Водная мелиорация

Водные мелиорации (орошение и осушение) как один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий. Вклад мелиорации в решение Продовольственной программы. Площади орошаемых и осушаемых земель в России и странах ближнего зарубежья.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Водная мелиорация

Водные мелиорации (орошение и осушение) — один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий, занимающих на планете 10% площади суши. Шестая часть этих земель мелиорирована, и с них получают от 40 до 50% всех производимых сельскохозяйственных продуктов.

Мелиорация земель является объективной необходимостью в деле преобразования природных комплексов, превращения болот и заболоченных земель в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья, социального и экономического преобразования страны. Как важнейшее звено интенсификации сельскохозяйственного производства мелиорация призвана внести ощутимый вклад в решение Продовольственной программы.

Экологические аспекты неразрывно связаны с хозяйственной стороной проблемы и требуют всестороннего внимания и глубокого осмысления. В России и странах ближнего зарубежья площади, охваченные водными мелиорациями, постоянно увеличиваются (табл.1). Это ведёт к значительному увеличению потребления водных ресурсов. При проведении водных мелиораций ежегодно расходуется до 200 км 2 воды в зависимости от степени увлажнения. Кроме того, в рассматриваемых странах практически нет земель, которые бы не нуждались в тех или иных видах мелиорации для коренного улучшения их плодородия. Освоение новых сельскохозяйственных угодий под орошение часто сдерживается дефицитом водных ресурсов, поскольку этот вид мелиораций характерен в первую очередь для южных районов страны.

Таблица 1

Площадь земель, млн. га

Существенным резервом нормированного использования влаги является правильный выбор и рациональное применение различных способов полива сельскохозяйственных угодий. За два последних десятилетия Авакян А.Б., Широков В.М. — 1994г. в хозяйствах России до 75% возросли площади полива методом дождевания, что привело к снижению оросительных норм на 25-30%. В последние годы появились более прогрессивные способы полива: капельное и аэрозольное, обеспечивающее до 50% экономии воды. Так, оросительная норма озимой пшеницы при сочетании полива дождеванием с мелкодисперсным увлажнением в среднем за три года была на 30% ниже, чем при использовании только дождевания.

водная мелиорация осушение орошение

С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии отводят в специальные водоёмы (Арнасайские озёра, Сарыкамышская впадина). В большом объёме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с территории Таджикистана в реку и её притоки ежегодно направляют 3 км 2 коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г/л. в результате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевого водоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация её достигла 2-3 г/л.

Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых и очищающих воду растений, водоснабжение на основе опреснения и т.п.). следует также существенно уменьшить расход воды при промывке засолённых земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно-дренажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей. Осушительные мелиорации являются одним из основных направлений развития водного хозяйства страны. Ими обеспечиваются высокие урожаи сельскохозяйственной продукции на землях, до этого малопригодных для такого использования.

Осушение широко распространено на территориях, где имеются заболоченные и переувлажнённые земли, что в первую очередь характерно для Нечернозёмной зоны России, стран Балтии и Беларуси. Осушение низинных, переходных и верховых болот осуществляется с помощью открытых каналов и закрытого дренажа разных типов.

Влияние осушительной мелиорации на окружающую среду всегда волновало широкую общественность. Острая полемика началась ещё во второй половине прошлого века, когда в военных целях экспедицией генерала Жилинского было предпринято осушение Полесья. Возражения Министерства путей сообщения сводились к тому, что осушение болот приведёт к обмелению Днепра и Припяти. Помещики черноземных губерний опасались сокращения атмосферных осадков и учащения засух на юге России.

Интересно, что доводы, выдвигавшиеся против мелиорации сто лет назад, практически в той же формулировке выдвигаются и сейчас, несмотря на то, что к настоящему времени накоплен значительный научный и практический опыт. Широкомасштабные мелиорации ставят много проблем, одной из которых является получение высоких урожаев в сочетании с эффективными и экономичными решениями по сохранению природной среды.

В Нечерноземной зоне России и стран ближнего зарубежья имеются около 40 млн. га сельскохозяйственных переувлажнённых минеральных почв и 86 млн. га торфяных. Эти земли предназначены для проведения осушительных мероприятий. При их осуществлении необходимо учитывать двойственный характер функционирования современных мелиоративных систем, рассчитанных не только на осушение, но и увлажнение. Уменьшение объёмов стока в результате возрастания водопотребления при интенсивном луговодческом использовании осушенных болот (на естественных болотах по сравнению с мелиорируемыми испаряется и используется меньше примерно на 1500 м 3 /га) Карловский В.Ф. компенсируется за счёт строительства водохранилищ и прудов.

Такие системы должны обеспечивать своевременное удаление избыточных вод с заболоченных земель и в то же время могут быть водоприёмниками и накопителями вод для увлажнения почв в засушливые периоды года. В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства в настоящее время на первый план выдвигается вопрос защиты вод от загрязнения. Следует иметь в виду, что с дренажными водами, которые сбрасываются в мелиоративные системы, при водоотведении выносятся биогенные вещества, пестициды и другие химические соединения, оказывающие вредное воздействие на природные воды. Как показали гидрохимические исследования, конструкции мелиоративных систем оказывают существенное влияние на качество грунтовых вод, регулирующей, проводящей сети и водоприёмника.

Главным вопросом, особенно при крупномасштабной мелиорации, является влияние осушительных мелиораций на водный режим регионов. После создания осушительной системы гидрологический режим существенно трансформируется. Наибольшие изменения отмечаются в речном стоке. В первые годы начальной эксплуатации осушительных систем в бассейне происходит некоторое увеличение годового стока за счёт интенсивного сброса избыточных вод. Впоследствии он может снизиться до своей первоначальной величины (до начала мелиоративных работ). Установлено, что после проведения осушения земель, особенно в первые годы, в речном стоке повышается доля подземного питания. Анализ послемелиоративных изменений стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот период водность реки увеличивается. Сток весеннего половодья меняется мало, в основном в сторону его снижения, так как на мелиорируемых землях он формируется под влиянием двух основных факторов, действующих в противоположных направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации, что вызывает большие потери талых вод, и возрастание скорости стекания весенних вод вследствие развитой искусственной гидрографической сети.

В настоящее время высказывается много нареканий в адрес мелиораторов в связи с регулированием и спрямлением малых рек. Следует сказать, что так называемое решительное спрямление проводилось тогда, когда страна не обладала достаточными материальными, денежными и энергетическими ресурсами. Кроме того, необходимо было решать проблему обеспечения населения страны продовольствием. На этом этапе необходимо было путём применения простых, недорогих методов мелиорации быстро ввести в интенсивный сельскохозяйственный оборот осушенные земли.

Часто в мелиоративных целях строятся многочисленные водохранилища, пруды. Примером тому может быть Полесская низменность, где в организации водного хозяйства использованы два подхода. Если в Белорусском Полесье для обеспечения развития сельского хозяйства создают в основном водохранилища, то в Украинском — пруды.

В результате крупномасштабной мелиорации, проведённой за последние два десятилетия, Белорусское Полесье превратилось в один из развитых индустриально-аграрных регионов республики. Без сомнения, мелиорация земель сыграла ведущую роль, без неё интенсификация сельского хозяйств в этом регионе была бы просто невозможна. И при этом не произошли те катастрофические последствия, которые пророчили, а именно: обмеление Днепра и Припяти, не изменился климат и не участились засухи. Например, объём стока Днепра у поста Лод-Каменка в 1980 г. был такой же, как и в 1824 г., несмотря на то, что в водосборе до этого поста осушено около 3 млн. га земли.

Главным из нерешённых в настоящее время вопросов в науке является установление допустимого объёма мелиорации для каждого конкретного водооборота с учётом рационального использования всех природных ресурсов и интересов всех отраслей народного хозяйства. Но, учитывая стратегию правительства, всё это плавно отходит в раздел «ближайшего будущего».

Список литературы

1. Авакян А.Б., Широков В. М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов — Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. — 320 с.

2. Карловский В. Ф.: Влияние мелиорации земель на окружающую среду. В кн. Мелиорация и охрана окружающей среды. Сборник научных трудов. — Минск, изд-во БелНИИМиВХ, 1989.212 с. Стр.3-8.

Источник

Водохозяйственные мелиорации

Водохозя́йственные мелиора́ции (гидротехнические мелиорации; от латин. melioratio – улучшение):

• коренное улучшение земельных угодий для сельскохозяйственного и другого пользования путём изменения свойств почвы (осушения, орошения и т. п.);
• система мероприятий для регулирования водного режима почв. Позволяют перераспределить влагу во времени и пространстве с целью получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, рационально использовать водные и земельные ресурсы и улучшать природные условия;
• один из способов рационального природопользования, заключающийся в повышении производительной силы земли, её биопродуктивности или оздоровлении природной среды.

Термин «мелиорация» применяют также к нарушенным ландшафтам и экосистемам, когда рассматриваются задачи их оздоровления и восстановления, и к ландшафтам в случае решения задач по улучшению их рекреационных, хозяйственных и иных качеств.

Избыток или недостаток влаги в почве зависит от зональных и местных топографических, гидрогеологических, гидрологических, почвенных и климатических факторов. В разных зонах требуются неодинаковые мелиорации. В условиях избыточного увлажнения основные мелиоративные мероприятия направлены на удаление избытка воды, усиление аэрации, повышение температуры почвы, развитие аэробных процессов разложения и минерализации органического вещества. В условиях недостаточного увлажнения цель мелиоративных мероприятий – восполнение недостатков влаги в почве, снижение испаряемости и температуры почвы, изменение микроклимата приземного слоя воздуха.

В настоящее время выделяют следующие виды водохозяйственных мелиораций: осушение, орошение, промывка засоленных земель, обводнение. Наибольшие объёмы мелиорации земель проводятся в сельском хозяйстве. Кроме того, водохозяйственные (гидротехнические) мелиорации используются при подготовке земель к строительству, при осушении лесов, для улучшения водного режима почв в садах и парках, при защите земель от подтопления.

Объекты осушения – болота и избыточно увлажненные территории. Осушение необходимо для улучшения свойств почв сельскохозяйственных угодий путем ликвидации застоя поверхностных и почвенно-грунтовых вод, при освоении увлажнённых селитебных территорий, а также для увеличения продуктивности лесов.

Для осушения земель строится осушительная система, которая включает комплекс инженерных сооружений и устройств, направленных на регулирование водного режима почв и отвод избыточных вод.

Осушительная система состоит из регулирующей, ограждающей и проводящей сети, водоприёмника, гидротехнических сооружений на сети, дорожной сети, природоохранных сооружений и устройств, эксплуатационной сети:

• Регулирующая сеть служит для сбора и удаления с осушаемой территории избыточных поверхностных и грунтовых вод. С помощью регулирующей части системы непосредственно регулируется водно-воздушный режим почвы в соответствии с потребностями;
• Ограждающая (оградительная) сеть предназначена для перехвата поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию извне, с прилегающих территорий. Собираемые оградительной и регулирующей сетью избыточные воды отводятся в проводящую сеть или непосредственно в водоприёмник;
• Проводящая сеть служит для транспортирования воды из регулирующей и оградительной сети за пределы осушаемой территории в водоприёмник;
• Водоприёмник принимает воду, собираемую осушительной сетью (регулирующая, оградительная и проводящая сеть). В качестве водоприёмника используют реки, озёра, балки, овраги.;
• Гидротехнические сооружения предназначены для управления потоком воды при её отводе и перераспределении, а также для предотвращения размывов и заиления каналов и дрен;
• Дорожная сеть (дороги, мосты, переезды и пр.) обеспечивает беспрепятственный въезд и выезд транспорта и сельскохозяйственных машин на любое поле осушаемого массива в нужные по требованиям сельскохозяйственного производства сроки;
• Природоохранные сооружения и устройства применяют для охраны и улучшения естественных ландшафтов, фауны и рекреационного использования осушаемых земель.

Для улучшения водно-воздушного состояния земель используется либо открытая сеть – система канав и каналов, либо закрытая сеть, которая представляет собой систему подземных полых или заполненных фильтрующим материалом полостей.

Оросительные мелиорации – один из видов сельскохозяйственных гидротехнических мелиораций, обеспечивающий оптимальный водный режим в корнеобитаемом слое почвы, испытывающей в естественных условиях недостаток влаги. В условиях недостаточного увлажнения распложено около 50% сельскохозяйственных угодий страны.

В настоящее время принята следующая классификация способов орошения:

• аэрозольное (мелкодисперсное) увлажнение, при котором вода распыляется над поверхностью почвы в виде капель очень мелкого диаметра (туман);
• дождевание – вода распределяется по поверхности поля в виде дождя, увлажняя почву и растения ;
• поверхностное орошение, при котором вода распределяется по поверхности поля либо напуском сплошным тонким слоем (полив по полосам и затопление), либо струёй (полив по бороздам);
• внутрипочвенное орошение – корнеобитаемый слой почв увлажняется при помощи труб-увлажнителей или кротовин, устроенных на небольшой глубине;
• капельное орошение, при котором вода подается непосредственно в прикорневую зону выращиваемых растений регулируемыми малыми порциями с помощью дозаторов-капельниц;
• подземное увлажнение – искусственное повышение уровня грунтовых вод.

При выборе способа орошения учитывают следующие основные факторы: климатические условия, почвенные условия (скорость впитывания влаги в почву, коэффициент фильтрации и др.), условия рельефа (уклон и спланированность поверхности), гидрогеологические условия (глубина залегания и минерализация грунтовых вод), биологические условия орошаемых культур, водохозяйственные показатели (обеспеченность хозяйства водой, размеры орошаемых участков), экономические показатели.

Например, в острозасушливой зоне, где велик дефицит влажности воздуха и почвы, дождевание малоэффективно. Не рекомендуется оно и на слабоводопроницаемых почвах.

Лиманное орошение – глубокое одноразовое весеннее увлажнение почвы водами местного стока (талыми, паводковыми и др.), распределяемыми по орошаемой площади (лиману) системой дамб, перемычек и других гидротехнических сооружений, с целью создания в почве запасов воды, достаточных для повышения продуктивности естественных кормовых угодий и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

С развитием орошаемых земель увеличивается объём коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод, и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды отводят в специальные водоёмы.

Промывка засоленных земель применяется для ликвидации первичного засоления почв (солонцов и солонцеватых почв): слой промываемой почвы насыщается водой, соли растворяются и выносятся за его пределы.

Промывка эффективна, если обеспечен отвод промывных вод за пределы массива. Как правило, засоленные земли имеют недостаточную природную дренированность, и для предупреждения вторичного засоления и заболачивания на засоленных землях строят постоянный дренаж.

Обводнение – обеспечение безводных и маловодных районов водой, необходимой для бытовых и хозяйственных целей. Особенно в этом нуждаются скотоводство, рисосеяние и другие отрасли сельского хозяйства в сухостепных, полупустынных и пустынных ландшафтах, где испаряемость превышает количество атмосферных осадков. Для обводнения используются местный сток и подземные воды, нередко вода подается по каналам и водопроводам из водообеспеченных районов. Используется также вода прудов и других водоёмов, опреснительных установок. В России работы по обводнению пастбищ были проведены в Дагестане и Калмыкии.

Обводнение рассматривают в основном как первый этап строительства систем водоснабжения и орошения в местах, где нет водных источников, либо отдача от них недостаточна, либо они имеют непригодную воду. Отдельно рассматриваются вопросы обводнения пастбищ. При их обводнении строят шахтные и трубчатые колодцы, водоёмы с водопойными пунктами.

В районах богарного земледелия Богарное земледелие – возделывание сельскохозяйственных культур без полива в районах с активным земледелием. для снабжения хозяйств водой сооружают групповые водопроводы, которые совмещают функции обводнительных и водоснабжающих сооружений.

Обводнение территории проводится не только для нужд сельского хозяйства, но также и для других целей. Например, обводнение торфяников проводится с целью предотвращения пожаров либо тушения уже существующих.

Источник