CC BY
3в
№ 4(20), 2015
Науки о земле
161
УДК: 626.87:631.445.52 (479.242)
Искендеров М. Я.
Isgandarov M. Y.
ПРИЧИНЫ ЗАСОЛЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ ПРИАРАКСИНСКОЙ ЗОНЫ НАХИЧЕВАНСКОЙ АВТОНОМНОЙ РЕСПУБЛИКИ
CAUSES OF SOIL SALINIZATION OF ARAS RIVER ZONE OF NAKHCHIVAN AUTONOMOUS REPUBLIC
В статье изложены результаты четырёхлетних опытов по установлению причин засоления земель Приараксинской зоны Нахичеванской АР. Установлено, что основными причинами засоления земель данной зоны являются подпор водохранилища Араксинского гидроузла, фильтрация из оросительных каналов, а также завышенная норма полива. Земельный фонд Нахичеванской Автономной Республики очень ограничен и составляет 536,3 тыс. га. Из них 96,8 тыс. га. или 18 % общей валовой площади пригодны для орошения и сельскохозяйственного производства, причем основа часть орошаемых земель расположена в Приараксинской зоне. Для обеспечения орошаемых земель водой построено более 20 русловых и внерусловых водохранилищ с общим объемом воды 1818,5 млн м3. Среди этих водохранилищ самым крупным является водохранилище Араксинского гидроузла и ёмкость его составляет 1350 млн м3. До строительства этого водохранилища Приараксинской зоне уровень грунтовых вод залегал на глубине 5-10 м от дневной поверхности и земли, примыкающие к водохранилищу, были не засоленными. Степень засоления почвы изменились от 0,25 до 0,5 % по плотному остатку. Одного после строительства Араксинского водохранилища резко изменилась естественная отточность подземных вод в связи с подъёмом горизонта воды в р. Аракс и образованием подпора в зоне его влияния. Земли, примыкающие к водохранилищу, подвержены вторичному засолению с плотным остатком 1,6-3,4 %, уровень грунтовых вод поднялся до дневной поверхности. Установлено, что подпор, создаваемый водохранилищем Араксинского гидроузла, распространяется по берегам на расстоянии боле 3 км. Для уменьшения подпора в зоне влияние водохранилища предложено строительство береговой дрены и определены его оптимальные параметры. Установлено, что приток воды в береговую дрену со стороны водохранилища в 10 раза больше, чем боковой приток. При этом для снижения подпора оптимальное расстояние от водохранилища да береговой дрены составляет 80-100 м, а глубина закладки её - 3,0-3,5 м. Проведёнными исследованиями также выявлено, что наряду с подпором руслового водохранилища, на гидрогеолого-мелиоративную обстановку земель существенное влияние оказывают фильтрационные потери из оросительных каналов и не соблюдения режима и нормы полива. Водопадача на орошение в 2 раза превышает установленной (требуемой) нормы.
Ключевые слова: засоление, почва, подпор, водохранилище, фильтрация, поливная норма, уровень грунтовых вод, береговая дрена.
The article covers the results of four years of experiments on the causes of salinization of Aras river zone of Nakhchivan A.R. It was revealed that the main causes of soil salinization of this area are reservoir backwater of Aras hydro system, filtration from irrigation canals, as well as an increased watering rate. Land Fund of the Nakhchivan Autonomous Republic is very limited -536.3 thousand Ha. 96.8 thousand Ha of them or 18 % of the total gross area are suitable for irrigation and agricultural production, with the bulk of irrigated land is located in the Aras river zone. To provide the irrigated lands with water, more than 20 channel and off - channel reservoirs with a total volume of water 1818,5 mln. m3 have been built. The largest one among them is the reservoir of Aras hydroelectric complex and its capacity is 1350 mln.m3. Before the construction of this reservoir in Aras river zone the groundwater level was lying at the depth of 5-10 m from the surface and the land adjacent to the reservoir were free-salined. Soil salinity changed from 0.25 to 0.5 % by solid. After the construction of Aras reservoir, the natural groundwater outflow changed dramatically due to the rise of water level in the Aras River and formation of the backwater in the zone of its influence. Land adjacent to the reservoir are subject to secondary salinization with 1,6-3,4 % solid, the level of groundwater has risen to the daylight surface. It was found that the backwater created by reservoir of Aras hydroelectric complex, extends along the banks for the distance more than 3 km. To reduce the backwater in the zone of reservoir influence, the construction of a coastal drain was proposed, and its optimal parameters were determined. It was found that the water flowing level in the coastal drain from the reservoir is 10 times higher than the side flowing. At the same time to reduce the backwater, the optimal distance from the coast drain to reservoir is 80-100 m, and the depth of its laying - 3.0-3.5 m. The investigations conducted also revealed that in addition to the backwater of the channel reservoir, the hydrogeological and meliorative situation of land is significantly affected by abstraction loss from irrigation canals and non-adherence of regime and irrigation norms. Water supply for irrigation 2 times exceeds the set (required) norms.
Key words: salinization, soil, backwater, reservoir, filtration, irrigated, level, groundwater, coastal drain.
Общий земельный фонд Нахичеванской Автономной Республики (АР) составляет 536,3 тыс.га, в том числе пригодных к орошению по условиям рельефа (с уклоном до 0,1) 96,8 тыс. га или 18 % общей валовой площади. Основная часть орошаемых земель находится в Приараксинской зоне. Оросительная сеть главным образом неинженерного типа. За последние годы фонд орошаемых земель значительно расширился. Для обеспечения орошаемых зе-
мель водой построено много водохозяйственных сооружений. Только за последнее десятилетие в Нахичеванской АР введены в эксплуатацию более 10-ти крупных водохранилищ. В связи со строительством водохозяйственных сооружений изменились ирригационные и гидрогеолого-мелиоративные условия земель [3]. Под влиянием ирригационного строительства значительно поднялся уровень грунтовых вод (УГВ) и уменьшились урожаи сельскохозяйственных
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
культур. Земли автономной республики в той иной степени подвержены засолению. В связи с этим возникала необходимость разработать мероприятия по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель [4].
Целью исследований являлось изучение мелиоративного состояния земель Нахичеван-ской АР и установление причин засоления орошаемых почв для разработки мероприятий по их улучшению.
Объект и методика исследований. Объектом исследований являются земли Приарак-синской зоны, водохранилище Араксинского гидроузла и оросительные каналы.
Засоление земель изучено по данным солевых съемок, подпор водохранилища - по данным режимных наблюдений за уровнем грунтовых вод, фильтрация из канала определена путём измерения расхода воды по длине потока, приток в береговую дрену установлен аналитическим методом, а водоподача на орошение определена по водосливам, установленными на каналах.
Результаты и обсуждение. Обследованием установлено, что наиболее сложные мелиоративное условия имеют место в Ба-бекском районе. Поэтому приступили к детальному обследованию и проведению научно-исследовательских работ, а также закладке опытно-экспериментальных участков на территории этого района.
Для выявления причини засоления земель на территории Бабекского района был выбран опытный участок площадью 200 га, находящийся в зоне влияния водохранилища Араксинского гидроузла и магистрального канала «Карачуг». Такое расположение опытного участка позволи-
Араксинского гидроузла, фильтрация из оросительных каналов и орошение большими нормами.
Для определения зоны (длины) распространения подпора, создаваемого водохранилищем Араксинского гидроузла, на опытном участке в различных точках перпендикулярно к берегу водохранилища заложены наблюдательные скважины. По ним установлено фактическое положение УГВ и горизонта воды в водохранилище. Результаты измерений приведены в табл. 2.
ло изучить влияние водохранилища на гидрогеологические условия территории, определить фильтрационные потери из каналов и фактическую водоподачу на орошение.
Опытный участок типичный для Нахиче-ванской впадины, характеризуется развитием суглинисто-глинистых и сероземно-дуговых почв. Механический состав почвогрунтов и ли-тологический разрез опытного участка в плане и по профилю неоднородны. Покровный слой участка мощностью 6-8 м представлен современными суглинистыми отложениями. В нижней части покровного слоя вскрывается водоносный слой мощностью 13-17 м. Состав его выражен песчаным и редкогравелистыми материалами с прослойками глины.
Анализ фондовых материалов показал, что до строительства водохранилища Араксинско-го гидроузла засоления земель в зоне не наблюдалось. В 1968 г., по данным проектного института «Азгипроводхоз», земли, примыкающие к водохранилищу, были незасолёнными. Степень засоления почвы изменилась от 0,25 до 0,5 % по плотному остатку. УГВ залегал на глубине 5-10 м от дневной поверхности. В 1972 г., после окончания строительства водохранилища Араксинского гидроузла, резко изменилась естественная отточность подземных вод, в связи с подъёмом горизонта в р. Аракс. По данным солевых съёмок, засоленные почвы составили 1,63-3,4 % по плотному остатку (табл.1). Анализ данных опытов и режимных наблюдений, проведённых в течении 4-х лет показал, что одним из основных факторов отрицательно влияющих на почвенно-мелиоративную обстановку является подпор водохранилища.
Таблица 2 - Подпор, создаваемый водохранилищем Араксинского гидроузла
Расстояние от берега водохранилища до наблюдательной точки, м 450 670 1400 2030
Величина подъема уровня воды в наблюдательной скважине (подпор), м 1,50 1,18 1,35 0,98
Таблица 1 - Засоление метрового слоя почвы, %
№ точек нсо3 С1 Са" щ ■■ Ма- + К ■■ Плотный остаток
1 0,025 0,46 1,07 0,13 0,06 0,50 2,34
2 0,025 0,65 1,35 0,28 0,06 0,64 3,06
3 0,024 0,76 0,86 0,21 0,06 0,56 2,58
4 0,023 0,70 1,14 0,34 0,15 0,60 2,83
5 0,026 0,53 1,46 0,26 0,04 0,67 2,95
6 0,025 0,35 0,74 0,14 0,05 0,34 1,63
7 0,022 1,59 1,33 0,30 0,05 0,83 3,39
8 0,023 0,62 0,96 0,18 0,06 0,56 2,36
9 0,021 1,03 0,82 0,24 0,08 0,65 2,88
10 0,023 0,78 0,89 0,20 0,07 0,58 2,53
в
№ 4(20), 2015
01 = к
н2 - %
2 I
(1)
02 = к Н д ,
Науки о земле
163
По данным таблицы видно, что при подъёме уровня воды в водохранилище на 2 м, подпор грунтовых вод на расстоянии 450 м от берега водохранилища составляет 1,5 м, а на расстоянии 2030 м - 0,98 м. Поэтому за счёт подъёма УГВ происходит сильное испарение воды, что приводит к засолению земель. Для уменьшения величины подпора в зоне влияния водохранилища необходим береговой дренаж. Для установления оптимального параметра береговой дрены наибольший практический интерес представляет определение величины притока воды из водохранилища в дрену.
В таких случаях вода в береговую дрену поступает со стороны водохранилища и со дна дрены. Величину этих притоков в естественных условиях не возможно определить экспериментальным путём. Поэтому нами использован аналитический метод.
Боковой приток воды из водохранилища в береговую дрену определён по формула Дю-пюи [1]:
где к - коэффициент фильтрации, м/сут;
Н - действующий напор от отметки дна дрены до отметки уровня воды в водохранилище, м;
к0 - глубина воды в дрене или наполнение
её, м;
I - расстояние от оси дрены до уреза воды в водохранилище, м.
Приток воды через дно дрены определён по формуле Н. Н. Павловского [2]
(2)
где 0 - приведённый фильтрационный расход. Значение д определяют по специальному графику в зависимости от а =1 / (1+Ь)
Р =1 /Т (Ь - половина ширины береговой дрены, м; Т - расстояние от дна дрены до водоупора, м).
При подъёме горизонта вод в водохранилище величина действующего напора (Н) составляет 2,5 м. При известных параметрах 1=100 м; Н=2,5 м; к=5 м/сут; к0=0,5 м; 7=17 м; Ь=1,0 м; а=0,99; Р=6,0 с помощью формул (1) и (2) установлено, что приток из водохранилища со дна дрены составляет 1,54 м3/сут на 1 пог.м., т. е. почти в 10 раз больше, чем боковой приток.
Мелиоративная практика подтверждает, что фильтрационные потери из каналов и искусственных водохранилищ способствует подъёму УГВ, что в конечном счёте ведет к засолению земель. На опытном участке изучены фильтрация из каналов и фактическая водоподача на орошение.
Фильтрацию из магистрального канала Ка-рачуг изучали, измеряя расход воды по длине потока, и по разности расходов воды определяли величину фильтрации (0). В начальной и конечной частях опытного участка были заложены створы, в каждом из них - ещё два створа с расстоянием между ними 20 м. В середине створов измеряли глубину воды в канале, ширину канала по дну и коэффициент заложения откосов. Затем было рассчитано живое сечение канала (ю). С помощью поплавка и секундомера в каждом створе, разделив пройденный путь на время, определяли поверхностную скорость движения воды в канале (V).
По поправочному коэффициенту была рассчитана средняя скорость движения воды в канале. По известной формуле
0 = V • ю (3)
определен расход канала в каждом створе. Результаты расчёта и опытные данные приведены в табл. 3.
Таблица 3 - Определение фильтрационных потерь из канала Карачуг
№ створа Живое сечение канала ю, м2 Расстояние между створами 1, м Время г, с Поверхностная скорость, V„, м/с Поправочный коэффициент, К Средняя скорость V, м/с Расход в сечении 0, м3/с Разность расходов (Я1-Я2=Я) м3/с на 20 м
1-1 11-11 6,29 7,05 20 20 33 37 0,6060 0,5405 0,90 0,90 0,5454 0,4865 3,4306 3,4298 0,0008
Из табл. 3 видно, что при расходе около 40 л/с на 1 км длины канала вода идёт на питание грунтовых вод. Объясняется это тем, что половина Карачугского магистрального канала не имеет облицовки. Интенсивная фильтрация из канала способствует снижению его КПД и повышению УГВ.
Наряду с изучением подпора водохранилища Араксинского гидроузла и фильтрации Карачугского канала, изучена фактическая водоподача на орошение сельскохозяйственных культур.
На опытном участке выращивали озимую пшеницу. Для учёта подаваемой воды на оросительных каналах были установлены водосливы и при
поливе проводили замеры расхода поливных вод. В период вегетации фактическая водоподача в 1-ом году опыта составляла 6450 против 3100 м3/ га, а во 2-ом году - 5800 против 2500 м3/га.
Учёт водоподачи показывает, что фактическая оросительная норма почти в 2,2 раза превышает требуемую, поэтому увеличивается инфильтрация и тем самым происходит подъём УГВ [5].
Заключение. Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. До строительства водохранилища Араксинского гидроузла в Приараксинской зоне Нахичеванской АР засоление земель не наблюдалось. За счёт подъёма гори-
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
зонта воды в водохранилище изменилась естественная дренированность Приарак-синской зоны;
2. Подпор водохранилища, фильтрационные потери из каналов и завышенная водопод-ача на орошение способствует подъёму УГВ и в результате происходит испарение грунтовых вод что приводит к засолению почв;
3. Для уменьшения подпора и площади его распространения следует строить вдоль водохранилища береговой дренаж.
4. Для предотвращения фильтрация из канала необходимы противофильтрационные мероприятия с реконструкцией существующей оросительной системы;
5. С целью предотвращения и предупреждения подъёма УГВ и засоления земель необходимо также установить строгий контроль за водоподачей на орошение и осуществлять строительство коллекторной дренажной сети на орошаемых землях.
Литература
1. Каменский Г. Н. Основы динамики подземных вод. М. : Госгеолитиздат, 1943.
2. Чугаев Р. Р. Гидравлика. М. : Энергия, 1970.
3. Гасанов С. Т., Искендеров М. Я., Магерра-мов Г М. Возникнование засоления в На-хичеванской АССР и пути его предотвра-шения // Материалы делегатного съезда Всесоюзного общество почвоведов. Ташкент, 1985. Ч. 5. С. 61.
4. Искендеров М. Я. Влияние ирригационного строительства на почвенного мелиоративную обстановку земель Ильичевского района Нахичеванской АССР / НТ о АзНИ-ИГиМ. Тема 067. 945. Баку, 1987-1988 гг. С. 35-49.
5. Искендеров М. Я., Гасанов С. Т. Влияние Араксинского водохранилища на мелиоративное состояние прилегающих земель // Мелиорация и водное хозяйства. 2013. № 5.
References
1. Kamensky G. N. Fundamentals of dynamics of groundwater. - M. : Gosgeolitizdat, 1943.
2. Chugaev R. R. Hydraulics. M. : Energy, 1970.
3. Hasanov S. T., Iskandarov M. Ya., Maharramov G. M. Occurrence salination in the Nakhichevan Autonomous Republic and his ways predotvrasheniya // Materials delegatnogo Congress-Union Society of Soil Scientists. Tashkent, 1985. Part 5. S. 61.
4. Iskenderov M. Ya. Effect of irrigation projects on land reclamation situation Illichivsk district Nakhichevan ASSR / NT on AzNIIGiM. 067. 945. Subject Baku, 1987-1988. S. 35-49.
5. Iskenderov M. Ya., Hasanov S. T. Influence of Araz reservoir on the ameliorative condition of surrounding land // Amelioration and Water Management. 2013. № 5.
