Раздел І Мелиорация и ее назначение

Глава 1 Основы мелиорации территорий

1.1 Мелиорация и окружающая среда

Окружающей средой, согласно определению норвежского профессора С. Вика, принятому ЮНЕСКО в г. Хельсинки (1967 год), считается «та часть мира, с которой человек находится во взаимодействии, т.е. которую он использует, на которую оказывает воздействие и к которой приспосабливается».

Среда, как совокупность условий, и влияния, оказываемые неживой и живой природой на организмы, характеризуются следующими экологическими факторами:

- абиотическими (климатические, почвенные);

- биотическими (флора и фауна во взаимосвязи);

- антропогенными (воздействия человека) и др.

Осуществление мелиорации представляет собой одно из важнейших антропогенных воздействий человека на биосферу, поскольку они оказывают значительное влияние на систему вода-почва-растение-атмосфера, в которой представлены основные элементы биосферы: солнечная радиация, почва, вода и воздух.

С экологической точки зрения мелиорация не что иное, как технические мероприятия, которыми человек, решая проблемы жизни и заботясь об охране среды, воздействует на природные условия и улучшает их. Слово «мелиорация» в переводе с латинского означает «улучшение».

Мелиорации используют необходимые сведения из гидрогеологии, гидрологии, почвоведения, земледелия, инженерных сооружений и т.д.

Сельскохозяйственные мелиорации (мелиорации, применяемые в сельском хозяйстве) изменяют водный, воздушный, тепловой, микробиологический и питательный режимы почвы, создавая благоприятные условия для роста и развития культурных растений. Кроме того, мелиорации улучшают микроклимат мелиорируемого участка.

Мелиоративные мероприятия для получения наибольшего эффекта должны проводиться с другими видами работ. Например: при строительстве оросительной системы необходимо пересмотреть структуру посевов, запроектировать рациональную организацию орошаемой территории, увязать режим водоисточника с режимом водозабора, и если нужно зарегулировать сток, изменить агротехнику возделывания сельскохозяйственных культур на орошаемых землях, предусмотреть и выполнить комплекс природоохранных мероприятий (промывка земель, дренаж, повторное использование дренажного стока, водомерное устройство, рыбозащита, водооградительный вал, противофильтрационные мероприятия, лесополосы т.д.).

Давая определения мелиорациям, основоположник мелиоративной науки в нашей стране А.Н. Костяков включил в них «систему организационно-хозяйственных и технических мероприятий», имеющих задачей коренное изменение неблагоприятных природных (гидрологических, почвенных, гидрогеологических, агроклиматических) условий с целью эффективного использования земельных ресурсов.

Одним из важнейших средств повышения плодородия почвы, урожайности сельскохозяйственных культур является мелиорация земель.

1.2 Краткий исторический обзор развития мелиорации

О мелиоративных работах на территории бывшего Союза стало известно еще в IX в до н.э. Так в Средней Азии и Закавказье строили системы сооружений для орошения. Издревле орошают земли в бассейне р. Заревшан, в Ферганской долине. Отмечены и отдельные случаи осушения заболоченных земель в Новгородском, Владимирском и Московском княжествах. При освоении побережья Финского залива во Времена Петра I проводили осушительные работы.

Много было сделано для осушения болот Полесской низменности, Барабинской степи, а так же некоторых центральных районов России специальными экспедициями, организованными в 1873 году под руководством генерала И.И. Жилинского, межевого инженера по образованию. В результате резко увеличилась продуктивность мелиорированных земель. Одновременно наблюдалось развитие оросительных мелиораций главным образом в средней Азии, Закавказье, на юге Украины. По данным 1913 года в границах бывшего Союза орошалось 4 млн. га, осушалось 3,5 млн. га земель.

В 1918 году был подписан декрет «Об организации оросительных работ в стране». Наряду с орошением земель большое внимание уделялось водоснабжению населения. Разрабатывались механизированные способы полива, орошение продвигалось в новые районы – Украину, Молдавию, Ростовскую и Астраханскую области, Заволжье и другие регионы.

Со временем большое развитие получают осушительные мелиорации. Рост орошаемых и осушаемых земель значителен. Так, площадь регулярного орошения достигла с 4 млн. га в 1913 году до 12,8 млн. в 1975 году.

В настоящее время различными видами мелиорации охвачено около 1/3 площади сельскохозяйственных угодий. Благодаря этому резко возросла продуктивность земель в Ставропольском крае и Поволжье, Астраханской, Ростовской и др. областях.

За счет проведения мелиоративных работ за последние 20 лет площадь сельскохозяйственных угодий в стране увеличилось на 10 млн. га, в том числе пашни на 7,0 млн. га. Орошаемые и осушаемые земли дают 1/3 всей продукции земледелия, занимая 12% площади сельскохозяйственных угодий. На них выращивают весь хлопок и рис, 78% овощей, 49% фруктов и винограда, 32% зерновых и кормовых культур.

В Астраханской области с орошаемых земель получают 90-95% сельскохозяйственной продукции.

В условиях интенсификации производства, мелиорация выполняет наряду с экономическими и социальными задачами экологическую функцию. Главное при этом предупредить проявление возможных негативных ее влияний на природную среду.

Большое значение имеет выбор оптимальной системы мелиораций. Под системой мелиорации подразумевается соответствующий природным условиям конкретного региона комплекс гидротехнических, агролесомелиоративных, культуротехнических, противоэрозионных, противоселевых, агротехнических и др. мероприятий, направленных на регулирование водного, воздушного и солевого режимов почв, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

1.3 Роль мелиорации в землеустройстве

Проведение внутрихозяйственного и межхозяйственного землеустройства требует знания основных понятий и приемов мелиораций.

Нельзя правильно решить вопросы производительного использования земли без учета природных и экономических условий хозяйства, района. Если в число этих условий входит возможность осуществления мелиоративных мероприятий, то необходимо наряду с почвенной, геоботанической съемкой выполнить мелиоративное обследование объекта.

Инженер-землеустроитель должен достаточно глубоко усвоить основные понятия и методы мелиораций не только для сознательного ведения землеустройства, но и для правильного планирования мелиоративных мероприятий в проектах землеустройства, выдачи грамотного задания специализированным организациям на проектирование мелиоративных систем, контролем за ходом строительства и приема построенных или реконструированных систем и, наконец, для организации эффективного использования земельных и водных ресурсов хозяйств.

1.4 Потребность в орошении и мелиорации в стране и Нижнем

Поволжье

Научно-технический прогресс ориентируется на создание технически совершенных мелиоративных систем с полным учетом используемых ресурсов: земельных, водных, финансовых, материально-технических, энергетических, трудовых и экологических. Для каждого объекта мелиорации необходимо найти оптимальный вариант мелиоративной системы и ее параметров, а также рациональную технологию освоения и сельскохозяйственного использования мелиорируемых земель.

Эффективность мелиорации зависит от уровня хозяйствования, пересмотра структуры посевных площадей, своевременного перехода от монокультуры на научно-обоснованные севообороты, а также от применения прогрессивных форм организации и оплаты труда.

Таким образом, основой современной мелиорации является комплексность. Рациональные сочетания различных видов мелиораций изменяются по зонам РСФСР. В лесной зоне с избыточным и неустойчивым увлажнением главными видами мелиорации являются осушение, культуртехника, борьба с наводнениями; в лесостепной зоне – агролесомелиорации, мелиорация овражно-балочных земель, орошение; в сухостепной и пустынной зонах-орошение, обводнение, агролесомелиорации, противоселовые и химические мелиорации.

В районах, где испарение превышает выпадающие осадки, широко развиты процессы засоления почв и грунтов. Наряду с этими природными процессами при неправильном орошении на плоходренируемых слабозасоленных и незасоленных почвах возникает вторичное засоление. Причиной вторичного засоления могут быть как природные условия (близкое стояние минеральных грунтовых вод), так и неправильное орошение, когда культуры поливают без учета глубины залегания грунтовых вод нормами большими, чем это допускает водно-физические свойства почв. Возникающее вторичное засоление снижает урожайность возделывания сельскохозяйственных культур и нередко приводит к выпадению орошаемых земель из сельскохозяйственного оборота.

Ежегодно в странах мира по этим причинам выходит из сельскохозяйственного оборота не менее 200-300 тыс.га орошаемых земель, а всего на земном шаре насчитывается 20-25 млн.га засоленных бесплодных земель, которые ранее были плодородными. Поэтому борьба с засолением и заболачиванием орошаемых земель является частью проблемы и рационального использования земельных и водных ресурсов. Не исключением является и Астраханская область, на территории которой в основном все сельскохозяйственные угодья имеют различную степень засоления, в дельте и зоне ЗПИ близкое залегание сильно минерализованных грунтовых вод. Испарение превышает выпадающие осадки в 4-5 раз. Кроме того, подъем уровня Каспийского моря более чем на 2,5м с 1978 года подверг значительному влиянию (подтоплению) на современном этапе в дельте 257 тыс.га, из них 42,5 сельскохозяйственных угодий и порядка 8 тыс.га орошаемой пашни. Под влиянием повышения уровня Каспийского моря происходит общий подъем высокоминерализованных грунтовых вод, при этом резко прогрессируют процессы вторичного засоления, снижается ценность сельскохозяйственных угодий, по оценкам ученых экспертов уже до 35%.

Дельта Волги оказалась в двух водных стихиях - подъем уровня моря и ежегодные длительные весенние и зимние паводки.

Значительный ущерб и усугубление экологической обстановки в регионе определяет техническое несовершенство существующих оросительных систем. Развитие орошаемого земледелия в области быстрыми темпами осуществлялось с 1966 года. На современном уровне построено 236 тыс. га орошаемых земель. Большая часть из них введена в эксплуатацию 15-20 и более лет.

Ирригационный фонд области определен по схемным проработкам в 1,3 млн.га. На балансе в области числится 230 тыс. га, 6 тыс. га выпало из сельскохозяйственного оборота по причине вторичного засоления.

Оросительные системы оснащены 1600 насосными станциями и 1800 дождевальными агрегатами и машинами. Износ оборудования и систем орошения составляет порядка 80-90%. Орошаемые системы области нуждаются в комплексной реконструкции в целях создания технически совершенных оросительных систем с решением проблем по экологии и охраны окружающей среды. В области 90-95% сельскохозяйственной продукции выращивается на орошаемых землях, поэтому, несмотря на тяжелые финансовые и экономические трудности и Федерация и областная администрация находят средства на обновление мелиорируемых земель.

Как уже говорилось выше, потребность в орошении, как средство борьбы с засухой, определяется с учетом продолжительности и повторности сухих периодов и потребностей растений в воде по фенологии развития.

Засухи могут возникнуть по климатическим и местным причинам. Климатические засухи, охватывающие обширные области, возникают при недостаточном количестве осадков или их неблагоприятном распределении во времени и при высокой температуре, заметно увеличивающей потери воды на испарение. Наступление климатической засухи ориентировочно определяют по среднегодовой сумме осадков за продолжительные периоды наблюдений.

Границей сухого и влажного климата считается среднегодовая сумма осадков 500мм. Если она ниже 200мм, то климат считается крайне сухим (аридный), 200-400мм – сухим (полупустынный и степной) и 400-500мм полусухим

При оценке климатической засухи пользуются дождевым фактором:

D_f = S/t

S – среднегодовая сумма осадков, мм;

t – среднегодовая температура воздуха, ^оС.

При значении D_f < 40 – определяется граница сухого климата,

при D_f = 40-60 – климат переходной,

D_f > 60 – климат влажный.

Орошение необходимо при D_f < 40.

1.5 Классификация и виды мелиораций

В зависимости от способа осуществления мелиорации разделяют на гидротехнические, лесотехнические, культуртехнические и химические. Кроме того, существуют противооползневые и противоселевые, агролесомелиорации, структурные мелиорации, мелиорации солонцов, мелиорация овражно-балочных земель.

Гидротехнические мелиорации (гидромелиорация) осуществляются путем строительства специальных гидротехнических сооружений (плотин, каналов, шлюзов-регуляторов и т.п.) посредством которых почву орошают, осушают, предохраняют от эрозии, улучшают ее химический состав, доставляют воду в безводные районы. В зависимости от назначения гидротехнические мелиорации бывают оросительными, осушительными, противоэрозионными, опреснительными и обводнительными.

Агротехнические мелиорации (агромелиорации) представляют собой агротехнические приемы коренного улучшения природных условий возделывания сельскохозяйственных культур. К ним относят специальную «мелиоративную» вспашку при освоении целины, плантаж, кротование (для увеличения водопоглотительной способности почвы в целях задержания и использования местного поверхностного стока или для улучшения аэрации тяжелых переувлажнённых почв и ускорения внутрипочвенного стока), щелевание, залужение и другие агротехнические мероприятия. Агротехнические мелиорации могут быть отнесены к оросительным, сушительным или противоэрозионным.

Лесотехнические мелиорации (лесомелиорации) заключаются в посадке леса и кустарника для защиты почв от водной и ветровой эрозии и для создания благоприятных климатических условий мелиорируемой территории (уменьшение сухости воздуха, снижение скорости ветра и испарения воды с полей и водоемов).

Комплекс агротехнических и лесотехнических мероприятий, направленных на борьбу с эрозией почв и на сохранение влаги в ней называют агролесомелиорацией.

Культуротехнические мелиорации – улучшают состояние поверхности почвы (удаление древесной и кустарниковой растительности, кочек, камней, выкорчевывание пней), а также создают пахотный слой и его окультуривают (плужная и фрезерная обработка, боронование, заправочное удобрение).

Химические мелиорации – изменяют химический состав почвы и связанные с ним водно-физические свойства почвы и ее плодородия. К ним относят мелиорацию солонцовых земель путем внесения в почву химических веществ, способных вытеснить ион натрия из поглощающего комплекса почв (например, гипс) и называемых в этом случае химмелиорантами. Известкование почвы с целью снижения ее кислотности также можно отнести к химическим мелиорациям.

По целям для отдельных отраслей народного хозяйства выделяют следующие мелиорации природной среды:

- мелиорация для сельского хозяйства;

- мелиорация для лесного хозяйства;

- мелиорация для водного хозяйства;

- мелиорация для здравоохранения и отдыха;

- мелиорация для градостроительства;

- мелиорация для транспорта;

- многоцелевые мелиорации многих отраслей и всего народного хозяйства.

К последним относятся крупные мелиорации рельефа отдельных частей суши, мелиорации рек и шельфов морей.

Различают также группы и комплексы мелиораций. Группа мелиораций объединяет два вида мелиораций, например оросительные и обводнительные (оросительно-обводнительные) или осушение и увлажнение (осушительно-увлажнительные)

Комплекс мелиораций - это сочетание разных видов мелиораций на одной территории.

Вопросы для повторения:

1.Мелиорация и окружающая среда.

2.Краткий исторический обзор развития мелиораций.

3.Потребность в орошении и мелиорации в стране и нижнем Поволжье.

4.Причины возникновения засухи и расчет дождевого фактора.

5.Роль мелиорации в землеустройстве.

6.Классификация и виды мелиораций.

7.Комплексы мелиораций.

Глава 2 Мелиорация земель и охрана малых земель

2.1 Проблемы охраны малых рек при мелиорации

На территории РФ протекает около 2,5 млн. рек, из них 127 тыс. длиной 10-200км.

Многие реки используются для местных линий судоходства, для молевого сплава леса, промыслового и любительского рыболовства. Велика их роль в комплексе оздоровительных мероприятий, связанных с организацией отдыха, в приумножении богатств флоры и фауны, украшении сельских ландшафтов.

Возрастает значение рек и приречных аллювиальных отложений, являющихся естественными резервуарами пресных подземных вод, в водоснабжении населенных пунктов. Роль их в мелиорации большая: они служат источником воды для орошения пастбищ, садов, полей.

Забота о малых реках - важное звено в программе охраны природы. Основные ее задачи - сохранить чистоту речных вод и сделать реки полноводными.

Естественный процесс старения рек, выражающийся в уменьшении их уклонов и скоростей течения, заиление, зарастание и захламление русел, важно приостановить, многие реки необходимо омолодить.

Доказано, что уменьшение водности рек не является следствием мелиорации (за исключением рек, трансформированных для регулирования стока). Обмеление рек вызвано другими причинами. Вопросы обмеления рек исследованы путем сопоставления ширины, глубины и скорости течения воды летом в реках, по которым имеются материалы измерений конца XIX - начала XX столетий. Сравнение показало, что ряд рек остались практически без изменений, часть их стали шире и несколько глубже, а некоторые - мельче и уже.

Эти изменения в реках, происшедшие за 40-60 лет, связаны, прежде всего, с регулированием стока: там, где построены плотины, реки стали шире и глубже, и, наоборот, в случае устранения мельничных и других плотин уменьшились ширина и глубина рек. Из других факторов, ведущих к обмелению рек, следует отметить усиление водной эрозии и заиление русел рек и речных долин продуктами эрозии.

Этот фактор на территории России возник вследствие резкого уменьшения площади лесов и распашки земель. Заиление речных русел продуктами эрозии, поступающими по оврагам и в результате плоского смыва почв, повысило сопротивление ложа рек и ухудшило дренирующее влияние их на грунтовые воды. В результате разгрузка последних в реки уменьшилась, мелкие реки стали пересыхать, а в пределах их бассейнов наблюдается подтопление земель.

Вследствие снижения естественной дренированности территории наблюдается смещение истоков малых рек. Обмеление и исчезновение рек наиболее интенсивно проявляются в степной зоне. Причинами этого являются засухи, большие объемы отбора воды на водоснабжение, сведение лесов.

В целом на обмеление малых и средних рек, наряду с естественными причинами (потепление климата и др.), оказали влияние следующие антропогенные факторы:

1.Вырубка лесов в пределах водосборных бассейнов рек нарушила условия их водного питания: уменьшилась грунтовая составляющая стока и увеличился поверхностный сток. Как известно, благодаря наличию лесной подстилки под пологом леса почва меньше промерзает и в ней задерживается больше воды весной, в лесу снег сходит позже, поэтому паводок рек растянут во времени, что способствует пополнению грунтового потока;

2.Распашка ранее залесенных и степных участков привела к водной эрозии, поскольку противоэрозионная устойчивость распаханной почвы значительно меньше. Распашка крупных склонов и приречных (приовражных) полос обусловила смыв почвы в реку;

3.Уничтожение естественной растительности на слонах и днищах балок при чрезмерной нагрузке стока на пастбищах и сенокосах
увеличило энергию водных потоков, что способствовало дальнейшему размыву балок, превращению их в овраги и привело к уменьшению летнего стока;

4.Освоение, расчистка от кустарника и особенно распашка пойм увеличили скорость движения паводковых вод и эрозию почв. Заиление русел привело к возрастанию уровней паводковых вод, дальнейшей эрозии и обмелению рек;

5.Осушение болот в истоках рек с целью добычи торфа;

6.Чрезмерный отбор воды для хозяйственно-бытовых и других целей;

7.Строительство дорог, рассекающих речные водосборы насыпями.

Процесс обмеления рек, ухудшение качества воды и всего речного ландшафта усиливается за счет загрязнения воды пестицидами и другими химическими веществами, вызывающими отмирание прибрежной и водной растительности и ухудшающими речную фауну. Все эти факторы ведут и к утрате эстетической, а также рекреационной значимости рек.

Заилению малых рек значительно способствует разрушение в период половодья земляных запруд, устраиваемых на реках без проектного обоснования. Мелиорация рек должна быть направлена на устранение этих негативных воздействий, на восстановление саморегулирующейся способности речных биогеоценозов.

В проектах мелиоративных систем малым рекам должна быть отведена особая роль, поскольку они весьма чувствительны к различного рода изменениям.

В руслах малых рек важно обеспечить необходимый расход воды, исключить рубку леса на водосборе, предотвратить сброс загрязняющих стоков и предусмотреть другие мероприятия санитарно-гигиенического характера.

В настоящее время существует целая система мероприятий по рекультивации рек.

Гидротехнические мероприятия направлены на уменьшение заиления русла, увеличение транспортирующей способности потока в русле и повышение дренирующей способности рек. Комплекс гидротехнических мероприятий включает: противоэрозионные меры на склонах; выделение прирусловых водоохранных зон у реки и ее притоков; сооружение регулирующих сток водохранилищ на реке и ее притоках; сооружение наносозадерживающих прудов в верховьях речных притоков и оврагов, а также наносохранилищ; ограничение пропускной способности пойм путем посадки кустарников, отсыпки валов и дамб, перекрытия понижений, залужения прирусловых валов и песков, отвод части руслообразующих наносов на пойму путем сооружения донных порогов в русле; стимулирование донной эрозии в русле реки путем отдельных спрямлений излучин; защиту берегов реки от размыва; механическую или гидромеханическую расчистку русла от наносов и растительности; сохранение пойменных озер и стариц; защиту рек от поступления в них сточных вод и животноводческих стоков; сбросов ливневой канализации и т.д.

Этот перечень необходимо дополнить мероприятиями по созданию экологических и рекреационных зон, охране растительного и животного мира рек; повышению их рыбопродуктивности, а также по улучшению использования земель на водосборе.

Паспортизация рек - необходимое мероприятие для начала работы по их омолаживанию. Паспорта позволяют систематизировать информацию о современном состоянии и использовании рек, составить водохозяйственные балансы с выявлением водного дефицита на отдельных участках рек и, наконец, дают первичную информацию об основных мероприятиях по улучшению малых рек, их комплексному использованию и охране.

Основное мероприятие, направленное на предотвращение заиления и исчезновения рек - это создание вблизи них водоохранных зон со строгим ограничением хозяйственной деятельности и выделением по берегам рек прибрежных водоохранных полос.

2.2 Влияние водохранилищ на сток

Для повышения водообеспеченности различных отраслей народного хозяйства на реках Волге, Днепре и других созданы каскады гидроузлов.

Сооружение водохранилищ ведет к накоплению воды для хозяйственных нужд за счет задержания расходов воды в периоды ее избытка (весеннее половодье, паводка и пр.).

Создание водохранилищ вызывает коренное преобразование речного стока: перераспределяет его во времени и увеличивает потери воды на испарение. В первые годы после строительства плотин речной сток значительно уменьшается из-за расхода воды на наполнение водохранилищ.

Сооружение водохранилищ ведет к замедлению водообмена и одновременно к увеличению меженного стока рек, снижению твердого стока: в дельты и моря поступают меньше минеральных и органических веществ, микроэлементов, биогенов.

Так подсчитано, что после сооружения волжских электростанций поступление перечисленных веществ в Каспийское море уменьшилось в 2-3 раза. Твердый сток, постепенно аккумулируясь в чаше водохранилища, обуславливает его заиление и снижение полезной емкости.

Создание водохранилища вызывает затопление земель и формирование мелководных зон, подъем уровня грунтовых вод на сопредельной территории, застой, цветение, а иногда и загрязнение воды, изменение гидрометеорологических условий и условий обитания рыбы, осуходоливание лугов в нижнем бьефе.

С целью сохранения природной среды в реке и речной пойме важно соблюдать необходимые гидрологические параметры реки: глубину воды в русле, скорость течения и уровень воды.

Минимально допустимый расход воды в реке должен обеспечить неразмывающую скорость течения воды, при которой наблюдается движение грунта по дну и незарастание русла.

При сбросе очищенных сточных вод в реку расход воды должен обусловить необходимую кратность разбавления этих вод в водном объекте.

Известно, что изменение режима и уменьшение паводкового стока в результате гидроэнергетического строительства на Волге привело к резкому сокращению добычи рыбы, использующей Волго-Ахтубинскую пойму и дельту Волги для нереста.

В процессе эксплуатации водохранилищ из них необходимы не только попуски воды для воспроизводства рыбы и затопления сельскохозяйственных угодий с целью повышения влагообеспеченности последних, но и санитарные попуски, предотвращающие снижение скоростей движения воды, образование обратных течений при ветре и поступление морской воды или загрязнений с устьевых участков реки.

Санитарные попуски воды принимают равными расходу реки 95% - ной обеспеченности.

При использовании рек для судоходства предусматривают необходимые навигационные попуски. Как правило, интересы различных водопользователей и водопотребителей не совпадают. Оптимальные варианты управления водными ресурсами можно установить только путем технико-экономических и социально-экологических расчетов с учетом требований всех заинтересованных отраслей народного хозяйства и охраны природы в соответствии с природными особенностями водохранилища и реки.

2.3 Мероприятия по восстановлению малых рек

Интенсивное использование малых рек в народном хозяйстве и их интенсивно увеличивающееся загрязнения вызывает необходимость проведения различного рода природоохранных мероприятий. Для обустройства малых рек, ликвидации источников загрязнения и засоления необходимы хорошо проработанные и технически выверенные мероприятия, которые бы учитывали экологические, хозяйственные, гидрологические и другие требования, направленные на поддержание природного равновесия рек и защиты их от уничтожения.

Опыт составления схем комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов малых водосборных бассейнов малых рек показал, что предварительная разработка и планирование сроков и очередности природоохранных водохозяйственных мероприятий и их внедрение в практику может обеспечить оптимальное использование водных ресурсов малых рек не только на современном этапе, но и на перспективу.

Такие схемы дают научно обоснованные рекомендации перспективного межотраслевого и территориального распределения водных ресурсов.

В них определяется состав, объем и стоимость проведения всех намеченных водохозяйственных мероприятий в пределах водосборного бассейна реки (регулирование, очистка вод, создание водоохранных зон и т.п.) и очередность их проведения. В ряде областей России были разработаны положения по использованию малых рек, которые утверждают местные органы власти. В них большое значение придается созданию водоохранных зон и прибрежных полос вдоль малых рек. Водоохранные зоны устанавливаются вдоль малых рек, длина которых от 10 до 200км. В их состав включаются поймы рек, надпойменные террасы, бровки и крутые склоны коренных берегов, а так же балки и овраги, входящие в речную долину.

На территории водоохранных зон вдоль берегов рек и их притоков по обеим сторонам русла выделяются прибрежные полосы шириной от 15 до 35м. Их ширина зависит от числа прилегающих угодий (пастбищ, пашен и др.), а также от крутизны склона.

Большое значение для поддержания водности малых рек и сохранения их чистоты имеет процент лесистости на водосборных бассейнах и побережьях рек.

Увеличение лесистости на побережьях малых рек - одна из основных задач при агромелиоративных мероприятиях, которые проводятся в их бассейнах. В составе создаваемых прибрежных полос имеются не только лесные насаждения, но и залуженные земли.

Водоохранные прирусловые лесные полосы не только предохраняют берега от разрушения, а сами реки - от загрязнения, но и способствуют уменьшению испарения с водной поверхности. Мировая практика восстановления и охраны малых рек показывает, что все выполняемые мероприятия должны иметь экологическую направленность с целью возрождения их природных комплексов.

2.4 Хозяйственные и рекреационные мероприятия на малых реках и водоемах

Выполнив необходимый комплекс рекультивационных гидротехнических мероприятий, река может быть приведена в оптимальное состояние и тогда значительно повысится ее ценность. При этом решаются многие хозяйственные, рекреационные и экологические задачи. Иногда необходимо выполнять специальные работы для наиболее полного хозяйственного или рекреационного использования природных ресурсов реки.

Следует иметь в виду, что у каждой реки ограниченные ресурсы. Поэтому использованию подлежат лишь ресурсы, ежегодно возобновляемые. Нельзя использовать реку так, чтобы в другом месте она оказалась в положении худшем, чем создана природой.

Некоторые хозяйственные мероприятия могут быть совмещены с рекультивационными (например, регулирование стока верховыми прудами и водохранилищами, создание высокопродуктивных лугов и пастбищ с противоэрозионными работами на пойме и т.д.). Однако во всех случаях в водоохранных зонах рекультивационным мероприятиям отводится первая роль, так как именно эти мероприятия сохранят природные богатства, и обеспечат наибольшую совместную отдачу земли и вод. Условия проведения мероприятий следующие:

1.Водозабор из реки для орошения сельскохозяйственных культур не должен превышать количество излишков стока в реке с учетом санитарной проточности. Необходимо учитывать потребности в воде всех хозяйств, включая перспективу их развития. Если же излишки стока обоснованы, то орошать следует в первую очередь в пойме, в этом случае хоть часть воды возвратится снова в русло.

2.Строительство регулирующих прудов и водохранилищ. Обводнение и повышение водообеспеченности могут быть достигнуты задержанием части снегового и ливневого стоков. Строительство водохранилищ в среднем и нижнем течении реки связано с затоплением и заболачиванием продуктивных сельскохозяйственных угодий и поэтому не рекомендуется. Пруды и верховые водохранилища на беспойменном участке реки должны иметь суммарную емкость не более 20 % объема среднегодового стока в устье реки. Необходимо обеспечить прохождение расходов воды не ниже руслоформирующего не менее одного раза в 2-3 года. Накопленная в водохранилищах вода может использоваться как для улучшения затопления поймы, так и для увеличения расходов воды в межень.

3.Затопление части поймы реки в режиме нерестилища и промыва пойменных почв можно осуществить, создав искусственный подпор гидроузлом. Подпор может быть создан только во время покоя наносов (к концу половодья и в межень). Этим требованиям отвечает конструкция водоподъемной плотины. Характерной особенностью ее является то, что она по всей ширине русла не имеет бычков, мостиков, подъемных механизмов и не стесняет прохождение потока в половодье,

4.Тесно связано с созданием водохранилищ (и их каскада) устройство рыбоходов.

5.Затопление поймы при хорошей дренирующей способности русла (русловые лиманы) приводит к повышению продуктивности лугов и пастбищ.

6.Создание хозяйственных и рекреационных водоемов в пределах коренного русла в межень осуществляется водоподъемной плотиной, которая не нарушает движения потока в половодье.

7.При устройстве переездов через пойму подмостовое отверстие должно быть таких размеров, чтобы не создавать подпора в половодье более 0,1-0,12м. Подъездные дамбы не должны отторгать от поймы замкнутые понижения. Любой участок поймы должен иметь поверхностный сток воды в русло.

8.Обвалование относительно небольших участков поймы при удачном размещении может не нарушать существующий режим потока в половодье. Целесообразно обваловывать наиболее возвышенные и причлененные к надпойменной террасе или коренному берегу участки Наибольшие изменения (ухудшения) произойдут именно внутри отторгаемого участка поймы, так как подрывается основа естественного плодородия поймы - затопление поверхностными водами.

9.Для того чтобы увеличить интенсивность разбавления сточных вод, нужно построить донный криволинейный порог. Необходимо устраивать на стокопроводах переходы со свободным полетом струи и возможностью аэрации их. При подходе стокопроводов к реке такие возможности всегда имеются.

10.Карьеры песка и гравия приносят в режим реки значительные изменения. Лучше организовать карьеры в присклоновой части поймы, оградив их от затопления в половодье.

11.Во время межени в реке устанавливаются малые глубины, недостаточные для нормальной работы насосов. При этом необходимо насосом воду брать из копани, устраиваемой на берегу, или с помощью подпора водоподъемной плотиной.

Вопросы для повторения:

1.Значение рек и причины уменьшения их водности, обмеления.

2.Влияние обмеления рек на качество вод и антропогенные факторы, вызывающие обмеление.

3.Мероприятия по рекультивации и восстановлению рек.

4.Водохранилища и их значение.

5.Влияние водохранилищ на сток рек, попуски и их характеристика.

6.Характеристика хозяйственных мероприятий на малых реках.

7.Характер рекреационных мероприятий на малых реках.

Глава 3 Использование водных ресурсов малых водосборов

3.1 Изменения социально-экономических условий на водосборах малых рек.

Большое влияние на малые реки оказывает хозяйственная деятельность Начало её влияния можно отнести к 18 веку, в период интенсивного сельскохозяйственного и промышленного освоения территории России. В это время строят водяные мельницы, заводские водохранилища, вырубают леса на больших территориях для приготовления древесного угля и создания сельскохозяйственных угодий. Стали создаваться большие шахты, карьеры, а, следовательно, появились отвалы и терриконы. Люди переселялись в города, в связи, с чем увеличивалось число промышленных и городских сточных вод. Однако это не оказывало необратимых изменений в экосистемах малых рек.

Существенное нарушение естественного режима малых рек произошло в последние 30-40 лет. В этот период созданы почти все наиболее значительные водохранилища, резко увеличилось промышленное и хозяйственно-бытовое водопотребление и водоотведение, начали производить гидромелиорации, вносить а больших количествах минеральные удобрения и использовать ядохимикаты.

Все это сильно изменило гидрогеологические и гидрохимические режимы малых рек. Под воздействием этих процессов реки вступают в последнюю фазу существования, характеризующуюся заилением русла, зарастанием и заболачиванием. Существенно на сток малых рек влияют изъятие воды на хозяйственно-бытовые нужды, для целей промышленности и сельского хозяйства, сброс сточных вод, регулирование стоков в пространстве и во времени.

На современном уровне зарегулированности малых рек запрудами происходит некоторое снижение годового стока: в средний год не более чем на 10%, а в маловодной до 25%, меженный сток при наличии регулирования увеличивается на 50% в годы средней водности и на 35% в маловодные годы. Не меньше на сток влияет деятельность человека на водосборе: вырубка леса, агротехнические мероприятия, распашка территории. Все это изменяет водный и тепловой режимы почвы, снижает подземный сток, увеличивает поверхностный сток, главным образом за счет весеннего. В целом эти воздействия изменяют сток.

Для перспективного планирования разрабатываются схемы комплексного использования охраны водных ресурсов для типичных малых рек. В этих схемах на период 20-30 лет планируется упорядочение водоохранных зон, обеспечение чистоты стока на водосборе, сохранение естественных экосистем.

3.2 Рациональное использование водных ресурсов и развитие речного бассейна

Рациональное использование водных ресурсов малых водосборов можно осуществить по ряду направлений:

- рационализация природопользования на повышенных элементах рельефа водосбора (борьба с эрозией);

- комплексная мелиорация земель, включающая не только орошение и осушение, но и другие виды мелиорации;

- рациональное лесное хозяйство;

- рациональное с/х землепользование;

- рационализация антропогенных воздействий в пойме реки (дозированное затопление поймы, борьба с наводнениями путем очистки русла реки, русло-выправительных работ, создание защитных дамб и т.д.);

- осушение пойменных и надпойменных болот и переувлажненных территорий;

- оптимизация водосбора из реки и воотведения в нее;

- оптимизация водораспределения между отдельными участниками ВХК;

- управления качеством вод, включая очистку сточных и сбросных вод и сохранение водной экосистемы для увеличения самоочистительной способности реки.

3.3 Влияние гидромелиоризации на водные ресурсы малых рек

Установлено, что годовой сток при орошении не только уменьшается, но и существенно ухудшается по качеству.

В связи с подъемом грунтовых вод в условиях хозяйственного режима в случае их повышенной минерализации происходит вторичное засоление, а в случае пресных вод — антропогенное заболачивание.

Интенсивная инфильтрация оросительной воды способствует увеличению дренажного стока, который в ряде случаев имеет повышенную минерализацию, что снижает качество вод реки - водоприемника.

Существенное влияние на гидрологический и гидрохимический режимы малых рек оказывает орошение черноземов. При избыточном орошении даже слабо минерализированными водами вымываются соли кальция и гумус из почвы, теряется водопрочная структура и повышается эрозия, что, в свою очередь, ведет к смыву почвы в русла малых рек и существенно изменяет их морфологические характеристики.

Большинство из этих отрицательных последствий могут быть ликвидированы при широком применении на водосборной площади комплексных мероприятий, цель которых - оптимальное управление геологическим и биологиче­ским круговоротами на водосборе. При сочетании гидротехнических, агротехнических и лесотехнических ме­лиорацией можно добиться устойчивости биогеоценозов в системе водосбор - пойма - река и, как следствие, рационального использования водных ресурсов.

Существенных успехов в области рационального использования водных ресурсов малых рек можно достичь, управляя режимом паводков. Паводки (как природные явления, под действием которых формируется пойма и русло) — неотъемлемый процесс, стабилизирующий экосистему поймы.

В процессе паводка промывается русло от выведенных из биологического оборота веществ, что предохраняет реку от вторичного загрязнения. Временное затопление поймы дает возможность промыть засоленные почвы и тем самым еще более повысить плодородие. Вместе с тем неуправляемые паводки приводят к большим разрушениям построек и сооружений, находящихся в поймах рек. В прошлом (10 15 лет) назад из наиболее распространенных способов увеличения пропускной способности русла реки являлись русловыправительные работы. Однако, в последнее время из-за существенного нарушения, в результате таких работ, водной экологической системы и значительного влияния на режим грунтовых вод прилегающих к реке территорий, от этого способа отказались.

3.4 Основные методы управления паводками

Создание небольших русловых водохранилищ, обвалование затопляемых территорий и создание польдеров, на которых водный режим можно регулировать оптимально благодаря наличию осушительно – оросительной сети.

Управление режимом стока на водосборе и паводками является долговременными мерами, которые не позволяют оперативно управлять водными ресурсами малой реки в каждый момент времени.

Оперативное управление количеством и качеством водных ресурсов возможно при создании автоматизированной водохозяйственной системы управ­ления, предпосылками построения которой являются создание замкнутых систем водоснабжения в промышленности, использование коммунально-бытовых сточных вод для целей орошения, создание водооборотных осушительно-оросительных систем, использование для очистки сточных и дренажных вод биоинженерных сооружений, биологических прудов, фитофильтрационных устройств, биоплато.

Анализ работ по благоустройству и оздоровлению малых рек показывает, что успешно выполняется комплекс мероприятий при проведении мелиоратив­ных, противопаводковых и берегоукрепительных работ.

Наибольшие трудности встречаются в организации работ по устранению последствий загрязнений, благоустройству русел и прирусловых территорий, осуществлении водоохранных мероприятий.

3.5 Водоохранные мероприятия

Наиболее простое водоохранное мероприятие - установление водоохранной зоны.

Водоохранная зона- это территория, прилегающая к акваториям рек, озер и водохранилищ, на которой устанавливают специальный режим в целях пре­дотвращения загрязнений, засорение, истощение вод и заиления водных объек­тов.

Водоохранная зона является составной частью природоохранных меро­приятий, улучшающих гидрологический и гидрохимический режимы водного источника. В эту зону входят поймы рек, надпойменные территории, бровки и крутые склоны берегов, а также балки и овраги, непосредственно входящие в речную долину.

Минимальная ширина водоохранных зон зависит от расстояния до истока реки и изменяется от 15м на расстоянии 10км от истока до 500м на расстоянии свыше 500км от истока.

Для озер и водохранилищ водоохранную зону устанавливают в зависимости от площади акватории. При площади акватории до 2000 км² минимальная ширина водоохранной зоны - 300м, а при большой акватории — 500м и больше.

В пределах водоохранных зон выделяют прибрежные полосы - территории строго ограниченной хозяйственной деятельности с учетом прогноза перера­ботки берегов за 10 летний период. Минимальная ширина прибрежной зоны зависит от крутизны прилегаю­щих склонов и видов угодий на них. Так, при распаханных прилегающих тер­риториях ширину прибрежной полосы при нулевом уклоне прилегающих склонов назначают – 15 30м., при уклоне до трех градусов - 15 . 25, при больших уклонах - 55 . 100м.

В водоохранных зонах водоисточников запрещается: проведение авиационно-химических работ; применение ядохимикатов; использование навозных стоков; размещение складов и площадок для заправки ядохимикатами и мине­ральными удобрениями, а также горюче-смазочными материалами, размещение животноводческих комплексов; ферм, мест захоронений, складирование навоза, вырубка лесов. Запрещается стоянка автомобилей, заправка их топливом, мойка и ремонт техники.

3.6 Оптимизация использования водных ресурсов при социально-экономической деятельности

Исследования показали, что малые реки не отвечают закономерностям больших рек, протекающих в данной зоне. Поэтому подходы к оптимизации использования водных ресурсов должны быть специфическими для каждого малого водосбора.

Основной оптимизации является схема комплексного использования водных ресурсов в бассейне малой реки. Составление таких схем затруднено отсутствием единого методического подхода к расчету стоковых гидрологических и гидрохимических характеристик в условиях ограниченной наблюдательной гидрометрической сети.

В схемах отражают природно-экологические условия бассейна, включающие сведения о хозяйственной освоенности территории, гидрографию и гидрологию водотоков, геологические и гидрогеологические условия, почвенный покров, растительность. Рассматривают перспективы народнохозяйственного использования рек бассейна и требования к качеству воды.

Вопросы для повторения:

1.С чем связано изменение социально-экологических условий на водосборах рек?

2.Схема комплексного использования водных ресурсов?

3.Направление рационального использования водных ресурсов?

4.Как влияет гидромелиорация на водные ресурсы малых рек?

5.Водоохранные зоны?

Глава 4 Гидротехнические мелиорации

4.1 Оросительные мелиорации

4.1.1 Общие положения

Орошение – это искусственное увлажнение почвы. Применяется оно там, где увлажнение почвы атмосферными осадками недостаточно для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Орошение обеспечивает наиболее благоприятные для произрастания растений водный и связанные с ним питательный, воздушный, тепловой, солевой и микробиологический режимы почвы.

Необходимый водный режим почвы на полях создается и регулируется оросительной системой, т.е. комплексом различных гидротехнических сооружений, связывающих площадь с источником водного тока, переводящих в состояние необходимой растениям почвенной влаги.

Орошение – наиболее распространенный вид мелиорации. Культивирование таких важных культур, как хлопчатник и рис, вообще невозможно без орошения. В климатических условиях аридных областей практически невозможно выращивать без орошения ни одну из сельскохозяйственных культур.

Особое значение имеет орошение сточными водами, при котором помимо увлажнения почвы, решаются еще две задачи – внесение в почву вместе с водой значительного количества необходимых для растений питательных веществ и уменьшение затрат на очистку сточных вод. Орошение сточными водами называют удобрительным.

В состав оросительной системы входят водохранилища, водозаборы и рыбозащитные сооружения на естественных или искусственных водоисточниках, отстойники, насосные станции, оросительная, водосборно–сбросная и дренажные сети, нагорные каналы, сооружения на сети, а также поливные и дождевальные машины, установки и устройства, средства управления и автоматизации контроля за мелиоративным состоянием земель, объекты электроснабжения и связи, противоэрозионные сооружения, производственные и жилые здания эксплуатационной службы, дороги, лесозащитные насаждения, дамбы.

Оросительная система представляет собой совокупность гидротехнических и других сооружений для орошения земель.

Основными задачами этого комплекса сооружений является регулирование источника орошения и забор из него удовлетворительной по качеству воды в требуемом количестве, транспортирование воды от водозабора до полей, перевод воды на полях из состояния водного тока в состояние почвенной влаги, отвод за пределы орошаемого массива избыточных поверхностных и грунтовых вод.

4.1.2 Каналы оросительных систем

В состав оросительных систем входят каналы оросительной, водосборно- сбросной и дренажной сети.

Оросительная сеть состоит из магистрального канала, его ветвей,
межхозяйственных, хозяйственных и внутрихозяйственных распределителей различных порядков, временных оросителей и выводных борозд. Оросители и выводные борозды относятся к временной сети, которую нарезают и заравнивают ежегодно (нередко несколько раз в году), а остальные каналы – к постоянной сети.

Постоянная сеть доставляет на орошаемую площадь необходимое количество воды и распределяет воду между поливными участками, а временная сеть распределяет воду внутри поливных участков.

Магистральный канал и его ветви служат для транспортирования воды от источника орошения к межхозяйственной оросительной сети, из которой вода поступает в каналы, обслуживающие отдельные хозяйства.

Хозяйственные распределители, получая воду из межхозяйственных каналов, подают ее во внутрихозяйственные распределители, а из них вода уже поступает во временную оросительную сеть.

Внутрихозяйственные распределители самого младшего порядка, подающие воду на поливные участки, часто называют участковыми распределителями.

Водосборно–сбросная сеть предназначается для сбора и отвода избыточных вод и для сброса воды из оросительных каналов. Они состоят из следующих участков:

– предохранительных (аварийных) и концевых сбросов, устраиваемых для сброса избыточных вод из оросительных каналов и отвода их в источник орошения (водосборные или оросительные каналы и другие водоприемники), а также для промывки оросительных каналов от наносов;

– водосборных каналов различных порядков, которые принимают воду из сбросных каналов и поверхностный сток с орошаемых земель и сбрасывают ее в водоприемник;

– нагорных каналов, предохраняющих орошаемые земли от поступления в них поверхностных вод с вышележащего водосбора.

Дренажная сеть служит для отвода избыточных грунтовых вод с территории оросительной системы. Она состоит из межхозяйственных коллекторов различных порядков, внутрихозяйственных коллекторов и дрен–собирателей.

Дрены предназначаются для понижения уровня грунтовых вод в тех случаях, когда высокий уровень их препятствует росту и развитию растений (и особенно при наличии засоленных земель).

Грунтовые воды из дрен–собирателей поступают в коллекторы и по ним отводятся или в водоприемник, или в регулирующую емкость с разбавлением их до предельно–допустимой концентрации и использованием на повторное орошение.

4.1.3 Сооружения на системах

Каждая оросительная система, помимо каналов, имеет большое число других гидротехнических сооружений, которые можно разделить на 4 группы:

Первую группу составляют головные сооружения, основное назначение которых – забор воды в систему. Вода в систему может забираться из рек, озер, водохранилищ. Кроме того, для орошения могут использоваться также грунтовые воды. При заборе воды из рек головными сооружениями могут быть головной бесплотинный регулятор, головной регулятор с водоподъемной плотиной, насосная станция. Из водохранилищ вода в магистральный канал может забираться с помощью водовыпуска и насосной станции.

При использовании грунтовых вод, могут применяться самоизливающиеся скважины, подземные водосборные галереи с механическим водоподъемом. К головным сооружениям относятся так же регулировочные и выправительные сооружения (шпоры, дамбы и др.), устраиваемые в руслах рек и на водохранилищах в местах расположения водозаборных сооружений.

Во вторую группу включают сооружения на каналах оросительной, водосборно–сбросной и дренажной сети. На оросительных каналах устраивают:

· шлюзы–регуляторы или водовыпуски и вододелители для регулирования расходов, подаваемых в тот или иной канал

· перегораживающие или водоподпорные сооружения для регулирования уровней воды в каналах;

· сопрягающие сооружения для регулирования скоростей течения воды в каналах и сопряжения бьефов;

· проводящие сооружения в местах пересечения каналов с водотоками, оврагами, дорогами и другими препятствия, т.е. там, где нельзя провести каналы в земляном русле;

· дорожные сооружения в местах пересечения дорог с каналами;

· отстойники для осветления воды и регулирования режима наносов;

· ливнеспуски – для переброски через каналы или под каналами ливневых потоков и селерегулирующие гидротехнические сооружения; водомерные сооружения и устройства для измерения расходов и уровней воды в каналах;

· насосные станции – для подачи воды в трубопроводы и к дождевальным машинам.

На водосборно–сбросной сети ставят шлюзы–регуляторы, сопрягающие, дорожные и другие сооружения, а на дренажной сети–колодцы, устьевые сооружения, насосные станции, мосты, трубы, переезды и т.д.

Третья группа сооружений связана с обеспечением нормальной эксплуатации оросительной системы: это дороги (полевые, хозяйственные, эксплуатационные), средства связи (радио, телефон), ремонтные мастерские, жилые и служебные здания.

К четвертой группе относятся сооружения, удовлетворяющие требованиям гидроэнергетики, водного транспорта, водоснабжения, рыбоводства (ГЭС, шлюзы, насосные станции, различного рода пруды и др.)

4.2 Осушительные мелиорации

4.2.1 Цели и задачи

Под осушительными мелиорациями понимается ускорение отвода избыточного поверхностного стока и регулирование водного режима почв для повышения плодородия земель и получения устойчивых и высоких урожаев сельскохозяйственных культур при любых погодных условиях.

Осушительные мелиорации проводят на избыточно увлажненных минеральных почв, обычно дерново–подзолистого типа, на болотах (т.е. на территориях, где слой торфа достигает более 30 см) и на временно избыточно увлажненных землях.

Осушительные мелиорации проводят на избыточно увлажненных минеральных почвах, обычно дерново–подзолистого типа, на болотах (то есть избыточно увлажненных землях).

Избыточно увлажненные минеральные почвы образуются вследствие недостатка в почве минеральной пищи для растений и разрушения комковатой структуры. При слабой степени увлажнения бывает достаточно лишь проведение агротехнических мероприятий (глубокой пахоты, рыхление подпахотного слоя, узко–загонной вспашки, известкование кислых почв).

4.2.2 Методы и способы осушения

Выбор того или иного метода и способа осушения зависит не только от хозяйственного использования осушаемых земель.

В мелиоративной практике широко применяют три метода осушения: ускорение стока воды с поверхности почвы; понижение уровня грунтовых вод и ограждение осушаемой территории от подтопления и затопления паводковыми водами со стороны реки или со склонов.

В зависимости от метода осушения и характера сельскохозяйственного использования (под луга, пастбища, полевой или овощной севооборот) проектируют тот или иной способ осушения.

В основном осушение осуществляется открытой сетью каналов или горизонтальным дренажем. Наряду с этим применяют также вертикальный дренаж, кротование, кольматаж и агромелиоративные приемы.

При осушении крупных массивов, таких как Мещера или Полесье, для уменьшения атмосферного стока с водосборов и возможности дальнейшего его использования в засушливые периоды устраивают искусственные водоемы и водохранилища.

В том случаи, когда уровень воды в водоприемнике стоит высоко и нет возможности сбросить воду из осушительной сети самотеком, применяют осушение с механическим водоподъемом.

При проектировании осушительной или осушительно–увлажненной сети в плане необходимо исходить не только из типа водного питания, методов осушения, рельефа местности, характера сельскохозяйственного использования, системы механизированной обработки и уборке, но также учитывать требования землеустройства( увязку границ полей севосборов, размещение и дорог и населенных пунктов и др.)

Трассы магистральных каналов и открытой коллекторной сети следует увязывать с границами полевого севооборота. Из условий механизации полевых работ желательно, чтобы севооборотные участки имели прямоугольную форму. Нагорные и ловчие каналы по возможности не должны перерезать поля севооборотов. Дорожную сеть необходимо располагать вдоль трассы каналов. При проектировании новых населенных пунктов, ферм, животноводческих комплексов нужно учитывать требования землеустройства и охраны водоисточников от загрязнения.

Мелиораторам совместно с землеустроителями придется решить много задач, которые возникнут при разработке комплексных проектов мелиорации земель в Нечерноземной зоне РФ. Появляются проблемы по увязке мелиоративных систем с существующим размещением населенных пунктов, ферм, лесных угодий, озер и дорожной сети.

4.2.3 Осушительные системы

В состав осушительной системы входит: объект осушения – избыточно увлажненная площадь или болото, ограждающая, регулирующая и проводящая части системы, водоприемник, гидротехнические сооружения (быстростоки, дамбы, перепады, насосные станции, шлюзы–регуляторы) и дороги.

Ограждающая часть перехватывает поверхностный сток со склонов (нагорные каналы) или перехватывает и понижает уровень грунтовых или грунтово–нагорных вод по периметру осушаемой площади (ловчие каналы). Регулирующая осушительная часть поглощает поверхностные воды и поддерживает на осушаемой площади необходимый водный и воздушный режим. Проводящая сеть транспортирует получаемый из регулирующей и ограждающей сети водный сток в водоприемник.

Однако при современных требованиях интенсификация сельскохозяйственного производства обеспечить лишь одно условие– отвод избыточных вод – недостаточно. Водный режим на осушаемой территории нужно регулировать при любых погодных условиях. Во влажные годы важно своевременно отвести избыточные воды, а в годы засушливые, наоборот, недостаток влаги дополнить искусственной подачей воды. Таким образом, для получения высоких и устойчивых урожаев необходимо стремится к строительству осушительно–увлажненных систем.

Чтобы обеспечить регулирование водного режима, регулирующая и проводящая части осушительной системы должны быть оборудованные соответствующими гидротехническими сооружениями (устьями, колодцами, щлюзами, трубами).

Местоположение, размеры и конструкции всех элементов, составляющих осушительную систему, назначают в соответствии с почвенными и гидрогеологическими условиями, а также с учетом размещения и вида культур, организационно–хозяйственных требований современно механизированного сельскохозяйственного производства и технико–экономических соображений.

В соответствующих природных условиях осушительная система может иметь в своем составе не все элементы. Так, при осушении низких пойм иногда ограничиваются проведением ограждающей сети и регулированием водоприемником.

Одним из недостатков осушения дренажем является относительно высокая строительная стоимость его. Уменьшение стоимости строительства дренажа может быть достигнуто в результате снижения стоимости дренажных трубок, комплексного применения механизации, а также увеличение расстояния между дренами или перехода на комбинированный дренаж.

Сущность комбинированного дренажа состоит в том, для ускорения отвода избыточных поверхностных и почвенных вод прибегают к дополнительным мерам осушения (гребневанию, кротованию), допускающим более резкое размещение дренажных линий.

Строительство комбинированного дренажа ведут по такой схеме. Осушительные гончарные дрены ,называемые в этом случае закрытыми собирателями и служащие главным образом для ускорения поверхностного стока, прокладывают примерно поперек уклона местности, а воду из них отводят в коллекторы. При наличии на осушаемых землях местных небольших понижений собиратели располагают на дне их.

Если в качестве дополнительных мер осушения применяют кротовый дренаж, нарезаемый в поперечном направлении к закрытым собирателям, вдоль уклона поля, то в этом случае, расстояние между собирателями в зависимости от характера грунта и рельефа поверхности поля могут быть приняты в 1.5–2 раза больше, чем в обычных условиях.

Расстояние между кротовыми дренами также зависит от характера грунта и изменяются в пределах от 2 до 5м. Комбинированный дренаж наиболее успешно используют при осушении тяжелых, слабопроницаемых почв (глины, суглинки).

4.3 Обводнительные мелиорации

Обводнением называют совокупность гидротехнических мероприятий по обеспечению водой без водных и маловодных районов для культурно–бытовых и хозяйственных целей. Особо важное народнохозяйственное значение имеет обводнение пастбищ, общая площадь которых в засушливых степных, полупустынных и пустынных районах страны превышает 350млн. га.

В РФ обводнительные работы получили широкое развитие. Площадь обводненных пастбищ в 1905г. достигла 1,7 млн.га. Поставлена задача в ближайшем будущем вовлечь в сельскохозяйственный оборот всю территорию естественных пастбищ в зоне сухих степей, пустынь, полупустынь и горных районов страны и провести реконструкцию сооружений на ранее обводненных пастбищах площадью 160 млн.га.

Обводнение территории может быть осуществлено по централизованной, децентрализованной и комбинированной схемам.

При централизованной схеме обводнения всю территорию обслуживает один или группа объединенных источников. Эту схему применяют при неблагоприятном распределении водоисточников по территории и более компактном размещении на территории центров водопотребления.

При децентрализованной схеме территорию обслуживают несколько различных водоисточников. Эту схему обводнения назначают в тех случаях, когда на территории имеются равномерно расположенные, неглубоко залегающие источники с доброкачественной водой.

При комбинированной схеме обводнения разные части территории могут получать воду по централизованной и децентрализованной схемам. При землеустройстве в каждом данном случае решают вопрос, какая из этих схем наиболее выгодна.

Вода источников обводнения по качеству должна соответствовать требованиям конкретных водопотребителей. Расходы воды должны покрывать максимальную потребность. Если источник не может удовлетворять потребности в воде в часы наибольшего потребления, устраивают сооружения для резервирования дебита источника.

Систему обводнения выбирают с учетом стоимости подачи потребителю 1м воды, удобства эксплуатации системы и надежности водоисточника.

При выборе источников для централизованного обводнения в засушлевых и пустынных районах необходимо учитывать важную потребность воды для орошения выборочных участков. Размеры орошаемых участков определяют, исходя из количества избыточной воды, сверх потребной для водоснабжения, а также состава культур на орошаемом участке.

Обводнительно–оросительные каналы. Обводнения территории за счет больших рек осуществляют путем устройства обводнительно–оросительных каналов. Например, канал Волга–Урал длиной свыше 460 км только в зоне первой очереди обеспечивает орошения 300 тыс.га пашни и обводнение 2 млн.га в Волгоградской, Саратовской и Уральской областях. Введены в действие и строят другие крупные оросительно–обводнительные каналы (Куйбышевский, Саратовский).

Обводнение территории из шахтных колодцев. Для обводнения пастбищ широко применяют шахтные колодцы. Более 80% животных на пастбищах Казахстана обеспечиваются водой из шахтных колодцев .Это объясняется относительной простотой их устройства, а также тем, что сам шахтный колодец является регулирующей емкостью: в ней накапливается до 5м воды и более. Это очень важно при заборе воды из малодебитных источников. Стоимость устройства одного колодца 20–50 тыс. рублей.

Обводнение из буровых скважин широко практикуется в годы последнего десятилетия. Строительные организации повсеместно оснащаются современной буровой техникой. Буровые скважины оборудуют водоподъемными установками, как правило, электропогружными насосными агрегатами и приколодезными сооружениями (здание насосной станции, запасной резервуар, отмощенная водопойная площадка с корытами).

Самоизливающиеся скважины с дебитом более 3 л/с оборудуют водорегулирующими задвижками. Средняя площадь обводнения одной буровой скважиной до 3 тыс.га.

Обводнения из пересыхающих рек, не имеющих постоянное подрусловое течение осуществляется с по