Меліорація як учасник водогосподарського комплексу

ТЕМА МЕЛІОРАЦІЯ, ЯК УЧАСНИК ВОДОГОСПОДАРСЬКОГО 1. ЗРОШУВАЛЬНІ МЕЛІОРАЦІЇ В теперiшнiй час спостерiгається iнтенсивний рiст населення, особливо в країнах, що розвиваються. Необхiднiсть забезпечення населення Землi продуктами харчування заставляє розвивати iнтенсивнi способи тваринництва i вирощування сiльськогосподарських культур. В цьому вiдношеннi зрошення земель займає ведучу позицiю. Сiльськогосподарськi землi складають десяту частину сушi, а з них тiльки шоста частина зрошується. Проте з цiєї площi в свiтi отримують вiд 40 до 50 % сiльськогосподарської продукцiї. Інтенсивний розвиток зрошення, як в нашiй країнi, так i за її кордоном все бiльше i бiльше стримується не вiдсутнiстю зручних для зрошення земель, а дефiцитом водних ресурсiв. Тiльки в розвинутих країнах водоспоживання на потреби сiльського господарства перевищує 700 км3 . Основними районами проведення зрошувальних робiт є зони недостатнього i нестiйкого зволоження. В сучасних умовах зрошувальне землеробство у всiх країнах базується практично на регулюваннi водного i живильного режимiв, що здiйснюється шляхом перiодичної подачi води i внесення добрив. Регулювання кiлькостi тепла i свiтла поки що знаходиться поза компетенцiєю людини. Можливо в майбутньому з’являться вдосконаленi агромелiоративнi системи, де надходження перерахованих компонентiв буде проходити у вiдповiдностi з бiотехнiчними потребами рослин на рiзних етапах вегетативного перiоду. до 50... 60, рису 65... 75, цукрових бурякiв 500... 700 центнерiв з гектара i т. п. За наближеними розрахунками, вартiсть всiх сiльськогосподарських продуктiв, отриманих з 1 га зрошувальних земель приблизно в 4 рази вища, нiж з не зрошеного гектару. Загальна кiлькiсть води, яку споживає рослина за вегетативний перiод, може виражатись деякою умовною залежнiстю Т = УР eУ , де Т – транспiрацiя, або споживання, води даним видом рослин, м3 /га; УР – урожай даної культури, ц/га; eУ – коефiцiєнт транспiрацiї, м3 /ц. Коефiцiєнт транспiрацiї залежить вiд клiматичних умов, типу ґрунтiв, урожайностi i iнших факторiв; величина його для одних i тих же культур коливається в досить широких межах. Наприклад, для бавовни – 120... 250, для пшеницi – 40... 180, для кукурудзи – 60... 150, для цукрових бурякiв – 5... 30 м3 /ц. Необхiдно вiдмiтити, що збiльшення потреби у водi дає пiдвищення врожаю до певної межi, пiсля якої спостерiгається зворотне явище. Задоволення потреби рослин у водi вiдбувається за рахунок природних можливостей у виглядi атмосферних опадiв i запасу води в грунтi, а також штучним шляхом при застосуваннi зрошення. Додаткову кiлькiсть води, яку необхiдно подати на протязi вегетативного перiоду, або так звану зрошувальну норму, можна знайти за рiвнянням де О – атмосфернi опади за вегетативний перiод; В – випаровування; DП – запаси води в грунтi, яка використовується рослинами. Остання величина включає в себе такi складовi DП = ПН. Г.К + ПК. В. , де ПН. Г. – пiдживлення iз нижче розташованих горизонтiв за рахунок пiд земних вод; ПК ПК. В. Величина зрошувальної норми залежить вiд роду культур i природних умов. В мiру переходу до пiвдня зрошувальна норма для одних i тих же культур помiтно зростає. Наприклад, для овочiв в умовах Чернiгiвської областi вона складає 1500... 2000 м3 /га, а для умов пiвденних областей України вона вiдповiдно рiвна 2500... 5500 м3 Зрошувальнi норми в м3 /га для основних культур в зрошувальних районах України приймають приблизно такими: бавовна – 5000... 8000; цукровий буряк – 2500... 6000; зерновi – 1500... 3500; багатолiтнi трави – 2000... 8000; рис – 8000... 15000. Наведенi норми називаються зрошувальними нормами нетто – це та кiлькiсть води, яку необхiдно подати безпосередньо на поле. Для забезпечення цього, iз джерела зрошення необхiдно забирати великi об’єми води, оскiльки значна її частина на шляху надходження втрачається на фiльтрацiю, випаровування, протiчки в пошкоджених спорудах i невиробничi скиди. Характерним показником любої iригацiйної системи є коефiцiєнт корисної дiї КС =W 1 / W2 , де W 12 – вiдповiдно, кiлькiсть або витрата води, що поступила i що була забрана iз джерела зрошення. Для старих систем (за умови вiдсутностi заходiв з боротьби з втратами води) КСС = 0,7... 0,8; при використаннi закритих трубопроводiв КС Вiдомо, що виробництво зерна на одного жителя сягає 500... 600 кг у рiк i, у подальшому, його потрiбно довести до 900... 1000 кг. Для отримання 1 кг пшеницi потрiбно витратити 750 л води, тобто, в перспективi, витрачатиметься 675... 750 м3 води в рiк на одну людину. При досягненнi чисельностi населення України у перспективi 60 млн. чол., щорiчно буде використовуватись бiля 40... 45 км3 води. Якщо врахувати, що у середнiй за воднiстю рiк в межах України формується лише 47,8 км3 , а також те, що кожнi два-три роки iз п’яти у лiсостеповiй i степовiй зонах спостерiгаються засухи, регулювання стоку з метою використання його для зрошення i iнших цiлей набуває незамiнного характеру. Особливо напружена ситуацiя складається в лiсостеповiй i степовiй зонах, де зосереджено понад 80 % рiллi, а питома вага продукцiї з поливних земель складає 29 % ( в республiцi Крим 46 %, в Херсонськiй областi – 48 %). Орiєнтовно, витрата води для зрошення знаходиться за формулою QЗР = 0,001 q F, м3 /с де q – гiдромодуль зрошення, тобто питома витрата води на один гектар поливної площi, л/с на га; F – поливна площа, га. Величина гiдромодуля приймається: для пiвнiчних районiв України – 0,3... 0,4; для центральних – 0,4... 0,5; для пiвденних – 0,5... 0,6. Дiють такi крупнi системи, як Каховська – 269 тис. га, Пiвнiчно- Кримський канал – 459 тис. га, Краснознам’янська – 63 тис. га, Фрунзенська – 36 тис. га, Пiвнiчно-Рогачинська – 110 тис. га, Інгулецька – 60 тис. га, Явкiнська – 50 тис. га. За даними Держкомводгоспу України в 1992 роцi на зрошення було використано 6197 млн. м3 води, тобто в середньому на гектар зрошувальної площi подавалось 2355 м3 води. Забiр води iз рiчок чи водосховищ для зрошення здiйснюється самотiчно, або за допомогою насосних станцiй, продуктивнiсть яких постiйно зростає. Транспортування води iз джерела до зрошуваних площ здiйснюється магiстральним каналом, довжина якого може сягати декiлькох десяткiв i навiть сотень кiлометрiв. Далi вода поступає в мiжгосподарськi канали, а потiм у внутрiшньогосподарську зрошувальну мережу, яка забезпечує полив та зволоження культур в потрiбних межах. для орних культур, а смугами – для культур вузькорядного посiву, до яких вiдносяться зерновi i трави. Цi способи не завжди забезпечують рiвномiрне зволоження по довжинi дiлянки i можуть розмивати грунт. Полив затопленням застосовують при вирощуваннi рису. Суттєвим недолiком поверхневого зрошення є значнi втрати води на фiльтрацiю i випаровування. Просочування великої кiлькостi води в нижче розташованi горизонти призводить до пiдйому рiвня ґрунтових вод i сприяє засоленню землi. Інодi, iз-за цього, приходиться припиняти подачу води на зрошувальнi дiлянки. Бiльш вдосконаленим способом зрошення є дощування, суть якого полягає в створеннi штучного дощу визначеної iнтенсивностi. З цiєю метою використовується велика кiлькiсть дощувальних машин, серед яких є коротко-струменевi, середньо-струменевi, i далеко-струменевi. Починаючи з 1971 року впровадили високопродуктивнi дощувальнi машини “Фрегат” i Волжанка”. Зрошення дощуванням дозволяє подавати воду меншими дозами, забезпечує бiльш рiвномiрне зволоження, набагато скорочує невиробничi втрати води i пiдвищує механiзацiю працi. Пiдгрунтове зрошення здiйснюють шляхом влаштування труб чи спецiальних ходiв-кротовин на глибинi 40... 50 см вiд поверхнi землi, куди подається вода. При цьому вода поступає безпосередньо в кореневу зону, що усуває втрати на випаровування. Такi системи є бiльш прогресивними, проте бiльш складними i дорогими. В останнi роки отримало деяке розповсюдження капельне зрошення. Суть його полягає в подачi води за допомогою трубок малого дiаметру (0,5... 2 см), якими вона через спецiальнi капельницi поступає до рослин. Порiвняно з дощуванням, капельне зрошення характеризується значно меншою витратою води. Зрошувальна норма для кожної культури – це сума поливних норм. Число поливiв встановлюється в залежностi вiд природних умов, способу зрошення, вимог агротехнiки i роду культур. Так для пшеницi необхiдно 2... 5, для кукурудзи 5... 8, для бавовни 6... 9, цукрових бурякiв 4... 10 поливiв. Тривалiсть кожного поливу здiйснюється протягом 5... 12 днiв. Зрошувальнi мелiорацiї є невiд’ємною частиною сучасного розвитку сiльського господарства. Поряд з ними суттєве значення має обводнення територiї. Основна задача обводнення полягає в задоволеннi потреб сiльського населення i скота в питнiй водi. Створенi при цьому водойми можуть використовуватись для розведення риби, водоплаваючих птахiв, а також для зрошення невеликих дiлянок i в протипожежних цiлях. Вода при обводненнi може транспортуватись окремими каналами, або трубопроводами, а також добуватись iз вертикальних колодязiв. Норми водоспоживання сiльського населення в залежностi вiд географiчного положення складають 150... 200 л/добу на одну людину. Для скота, з урахуванням його утримання в стiйлах, або на пасовиськах, норми коливаються в таких межах: корови – 30... 65, телята – 15... 25, свиноматки – 20... 25, конi – 40... 60, вiвцi – 5... 7 л/добу. - витратою води, якою може забезпечити джерело зрошення на протязi зрошувального перiоду; - об’ємом води, який може забиратись iз водного джерела протягом вегетативного перiоду; - рiвнем води у джерелi зрошення у вiдношеннi до зрошувальної площi на протязi зрошувального перiоду в роки рiзної забезпеченостi; В залежностi вiд показникiв джерела зрошення визначають можливу площу зрошення (FЗР ) та характер водоподачi води на систему (самотiчна чи механiчна), прогнозують характер впливу зрошення на природнi та штучно створенi екосистеми. При зрошеннi iз водосховищ та ставкiв зрошувана площа визначається за формулою FЗР = WЗР . h / MСР. ЗВ , га, де WЗР – середньозважена зрошувальна норма. WЗР = WКОР – WІНШ , WКОР – корисний об’єм водосховища чи ставка; WІНШ – об’єм води, який повинен зберiгатись для iнших цiлей. При зрошеннi iз рiчок зрошувана площа залежить вiд мiнiмальної витрати води в рiчцi (QМІНІНШ ), необхiдної санiтарної витрати (QСАН FЗРЗР . QЗРМІНІНШ + QСАН ). Для остаточного вирiшення, яка площа буде зрошуватись, чи потрiбне регулювання стоку рiчки i як саме подавати воду, необхiдно спiв ставити гiдрограф стоку рiчки з потребою води для зрошення. При цьому можливi три випадки: 1. Витрата води в рiчцi набагато перевищує потребу води для зрошення. В цьому випадку потрiбно проаналiзувати коливання рiвня води в рiчцi на протязi вегетативного перiоду для прийняття способу подачi води, механiчного чи самотiчного. 2. Витрата води в рiчцi в окремi перiоди дорiвнює витратi води на зрошення або дещо менша її. В цьому випадку потрiбно вирiшити питання про будiвництво греблi з метою сезонного регулювання стоку. 3. Витрата на зрошення в окремi перiоди перевищують витрату води в рiчцi. В цьому випадку необхiдно проаналiзувати стiк рiчки (чи вистачить його взагалi) i запроектувати сезонне чи багаторiчне регулювання стоку. Насамкiнець необхiдно вiдмiтити, що перед застосуванням поливної води, її необхiдно оцiнити якiсно, провести санiтарно-токсилогiчну, бактерiологiчну та мiнеральну оцiнку i розробити заходи для полiпшення якостi води в цiлому. 2. ОСУШУВАЛЬНІ МЕЛІОРАЦІЇ на протязi всього вегетативного перiоду розвитку рослин. Це досягається штучним зниженням рiвня ґрунтових вод i вiдводом надлишкових поверхневих вод. Осушувальнi мелiорацiї, стосовно водного господарства, можна назвати своєрiдним водовiдведенням. За даними Стрiльця (1987 рiк) площа болiт i перезволожених земель в Українi склала 4190 тис. га, iз яких, болiт i торфоболотних земель – 613 тис. га, заболочених земель – 745 тис. га, перезволожених земель – 2834 тис. га. Осушення iстотно впливає на навколишнє середовище i не завжди цей вплив позитивний. Для виключення негативного впливу необхiдно: 1. Здiйснювати будiвництво осушувально-зволожувальних систем, де, поряд з заходами з вiдводу надлишкових вод, здiйснюється зволоження грунту в засушливi перiоди (системи двосторонньої дiї). 2. Бiльш ефективно використовувати воду збудованих ставкiв i водосховищ для задоволення потреб водопостачання, рибного господарства, вiдпочинку i т. п. 3. Проектувати польдернi системи, в яких не допускається надмiрне зниження рiвня ґрунтових вод i якi сприяють збiльшенню водностi, а також збереженню iснуючих бiогеоценозiв. Основну увагу звертають на пiдвищення використання осушених земель i скорочення досягнення на цих землях проектної врожайностi. Це досягається регулюванням водного i поливного режимiв. Проте розвиток двостороннього регулювання стримується iз-за обмеженостi водних ресурсiв рiчок. В зв’язку з цим, заходи з рацiональної витрати води необхiдно здiйснювати навiть там, де за вегетацiю сума опадiв бiльша нiж випаровування. Розвиток агромелiоративної обробки осушених полiв, а також зростання внесення добрив в осушенi землi, приводить до iнтенсифiкацiї виносу поживних речовин i до забруднення рiчок-водоприймачiв. Тому осушувальнi мелiорацiї, як учасника водогосподарського комплексу, можна розглядати в декiлькох аспектах. По-перше, при осушеннi проходить спрацювання “вiкових” запасiв грунтових вод i на деякий час (до 7 рокiв) стiк рiчок-водоприймачiв збiльшується. Витрата лiтньої меженi може вирости в 1,5... 2 рази. В той же час, дещо зменшується максимальний стiк iз-за створення в зонi аерацiї деякої ємностi, здатної помiстити опади i талi води. Але цi воднi ресурси не слiд рахувати втраченими, оскiльки вони використовуються для транспiрацiї i приймають участь в створеннi сiльськогосподарської продукцiї. По-друге, в зонi несталого зволоження осушенi землi необхiдно в засушливi перiоди зволожувати шляхом пiдйому рiвня ґрунтових вод, або зрошенням дощуванням. Це переводить осушувальнi системи в категорiю осушувально-зволожувальних, або зрошувальних i вони стають в складi водогосподарського комплексу водоспоживачами. По-третє, iнтенсивнi способи землеробства, глибоке рихлення, кротування, а також значнi дози внесення мiнеральних добрив, перетворюють осушувальнi системи в джерело забруднення рiчок-водоприймачiв, оскiльки водовiдведення може скласти 30... 50 % водоподачi (опади плюс зрошувальнi норми). екологiю спряжених бiоценозiв. Прикладом комплексного вирiшення водогосподарських проблем при осушеннi є Полiсся України. ЛІТЕРАТУРА 1. Комплексное использование и охрана водных ресурсов Под. ред. О. Л. Юшманова/ -М.: Агропромиздат, 1985. 2. Зарубаев Н. В. Комплексное использование водных ресурсов. – Л Стройиздат, 1976. 4. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов/ Под. ред. Непорожнего П. С./ -М.: Энергоиздат, 1982.