CC BY
38
АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.6:626.134:627.11
Т.Я. Молчанова
ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ ИЗ ВОДОЕМА-НАКОПИТЕЛЯ
Введение
К основным гидрогеологическим явлениям, вызванным эксплуатацией мелиоративных систем, относятся пополнение запасов подземных вод, формирование нового водно-солевого режима, баланса подземных вод и ирригационных горизонтов. Участки локального орошения площадью 200-400 га, как правило, имеют искусственный водоем-накопитель емкостью 200-300 тыс. м3. Пополнение запасов подземных вод происходит и за счет фильтрации из искусственных водоемов.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования явились орошаемые участки в Кулундинском и Ключевском районах. Для определения фильтрационных потерь из водоемов-накопителей нами были использованы эмпирический и опытно-полевой методы.
В центральной Кулунде построено более 30 искусственных водоемов-накопителей с противофильтрационной защитой из полиэтиленовой пленки. Вследствие нарушения герметичности противофиль-трационного экрана из водоемов наблюдались большие потери воды, которые вызвали подъем уровня грунтовых вод до
критических глубин и привели к вторичному засолению почв.
Ввиду нарушения герметичности пленки наблюдался подъем уровня грунтовых вод в наблюдательных скважинах. Например, до заполнения водоемов грунтовые воды на участках орошения в совхозах «Пути-ловский» Ключевского района, «Кулундин-ский» Кулундинского района находились на глубине 5-7 м, после 3-5 лет эксплуатации уровни их поднялись до 1,2-2,0 м от поверхности земли. Поэтому под водоемами-накопителями при отсутствии водозаборных скважин образуется бугор грунтовых вод, который оттесняет естественный подземный поток. Область подпора грунтовых вод распространяется в зависимости от фильтрационных свойств зоны аэрации и водовмещающих пород на 200-500 м [1].
Результаты исследований
При известных параметрах водоема-накопителя, расположенного в Ключевском районе, по форме (100*400; 200*500) близкого к трапецеидальному, удельные потери воды с учетом коэффициента фильтрации грунта определяем по формуле Н.Н. Павловского:
Q = 0,0116 —
Ь • (а +г) + 2а
а —+
тг
2 Л
л/1
+ т
где K = 0,0012 м/сут. — коэффициент фильтрации экрана;
\ = 0,8 м — толщина облицовки;
Ь = 100 м — ширина водоема;
d = 2,5 м — глубина наполнения водоема;
m = 9 — коэффициент заложения мокрого откоса;
Q — фильтрационные потери из водоема на 1 км (м/сут.); при L = 1000 м — длина водоема.
Q = 0,0116 где Q = 0,0536 м/сут.
0,0012
0,8
100(2,5 + 0,8) + 2 • 2,5
2,5 9 • 0,8
2 л/Т+92
Фильтрационные воды увеличивают приходные статьи водного баланса, вследствие чего при больших потерях наблюдается прогрессирующий подъем уровня грунтовых вод с последующим ухудшением мелиоративного состояния орошаемых земель.
Наибольшее количество воды от 6570% суммы потерь теряется на фильтрацию. Фильтрационные потери в водоеме-накопителе зависят от водопроницаемости грунтов, размеров водоема и пропускаемых расходов воды. Немаловажное значение имеют техническое состояние водоема-накопителя, особенно состояние ложа, степень зарастания их растительностью и другие эксплуатационные показатели. Больше всего теряется воды в начальный период их работы, в последующем, по мере уплотнения ложа и естественной кольматации, фильтрационные потери резко уменьшаются.
Проведение мероприятий против потерь воды на фильтрацию имеет большое агромелиоративное значение для состояния почвы.
Уплотнение ложа водоема выполняют грунтоуплотняющими машинами статического действия (катками). Степень уплотнения устанавливается техническими условиями. В зависимости от механического состава объемная масса уплотняемого слоя может быть доведена до 1,51,75 т/м3. Наиболее высокий эффект получают при уплотнении связных, предварительно разрыхленных грунтов на глубину 20-25 см при влажности 18-23%. Мелкие водоемы-накопители уплотняют на глубину 0,4-0,5 м, крупные — на 0,6-1 м и более. Большинство искусственных водоемов в Сибири на зимний период опустошают от воды, вследствие чего внутренний откос подвергается солифлюкции. При замерзании грунта и оттаивании про-
л/1 + 92 ,
исходит его разуплотнение, в результате чего противофильтрационный эффект снижается. Поэтому грунт следует уплотнять на глубину, предотвращающую его промерзание зимой.
Потери воды в водоемах, построенных в суглинистых грунтах, в результате уплотнения снижаются в 2-4 раза. Наиболее высокая эффективность уплотнения достигается при предварительном рыхлении в основании дамб, по периметру ограждающих водоем, и вспашкой ложа емкости на глубину 15-20 см с последующим увлажнением грунта до оптимальной влажности.
Периодически действующие водоемы за время отсутствия в них воды сильно высыхают. Гладкая и уплотненная поверхность ложа усиливает испарение влаги не только из верхних горизонтов, но и из более глубоких слоев грунта. В таких водоемах дно и откосы рыхлят на глубину 5-8 см. Это нарушает капиллярную связь испаряющей поверхности с запасами влаги в более глубоких горизонтах почвы, благодаря чему предотвращается их иссушение. Кроме того, отдельные комки разрыхленной поверхности ложа накопителя в период пуска воды распадаются на мелкие частицы и заполняют трещины и мак-ропоры грунта. По данным В.В. Шараш-кина, рыхление ложа водоема уменьшает потери воды примерно в 2 раза.
Земляные уплотненные экраны толстые (30 см и более) и тонкие (5-8 см) с защитным слоем грунта 30-40 см устраивают в водоемах, построенных в песчаных, песчано-гравелистых и галечных грунтах. Экраны, выполненные из глинистых и суглинистых грунтов, снижают фильтрационные потери воды на 60-80% [7].
При наличии в основании просадочных или пучинистых грунтов и возможности механической или химической суффозии
г
грунтов при просадках основания до 40 см рекомендуется применение пленочных противофильтрационных устройств [4].
Одежды из полимерных пленок устраивают на любых грунтах, требующих проведения противофильтрационных мероприятий. Пленочные экраны из полихлорвинила, полиэтилена, бризола и изола длительное время сохраняют водонепроницаемость. Укладывают их по комбинированной схеме с защитным слоем грунта для водоемов не менее 0,3 м.
Для предупреждения повреждения пленки растительностью основание под нее и защитный слой грунта обрабатывают гербицидами. На водоемах, зарастающих тростником, применяют трихлор-ацетатнатрия в дозе 150 кг/га или далапон — 25 кг/га, при смешанной растительности — атразин или монурон в дозе 25 кг/га и некоторые другие гербициды [2].
Сравнительные данные по эффективности применения противофильтрационных мероприятий на каналах оросительных систем приведены в таблице.
В настоящее время получает широкое распространение укладка грунтовой смеси, обработанной стабилизатором «Роад-бонд» и уложенной на один или два слоя полимерной пленки. Дозировка 0,2 л на 1 м3. Смесь растворяют в воде (в бочке поливомоечной машины), 3-4 раза поливают грунт, затем рыхлят бороной не менее 5 проходов. Грунт готов для прикатки большими катками. После прикатки плотность грунта увеличивается в 1,66-2,5 раза и становится равной 14 Мпа. Уменьшаются капиллярное поднятие и пучение, прочность на сжатие в 2 раза больше, чем у асфальтобетона. Через трое суток достигает 54 кг/см2, что в 5-6 раз больше, чем у асфальта. Материал «Роан-дбонд» экологически безвреден, что доказано на практике строительства автодорог. Исследования грунтоцемента прово-
дились в Марийском политехническом институте более трех лет [3].
При выборе способа борьбы с потерями воды на фильтрацию следует учитывать уровень механизации работ по устройству противофильтрационных покрытий. В настоящее время наиболее механизированы работы по уплотнению грунта и в меньшей степени — по укладке полимерной пленки.
Выводы
1. Фильтрационный вид режима формируется вдоль водоема-накопителя на расстоянии 0,3-2,5 км от ложа. Установлена прямая связь между утечками воды, глубиной залегания и амплитудой колебания уровня грунтовых вод. Большое влияние на изменение влажности грунтов оказывает напластование пород, сменяющих друг друга. Песчаные прослои ограничивают рост капиллярной каймы, а глинистые усиливают.
2. Наибольшее количество воды (6570%) просачивается в подстилающие грунты из поврежденных мест облицовки водоема. Причем водоемы-накопители, устроенные в насыпи, в силу своего геометрического положения вызывают постоянный подъем уровня грунтовых вод на прилегающей территории. Водоемы в выемках в зависимости от глубины и относительного первоначального уровня грунтовых вод вызывают увеличение или уменьшение запасов гравитационных вод в грунте.
3. Техническое состояние водоема-накопителя, особенно состояние ложа, степень зарастания их растительностью и другие эксплуатационные показатели являются одним из основных факторов, обуславливающих фильтрационные потери.
Для изучения эффективности защитных покрытий в накопительных бассейнах требуется выполнить специальные исследования.
Таблица
Эффективность применения различных противофильтрационных мероприятий
Противофильтрационные мероприятия Потребность в материалах на м2 поверхности водоема Стоимость строительных работ, руб/м2 Срок службы, лет Сокращение потерь по сравнению с земляным руслом, %
Глиняная облицовка 0,10-0,35 м3 0,3-0,4 10 до 85
Экран из пластмассовых пленок 0,05-0,27 кг 1-3 7-15 до 95
Рыхление грунта 0,1 4-5 10-20
Уплотнение грунта: поверхностное глубокое 0,06-0,1 5-7 80
Библиографический список
1. Акуленко Ю.Н. Инженерно-гидрогеологические условия мелиорации на юге Сибири / Ю.Н. Акуленко. Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1985. 128 с.
2. Алтунин В.С. Защитные покрытия оросительных каналов / В.С. Алтунин. М.: Агропромиздат, 1988. 160 с.
3. Гарновский Н.С. Грунтоцемент — материал для мелиоративного строительства / Н.С. Гарновский, У.С. Рось, В.П. Сап-цин // Водное строительство. МиВХ. № 2. 1988. 12 с.
4. Косиченко Ю.М. Новые конструкции полимерных противофильтрационных эк-
ранов / Ю.М. Косиченко // ГиМ. № 11. 1987. 57 с.
5. Морозов Г.А. Природные особенности мелиорации в степном Алтае: сборник статей / Г.А. Морозов. Красноярск, 1979. 140 с.
6. Николаев В.А. Подземные воды юга Западной Сибири: труды института геологии и геофизики / В.А. Николаев. Новосибирск: Наука, 1987. 166 с.
7. Чуприн И.А. Борьба с потерями оросительной воды на системах / И.А. Чуприн, Н.Ф. Чередниченко. М., 1970. 32 с.
+ + +
УДК 581.9
А.А. Шорина, Т.А. Терёхина
РАСТИТЕЛЬНЫЙ ПОКРОВ ГОРОДА ЗАРИНСКА
В настоящее время интенсивность воздействия человека на природные сообщества достигла своего апогея. На огромных пространствах сформировались экосистемы, не способные существовать без дополнительных поступлений веществ и энергии с территорий, зачастую расположенных в значительном удалении.
Быстрая урбанизация и рост городов изменили лик Земли гораздо больше, чем все другие виды деятельности за всю его историю.
Цель нашей работы — выявить закономерности формирования флоры и растительности одного из типов антропогенных фитосистем.
В задачу исследования входила оценка состояния флоры города Заринска. Основным методом работы явились сбор гербария и его определение.
Прародителем города Заринска считается село Сорокино, оно образовалось в 1748 г. [1]. Со строительством железнодорожной магистрали «Алтай — Кузбасс» началось создание станции с железнодорожным вокзалом, которая получила название «Заринская». В образованном при-
станционном посёлке возник ряд промышленных и коммунально-складских организаций, связанных с сельским и лесным хозяйствами района, такие как маслосы-рокомбинат, хлебоприёмный пункт, элеватор, свеклопункт, сельхозтехника, Чу-мышская сплавная контора [2].
В марте 1972 г. началось строительство Коксохимического завода, наравне с ним велось строительство города. На сегодняшний день Заринск является самым молодым городом Алтайского края. Численность постоянного населения, по итогам Всероссийской переписи 2002 г., составляла 50,4 тыс. человек [2].
Территория города расположена в лесостепной зоне. Естественная травяная растительность сохранилась лишь под пологом леса, а также в пойме р. Чумыш.
В связи с ростом населения в городе преобладают нарушенные местообитания растений. Частыми являются рудеральные сообщества. Такие сообщества являются 1-й стадией сукцессий, развивающихся на мусорных местах, свалках около домов. Рудеральные сообщества образованы видами эксплерентами или рудералами [3].
