CC BY
18
5. Mikhailov V.N., Dobrolyubov S.A.
Gidrologiya: uchebnik dlya vuzov. - М.: Berlin: izd-vo Direkt-Мedia, 2017. - 726 s.
6. Spitsin I.P., Sokolova V.A. Ob-
shchaya i rechnaya gidravlika. - L.: Gidrome-teoizdat, 1990. - 358 s.
7. Posobie po opredeleniyu raschetnyh gi-drologicheskih harakteristik. - L.: Gidromete-oizdat, 1984. - 248 s.
8. SP 33-101-2003 Opredelenie osnovnyh raschetnyh gidrologicheskih harakteristik. - М.: 2004. http://docs.cntd.ru/document/1200035578
9. Spravochnik po klimatu SSSR. Vupusk 13, chast 4. Vlazhnost vozduha, atmosfernye osadki, snezhny pokrov. - L.: Gidrometeo-izdat, 1968. - 357 s.
10. Spravochnik po gidravlicheskim ra-schetam. Pod red. Kisileva P.G. - М.: «Ener-giya», 1972. - 238 s.
11. Baryshnikov N.B. Gidravlicheskie soprotivleniya rechnyh rusel. - SPb.: RGGMU, 2003. - 144 s.
The material was received at the editorial office
30.09.2020
Information about the author Batchaev Ilyas Ibragimovich, a researcher of the laboratory of hydrology of mountain areas of the Department of ecological researches FSBI «VSI»; 360030, Nalchik, pr. Lenina, 2; [email protected]
УДК 502/504:551.48: 626.81 Б01 10.26897/1997-6011/2020-5-102-109
ДХ ДОМУЛЛОДЖАНОВ1, Р. РАХМАТИЛЛОЕВ2
1 Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии, г. Душанбе, Республика Таджикистан;
2 Таджикский аграрный университет им. Ш. Шотемур, г. Душанбе, Республика Таджикистан
ВОДНЫЙ БАЛАНС ДОМОХОЗЯЙСТВ И ОЦЕНКА ОБЪЕМА ВОДЫ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ В АГРОЛАНДШАФТАХ БАССЕЙНА Р. КЫЗЫЛСУ-ЮЖНАЯ
В статье представлены результаты проведенных полевых исследований и наблюдений на территории холмистого, низкогорного и предгорного агроландшафтов бассейна реки Кызылсу-южная, Таджикистан. С учетом высотного расположения домохозяйств и количества выпадения атмосферных осадков в бассейне реки уточнены ежегодные объемы накапливаемой воды с использованием низкозатратных систем сбора и хранения атмосферных осадков. Установлен объем накапливаемой воды в системах сбора и хранения осадков, определены объемы воды, используемые для коммунальных и бытовых нужд, водопоя скота, и уточнены объемы воды, которые можно использовать для орошения сельскохозяйственных культур на приусадебных участках. Определены возможные площади орошения приусадебных участков в зависимости от разной обеспеченности осадками. Установлено, что во влажные годы (при обеспеченности осадков около 10%) объем собранной воды при использовании капельного орошения будет достаточным для орошения 0,13 га, а в сухие годы (при 90%-ной обеспеченности) можно орошать лишь 0,03 га приусадебного участка. В масштабе бассейна общая площадь орошения во влажные годы может составлять 4497 га, а в сухие годы - всего 1087 га. С учетом прогнозов роста населения к 2030 г. и увеличения количества домохозяйств общая площадь орошения приусадебных участков во влажные годы может составить 5703 га, а в сухие годы - 1379 га. Выращивание сельскохозяйственных культур на приусадебных участках в условиях орошения способствует значительному увеличению продуктивности земельных угодий и повышает эффективность использования водных ресурсов бассейна реки Кызылсу-южная.
Система, осадки, площадь водосбора, водный баланс, капельное орошение, сухой год,
влажный год, обеспеченность.
Введение. Подъем воды с помощью насосных станций для орошения сельскохозяйственных культур и водообеспечения
домохозяйств на площади агроландшафтов бассейна реки Кызылсу-южная требует весьма больших капиталовложений
на строительство и эксплуатацию системы, связанных с большой высотой подъема воды (до 500 м и более), дальними расстояниями транспортировки воды до населенных пунктов, превышающих 10...20 км. В этих условиях себестоимость доставки воды с помощью насосных станций может быть дороже, чем привозная вода. Использование подземных вод из глубин более 120.200 м — тоже дорогое решение. Поэтому более экономичным является обеспечение эффективного использования осадков, накапливаемых посредством низкозатратной системы сбора, хранения и использования атмосферных осадков.
Специалистами из ряда стран и различных организаций были проведены специальные эксперименты по повышению эффективности сбора и использования собранных дождевых вод [1-9].
В направлении внедрения ИУВР в бассейнах малых рек Таджикистана, особенно в зоне формирования стока и предгорных территорий, требуется проведение исследований по оценке комплексного управления природными ресурсами, в том числе технологии сбора и использования осадков на богарных территориях для сельскохозяйственных и бытовых нужд, а также по районированию формирования стока атмосферных осадков.
Материал и методы. Объектами исследования являются домохозяйства, расположенные на агроландшафтах бассейна реки Кызылсу-южная, опытные приусадебные участки для сбора и использования атмосферных осадков и малые ирригационные низконапорные системы капельного орошения, применяемые для разработки технологии орошения картофеля и овощей на приусадебных участках. На основе анализа статистических данных в исследуемых агроландшафтах были определены количество домохозяйств, среднее количество водопользователей, площадь приусадебных участков, основные сельскохозяйственные
культуры, возделываемые на приусадебных участках, и площади водосбора. С учетом разных годов обеспеченности осадками был составлен водный баланс домохозяйств. Для расчета режима орошения сельскохозяйственных культур была использована программа CROPWAT 8 [10]. Также были рассмотрены возможности расширения площади орошения сельскохозяйственных культур на приусадебных участках за счет использования капельного орошения.
Результаты и обсуждение. Основными водопотребителями домохозяйств в холмистом, предгорном и низкогорном агроланшафтах бассейна реки Кызыл-су-южная являются население, домашние животные, которые 50% своих потребностей удовлетворяют за счет накопленной в домохозяйствах воды, а также приусадебные участки, которые могут быть орошены за счет остатка воды после потребления населением и животными. С учетом этих условий общий водный баланс в домохозяйствах можно выразить следующей формулой:
W = Ш
ор ^ ]
- Wб - W
накп. воды быт.нуж. ж
где Wор — объем воды, доступный для орошения сельскохозяйственных культур на приусадебных участках; ^накп воды — сумма объемов накопленной дождевой воды в водоеме; W5ытнуж — объем воды, используемый для бытовых нужд домохозяйств; Wживт — объем воды, используемый для домашних животных.
Исследования показывают, что в бассейне реки Кызылсу-южная имелись 28782 домохозяйства с общей площадью приусадебных участков 10149 га. В среднем в каждом домохозяйстве в бассейне реки проживают 8,4-11,3 чел.; площадь приусадебных участков изменяется в пределах от 0,33 до 0,36 га; в каждом домохозяйстве содержатся около 4,3-7,4 гол. крупного скота, 6,5-12,1 гол. мелкого скота и 5,2-11 гол. птиц. Список водопользователей в модельных домохозяйствах агроландшафтов приведен в таблице 1.
Таблица 1
Основные водопотребители в модельных домохозяйствах агроландшафтов
бассейна реки Кызылсу-южная
№ Агроландшафты бассейна Основные водопотребители
Члены семьи, чел. Домашние животные, гол. Приусадебные участки, га
крупный скот мелкий скот домашняя птица Всего Сады
1 Холмистый 8,4 7,4 12,1 11,0 0,33 0,064
2 Предгорный 9,2 4,3 11,8 5,2 0,35 0,092
3 Низкогорный 11,3 4,9 6,5 5,9 0,36 0,11
В соответствии со статистическими данными за последние 10 лет численность населения в бассейне реки Кызылсу-юж-ная ежегодно в среднем увеличивается на 2,2%. По прогнозам, к 2030 г. население в трех агроклиматических зонах будет составлять 343923 чел., а количество
домохозяйств - 36503 с общей площадью приусадебных участков 12872 га (табл. 2).
Объемы водопотребления и суточные нормы расхода воды для одного сельского жителя приняты на уровне 50 л, для крупного скота - 60 л, мелкого скота - 8 л, домашней птицы — 1 л.
Таблица 2
Прогноз основных водопотребителей в агроландшафтах бассейна реки Кызылсу-южная
№ Агроландшафты бассейна Общее количество домохозяйств Население, чел. Средняя площадь домохозяйств, га Среднее количество людей в домохозяйстве, чел. Общая площадь приусадебных участков, га
1 Холмистый 15067 126560 0,35 8,4 5273,4
2 Предгорный 11839 108919 0,35 9,2 4143,7
3 Низкогорный 9597 108444 0,36 11,3 3454,9
Итого: 36503 343923 12872
Нормы для орошения сельскохозяйственных культур зависят от природно-климатических условий домохозяйств в агроландшафтах, вида выращиваемой культуры, условий увлажненности (сухой,
средний или влажный год). Расчеты для водообеспечения населения и домашних животных модульных домохозяйств в годы различной водообеспеченности приведены в таблице 3.
Таблица 3
Водный баланс домохозяйства в годы различной водообеспеченности
№ Зоны агроландшафтов Обеспеченность осадками Объем накопленных осадков, м3 Использование накопленного объема воды, м3 Объем избытка воды, используемый для орошения приусадебного участка, м3
на бытовые нужды для животных
1 Холмистая 10% 344 79,11 100,7 164,19
50% 270 90,19
90% 211 31,19
2 Предгорная 10% 499 82,49 65,71 350,8
50% 391 242,8
90% 300 151,8
3 Низкогорная 10% 569 84,41 64,12 420,47
50% 427 278,47
90% 297 148,47
Как следует из таблицы 2, при 10%-ной обеспеченности сумма годовых осадков составляет 694 мм, общий потенциально доступный объем воды — около 382 м3/год, а с учетом 10% потери на испарения, промывку и вынужденный сброс получается 344 м3/год.
Для лет с 50%-ной обеспеченностью общий потенциально доступный объем воды составляет около 300 м3/год, а с учетом потерь воды —270 м3/год.
При 90%-ной обеспеченности общий потенциально доступный объем воды с учетом ее потерь составляет 211 м3/год, то есть по сравнению с влажным годом объем доступной воды сокращается в 1,6 раза,
и соответственно — орошаемой площади домохозяйств.
Если при 10%-ной обеспеченности для орошения сельскохозяйственных культур можно будет использовать 163 м3, то при 50%-ной обеспеченности — всего 90 м3, а в засушливые годы (при 90%-ной обеспеченности) объем воды для орошения уменьшается до 31 м3, или почти в 3-5 раз по сравнению с влажным и средними годами. Водный баланс, составленный на примере домохозяйства, расположенного на холмистом агроландшафте при 50%-ной обеспеченности атмосферными осадками, отражён на рисунке.
Рис. Водный баланс домохозяйства в холмистом агроландшафте при 50%-ной обеспеченности осадками
Для определения возможной площади орошения приусадебных участков в трех агроландшафтах при поливе по бороздам с помощью программы CROPWAT 8.0 [4] рассчитываем оросительную норму брутто при разных годах обеспеченности (10%, 50% и 90%) для картофеля, овощей
и плодоносящего сада. Результаты расчета средневзвешенной оросительной нормы брутто при поливе по бороздам, которые в дальнейшем будем использовать для определения возможных площадей орошения приусадебных участков, приведены в таблице 4.
Таблица 4
Средневзвешенная оросительная норма брутто сельскохозяйственных культур
при поливе по бороздам
№ Агроландшафты Доля культур и обеспеченность осадками Оросительная норма брутто, мм Средневзвешенная оросительная норма брутто, м3/м2
картофель овощи плодоносящий сад
1 Холмистый Доля культур 0,3 0,51 0,19
Обесп. 10% 374,0 683,2 635,8 0,581
Обесп. 50% 535,8 990 1058,1 0,867
Обесп. 90% 480,5 1100,5 1014,4 0,898
2 Предгорный Доля культур 0,35 0,39 0,26
Обесп. 10% 92,2 465,6 389,8 0,315
Обесп. 50% 157,5 380,3 582,4 0,355
Обесп. 90% 304,7 721,6 738,6 0,580
3 Низкогорный Доля культур 0,39 0,3 0,31
Обесп. 10% 378,2 628,5 590,8 0,519
Обесп. 50% 341,3 548,2 781,5 0,540
Обесп. 90% 488 596 933,7 0,659
Для расчета оросительной нормы брутто при капельном орошении для картофеля, овощей и плодоносящего сада были использованы результаты исследований, проведенные нами на холмистом агроландшафте. Для предгорного и низкогорного агроланд-шафтов оросительные нормы при капельном орошении были изменены пропорционально изменению оросительных норм при поливе по бороздам (табл. 5).
Проведенные расчеты показывают, что во влажные годы (при 10%-ной обеспеченности) в среднем собранный объем воды
при бороздковом поливе (БП) будет достаточным для орошения 0,07 га приусадебного участка, а по трем агроландшафтам общая площадь орошения составит 1987,22 га. По нашим прогнозам, с учетом роста населения к 2030 г. общая площадь орошения приусадебных участков может составить 2520,27 га.
В средние (при 50%-ной обеспеченности) и засушливые годы (при 90%-ной обеспеченности) объем собранной воды при использовании бороздкового полива (БП) будет достаточным для орошения
0,04 га и 0,02 га приусадебного участка, 1152,67 и 456,12 га. К 2030 г. общая пло-а по трем агроландшафтам общая пло- щадь орошения приусадебных участков мо-щадь орошения соответственно составит жет возрасти до 1461,87 и 578,48 га (табл. 6).
Таблица 5
Средневзвешенная оросительная норма брутто при капельном орошении
№ Агроландшафты Доля культур, обеспеченность лет осадками, % Оросительная норма брутто, мм Средневзвешенная оросительная норма брутто, м3/м2
картофель овощи плодоносящий сад
1 Холмистый Доля культур 0,3 0,51 0,19
Обесп. 10% 246,1 449,5 268,3 0,35
Обесп. 50% 352,5 651,3 446,5 0,52
Обесп. 90% 316,1 724,0 428,0 0,55
2 Предгорный Доля культур 0,35 0,39 0,26
Обесп. 10% 60,7 306,3 164,5 0,18
Обесп. 50% 103,6 250,2 245,7 0,20
Обесп. 90% 200,5 474,7 311,6 0,34
3 Низкогорный Доля культур 0,39 0,3 0,31
Обесп. 10% 248,8 413,5 249,3 0,30
Обесп. 50% 224,5 360,7 329,7 0,30
Обесп. 90% 321,1 392,1 394,0 0,36
Возможная площадь о
Таблица 6
рошения в трех агроландшафтах при поливе по бороздам
Зоны подбассейнов Водообеспе-чение Объем воды, используемый для орошения приусадебного участка, м3/год Средневзвешенная оросительная норма при БП, м3/м2 Возможная площадь орошения приусадебного участка, га Возможная площадь орошения, га
2018 г. 2030 г. (прогноз)
Холмистая 10% 164,19 0,581 0,028 335,48 425,47
50% 90,19 0,867 0,010 123,63 156,79
90% 31,19 0,898 0,003 41,26 52,32
Предгорная 10% 350,8 0,315 0,111 1038,93 1317,61
50% 242,8 0,355 0,068 638,70 810,03
90% 151,8 0,580 0,026 244,28 309,80
Низкогорная 10% 420,47 0,519 0,08 612,81 777,19
50% 278,47 0,540 0,05 390,34 495,05
90% 148,47 0,659 0,02 170,59 216,35
Всего 10% 0,07 1987,22 2520,27
50% 0,04 1152,67 1461,87
90% 0,02 456,12 578,48
Используя недорогостоящие водосбе-регающие технологии орошения, можно увеличить площадь орошения в домохозяйствах в среднем более чем в 2,35 раза. Так, при использовании низконапорной полустационарной системы капельного орошения на приусадебных участках при 10%-ной обеспеченности (влажный год) собранной водой можно
оросить 0,13 га приусадебного участка, а общая орошаемая площадь по трем агроланд-шафтам может составить 4496,85 га. К 2030 г. общая площадь орошения в домохозяйствах увеличивается до 5703 га. Рассчитанные площади орошения при капельном орошении при разной обеспеченности осадками на 2018 и 2030 гг. приведены в таблице 7.
Таблица 7
Возможная площадь орошения на трех агроландшафтах бассейна реки Кызылсу-южная при капельном орошении
Агроландшафты Водообеспече-ние Средневзвешенная оросительная норма при КО, м3/м Возможная площадь орошения домохозяйства, га Всего: возможная площадь орошения на агроландшафтах, га
2018 г. 2030 г. (прогноз)
Холмистый 10% 0,354 0,046 550,98 698,78
50% 0,523 0,017 204,97 259,95
90% 0,545 0,006 67,94 86,16
Предгорный 10% 0,183 0,191 2271,66 2881,01
50% 0,198 0,123 1458,75 1850,05
90% 0,336 0,045 536,18 680,01
Низкогорный 10% 0,298 0,14 1674,20 2123,29
50% 0,298 0,09 1110,18 1407,98
90% 0,365 0,04 483,28 612,91
Всего 10% 0,13 4496,85 5703,09
50% 0,08 2773,90 3517,97
90% 0,03 1087,40 1379,09
Выводы
1. В условиях средней влажности при поливе по бороздам за счет накопленной воды в водоемах после удовлетворения других нужд в среднем в каждом домохозяйстве можно оросить 0,04 га земель, а по агроландшафтам бассейна - 1152,67 га. С учетом роста населения к 2030 г. общая площадь орошения приусадебных участков может составить 1461,87 га. При 10%-ной обеспеченности средняя площадь орошения в домохозяйствах увеличивается в 1,75 раза, а при 90%-ной обеспеченности средняя площадь орошения уменьшается в 2 раза.
2. Используя недорогостоящие водос-берегающие технологии капельного орошения, можно увеличить орошаемую площадь домохозяйств более чем 2,35 раза по сравнению с бороздковым поливом.
Библиографический список
1. Compendium on Rainwater Harvesting for Agriculture in the Caribbean Sub-region, Concepts, calculations and definitions for small, rain-fed farm systems, FAO - Rome, 2014 // http://www.fao.org/37a-br326e.pdf
2. Critchley W. & Siegert. K. Water Harvesting: a Manual for the Design and Construction of Water harvesting Schemes for Plant Production. FAO, Rome, 1991 //http://www.fao. org/docrep/U3160E/U3160E00.htm#Contents
3. ICIMOD SLM Technologies and Approaches in Nepal // NEPCAT Factsheets, 2008.
4. Lancaster B. Rainwater harvesting for drylands and beyond, Volume 1, guiding principles to welcome rain into your life
and landscape. Tucson, Arizona: Rainsource Press, 2008.
5. Lancaster B. Rainwater Harvesting for Drylands and Beyond (Vol. 3): Roof Catchment and Cistern Systems. - Tucson, Arizona: Chelsea Green Publishing Company, 2013.
6. Lancaster B. Rainwater harvesting for drylands and beyond, Volume 2, Water-Harvesting Earthworks, 2nd Edition. Tuscon, AZ, United States: Rainsource Press, 2019.
7. Lininger H., MakdaschiStuder R., Water Harvesting. University of Bern, Center for Development and Environment (CDE), Ge-ographicaBernensia, Bern 2013.
8. M.Salman L.B.M. AbuKhalaf. Strengthening agricultural water efficiency and productivity on the African and global level. FAO, Rome, 2016.
9. Will Critchley, Klaus Siegert C. Chapman. A Manual for the Design and Construction of Water Harvesting Schemes for Plant Production, FAO - Rome, 1991 // http://www. fao.org/3/U3160E/u3160e00.htm#Contents
10. Martin Smith, CROPWAT: A Computer Program for Irrigation Planning and Management, FAO Irrigation and drainage paper 46, Rome 1992. // URL: https://books.google. it/books?id=p9tB2ht47NAC&pg=PP1&sour-ce=kp_read_button&redir_esc=y#v=onepa-ge&q&f=false
Материал поступил в редакцию 15.09.2020 г.
Сведения об авторах
Домуллоджанов Далер Хамидович,
соискатель Института водных проблем,
гидроэнергетики и экологии Национальной академии наук Республики Таджикистан, национальный консультант Продовольственной и сельскохозяйственной организации Организация Объединенных Наций; [email protected]
Рахматиллоев Рахмонкул, доктор с.-х. наук, профессор кафедры эксплуатации гидротехнических сооружений, гидромелиоративного факультета Таджикского аграрного университета им. Ш. Шотемур; [email protected]
D.KH. DOMULLODZHANOV1, R. RAHMATILLOEV2
1 Institute of water problems, hydropower and ecology, Dushanbe, Republic of Tajikistan
2 Tajik agrarian university named after Sh. Shotemur, Dushanbe, Republic of Tajikistan
HOUSEHOLD WATER BALANCE AND ASSESSMENT OF WATER VOLUME FOR IRRIGATION IN AGRO LANDSCAPES OF THE KYZYLSU-YUZHNAYA BASIN
The article presents the results of the field studies and observations that carried out on the territory of the hilly, low-mountain and foothill agro landscapes of the Kyzylsu-yuzhnaya (Kyzylsu-Southern) River Basin of Tajikistan. Taking into account the high-altitude location of households and the amount of precipitation in the river basin, the annual volumes of water accumulated with the use of low-cost systems of collection and storage of precipitation have been clarified. The amount of water accumulated in the precipitation collection and storage systems has been established, the volume of water used for communal and domestic needs, the watering of livestock and the amount of water that can be used to irrigate crops in the have been determined. Possible areas of irrigation of household plots depending on the different availability of precipitation have been determined. It has been established that in wet years (with precipitation of about 10%) the amount of water collected using drip irrigation will be sufficient for irrigation of 0.13 hectares, and in dry years (with 90% of precipitation) it will be possible to irrigate only 0.03 ha of the household plot. On the basis of the basin, the total area of irrigation in wet years can be 4497 ha, and in dry years only 1087 ha. Taking into account the forecasts of population growth by 2030 and an increase in the number of households, the total area of irrigation of farmlands in wet years may reach 5703 hectares, and in dry years - 1379 hectares. Growing crops on household plots under irrigation contributes to a significant increase in land productivity and increases the efficiency of water use of the Kyzylsu-yuzhnaya basin.
System, precipitation, catchment area, water balance, drip irrigation, dry year, wet year,
water availability.
References
1. Compendium on Rainwater Harvesting for Agriculture in the Caribbean Sub-region, Concepts, calculations and definitions for small, rain-fed farm systems, FAO - Rome, 2014 // http://www.fao.org/3Z a-br326e.pdf
2. Critchley W. & Siegert. K. Water Harvesting: a Manual for the Design and Construction of Water harvesting Schemes for Plant Production. FAO, Rome, 1991 // http://www. fao.org/docrep/U3160E/U3160E00.htm#Con-tents
3. ICIMOD SLM Technologies and Approaches in Nepal // NEPCAT Factsheets, 2008.
4. Lancaster B. Rainwater harvesting for drylands and beyond, Volume 1, guiding principles to welcome rain into your life and landscape. Tucson, Arizona: Rainsource Press, 2008.
5. Lancaster B. Rainwater Harvesting for Drylands and Beyond (Vol. 3): Roof Catchment and Cistern Systems. - Tucson, Arizona: Chelsea Green Publishing Company, 2013.
6. Lancaster B. Rainwater harvesting for drylands and beyond, Volume 2, Water-Harvesting Earthworks, 2nd Edition. Tuscon, AZ, United States: Rainsource Press, 2019.
7. Lininger H., MakdaschiStuder R., Water Harvesting. University of Bern, Center for Development and Environment (CDE), Ge-ographicaBernensia, Bern 2013.
M. Salman L.B.M. AbuKhalaf. Strengthening agricultural water efficiency and productivity on the African and global level. FAO, Rome, 2016.
8. Will Critchley, Klaus Siegert C. Chapman. A Manual for the Design and Construction
