CC BY
1УДК 551.510.42
ОЦЕНКА ВЫНОСА ВЗВЕШЕННЫХ НАНОСОВ НА ОРОШАЕМЫЕ ЗЕМЛИ С ПОЛИВНОЙ ВОДОЙ ИЗ РЕКИ АМУДАРЬИ И ПИТАЮЩИХСЯ ИЗ НЕЕ КАНАЛОВ
Н. Г. Верещагина1, В. Е. Чуб2, А. А. Щетинников3, А. М. Мухаметзянова4
1Канд. хим. наук
(Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Узбекистан)
2Доктор геогр. наук
(Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Узбекистан)
3Старший научный сотрудник (Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Узбекистан)
4Техник первой категории (Научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Ташкент, Узбекистан)
E-mail: sanigmi@albatros.uz
Ключевые слова: орошение земель, нормы полива, взвешенные наносы, дренажный сток.
Аннотация. Приводятся результаты расчетов выноса взвешенных наносов с поливной водой на орошаемые земли в четырех областях Узбекистана. Расчеты проведены с учетом мутности воды в р. Аму-дарье, величины оросительных норм для основных сельхозкультур и особенностей почв.
Во время поливов на орошаемые земли вместе с водой выносятся содержащиеся в ней взвешенные наносы. Нами рассчитано их количество, поступающее на поля в южных районах Сурхандарьинской, Кашкадарьинской, Бухарской областей и во всей Хорезмской области Узбекистана. Вода для поливов изымается в верхнем и среднем течении реки Амударьи. Две первые области являются самыми южными: Сурхандарьинская лежит между 37°20/ и 38°, Кашкадарьинская несколько севернее - между 37°40/ и 40° северной широты; орошаемая из Амударьи часть Бухарской области - между 39 и 40°, а Хорезмская область уже севернее - между 42 и 43° северной широты. В Сурхандарьинской и Кашкадарьинской областях суммы эффективных температур, то есть 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 - 4800-5800 и 4000-5000° С, поэтому площади под хлопчатником здесь заметно меньше, чем в двух первых. По данным Госкомстата Республики Узбекистан в 2011 году в четырех перечисленных 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 (таблица 1).
Таблица 1 - Площади орошаемых земель под разными сельскохозяйственными культурами в 2011 году, га
Административные области Общая орошаемая площадь Площадь земель под сельскохозяйственными культурами
зерновые и зернобобовые рис хлопчатник картофель бахчевые
Бухарская 239 733 92 620 4 109 641 3908 1893
Кашкадарьинская 396 520 166 867 1 162 171 6351 5340
Сурхандарьинская 265 569 115 126 1 119 041 9148 2919
Хорезмская 210 376 59 749 17500 95 562 5520 6144
Всего по Республике Узбекистан 1 240 6512 483 5562 536 0582 *3 *3
1 Посевные площади отсутствуют. 2 Площади приведены с учетом других (не основных) административных областей. 3 Данные отсутствуют.
Эти цифры показывают стремление нашей страны к продовольственной независимости: хотя сейчас под хлопчатником занята большая часть орошаемых земель, но она не достигает и половины их, а во времена бывшего СССР его посевы занимали до 80 % [6]. Сейчас посевные площади под продовольственные культуры превышают площади, занятые хлопком.
Чтобы рассчитать количество взвешенных наносов, поступающих на орошаемые земли, нужно знать оросительные нормы, то есть количество воды, подаваемое на 1 га поля за вегетационный период (апрель - сентябрь) в м3. 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 и 7-8 гидромодульных районах почти вдвое (таблица 2).
Таблица 2 - Оросительные нормы для условий административных областей, м3/га
Административные области Гидромодульный район Зерновые и зернобобовые Рис Хлопчатник Картофель Бахчевые
Бухарская 1-й - 2-й (тяжелые почвы) 5800 30000 10250 10000 7100
7-й - 8-й (легкие почвы) 3750 23000 6300 6000 4350
Кашкадарьинская 1-й - 2-й (тяжелые почвы) 6600 30000 9500 9800 8100
7-й - 8-й (легкие почвы) 4000 23000 6000 5400 3400
Хорезмская 1-й - 2-й (тяжелые почвы) 3900 30000 7200 8500 5800
7-й - 8-й (легкие почвы) 2500 23000 4300 5600 3400
Сурхандарьинская 1-й - 2-й (тяжелые почвы) 6700 30000 10000 9500 8300
7-й-8-й (легкие почвы) 4500 23000 6400 5000 4000
Несмотря на высокую транспирацию в самых южных областях Узбекистана - Сурхан-дарьинской и Кашкадарьинской - и недостаток воды для орошения, для этих областей 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 в 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 %.
Научно обоснованные расчетные оросительные нормы (проектные) для почв повышенной водопроницаемости, например, для хлопка - от 6000 до 7500 м3/га, а в таблице 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 11 000 м3/га.
В 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 Кашкадарьинской области вода для орошения поступает по Каршинскому магистральному каналу, берущему воду из реки 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 Аму-Бухарскому каналу, 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 (см. таблицу 1), но в ней наиболее разветвленная сеть оросительных каналов: имеется семь крупных с водозаборами свыше 50 м3/с [2].
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 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, Дружба и Диванкульский, со средними годовыми расходами 86 и 72 м3/с соответственно, питающие соленое озеро Сарыкамыш в Туркменистане.
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 1-го и 2-го гидромодульных (тяжелые почвы) и для 7-го - 8-го (легкие почвы). Для тяжелых почв оросительные нормы почти в два раза выше, чем для легких хорошо водопроницаемых. Результаты расчетов приведены в таблице 3. Как видно из этой таблицы, самые высокие выносы наносов на поля следует ожидать на посевы хлопка и картофеля в Кашкадарьинской и Бухарской областях. Так, в Бухарской области в 1-ми 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 1 га. На поля 1-го и 2-го гидромодульных районов (легкие почвы) - почти 16 т на 1 га (см. таблицу 3).
В Хорезмскую область вода поступает из Амударьи ниже Туямуюнского 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 описанных областях.
При расчетах выноса взвешенных наносов районы, подкомандные разным каналам, определены по справочным политико-административным картам соответствующих областей и перечислены в таблице 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 органы гидрометеослужбы, ни Минсельводхоза 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 - низкие КПД (45 - 50 %) - и техники полива [3].
Коллекторно-дренажные воды - воды, вытекающие из дрён 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 вернувшихся в русла поверхностным и подземным путем ниже по течению. Раньше часто практиковалась откачка воды из вертикальных дрён на полях и подача ее в концевой коллектор, откуда она попадала в реку. Сейчас многие вертикальные дрёны забиты наносами и не работают.
Таблица 3 - Расчет количества взвешенных наносов, выносимых оросительной водой на поля, на 1 га
Гидромодульны е районы Мутность воды, г/м3 Оросительная норма, м3/га Кол-во взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га Кол-во взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га Кол-во взвешенных наносов, т/га Оросительная норма, м3/га Кол-во взвешенных наносов, т/га
Зерновые и зернобобовые Хлопчатник Картофель и овощи Бахчевые
Сурхандарьинская область (Ангорский, Джаркурганский, Кызырыкский, Музрабатский, Термезский районы)
1-й-2-й (тяжелые почвы) 1750 6700 11,72 10000 17,5 9500 16,62 8300 14,52
7-й- 8-й (легкие почвы) 1750 4500 7,87 6400 11,2 5000 8,75 4000 7,0
Кашкадарьинская область (Касбинский, Нишанский, Чиракчинский, Мубарекский, Дехканабадский, Миришкорский районы)
1-й-2-й (тяжелые почвы) 2440 6600 16,10 9500 23,18 9800 23,91 8100 19,76
7-й- 8-й (легкие почвы) 2440 4000 9,76 6000 14,64 6400 15,62 3400 8,30
Бухарская область (Алатский, Каракульский, Бухарский, Каганский, Караулбазарский районы)
1-й-2-й (тяжелые почвы) 2530 5800 14,67 10250 25,93 10000 25,30 7100 17,96
7-й - 8-й (легкие почвы) 2530 3750 9,49 6300 15,94 6300 15,94 4350 11,01
Хорезмская область (Гурленский, Янгибазарский, Шаватский, Ургенчский, Хивинский, Янгиарыкский, Ханкинский, Багатский, Кашкупырский, Хазараспский районы)
1 -й - 2-й (тяжелые почвы) 220 3900 0,86 7200 1,58 8500 1,87 5800 1,28
7-й- 8-й (легкие почвы) 220 2500 0,55 4300 0,95 5600 1,23 3400 0,74
Х. Махсудов с соавторами [4] 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 л/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.
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 м3 с 1 га [7]. Из них ирригационное питание, то есть сброс вод с орошаемых полей, составляет 80 %, или 520 м3 с 1 га в среднем. В Сурхандарьинской орошаемой зоне коллекторно-дренажные воды ирригационно-подземного питания, где средний объем дренажно-сбросных вод в реки равен 1000 м3/га, из них сброс вод с орошаемых полей 60-70 %, то есть 600-700 м3 с 1 га.
Как указывалось, в концевые коллекторы с полей смывается за полив 7,3 т наносов с 1 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 1 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 Сурхандарьи.
В среднем течении Амударьи смывается также 7,3 тс 1 га наносов. Здесь сброс вод дрён с полей составляет 520 м3/га, а поскольку в концевой коллектор доходит примерно 20 % этого смыва - 1,46 тс 1 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 реку Амударью. Тогда мутность воды в коллекторах в среднем течении Амударьи будет ориентировочно 560 г/м3.
Из этих расчетных значений был подсчитан общий сток взвешенных наносов крупных коллекторов в реку Амударью от г. Термеза до Туямуюнского водохранилища, который составил весьма ориентировочно 4142 тыс. т в год, или 3 % от поступления наносов в систему Туямуюнских водохранилищ.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Атлас Узбекской ССР (комплексный). - М.; Ташкент: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1982. - С. 69.
[2] Карта «Ирригация и мелиорация Республики Узбекистан». - Ташкент: Госкомземгеодезкадастр, 2012.
[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: 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. - Ташкент: МСХУз, 1978. - Вып. 16. - С. 126-134.
[5] Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 560 с.
[6] Средняя Азия / Под общей ред. И. П. Герасимова. - М.: Наука, 1968. - 484 с.
[7] Чембарисов Э.И., Бахритдинов Б.А. Гидрохимия речных и дренажных вод Средней Азии. - Ташкент: Укитувчи, 1989. - 232 с.
REFERENCES
[1] Atlas of the Uzbek SSR (set). Moscow; Tashkent: Main Administration of Geodesy and Cartography of the Council of Minister of the USSR, 1982. P. 69.
[2] Map "Irrigation and melioration of the Republic of Uzbekistan". Tashkent: GOSKOMZEMGEOKADASTR, 2012.
[3] Mavlyanov N.G., Ikramov R.K. About the way of water management in Uzbekistan. Create a system of rational use of surface and ground water of the Aral Sea. Tashkent: GIDROINGEO, 2003. P. 8-9.
[4] Maksudov H., Pagasyan K., Zusina I. Irrigation in cotton fields and some of its control. Saline soil in Uzbekistan and the issues of their reclamation and melioration: Proceedings of the institute of Soil Science and Agricultural Chemistry. Tashkent: MSHUz, 1978. Vol. 16. P. 126-134.
[5] Pleshkov Y.F. River flow regulation. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1975. 560 p.
[6] Central Asia. Under the general ed. I. P. Gerasimov. Moscow.: Science, 1968. 484 p.
[7] Chembarisov E.I., Bahritdinov B.A. Hydrochemistry of river and drainage water in Central Asia. Tashkent: Ukituvchi, 1989. 232 p.
ЭМУДАРЬЯ 0ЗЕНШЕН ЦОРЕКТЕНЕТ1Н СУАРМАЛЫ КАНАЛ СУЛАРЫМЕН СУАРМАЛЫ ЖЕРЛЕРГЕ НАСОСТАР ТАРТУДЬЩ БАГАСЫН ШЫГАРУ
Н. Г. Верещагина1, В. Е. Чуб2, А. А. Щетинников3, А. М. Мухаметзянова4
1Хим. гылым. канд. (Гидрометеорологияльщ гылыми-зерттеу институты, Ташкент, взбекстан)
2Геогр. гылым. докторы ((Гидрометеорологияльщ гылыми-зерттеу институты, Ташкент, взбекстан)
3Ага гылыми кызметкер (Гидрометеорологиялык гылыми-зерттеу институты, Ташкент, взбекстан)
4Бiрiншi санатты техник (Гидрометеорологиялык гылыми-зерттеу институты, Ташкент, взбекстан)
TipeK сездер: суармалы жерлер, суару нормалары, тартылган наностар,сусYЦFiriш агын.
Аннотация. Макалада взбекстанныц терт облысындагы суармалы жерлердi сумен суару насостар тартудыц есептерш шыгару нэтижелерi келпрщген. Эмудария ез. суларыныц ылайлыгын, топырактарыныц ерекшелiктерi мен непзп ауылшаруашылык мэдениеп Yшiн суармалы норманыц келемш есептей келе есептер керсетшген.
ESTIMATION OF SUSPENDED MATTER REMOVAL TO IRRIGATION LANDS BY IRRIGATION WATER FROM AMUDARYA RIVER AND ITS CANALS
N. G. Vereshagina1, V. E. Chub2, A. A. Shetinnikov3, A. M. Mukhametzyanova4
1PhD, Scientific Research (Hydrometeorological Institute of Uzhydromet, Tashkent, Uzbekistan) 2Doctor of Geographical science, Scientific Research (Hydrometeorological Institute of Uzhydromet,
Tashkent, Uzbekistan)
3Senior researcher, Scientific Research (Hydrometeorological Institute of Uzhydromet, Tashkent, Uzbekistan) 4Technician first category, Scientific Research (Hydrometeorological Institute of Uzhydromet, Tashkent, Uzbekistan.
E-mail: sanigmi@albatros.uz)
Keywords: irrigation, irrigation norms, suspended sediments, drainage effluent.
Abstract. Some results of the calculation of suspended matter removal with irrigation water to the agricultural lands of four districts of Uzbekistan are presented. It was done on the base on the estimation of the water turbidity of Amudarya River and taking into consideration the irrigation rates for main crops and soil features.
