CC BY
43
УДК 631.67:626/627
Т.Я. Молчанова
ПРОДУКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ И УЧЕТ
ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ ИЗ ВОДОЕМОВ-НАКОПИТЕЛЕЙ, ПОСТРОЕННЫХ В ЗАПАДНОЙ КУЛУНДЕ
Ключевые слова: орошаемые земли, эффективность использования, почвы, гидрогеологические условия, фильтрация, водоемы-накопители, уровень грунтовых вод, гидротехническое сооружение, пленочное покрытие, кольматаж, заболачивание, грунты.
Введение
Опыт предыдущих лет показал, что в степных районах Западной Кулунды наиболее выгодно заниматься орошением многолетних трав и овощных культур. При внесении требуемого количества удобрений при регулярном орошении обеспечивается гарантированный урожай зеленой массы многолетних трав до 5000 к. ед. с гектара. Урожай травостоя, состоящего из кострово-люцерновой смеси и экспар-цета, стабильнее и выше чистых посевов. Смеси многолетних трав подавляют сорную растительность, лучше используют воду и солнечную энергию. Оросительная норма для многолетних трав в условиях Кулунды колеблется в пределах 40005000 м3/га воды [1].
Продуктивное использование орошаемых земель степных районов — одна из важных проблем современного сельского хозяйства. Климатическая неустойчивость и недостаточная обеспеченность растений атмосферными осадками в Западной Ку-лунде для получения стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур требуют орошения. Низкая эффективность использования поливных земель в значительной мере обусловлена отсутствием государственного финансирования.
В результате многолетнего орошения для повышения эффективности поливного земледелия были решены следующие задачи:
- дана оценка изменений гидрогеологических условий, состава и свойств почв под влиянием орошения;
- установлена количественная связь между гидрогеологическими показателями и определяющими их факторами;
- разработан мониторинг орошаемых земель.
Особенностью почв Западной Кулунды является слабая водоудерживающая способность, обусловленная гранулометрическим составом — супесчаные каштановые почвы характеризуются незначительным содержанием в них ила, малой гуму-сированностью, небольшой удельной поверхностью, крупной пористостью.
Объемная масса верхнего горизонта почвы составляет 1,38-1,54 г/см3, увеличиваясь с глубиной до 1,7 г/см3. Плотность почвы в слое 0-10 см составляет 2,67 г/см3, в слое 110-120 см — 2,71 г/см3. Общая порозность в пахотном слое составляет 42,5-46,3%, а в нижележащих слоях — 36-38% [2].
Интенсивный влагообмен является основным недостатком в зоне аэрации, что приводит к вторичному засолению почв и изменению их физико-механических свойств.
Объекты и методы исследований
В Западной Кулунде построено более 80 искусственных водоемов-накопителей, оборудованных на дне противофильтра-ционными защитами из полиэтиленовой пленки [3]. Однако из-за нарушения герметичности пленки и механических повреждений вблизи бассейнов происходит подъем уровней грунтовых вод. Величина фильтрационных потерь зависит от инженерно-гидротехнических факторов и от инженерно-геологических условий участка орошения. Объектами изучения являются:
1) водоемы-накопители и возникающие процессы на прилегающие грунты на орошаемых землях Западной Кулунды;
2) в процессе орошения в зоне аэрации на относительно водоупорных прослоях
38
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 12 (62), 2009
суглинков и глин могут возникать ирригационные верховодки, размеры которых зависят от разницы коэффициентов фильтрации проницаемых и слабопроницаемых пород и величины фильтрационных потерь из водоемов-накопителей. Водоем-накопитель служит для накопления и естественного подогрева подземных вод, имеющих температуру 4...70С;
3) фильтрационные потери из закрытой сети изменяются от 50 до 70 мм. За вегетационный период при поливных нормах 200-250 м3/га на фильтрацию теряется около 150-200м3/га оросительной воды.
Кроме потерь дефицитной воды из водоемов происходит суффозионный процесс по направлению движения фильтрационного потока [1].
Методы исследования представляют собой сочетание полевых наблюдений и математического моделирования на двух орошаемых участках в ОПХ «Ключев-ское» и совхозе «Победа» Кулундинского района.
Результаты исследований и их обсуждение
Характер фильтрационных потерь хорошо представлен выражением, предложенным А.Н. Костяковым [4]:
о* =-
Т в
где — процент удельных потерь воды на 100 м.п. оросителя;
А и в — параметры, зависящие от водно-физических свойств;
Т — время от начала работ оросителя. Потери воды на впитывание и фильтрацию из оросителя с пленочным покрытием дна после заполнения пустот илистыми частицами прекратились через 10 ч работы.
Объем теряющейся на инфильтрацию воды из водоемов 8 тыс. м2 составил 5001200 м3/сут. из водоема без противо-фильтрационной одежды, в зависимости от глубины накопления 0,5-1,3 м. Из водоема с суглинистым покрытием дна толщиной 15-18 см потери в начальный период работы (в течение 35 дней) составили 1250 м3/сут. при глубине наполнения 0,8-1,1 м. Затем в результате взмучивания и кольматажа потрескавшегося в зимний период дна водоема потери уменьшились до 300, 200, 100 м3/сут.
Общий слой испарения с водной поверхности 20 м2 составил, мм: в мае — 101,2; в июне — 120,0; в июле — 137,5;
в августе — 79,7;
в сентябре — 107,8;
всего — 550.
В 2001-2004 гг. были проведены полевые исследования на опытных участках. На расстоянии 20, 30, 50 м от водоема-накопителя были пробурены три скважины ручным буром на глубину 1,5 м и заложен один шурф на расстоянии 100 м.
При заполнении водой накопителя в скважинах в течение суток наблюдалась различная высота столба воды. В скважине 1 (расстояние 20 м) ^ = 0,008 м, в скважине 2 (расстояние 30 м) ^ = 0,0075 м и в скважине 3 (расстояние 50 м) ^ = 0,0069 м.
Наблюдая за уровнем воды в течение 3 суток, в скважинах отмечается значительная фильтрация (практически маловлажный грунт). При бурении скважин были отобраны грунты с интервалов с 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 см и отправлены в лабораторию для определения физико-механических свойств. В шурфе проводились фильтрационные испытания грунта. Данные приведены в таблице.
Водно-физические свойства изучались на лугово-каштановых обычных средне-мощных почвах.
Были определены следующие основные показатели:
1) скорость впитывания и суммарный расход воды с глубины 100 см — по Нестерову;
2) послойное определение объёмного и удельного весов, запасов влаги при естественной влажности и предельной полевой влагоёмкости (ППВ), максимальной гигроскопичности;
3) определение влажности грунта при заполнении водоема-накопителя.
Естественная влажность пахотного горизонта на момент обследования была высокой — 18,8% от объёма почвы или 70,1% от ППВ. Вниз по профилю влажность снижается до 8,8% от объёма почвы. В среднем для слоя 0-100 см естественная влажность составляет 16,1% от объёма почвы.
Запасы непродуктивной влаги в метровом слое — 770 м3/га.
Водоудерживающая способность почв в метровом слое не превышает 2120 м3/га.
Скорость впитывания при наливе с глубины 100 см изменялась от 0,91 мм/мин. в конце первого часа до 0,58 мм/мин. в конце второго часа и установилась в конце опыта — 0,58 мм/мин.
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 12 (62), 2009
39
О
ВЕДОМОСТЬ №_результатов измерений физико-механических свойств грунтов
по объекту Участок орошения в совхозе «Победа» Кулундинского района
о
Г) ■<
и
а> тз п ч
л
ф
X X
О
73 а> 73 х О
х
X а
Ф 73 п х
ю
О»
N° скважины, шурфов Глубина взятия образца Гигроскопич. Влажность, % Потеря массы образца, р (коррозия) Механический состав в % Пластичность в долях единиц Влажность грунта в долях единиц, V/ Плотность частиц грунта, р5, г/см3 Плотность сухого грунта, Г/СМ3 Плотность грунта, р, г/см3 Пористость, доли ед. Коэф. пористости Степень влажности, Б Угол откоса Коэффициент фильтрации, м*сут. Наименование грунта
о Л 10-5 гч ю гч 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,10 0,10-0,05 0,5-0,01 0,01-0,005 0,005 Граница текучести, V/, Граница раскатывания, wP Число пластич., ¡р в сухом под водой
с-1 0,2 5г прослой 1 3 24 25 29 6 4 8 0,18 0,13 0,05 Пес. п
0,4 11 г 1 5 8 40 28 10 3 3 2 8,39/2,62 Пес. ср.к.
0,6 11с 1 3 14 40 24 12 4 1 1 3,04/2,12 Пес. ср.к.
0,8 11 г 1 4 6 9 45 23 9 1 1 1 5,41/3,03 Пес. ср.к.
с-2 0,2 5г 3 20 69 7 1 - - 0,02 2,65 1,45 1,48 0,453 0,828 0,06 35° 29° Пес. м.
0,3 11 г 0,30 9 22 66 1 - 1 1 0,02 2,65 1,40 1,43 0,472 0,893 0,06 Пес. м.
0,4 11 г 8 21 65 4 1 - 1 0,02 2,65 1,47 1,50 0,445 0,803 0,07 Пес. м.
0,6 11 г 1 1 1 15 36 37 5 2 2 Пес. м.
0,8 11 г 1 2 5 47 27 11 2 3 2 Пес. ср.к.
с-3 0,2 11 г 1 34 56 7 1 - 1 0,02 2,65 1,41 1,44 0,468 0,879 0,06 35° 28° 8,39/5,79 Пес. м.
0,25 11 г 0,64 10 19 57 6 1 5 2 0,02 2,65 1,42 1,45 0,464 0,866 0,06 Пес. м.
3,0 11 г 1 6 8 11 38 20 11 4 1 - 0,02 2,65 1,43 1,46 0,460 0,853 0,06 36° 28° 2,90/2,24 Пес. ср.к.
0,35 11 г 2 15 67 13 1 1 1 0,02 2,65 1,45 1,48 0,453 0,828 0,06 Пес. м.
0,4 11 г 15 11 71 1 2 - - 0,04 2,65 1,37 1,42 0,483 0,934 0,11 Пес. м.
0,6 11 г 9 10 30 36 13 1 - 1 Пес. м.
0,8 11 г 1 2 5 47 29 11 3 1 1 Пес. ср.к.
ш 0,2 5г 1 1 6 23 32 24 1 5 7 не пластичн. 36° 30° Пес. п
0,4
0,6 11 г 1 6 69 14 5 3 2 Пес. м.
0,8 11 г 7 51 26 12 2 1 1 Пес. ср.к.
о ш я
о й
о -1 г
Примечание. 1. Гранулометрический состав грунтов определен ареометрическим методом после кипячения с аммиаком и ситовым методом после промывки ГОСТ 12536-79. 2. Объемный вес определен из полевых бюкс. 3. Влажность грунта определена весовым способом ГОСТ 5180-84. 4. Пластичность - стандартным методом ГОСТ 5180-84. 5. Удельный вес взят по табл. Д.Е. Полынина (Исследование грунтов в полевых условиях. Литвинов). 6. Угол естественного откоса песков в сухом состоянии и под водой определен в приборе УВТ-2. 7. Коэффициент фильтрации песков нарушенной структуры определен в приборе КФ - ООМ ГОСТ 25584-83.
Руководитель лаборатории: Молчанова
29.07.2004
Заключение
Весной величина максимальных потерь воды имеет большое значение до 1700 м3/сут., осенью уменьшается до 900 м3/сут. при полной глубине наполнения водой.
Экран из суглинка толщиной 15-18 см уменьшает потери воды из водоема в 4-6 раз за сезон. Водоем с экраном из полиэтиленовой пленки потерь воды на инфильтрацию не имеет.
С целью получения достоверной информации о мелиоративном состоянии земель необходимо выполнять крупномасштабную почвенно-мелиоративную оценку орошаемых территорий.
Библиографический список
1. Акуленко Ю.Н. Проблемы водных мелиораций в степной зоне Алтайского края / Ю.Н. Акуленко // Водные ресурсы Алтайского края, их рациональное использование и охрана. — Барнаул, 1978.
2. Бивалькевич В.И. Мелиоративное состояние орошаемых земель в Алтайском крае / В.И. Бивалькевич. — Барнаул, 1995.
3. Акуленко Ю.Н. Природно-мелиора-тивные условия опытно-производственных массивов орошения в Ценральной Кулунде / Ю.Н. Акуленко // Совершенствование гидротехнического строительства и мелиорации в Сибири. — Красноярск, 1976.
4. Костяков А.Н. Основы мелиорации / А.Н. Костяков. — 6 изд-е. — М., 1960.
+ + +
УДК 333.2.003.12(571.15) Н.М. Лучникова,
Л.М. Татаринцев
ОЦЕНКА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ
КОЛОЧНОЙ СТЕПИ АЛТАЯ
Ключевые слова: охрана земель, эко-лого-ландшафтная основа, агроланд-шафт, экологически устойчивый ландшафт, землепользование, почвоохранная оценка структуры посевных площадей, экономическая оценка землепользования, экологическая оценка территории, коэффициент экологической стабильности территории, балл антропогенной нагрузки.
Введение
Административный район — основная территориальная единица Российской Федерации, благополучие населения, качество жизни которого зависит от использования земельных ресурсов, принадлежащих муниципальному образованию. Качество жизни оценивается высоким уровнем развития экономики района, наличием чистой воды, окружающей природной среды, обеспечивающей здоровье людей. Создание благоприятных условий для жизни людей возможно на основе организации рационального использования и охраны земель — основного богатства любого муниципального образования.
В связи с этим актуальным становится разработка способов, поиск методов использования земель, позволяющих соблюсти эколого-социально-экономические требования землепользования.
Объекты и методы исследования
Объектом оценки была территория муниципального образования «Панкруши-хинский административный район» Алтайского края, расположенного в северозападной части Алтайского края на Приобском плато в условиях колочной степи (южной лесостепи).
Основная часть района входит в теплый слабоувлажненный район, который занимает наиболее возвышенную часть Приобского плато. Ложбина древнего стока делит район на две части. Южная часть района отличается более повышенной выровненной поверхностью; северная часть — пониженная и имеет замкнутые глубокие понижения. Остепненный характер рельефа способствует развитию ветровой эрозии, а очень пологие склоны лощино-образных понижений и логов способствуют водной эрозии, что привело к сниже-
41
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 12 (62), 2009
