Научно-технический обзор Ресурсосбережение как важнейший фактор повышения конкурентоспособности . мелиоративного сектора АПК (стр. 6 )

в) сооружения или установки для искусственной аэрации водоемов и водотоков, насыщающих кислородом придонные слои для интенсификации процессов разложения органического вещества;

г) отсечение мелководий водоемов для увеличения средней глубины, сокращения поверхности, подвергающейся солнечной радиации и соответствующего снижения продуктивности, то есть трофического уровня водоема;

д) отсыпка песчаных пляжей на озерах, существующих и проектируемых водохранилищах для интенсификации процессов самоочищения.

2. Конструктивные решения водосбросов и водовыпусков при сопряжении верхнего и нижнего бьефов водохранилищ, направленные на повышение аэрации потока: при помощи водослива и водобойного колодца с незатопленным прыжком; при помощи консольного водосброса; при помощи ступенчатых перепадов и др.

3. Учет требований охраны водных ресурсов при назначении режима наполнения и сработки водохранилища и назначении режима попусков в нижний бьеф.

4. Мероприятия, способствующие снижению поступления загрязняющих веществ в водоток или водоем:

а) создание водоохранных лесных полос по берегам водоемов и водотоков для уменьшения поступления загрязняющих веществ с поверхностным стоком – с сельскохозяйственных угодий;

б) проведение комплекса противоэрозионных мероприятий на водосборе с той же целью;

в) проведение комплекса мероприятий для сокращения поступления загрязняющих веществ от городов, поселков, сельских населенных мест и промышленных предприятий;

г) сокращение поступления загрязняющих веществ с дренажным стоком других гидромелиоративных систем, для которых рассматриваемый водный объект является водоприемником, путем предварительной очистки сбросных вод, вторичного использования их для орошения или отвода за пределы бассейна рассматриваемого водоема или участка водотока.

Подземные воды

Увеличение запасов подземных вод за счет инфильтрации дополнительного количества воды при орошении земель; уменьшение запасов подземных вод за счет уменьшения инфильтрации поверхностных вод при осушении; загрязнение подземных вод ядохимикатами, органическими и минеральными удобрениями.

Мероприятия, связанные с охраной подземных вод

1. Мероприятия для предотвращения загрязнения подземных вод.

Организационные мероприятия: применение менее стойких ядохимикатов и более труднорастворимых форм минеральных удобрений; увязка сроков полива со сроками внесения минеральных удобрений и сроками обработки посевов ядохимикатами.

Технические мероприятия: устройство перехватывающего дренажа на системах и вблизи водозаборов; создание гидравлического водораздела между областью загрязненных вод и эксплуатируемыми чистыми подземными водами; создание непроницаемых вертикальных экранов (стенок) вокруг области загрязнения.

Профилактические мероприятия: создание сети скважин для контроля за загрязненностью подземных вод.

2. Мероприятия для предотвращения снижения расчетных дебитов существующих и проектируемых водозаборов: создание сооружений для пополнения подземных вод за счет поверхностных вод.

Земельные ресурсы

* Защита от эрозии

Общие замечания

Большой ущерб земельным ресурсам наносит эрозия почв: снижается их плодородие и сокращаются площади обрабатываемых земель. При этом от эрозии почв страдает не только сельское хозяйство. Почва, смываемая с полей, откладывается в прудах, озерах, водохранилищах, попадает в каналы и реки.  Расчистка водоемов требует больших средств. При стоке воды и смыве почвы с пашни отчуждается определенная доля вносимых удобрений, которая не просто теряется, но оказывает негативное влияние на экологическое состояние территории, особенно, на качество воды в водоемах. Многообразный ущерб приносит и ветровая эрозия почв.

Целый ряд факторов, от которых зависит “размах” ирригационной эрозии, поддается воздействию человека. К ним относятся: интенсивность искусственного дождя, размер и скорость падения капель, расход воды при поверхностных способах полива, уклон и форма склона, длина поливного участка, длительность полива, водопроницаемость и противоэрозионная стойкость почвы. Регулируя эти факторы, можно в определенных пределах управлять процессом эрозии при поливах.

Из поверхностных способов полива здесь рассматривается лишь полив по бороздам, поскольку при поливе по чекам ирригационная эрозия выражена слабо, а при поливе по полосам основные закономерности ее развития практически те же, что при поливе по бороздам.

Факторы смыва почвы при поливе по бороздам

Основным фактором эрозии при поливе по бороздам является расход воды в поливную борозду. Он определяет скорость водного потока в головной части борозды, а соотношение скорости водного потока и допустимой для данной почвы скорости обусловливает возникновение и развитие процесса ирригационной эрозии. Чем больше расход поливной воды, тем больше (при прочих равных условиях) ее скорость и тем больше вероятность возникновения смыва почвы. Влияние расхода воды на ирригационный смыв зависит также от уклона поливной борозды. Чем больше этот уклон, тем больше скорость движения воды и вероятность возникновения эрозии.

Существенную роль для процесса ирригационной эрозии играет форма склона. Оптимальной здесь следует считать такой продольный профиль борозды, при котором максимальным расходам воды соответствуют малые уклоны, а минимальным расходам — большие. При поливе по бороздам данному условию в наибольшей степени удовлетворяют выпуклые склоны. Однако для полного исключения возможности выноса почвы за пределы поливной борозды нужно, чтобы нижняя часть борозды имела вогнутую форму для аккумуляции наносов. Потому считается, что борозды с оптимальной формой продольного профиля должны состоять из двух участков: верхнего (выпуклого) длиной от 9/10 до 5/6 общей длины поливного участка и нижнего (вогнутого).

Влияние длины поливной борозды на смыв почвы обусловлено тем, что расход воды уменьшается с увеличением расстояния от начала борозды в связи с впитыванием воды в почву. С уменьшением расхода воды уменьшается скорость потока, поэтому наибольший смыв почвы наблюдается в головной части борозды, затем при движении вдоль борозды он уменьшается и совсем прекращается. Зона смыва сменяется зоной транзита наносов, а затем зоной аккумуляции. Если полив ведется без сброса, выноса почвы за пределы борозды не наблюдается, однако перемещение почвы сверху вниз внутри борозды все же происходит. Чем больше расход воды, тем дальше вниз продвигается зона смыва.

С увеличением длительности полива общий смыв почвы, конечно, возрастает, однако возрастает неравномерно. Особенно большая мутность потока и, соответственно, наибольший смыв почвы имеет место в начале полива, как правило, в головной части борозды. Здесь в первые минуты после пуска воды в борозде формируется так называемая “прорывная волна” со скоростями потока, значительно большими, чем это должно быть при установившемся режиме движения воды. Кроме того, сухая почва дна борозды в результате быстрого напуска на нее воды превращается в легко размываемую массу “без структуры”. С течением времени вынос почвы обычно уменьшается, что связано с удалением легкоотделяемых частиц и формированием на поверхности своего рода “отмостки” из более крупных водопрочных агрегатов. На неводопрочных почвах (например, на сероземах) с течением времени на дне потока формируется тонкая гладкая пленка, обогащенная мелкими частицами, препятствующими дальнейшему смыву.

Свойства почв оказывают сильное влияние на интенсивность смыва при поливе по бороздам. При прочих равных условиях, почвы высокой водопроницаемости “эродируются” меньше, чем почвы пониженной водопроницаемости, поскольку на первых формируется меньший сток с меньшими скоростями потока, чем на вторых. Однако интенсивность смыва зависит и от противоэрозионной стойкости почв. Почвы высокой водопроницаемости не всегда обладают высокой противоэрозионной стойкостью. Поэтому в реальных условиях почвы высокой водопроницаемости, например, легкие, могут страдать от эрозии сильнее, чем почвы низкой водопроницаемости (тяжелые по гранулометрическому составу). 

Предупреждение смыва почвы при поливе по бороздам

Известно, что при поливе по бороздам эрозии почв не наблюдается, если скорость потока в головной части борозды не превышает допустимой, равной 0,8 размывающей скорости. При этом какое-то перемещение частиц с верхней части борозды в нижнюю все же происходит, однако средние для верхнего 50-метрового участка потери не превышают допустимой нормы смыва.

Целью противоэрозионных мероприятий является предупреждение превышения потоком допустимой скорости. Это достигается или снижением скорости потока в поливной борозде, или повышением допустимых расходов воды.

Снижать скорость потока можно путем уменьшения расхода воды, повышения шероховатости поверхности, уменьшения уклона борозд.

Допустимые расходы воды в поливную борозду на крутых склонах, а также в случае почв с низкой противоэрозионной стойкостью на пологих склонах часто оказываются настолько малыми, что по экономическим соображениям не могут быть реализованы на практике. Полив же с использованием более высоких расходов приводит к смыву почвы. В этих условиях предусматривают дополнительные противоэрозионные мероприятия, направленные на снижение скорости потока – посредством уменьшения уклона поливных борозд, повышения шероховатости дна борозд и увеличения водопроницаемости почвы (или за счет повышения величины допустимой скорости в результате повышения водопрочности почвенной структуры и связности почвы).

Мероприятия, позволяющие повысить допустимый расход воды в поливные борозды

Полив по “скошенным”, “контурным” и извилистым бороздам

Уменьшение уклона поливных борозд возможно, если делать так называемые “скошенные” борозды  (их нарезают под острым углом к горизонталям) и “контурные” борозды (нарезают по горизонталям).  При этом требуется тщательная планировка поверхности во избежание обратных уклонов на отдельных участках борозд.

При сложном рельефе целесообразно поливать в направлении наибольшего уклона, чтобы избежать застаивания воды в понижениях и переливании ее в нижележащие борозды. В этих условиях регулирование уклона производится путем нарезки извилистых борозд. Для этой цели используют культиватор со специальными катками (установленными за рабочими органами культиватора), которые обеспечивают формирование извилистых (зигзагообразных) борозд шириной 3…6 см и глубиной 3…4 см.