Типизация элементов геосистем для анализа мелиоративных воздействий

Для всех форм воздействия объекта на окружающую среду в проекте должны быть разработаны, в том числе на альтернативной основе, проектные решения по нейтрализации (или снижению) негативного влияния объекта на окружающую среду.

Раздел «Охрана окружающей среды» любого проекта должен включать следующие подразделы:

– краткие сведения о проектируемом объекте, включая рассмотренные варианты проработки, исходя из условий минимизации воздействия на окружающую природную и социальную среду (в т.ч. по размещению объекта строительства, принятым инженерным и технологическим решениям и т.д.);

– мероприятия по охране и рациональному использованию земельных ресурсов; данные по хозяйственному использованию намечаемых к мелиорации земель (общая площадь, в т.ч. пашня, сенокосы и пастбища, многолетние насаждения, залежи, приусадебные земли, сады и огороды, лесные насаждения, характеристика почвенных условий; наличие и степень ветровой и водной эрозии почв, плоскостного смыва, дефляции, слитизации; данные по характеру и уровню загрязнённости почв и др.).

Проектируемые мероприятия по рациональному использованию и защите земельных ресурсов должны включать следующие материалы:

· степень хозяйственного использования территории, исходя из соблюдения критериев устойчивости агроландшафтов (ограничения по использованию земельных, лесных, болотных и других угодий и охране прилегающих земель; соответствие принятых технологических и инженерных решений экологическим требованиям и ограничениям по оросительным и поливным нормам (с учётом сохранения оптимального водно-воздушного и солевого режима, недопущения заболачивания, засоления, осолонцевания, водной эрозии орошаемых земель и т.д.);

· качество поливной воды (с учётом возможности засоления, осолонцевания, содообразования, загрязнения тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, ядохимикатами и т.д.);

· принятый способ орошения и техника полива, исходя из сохранения оптимального водно-воздушного и солевого режима почв, обеспечения оптимального режима и минерализации грунтовых вод, недопущения (максимального ограничения) процессов водной эрозии почв и т.д.;

· параметры и конструктивные решения мелиоративной сети с учётом обеспечения высоких коэффициентов использования воды (КИВ) при орошении, оптимального водно-воздушного режима почв (при осушении), сохранения устойчивости русел и т.д.;

· оценка необходимости строительства дренажа и проведения промывок засоленных земель при орошении и дополнительного увлажнения земель при осушении, химической мелиорации почв и использования сбросных вод; защита мелиорируемых земель от ливневых и паводковых вод, селевых потоков, оползней и т.д.; проектируемые почвозащитные и водоохранные лесные полосы, противоэрозионные водоудерживающие, водонаправляющие и водосбросные гидротехнические сооружения (запруды, нагорные валы и каналы, быстротоки, перепады и т.д.); укрепление имеющихся эрозионно-опасных оврагов для предотвращения их роста; мероприятия по рекультивации земель, нарушаемых при строительстве мелиоративной сети, прокладке трубопроводов, устройстве карьеров, насосных станций и гидросооружений и т.д.; площади нарушаемых земель; объёмы плодородного грунта, подлежащие снятию, транспортировке, и его использование.

Оросительная норма нетто в проекте должна быть определена для среднего по обеспеченности осадками (или дефициту увлажненности) года, а также для засушливых лет 75 и 90% обеспеченности. Она зависит от возде­лываемых культур, почв, глубин залегания грунтовых вод и других факторов и прини­мается в соответствии с инженерным расчетом, исходя из плановой урожай­ности.

Задачей проектировщика является недопущение завышения оросительной нормы нетто, т.к. это может привести к непроизводительным затратам воды и энергии на ее подачу, а также к подтоплению земель. В критических ситуациях по этим двум показателям, после соответствующего экономиче­ского обоснования и согласования с инвестором, можно пойти на поливы сниженными на 10…50% поливными и оросительными нормами с недополучением части урожая.

Следующие разделы должны быть посвящены вопросам рационального использования и охраны поверхностных и подземных водных ресурсов, мероприятиям по охране растительного и животного мира, по характеристике социальной среды и последствий намечаемой хозяйственной деятельности, включая социально-экономические условия проживания населения, и другим мероприятиям по охране окружающей среды (см. табл. 8.36).

Учитывая сложность взаимосвязи отдельных компонентов экосистем и отсутствие по ряду проблем результатов целенаправленных научных исследований, формализовать эти требования в виде конкретных норм, имеющих цифровое значение, представляет значительную сложность, а по большинству позиций нереально. В этой связи представленные ниже положения представляют собой в основном правила и реже нормы (т.е. числовые значения конкретных параметров), полученные на основании опыта и экспертных оценок учёных.

Следует учитывать, что на орошаемой территории приходные элементы баланса преобладают над расходными и даже при самых тщательных поливах, если формируется инфильтрационное питание грунтовых вод, влагообмен грунтовых вод с зоной аэрации g = Е_г – Ф_г – М_г изменяет знак на отрицательный. При этом неизбежен подъем уровней грунтовых вод, нередко засоление почв и со временем подтопление земель на прилегающей территории.

Потери воды непосредственно на поле на фильтрацию происходят из-за завышения поливных и оросительных норм, несоблюдения поливных режимов, несовершенства применяемой техники полива и дру­гих причин. Коэффициент полезного использования воды на полях (КИВ), представляющий собой отношение полезного водопотребления культур, необходимого для получения проектной (плановой) урожайности, к количеству воды, дан­ной на поле по внутрихозяйственной сети каналов (трубопроводов, лотков), реально может быть доведен до 0,9…1,0.

Коэффициент полезного действия (КПД) внутрихозяйственной сети на поле (отношение количества воды, израсходованной на поливы, к количеству воды, поданной во внутрихозяйственную сеть), должен быть примерно тот же – 0,9…1,0. Следует иметь в виду, что при применении этих довольно же­стких ограничений до 20% воды неизбежно теряется на поле, впитываясь в почву, насыщая зону аэрации до водоудерживающей ее способности и вызывая подъем уровней грунтовых вод с нежелательными последствиями (засоление почвы, подпитывание, ухудшение качества воды в реках и др.).

Находящиеся в пределах орошаемой площади межхозяйственные и магистральные каналы, трубопроводы, лотки и другие транспортирующие воду сооружения отличаются высокими потерями на фильтрацию. Потери воды из каналов являются основным источником подъема УГВ и подтопления зе­мель. Поэтому сокращение потерь воды до минимума и увеличение коэффи­циента полезного действия оросительных каналов должно быть одной из основных задач проекта орошения. Для ее реализации следует использо­вать широкий арсенал мероприятий, включающий противофильтрационные покрытия каналов, замену каналов трубопроводами, сокращение длины и расходов одновременно работающих каналов, проведение круглосуточных поливов, прекращение подачи воды по каналам в зимний период и др.

Уравнение баланса грунтовых вод может быть записано в виде

mΔH = M_бр. + Р – Е – ΔW₀ + Q₁ – Q₂,

где М_бр. – подача воды за любой период времени на орошаемое поле, включает поливные воды и потери воды при поливе и в оросительной сети, m – дефицит влаги в зоне подъе­ма грунтовых вод до полной влагоёмкости грунта (обычно m = 0,10–0,20, в долях объема); Р – осадки; Е – суммарное испарение; ΔW₀ – изменение запасов воды в балансируемом слое за время t; Q₁, Q₂ – приток и отток подземных вод.

Основные приходные элементы баланса - М_бр. и приток грунтовых вод со стороны, расходные – испарение и отток грунтовых вод (при отсутствии ис­кусственного дренажа).

Внутрисистемное питание грунтовых вод на конкретном массиве за любой период времени при отсутствии поверхностного стока является функци­ей Р, М_бр., Е, Q₁ и Q₂, каждый из элементов баланса выражают в виде слоя воды, отнесенного на орошаемую площадь, в мм или м³/га.

Подъем уровня грунтовых вод на орошаемом массиве определяется из приведенного уравнения водного баланса,

.

Тщательность определения всех элементов баланса является залогом качественной оценки мелиоративного состояния орошаемых земель и предупреждения возможного подтопления прилегающей территории под влиянием орошения.

Входящая в уравнение баланса величина М_бр. представляет собой оросительную норму брутто, включающую расходы воды на поливы и все потери поданной на орошение воды в пределах системы.

Для предупреждения подъема грунтовых вод и подтопления земель необходимы мероприятия по всемерному снижению элементов питания грунтовых вод внутри системы – оросительных норм и потерь воды из оросительной ceти, притока поверхностных вод из-за пределов системы, конденсации влаги и, если имеющихся средств по их ограничению недостаточно, необходимо уменьшение притока грунтовых вод извне и (или) усиление оттока грунтовых вод за пределы орошаемых земель с помощью инженерных средств, основным из которых являeтcя искусственный дренаж (горизонтальный, вертикальный или комбинированный). Дренаж в условиях формирования гидроморфного режима почвообразования и при наличии склонных к засолению или засоленных почв и грунтовых вод является последним (сложным и дорогостоящим) средством борьбы с ухудшением мелиоративного состояния земель и подтоплением.

Научно-технический прогресс в орошении осуществляется по следующим основным направлениям: снижение водоподачи, экономное использование воды, улучшение качества полива за счет повышения равномерности увлажнения почвы, направленное воздействие орошения на формирование благоприятной среды обитания растений; многоцелевое использование поливной техники для внесения вместе с поливной водой удобрений, химмелиорантов, пестицидов, ростовых веществ, снижение трудовых затрат.

Оценка эффективности природоохранных мероприятий в проекте адаптивно-ландшафтной мелиорации проводится по следующим показателям:

· соответствие проектных решений заданию на проектирование, основным нормативным документам и актам по охране окружающей среды, условиям проживания и здоровья населения, требованиям и ограничениям органов госнадзора и охраны природы и местных органов государственного управления;

· комплексная оценка воздействия намечаемого вида хозяйственной деятельности на ландшафт и окружающую природную среду, учитывающая характер и степень всех потенциальных видов влияний на природный территориальный комплекс строительства и эксплуатации мелиоративного объекта;

· обоснование принятых инженерных и технологических решений, исходя из минимизации ущерба, наносимого природной и социальной среде на основе выполненных вариантных проработок;

· оценка эколого-экономических ущербов, предотвращаемых в результате осуществления проекта;

· оценка стоимости мероприятий по охране окружающей среды, необходимых для обеспечения экологической безопасности природной среды и жизнедеятельности населения.