с орошаемых полей 60.70 %, то есть 600.700 м3 с га. Выше указывалось, что в концевые коллекторы с полей смывается за полив 7,3 т наносов с га. Итак, сброс вод с полей (дренажный сток) в бассейне Сурхандарьи составляет 600.700 м3/га, и с ними в концевой коллектор выносится 20 % смыва, то есть 1,46 т с га. Следовательно, средняя мутность этой воды может достигать 1 460 000 г:650 м3 = 2250 г/м3. Это для условий долины р. Сурхандарьи вполне реальная величина мутности: в мае-июне мутность р. Сурхандарьи может превышать 6000 г/м3 [6] и достигать еще больших значений в селевых саях. Однако от концевого коллектора на орошаемом поле до крупного коллектора-собирателя вод с целых орошаемых массивов вода течет по многим мелким коллекторам медленно, и при этом идет седиментация наносов.

Предположим, что только 20 % стока наносов, сформировавшихся на орошаемых массивах, доходит до крупных коллекторов, выносящих свой сток в р. Сурхандарью - 20 % от 2250 г/м3 составят 450 г/м3. Будем считать эту величину средней мутностью воды в коллекторах в бассейне р. Сурхандарьи.

В среднем течении Амударьи смывается также 7,3 т с га наносов. Здесь сброс вод дрен с полей составляет 520 м3/га, а поскольку в концевой коллектор доходит примерно 20 % этого смыва - 1,46 т с га, то средняя мутность воды в коллекторах Кашкадарьинской и Бухарской областей составляет: 1 460 000 г : 520 м3 = 2808 г/м3. Предположим также, что только 20 % этих наносов поступит в концевые коллекторы и из них в р. Амударью. Тогда мутность воды в коллекторах в среднем течении Аму-дарьи составит ориентировочно 560 г/м3.

Исходя их этих расчетных значений, был подсчитан общий сток взвешенных наносов крупных коллекторов в реку Амударью от г. Термеза до Туямуюнского водохранилища, который составил весьма ориентировочно 4 млн. 142 тыс. т в год или 3 % от поступления наносов в систему Туямуюнских водохранилищ.

141

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас Узбекской ССР (комплексный). - М.-Ташкент: Главное управление геодезии и картографии при СМ СССР, 1982. - С. 69.

2. Карта «Ирригация и мелиорация Республики Узбекистан». - Ташкент: Госкомземгеодезкадастр, 2012. - 1 лист.

3. Мавлянов Н.Г., Икрамов Р.К. О путях рационального использования водных ресурсов Узбекистана. // Создание систем рационального использования поверхностных и подземных вод бассейна Аральского моря. - Ташкент: из-во ГИДРОИНГЕО. - 2003. - С. 8-9.

4. Максудов X., Пагасян К., Зусина И. Ирригационная эрозия на хлопковых полях и некоторые меры борьбы с ней // Засоленные почвы Узбекистана и вопросы их освоения и мелиорации // Тр. Института почвоведения и агрохимии АН Уз. - 1978. - Вып. 16. - С. 126-134.

5. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 560 с.

6. Средняя Азия. - М.: Наука, 1968. - 484 с.

7. Чембарисов Э.И., Бахритдинов Б.А. Гидрохимия речных и дренажных вод Средней Азии. - Ташкент: Укитувчи, 1989. - 232 с.

Поступила 9.07.2014

Хим. гылымд. канд. Н.Г. Верещагина

Геогр. гылымд. докторы В.Е. Чуб

А.А. Щетинников А.М. Мухаметзянова

АМУДАРИЯ вЗЕНШЕН ЖЭНЕ ОДАН ЦОРЕКТЕНЕНТ1Н АРНАЛАРДАН СУАРМАЛЫ СУЛАРМЕН СУАРЫЛАТЫН

ЖЕРЛЕРГЕ ШЫГАТЫН ЦАЛЦЫМАЛЫ YЙIНДIЛЕРДI БАГАЛАУ

Мацалада Озбекстанныц терт облысындагы суармалы жерлерге суармалы сулармен тYсетiн цалцымалы Yйiндiлердi есептеу ндтижелерi келтiрiлген. Есептеулер Амудария езен суыныц лайлылыгын, суару ережелертщ негiзгi ауыл шаруашылыц дацылдар жэне топырац ерекшелiктерi Yшiн шамаларын ескере отырып ЖYргiзiлген.

142