Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гидрогеолого-мелиоративное обоснование эффективного использования водных ресурсов и орошаемых земель на юге Западной Сибири

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеолого-мелиоративное обоснование эффективного использования водных ресурсов и орошаемых земель на юге Западной Сибири"



академия наук ссср ^^

ордена ленина сибирское отделение /

институт земной коры

На правах рукописи

АКУЛЕНКО Юрий Николаевич

УДК 556.164 + 551,49

ГИДРОГЕОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 04.00.06 — гидрогеология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

иркутск — 1989

Работа выполнена в Алтайском сельскохозяйственном институте Гос--агропрома СССР.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор М. П. Толстой,

доктор географических наук, профессор Н. А. Мосиенко,

доктор биологических наук, профессор И. Н. Угланов.

Ведущая организация: Институт гидрогеологии и гидрофизики АН Казахской ССР.

Защита диссертации состоится 26 октября 1989 г. в _ час. на

заседании регионального специализированного совета Д 003.07.02 при Институте земной коры СО АН СССР.

Адрес: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского научного центра СО АН СССР (в здании ИЗК СО АН СССР).

Автореферат разослан «_»____1989 г.

Ученый секретарь регионального специализированного совета кандидат геолого-минералогических наук

ю. и. кустов

I 3

• ; | Введение

" ¡Актуальность та ми. В соответствия-с решением Октябрьского Пленума ЦК КПСС "О долговременной программе мелиорации "зевать а целях устойчивого нарацивання продовольственного фонда страны" з Западно-Сибирском региона в 1985-1990г.г. планируется ввести в эксплуатацяп 197 тыс.га орошаемых земель, а к 1990 году довести' орошаемое голе до 467 тыс.га, а к 2000 году до 1,5члн.га. Под воздействием мелиоративных мероприятий изменяются природные . ■условия. Одной кз важнейших проблем'является познание закономер-■ настей формирования природных условий крупных регионов и прогноз их изменения под влияние'м деятельности человека. За иным аспектом в зте& проблеме язляется выявление закономерностей формирования режима грунтовых вед под влиянием орошения в условиях глубокого промерзания почв и грунтов. На основе этих закономерностей представляется возможным разработать комплекс мероприятий по предотвращении подъема уровня грунтовых вод а предупреждениа вторичного засоления почз.

В папне степной и лэсостеппой зон Западно-Сибирской равнины етходитоя более ЗОмлн.гз черноземов. Они обладает специфическими особенностями, поэтому в настоящее время важно найти критерии оценки их гцдрогеолого-кзлиоративного состояния и определить характер их нозкйняих изменений при широком вовлечения в оропенне.

В Кулундинско* степи, при большом дефиците поверхностных вод, а её кадрах заклачеин значительные запасы подземных зод. Одной из ЕэжнеЕмих проблем является разработка принципиальной- схемы комплексного и рационального использования водных ресурсов, а такие поиск объективных методов орошения подземными водами.

Разработка мероприятий по элективному использованию ороиае-кнх зз из ль является 'весь® актуальной научной и практической задачей.

Цель работы. Разработать гидрогеолого-мзлиоративные основы срояекия на юге Западной Сибири для'повыиения эффективного использования водных ресурсов и орошаемых земель.

Для решения зтос. проблемы ставились следу юане задачи:

I. Разработать принципы типизации пркродно-мелиоративных условии на агэ Сиоири.

1. Зуявить закономерности- изменения естественных природных ^■акторов, опро.'геляб'шх гидрогеолого-мелиоративкоэ состояние ороаае-ммх земель.

'}. обосновать комплекс мероприятий для оптимизации почвенно-мелиоратиЕнчх условий осошаемнх земель.

Разработать методы .рационального использования подземных вод в орошаемом земледелии.

пагоды исследования» Методика исследований преду сматривала выполнение опытных и экспериментальных исследований на полевых стационарных опорных пунктах Алтайского края, выполнены теоретические, лабораторные и полевые зкспернментальные исследования, .^пользовались современные методы физического и математического моданирования и ЭЗД. Для выявления общ'их закономерностей природных факторов, ояре- -делящих мелиоративные условия, использовались системный и сравнительно-аналитический методы.' Произведено полевое обследование более 100 участков орошения. На опытных и аксперкаеятальных учзоткея (Алейская 0U, орошаемые увастки в "Кулундинской степа "ивсбоднкП", "Р одинокий", "Детуховский", "Курский", ^улундинскок UGXC) проивода-дись буровые работы, отбор проб воды и пород, ^иначешй и физико-химический анализы выполнялись в лаборатория СибОДЙРиМ, "Автайгипро-водхоза". Опытные нагнетания снатого воздуха в водоносные горизонты проведены на 4-х участках.

Г Проанализирован обширный цифровой и графический материал фондов территориальных производственных геологических объединений "Зап-сибгеология", "Новосибцрскгеологця", "Алтайгивроводхоз", ¿'правления эксплуатации мелиоративных систем. '„ .

а«учная новизна, ¿первые для гига ^ададной ьцбиал разработана • единая теоретическая основа Эффективного развития орошения ка базе рационального использования подземных вод.

Разработаны и предложена:

- Гидрогеолого-малиоративное районирование территории существующего и перспективного оршения на вге Оибврй по комплексу природных факторов.

2. Зональные критерии оценки гидрагеадого-велиаративного состояния земель.

j, мероприятия по обеспечения оптимальных почвенно-мевиоратив-ных условий, исключающие отрицательные последствия мелиорации.

4. Новые методы орошения подземными вигами

На, защиту выносятся следуйте положения: - Í* Йрйяцйпы и методика гадрогеолого-мелиоративного райониро-sátiüfi¡ отдающиеся от известных тем, что районирование территория прэдйагаегв'й внполаять на основе знания естеставнно-ясторячеокого развитей р0г*1ёйа И вбиах закономерностей эволюции природы.

йря оценке feppfd^iw &ай мелиоративного освоения необходимо

учитывать уровни.' глобальный, региона ль вый, местный.

2. С цвльо определения соответствия почвенно-гвдрогеологй-чеокюс условйй фазкологячвским потребностям растений предложены »овальные критерии оценки гидрогеолого-келиоративвого состояния звмаль. Выделены две группы показателей: гидрогеологические я почвенные.

3. Прикципиальаая с хат рационального использования пода емких аод дая sra Западной Сибири,- которая замечается а той, что предлогз&нвз технологические типы водозаборов обеспечивают благоприятный ход процессов почвообразования, йсклетчавдий вторичное засоление, заболачивание я другие негативные последствия. Эффективное использование подземных год обеспечивается искусственным попол-неяазк з долинах древнего стока и накоплением в естественных емкостях.

Яовыз катоды овевания с использованием сжатого воздуха. Подпочвенный способ орошения подзаканмя водами заключается в подъела капиллярной каймы грунтовых sos к корневой системе растения путем нагнетания саатого воздуха, а пласта. Для полного удовлетворения физиологических потрзбкостзп растений во злата предложен способ дйухсторогшаго оровекия: подпочвенного а поверхностного путем регулирования уровнем подземных в грунтовых вод.

Практическое значение работы. Исследования выполнены в соот-ввтетван в плавом научно-йссяодоватвдьеках работ Мшгводхоза РСФСР по. Йвотааозлакяз Государственного коннтвта по науке а технике при Совета йшветроэ & 76/61 от 25.03.31г. по проблема 0.85.01 "Разработать каучно-техничзсике оснозн я комплекс мероприятий по улучшен я» seпользования и охраны годных ресурсов страны". Многолетние научные коследоваякя входили а программу "Сибирь4*, утвервдаи-ну» ПостоаозленЕвм ГКЯТ СШ> и Президиумом АН СССР i 385/96 от 13 2зля 1384г. Автор участвовал а блоке "Земельные ресурсы Сибири" по задавив 2.1.22.1.4. "Исследование, изменений гвдрогеолого-мелно-ратизнай"обстановка на орошаемых н прзлегавщих землях, разработка мероприятий по борьбе с засолением", а тают в блоке "Подземные зоды Сибири" по заданию 16.1 "Разработать научные основа использования подземных вод в Кулундкнской степн при мелиорации земель".

Автор принимал участке в исследованиях по заданна 02 "Разработать методику районирования земель по основным природным и хозяйственным показателям, включаемым з мелиоративный кадастр", которые являются частьв комплексных исследований по отраслевой проблеме 0.01 "Разработать научные основы мелиоративного кадастра"

(1981-65гг.).

Автор выполнил специальные исследования в соответствии с приказом Минводхоза СССР > 410 от 30Л0.1981 для территории ига Сибири по заданно 01. "Изучение современного гвдрогеолого-мелиора-тивного состояния орошаемых земель и разработка зональных мероприятий по борьбе с подъемом грунтовых вод, засолением и забслачн- . ванием почв" (1982-85гг.). '•

Реализация результатов исследования. Разработки автора используются проектными организациями на территории ¿¿тайского края, Новосибирской области для обоснования новых и реконструкции суаест-вущих оросительных систем, а также управлением экссауат&шш оросительных систем и гвдрогеолсго-мелкоргтЕВвой слушЗей. Резу^уита исследований использованы при составлении ТЗО развйткз оргеть'пл на базе подземных вод в Алтайском крае, при ссстазленкв кого проекта опытно-производственных Ноготрокаксго и Згатсссакнс-кого массивов орошения, реконструкции Аляской оросительной системы и строительства П » Q очзредм, при сбесневаагш Барнаульской, -' Досихинской, Кулунаинской зодко-бадансеэдя станций» в проектных институтах вЛекгипроводхоза. °Алтайгипровсахсзиа Алтайской гидрогеологической экспедиции производственного геолсгкческиго сбъеди-иения "ЗапсибгеологЕя".

Внедрены и продолваэ? заедряться следувзге разработав:

1. "Временные рекоизвдаиии по использсванаа подземках под в Степном Алтае".

2. Рекомендации по гидрогеологическому и ингеаерно-геоли-гическому обоснованию проектов сроаеная з Центральной Кулукде.

3. "Рекомендации по орошений сельскохозяйственных ¿удьтур ' в Кулунаинсхой степи (использование подземных вод для срошенпя

и система машин при получении программированных урокаев)", разработанные совместно с институтом СевНИИГий.

4. Методические рекомендации по строительству и эксплуатации водозаборов подземных вод для орошения.

5. Комплекс специализированных карт и карта гидрогеолого-келиоративкого районирования использованы при составлении Институтом Почвоведения Л Агрохимии СО АН СССР почвенно-мелиоративной ¿орты равнинной части, яга Западной Сибири и при разработке схемы

мелиоративных мероприятий.

6.' Макеты карт fio Алейсхой оросительной системе использованы институтом ВНИИГиМ при разработке "Научных основ мелиоративного кадастра страна".

7. Зональные критерии оценки гидрогеолого-келиоративнЬго состояния земель учтены институтом ВНИИГиМ при обосновании мелиоративных мероприятий по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель в стране.

8. Предложения по развитию гидрогеолого-мелиоративной служба» водно-балансовых станций и' опытно-производственных участков в орошаемой зоне ста Сибири.

9. По исходным данным автора в институте "Алтайгипроводхоз" проведены изыскания под опытно-производственный участок подпочвенного орошения грунтовыми водами с подъемом их сжатым воздухом к корневой система растений.

Годовой экономический эффект от внедрения разработок автора составляет 250-ЗСЮтыс.рублей. За XI и 3 года. Х*П пятилетки получен экономический эффект в объеме 1,5млн.рублей. Он достигнут за счет снижения стоимости работ, рационального использования подземных вод и за счет повышения урожая.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены п обсуждены на Ш, 17 а У Всесоюзных совещаниях по мелиоративной гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведении (Баку,1976; Ашхабад» 1980; Новая Каховка,1984)»Всесоюзном совещания "Проблемы мелиоративной инженерной геологии" (Смоленск,1978) Республиканских научно-технических конференциях "Повышение эффективности использования мелиорируемых земель в Сибира" (Красноярск, 1976), "Прогресзивныэ направления проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных систем в Сибири (Красноярск, 1978) "Научнкз основы мелиорации земель при создании территориально-производственных комплексов в Сибири" (Абакан, 1980), "Научно-орга-нкзационнне и прикладные вопросы охраны окружавдей среды в Алтайском крае" (Барнаул,1981), Всесовзной конференции "Развитие проиэ- • водительных сил Сийиря а задачи ускорения научно-технического прогресса* на секции "Проблемы мелиорации, использования водных ресурсов и охрани окруяавяей среды" (Барнаул, 1985), XI Всесоюзном совещании по подземным водаи Сибири и'Дальнего Востока (Чита, 1985) Материалы исследований были долотив н ы, об су та в к ы также на рабочих совещаниях, регулярно созываемых по теме FKHT В'институтах ВСЕГИНГРО (Москва),.ЦНИЖВР (Минск, Киев), СевНИИГиМ (гЛенинград) по блоку "Земельные ресурсы Сибири" программы "Сибирь" в институте Почвоведения и Агрохимии СО АН СССР (г.Новосибирск, 1980-1968гг.) по блоку "Подземные воды Сибири" в институте Земной Коры СО АН СССР (Иркутск, 1983-[937гг.)

Публикации» По теме диссертации опубликована монография "йшзнерно-ггадрогеодогичесхие условия мелиорации на иге Сибири", . КГУ, 1985, V7 статей, получено авторское свидетельство ш способ орошения подземными водами. Под научным руководством автора были подготовлены и ввили в свет б сборников по вопросам гвдрогеолого-мелиоративных исследований на юге Сибири, использование и охране водных и земельных ресурсов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 10 глав, изложенных на 372 стр. машинописного текста, в том числе 31 таблица, 56 рисунков и список Литературы 236 наименований, из них 5 на иностранном языке.

Автор глубоко благодарен за ценные советы а постсяннув поддержку з работе профессорам С.1.Еварцову, Е.В.Пшиекеру, Д.М.Мало-летко, 1.М.Бурлаковой^ Б.С.Ревякшу.

Автор искренне п?кзкателен|Д.М.Капу? и В.А.Бареку sa неоднократные консультации а процессе проведения исследований.

I. ЗАДАЧИ Е СQ5ЕРЗАНИЕ ЭДРЯШОГО-ШЙОРАТШОГО ОБССНШШ Ш1Ю-.

штш М2ропРштй2 .

3 езяви с прекращенкеи работ с? переброске часта стока сибирских pes г Казахстан я Среднвг ¿зет а в согтаетстЕпе с Лоста-аовлекшзм ЦК КГЕС в Совета Министров СС2Р °0 первоочередных юрах по уаучшению использования годных ресурсов г стране3 (1988г.) дол-не к быть взят твердий курс кг, использование местных водных ресурсов и разработку мгропркятий по исключению отрицательных последствий мелиорации геналь. Под Еоздействизм мелиоративных мероприятий изменяется в большей или меньшей степени группа природных факторов на площади,' значительно превкиасаеи объекта непосредственного мелиоративного строительства. Прогноз извинений природных условий может быть осуществлен на основе типизации территории, которая дает тформадав для планирования и проектирования строительства я решать вопросы рационального использования водных и земельных ресурсов и разработать мероприятия по защите окружающей среда.

Внедрение мелиорации приведет к изменение физико-химических и биологических npoijeceos в почвах, растениях и в геологической среде. Учитывая, что ряд природных факторов - тепло, свет,' осадки, влахкость воздуха, травспирацшз влаги, промзрзанке грунтов и т.д. в Сибсрк протекают па кному, чем в Европейской территории Coosa ели Средней Азии, оетшштся я своеобразные изменения окружащая

среда под влиянием келиорацма.

Оценка прярсдно-мелиоративных условий определяется, главным образом, знанием гидрогеологической обстановки и прогнозом ее изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека. Прежде всего требуется зкать направленность региональных измене- . ний гидродинамических, гвдрогеохинических, гидротермических, кврзлотких условий от воздействия мелиоративных мероприятий, которые, в конечном счете, определяют почвообразовательные процессы, благоприятное поддержание окружающей среды, а через них повышение эффективности сельскохозяйственного производства. Но для этого необходимо:

- Изучить гидродинамические и гидрохимические параметры пластов, особенно слабоизученных верхних горизонтов;

- Иметь данные об элементах водного баланса, которые требуются для оценки условий применения дренажа;

- Оценить пригодность подземных вод для орошения и их влияние на почвы;

- Разработать рациональные схемы использования подземных вод для хозяйственно-питьевого снабжения, орошения земель я обводнения;

- Исследовать динамику влаго-селепереноса г зоне аэрации в условиях глубокого сезонного промерзания грунтов;

- Разработать эффективные способе орошения подземными водами и комплекс эффективных мероприятий, предотвращавших отрицательное последствия мелиорации.

г. Г ВДРСГЕОЯОГО-ШШОРАТИВНАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ

Планомерное и последовательное изучение геологического, геоморфологического строения и гидрогеологических условий началось после установления советской власти. Однако вплоть до начала 50-х годов гидрогеологические и инженерно-геологические исследования^ основном,носалк локальный характер.я выполнялись для определения возможностей водоснабжения промыпленных объектов, населенных, пунктов, при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых и оценке инженерно-геологических условий строительных площадок.

К настоящему времени непосредственно для мелиорации сред-немаситабными комплексными гидрогеологическими и инженерно-геологическими съемками по вгу Сибири охвачено около 103» используемого и перспективного земельного фонда. Крупно-а среднемасатабкые

комплексные гидрогеологические и инженерно-геологические исследования, послужившие основой для разработки конкретных проектов водохозяйственного и мелиоративного строительства, выполнены подразделениями зональных институтов Гипроводхоза и организациями Министерства геологии РСЮР. По алтайскому крав (Ю.Н.Акуленко, Н.А.Ля-шенко, Н.П.Букшань), Кемеровской области (А.И.Аникин), Омской и Новосибирской области (В.А.Мартынов, Г.Л.Самсонов и др.)

Для технико-экономического обоснования мелиррации по отдельным районам составлены схемы мелиоратквно-гидрогеодогяческого районирования Кемеровской области (Н.В.Карабинов, И.Н.Угланов), Омской и Новосибирской областей (В.А.Мартынов, Г.Л.Самсонов), Да-тайского края (Ю.Н.Акуленко; Л.Г.Соколовский ц др.).

■ В оценке изменений природной обстановки на существусвах и перспективных в мелиоративном отновекии кассетах большое значение имеют сведения о режиме подземных вод. Первые сведения о рониме подземных вод приведены для Кулундинской степи в работе Д.К.Абрамовича (1960) б Ключевском районе Нулундшской степи. Для изучения процессов испарения и инфильтрационного питания грунтозых вод институт Почвоведения и Агрохимии СО АН СССР в 1374~8Сгодах (Панин и др.1978) провел лизиметрические исследования. 5 связи с необходимостью регионального изучения режима подземных вещ создано ряд гидрогеологических станций и партий, которые продолгают веста стационарные наблюдения в опорных пунктах на специально созданной сети скважин.

Региональной сценкой эксплуатационных ресурсов занимался большой коллектив гидрогеологов соответствующих территориальных геологических управлений Министерства геологии РСФСР (Ю.Н.Акуленко, С.Г.Бейром, В.Г.Бородавко, И.М.Земскова, И.Н.Карвкцкий, Е.В.Михайлова, О.В.Постникова, Н.С.Солярская, О.В.Сухопольский). Результаты сведены в монографии "Гидрогеология.СССР" тома ХУ1.ХУП.

Для южной части Западно-Сибирского артезианского бассейна В. А .Вс ев олохе кий (1973) произвел оценку естественных ресурсов подземных, вод, которая представляет большой интерес и для мелиорации, так как в ней дана количественная характеристика источникам питания водоносных горизонтов и рассматривается взаимосвязь между водоносными горизонтами.

Большой вклад в изучение гидрогеологии рассматриваемого региона внесли С.Г.Бейром, В.А.Всеволожский, И.В.Гармонов, й.М. Зекскова, П.Й.Кочина, В.М.Матусевич, Е.В.Михайлова, Е.А.Мосиенко Оч.В.Поствикова, Т.Н.Рогов, А.А,Розен. ГЛ.Самсонов, ю.К.Смоленцев,

И.Н. Угланов, СЛ. Шварцев и др.

3. ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

Рассматриваются энергетические аспекты развития участка земной коры. Все на земле возникает а развивается благодаря энергии, все разрушается и умирает с ростом энтропии. Энергия - источник и мера движения материи и действия силы. Геосфера и земные оболочки В.И.Вернадский рассматривал как области разнообразных динамических физико-химических равновесий, стремящихся достигнуть устойчивого состояния, непрерывно нарушаемого вховдекием в них чужого данному динамическому равновесию проявлений энергии. На основе учения о термодинамических процессах характеризуется Сибирский энергетический; пояс.

Территория юга Сибири входит в состав крупнейшей Западно-Сибирской I гидрогеологической провинции , в Которой имеются несколько артезианских бассейнов второго порядка. Образование плиты началось с юрского периода. Бпадана заполнена мощной толщей разнообразных по составу и возрасту осадочных образований -от типичных морских я прибрежно-морских до континентальных аллювиальных, озерных и делювиально-пролювиальных. Мощность рыхлых отложзний увеличивается в направлении от горных с осруденам к северу низменности, в районе г. Славгорода она достигает • 1-1,5 км. ■

Рассматриваются гидрогеологические циклы исторического развития территории юга Западной Сибири. В процессе своего исторического развития в бассейне неоднократно менялось количество водоносных горизонтов и водоупоров, площади их распространения, фильтрационные свойства пород, минерализация и химический состав подземных вод. Под воздействием внутренних и внешних факторов изменялись условия питания и разгрузки подземных вод. В Кулун-динско-Барааульском артезианском бассейне выделяется один полный гидрогеологический цикл развития, включающий седиментационныь • и инфильтрационные этапы. К настоящему времени артезианский бассейн представляет собой сложную водонапорную систему, развивающуюся на современном инфкльтрациокном этапе.

В течение четвертичного периода в Западно-Сибирской низменности происходили периодические сдвиги яан1иа$тных зон то на юг,

то на север. Б настоящее время продолжается сдеиг »он к северу, во не везде одновременно.

В пределах Западно-Сибирской низменности годовое количество осадков нарастает с севера на вг от 250мм до 400-500 в средних ее частях, а затем снижается вновь до 250мм в южных районах. В предгорьях Алтая годовая сумма осадков увеличивается до 450-500мм. Изменчивость годового количества осадков весьма значительна. В дождливые годы возможны отклонения на 200-250мм в сторону повышения, а в засушливые годы - в сторону понижения до нормы. Обычно осенне-зимние осадки продолжительные,.летние - кратковременные, чаще ливневые. Летние осадки в питании подземных вод участвуют слабо, особенно в степной зоне, выпадая на высушенную почву, они в значительной степени расходуется иа испарение. Продолжительная в холодная зима в Западной Сибири способствует накоплении снега. Снезный покров является основным источником весенних запасов влаги з почве. Особое значение он имеет в водном балансе засушливых районов. Наибольшей высоты снежный покров достигает в лесной , зоне (60-70см), по -мере приближения к засушливым районам высота его заметно уменьшается и на открытых степных районах не превышает 30см. Испарение происходит в основном в теплое зремя года, в средней части низменное та 350-400мм, на юге 250-300мм. Б пределах лесной зоны климат влажный о умеренно теплым летом а умеренно суровой сносной зимой. Для лесостепи, степи характерен недостаточно влажный климат о теплым летом н умеренно суровой сножноя зимой. В лесостепной зоне ув- . лажнение близко к оптимальному, во неустойчивое. Поверхностный сток ниже, чем £ лесной зоне. Степям свойственна неустойчивая увлажненность, характерны суховеи я пыльные бури, осадки значительно нико испаряемости, рельеф эрозионный долинно-балочннй с многочисленными оврагами на склонах.

4. - ГЩРОГЕОЛОГО-ШШОРАТИВШ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ

Районирование, как метод изучения и картирования изменявшихся в пространстве природных показателей, широко используется в практике естественно-?научннх исследований. Разработкой принципов и методов районирования занимались М.А.Шмкят (1936), В.А.Гейвц (1950), В.А.Когда (1956), А.А.Худайбераыев (1958), Н.В.Роговская (1959), М.Н.Крылов (1960). А.Г.Владимиров (1960), В.Н.Ходжибаев (1975), В.Г. Ткачу к (1967), Д.М.Кац (1956. 3966, 1983) и др.

Анализ работ по гидрогеологическому районированию показывает, что единой общепринятой схемы районирования до сих пор не существует» Имеющиеся карты районирования для территории Сибири выполнены для отдельных областей или объектов в различных масвтабах я часто по разной методике. В связи с этик назрела необходимость провести типизации территории Сибири как самостоятельного региона, являющегося наиболее перспективным в отношении развития мелиорации.

Юг Сибири охватывает Обширные территории, проведение мелиоративных мероприятий предусматривается на десятках и сотнях миллионов гектаров. Для принципиального решения вопроса о выборе объектов развития мелиорации при оценке природных условий требуется региональный подход. Основной целью районирования и типизации природных условий является показ естественно-исторического развития территории, направленность теплофизических, гидродинамических гвдрогеохимических процессов. Выяснение этих закономерностей ваяны при составлении прогнозов от интенсивного воздействия хозяйственной деятельности на крупные регионы страны»

На основе системного анализа районирование и типизацию природных условий предлагается произвести на трех уровнях: глобальном, региональном и местном (табл. I).

На глобальном уровне должен отражаться естественно-исторический ход развития территории и влияние хозяйственной деятельности на крупные регионы страны. На первую ступень поставлен фактор радиации, определивший энергетические пояса с характерной зависимостью параметров климата от солнечной активности. На второй ступени выделяются провинции-готрегеологические структуры, ведущим ¿актором в формировании которых явилась тектоническая неоднородность, Тектонические движения и структура определяет характер и интенсивность денудации, рисунок гидросети, а также современные формы рельефа я гидродинамическую структуру потоков подземных вод. На третьей ступени выделяются подпровинции, которые отображают. гвдрогеохимическув зональность. В качестве основного показателя взят характер водно-теплового баланса, который определяет химизм среды, способ и направление переноса химических элементов. Химические факторы имеют большое значение для оценки гидрохимической структуры потоков подземных вод, направленности геохимических процессов в зоне аэрации и в преобразовании почв под влиянием мелиоративных мероприятий. Выделены территории: континентального-засоления, выщелачивания, предгорий и межгорных котловин.

V- Таблица I

Привиты гвдрогеолого-мелиоративного районирования и типизация природно-мелиоратявных условий

Единица ! Показатель райо- 1 Значение

районирования ! нирования !

I ! 2 1 3

Районирование: Глобальный уровень I.Энергетический Радиационный пояс ■ баланс

¿.Геологивеская структура

З.Гадрогеохимичес-кая зональность

\

Гидроге ©динамические особенности

Гидрохимические особенности территории (выявда-ч ивание,соленакоп-ление)

Региональный уровень * .Бассейн поверх- Водораздел речной ноствого и под- системы, или замк-земного стока нутый бассейн стока

5.Морфоструктура

Амплитуда неотектонических движений

Оценка влияния хозяйственной деятельности на атмосферную оболочку Земли, изменение водно-теплового баланса отдельных частей континента.

Изменение гвдрогеодефор-шционного поля. Оценка влияния хозяйственной деятельности на крупные регионы страны.

Направленность гидрогеохимических процессов в зоне гипергенеза

Оценка модуля поверхностного и подземного стока. Способность к отточности грунтовых вод.Региональная оценка водно-солевого баланса.

Рисунок гидросети,расчлененность рельефа,густота сети, интенсивность денудации, дренированность тер- . ритории.Литологичеекое стро ение до регионального водо-упора.

2 •

бЛавдаюфтиад зона

Теплообвспечен- Определяется основные канравное ть и увлаж- леиия мелиорация (снежные.аг-не ни ость терри- ролесомелиорации,осушение,сро-тории шение,двойное регулирование я

т.д.)

Местный уровень *

Типизация прирояно-мелиоративных у слови!;

7.Область Геоморфологические Оценка степени естественной

единицы второго по- дренированности,гидрохимических показателей,соотношение оттока и испарения,взаимоотношение грунтовых вед с напорными

8.Подобласть Геофияьтрационкая Количественная характеристика схема до региональ- гидрогеологических параметров

9. Район-

Ю. Подрайон

II.Участок

12.Плояадь

ного водоупора

Глубина залегания уровня грунтовых

вод

Йинералкзашог и химический состав грунтовых вод

Гвофалътрационная схема зона-аэрации

Засоленность (тал почвы)

почв

зоны аэрация, грунтовых вод и первого напорного горизонта. Оценка составляющих веяного и солевого баланса грунтовых вод.

влияние на почвообразовательные процессы. Оценка, водного и солевого баланса в зоне азрааи ции.

Оценка влияние на соленакоп-леияе я почвах ж грунтах

Емкоетяве а фильтрационные параметры зоны аэрации (недостаток насшения,фильтрация, водопроводимость и др.)

Промывные нормы.параметры дренала,химические мелиоранта.

На региональном уровне предлагается ввделить бассейна стока, характерным параметрам для которых является модуль подземного и поверхностного стока, расчлененность рельефа и густота сети» Эти показатели характеризуют дренированность территории, способность к отточности грунтовых вод, что необходимо при разработке мероприятий в борьбе с Фильтрационными потерями. В зависимости от амплитуды неотектонических движений (морфоструктурного плана) и литоло-гического строения до регионального водоупора выделены морфост-руктуры. Неоднородность новейших тектонических движений сформировали ряд положительных структур и бессточных озерных вассейнов. . Неравномерность неотектонических движений привели к образованию всевозможных современных форм рельефа-долин, логое, оврагов, озерных котловин и др. Неотектонические движения предопределили в целом современную гидродинамическую и гидрохимическую, структуру по- • токов грунтовых вод и создали условия развития современных процессов засоления иди заболачивания почв й грунтов. В корфоструктурах мы выделяем ландшафтные зовы. Ландшафтные зоны характеризуются определенной теплообеспеченностьв и увлажненностью территории, что приводит к формированию определенного почвенно-растительного покрова. Выделяются ландшафтные зоны: лесная, лесостепная, степная, сухостепная. .

На местном уровне необходимо производить типизацию природ-но-мелиоративнвх условий. Здесь выделяются области, подобласти, районы, подрайоны, учьстли, площади.

На местном уровне типизация территории выполняется под конк--ретнае объекты и должна отражать все особенности природных условий с составлением специальных карт различного назначения по действующим методикам. Важным критерием оценки мелиоративного состояния земель на местном уровне служит режим подземных вод и его влияние на процессы почвообразования. С этой точки зрения важно показать районы:

с устойчиво глубоким залеганием грунтовых вод (более Юм), не участвующих в почвообразовательном процессе и, следовательно, не влияющих на мелиоративное состояние земель;

с неустойчиво глубоким (5-10м) залеганием грунтовых вод, оказывающих незначительное воздействие на процессы почвообразования; '

с неустойчиво неглубоким (3~5м) залеганием грунтовых вед,

существенно влияниях на почвообразовательные процессы;

с.устойчиво неглубоким (О-Зм)залеганием грунтовых вод.

определяв* их почвообразование.

Для обоснования устройства дракава а его эвда лотологк- ' ческнй разрез целесообразно схематизировать°на однослойный, двух-слойнвй а кногослойнкй.

В соответствии с проведением комплекса керопркятий мокко . пкйолйть следу щие условия мелиорации:

Простые. При строительстве требуется планировка, культур-■гехякчесяке работы, при океплуа гадки - плановое водопользование и соблюдение ресикоз орошения согласно климатическим особенностям.

Средней слозиооти. Наряду с планировкой и культуртехни-чссхики работами нужны мероприятия по отводу поверхностного стока, пр о тпзоф и ль тра ц ко н н ой защите на водоемах и каналах.

Слоетке. На ограниченной территории необходимы строительство колдекторно-дреиастой сети для предупреждения подъема уровня груптоэкх вод, посев кудьтур.с глубокой корневой системой и др.

Тяжелые. Требуется строительство колдекторио-дрекажной сети ка большой плоиадк и исподьзсе&гшз проявок в борьбе с засолением почз»

Непригодные. Освоение зеке ль па современном техническом уровне кгрзцкоизльзо.

5. ТЖШЗДЦШ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ НА ПРЯНЕРЕ'.

ТЕРРИТОРИЙ ШАШКОГО КРМ

В соответствии с разработаннйма основными пргтципами районирования и типизации природных условий та примере Алтайского прая дана характеристика гкдрогеолого-медиоративного состояния земель. Рассматриваемая территория относится к Сибирскому энергетическое поясу, в гаодого-структурном отношении входит в ЗападноСибирскую платформенную область, в геохимические зоны выщелачивания и континентального засоления в Кулундинско-Вариаудьсккй бассейн . с то гл а Здесь располагается две ландшафтные зоны: лесостепь к степь. По корфогекетпчзскону -фактору выделяются гидрогеологические области: Обь-Чутяюкая возаваенкость, Приобское плато, Кулун-дикскйя аллювиальная равнина.

Условия распространения еодоносных горизонтов, кх основные гидрогеологические параметры и характеристика химического состава подземных вод отдельных водоносных комплексов рассматривались в работах М.И.Кучина (ХЗЧО), Е.В.Михайловой (1957), С.Г.Еег.помг и Е.В.Михайловой (1960), И.В.Гарконова я др. (1961), В.Ф.Мевркцхсго

(1962), С.В.Егорова (1958,1962), С.Г.Байрона (1965,1967), И.В. Гармонова, А.В.Иванова, В.Н.Сугробова (¿71), В.В.Артамохиной (1972), О.В.Постниковой (1972), Ю.Н.Акуленко (1977) и др.

Б вертикальном разрезе выделяется три гидрогеологических этажа, которые заметно отличаются друг от друга гидродинамическими и гидрохимическими особенностями: характером пьезометрических поверхностей, условиями питания, транзита и разгрузки подземных вод, составом вод и закономерностями его изменения.

На формирование химического состава подземных вод в Алтайском крае оказали влияние следу ицие специфические черты данной местности. Территория Степного Алтая на относительно небольшом расстоянии (350-500км) довольно резко понижается с Востока и вго-'востока на запад с 700-600м и до 100м абсолютной высоты; с востока на запад,, в связи с резкими изменениями увлажненности (от умеренной до засушливой), происходит смена ландшафтов; тайга, горная лесостепь,.равнинная лесостепь, типичная степь, сухая степь.

/ Соответственно отмечаются и разные типы почв; серые лесные, опод-золенные и обыкновенные черноземы, луговые черноземы, каштановые, солонцы и солончаки; древние долины рек заполнены модными пластами полимиктовых песков, образовавшихся за счет разрушения-гранитов и гранитоидов пород горного обрамления степного Алтая; вся толща рыхлых песчано-глинистых отложений, от поверхности до палеозойского кристаллического фундамента, представляет собой единую водонапорную систему, в которой можно выделить несколько локальных и региональных водоупоров; в артезианском бассейне имеется до 10 водоносных горизонтов, отличающиеся по условиям питания, транзита и разгрузки.

Динамика уровней грунтовых вод зависит от воздействия климата, почв, растительности, рельефа, гидрогеологических условий, хозяйственной деятельности человека. Эти факторы определяют сроки наступления экстремальных положений уровня грунтовых вод, интенсивность их подъемов и спадов, амплитуду колебаний уровней.

Выделены три подтипа естественного режима:

А - скудного питания грунтовых, вод (К<0,5) - (Нулундинс-кая аллювиальная равнина и дельты долин древнего стока).

Б - от скудного до умеренного питания (0,3 <к 40,8) - (Приобское плато и древние долины стоке - зона неустойчивого увлажнения),

В - умеренного питания (0,5<к <1,0) - (Обь-Чумышская возвышенность и современная долина р.Оби).

По степени естественной дренированности территории' различаются 4 класса режима: •

1 - практически бессточные;

2 - весьма слабодренированные;

3 - слабодренированные;

4 - дренированные.

В пределах слаббдренированных и дренированных областей распространены-междуречный, склоновый, террасовый и гидрологические виды режима.

К основным факторам, определяющим тип водообмена в зоне аэрации, относятся рельеф, растительность, диалогическое строение и мощность зоны аэрации. В результате анализа режима влажности и диалогического строения зоны аэрации установлены типы влагообмена грунтовых вод с атмосферой и структура водного баланса.

На процессы соленахопления влияют физико-географические, геоморфологические, климатические и гидрогеологические условия, а в региональном плане - неотектонический фактор.

Рассматриваемая территория даже в течение последнего короткого отрезка времени (Ю-12тыс.лет) испытывает движение. Амплитуды голоценовых поднятий Приобского и Обь-Чумыщского плато составляют 5-15м, а в Обской долине и на территории Кулундинской аллювиальной равнины они близки нулю (О.М.Адаменко, 1974). Эти неотектони-ческиэ особенности территории сказываются не только на режиме'рек, озер, но и на формирование химического состава.

Можно отметить следующие закономерности динамики солей в почвах и грунтах:

- Интенсивность развития солевых процессов и соотношение между составляющими солевого баланса определяются литояогичесхим строением зоны аэрации и степенью ее увлажнения.

- За вегетационный период в балансе верхней 2м толщи привнос солей, как правило, преобладает над выносом. 1

- Основным процессом, вызывающим уменьшение запасов солей

в зоне аэрации, является вынос их инфильтрующимиоя осадками а талыми водами. Выщелачивающее действие инфильтрующихся осадков сильнее сказывается на Золее засоленных породах.

• - Солевой баланс зоны аэрации самым непосредственным образом зависит от соотношения между осадками и испарением. Преобладание испарения приводит к подтягиванию солвй в верхние слои зоны аэрации из нижележащих горизонтов и из грунтовых вод. В периоды обильного выпадания осадков и нисходящего тока влаги соли

го

перемещаются в низшие слои к далее в грунтовые воды.

Таким образом, для Степного Алтая характерны следу саке закономерности изменения степени заселения и солевого состава почв и грунтов:

- Постепенное увеличение интенсивности засоления пород зоны аэрации в направлении с востока на запад.

- Присутствие карбонатов и гидрокарбонатов по всему разрезу зоны аэрации. * .

- Наиболее высокая степень засоления почв п грунтов откс-чается в пониженных частях рельефа, особенно в бессточных котловинах. Тип засоления - солончаковый.

- Водораздельные пространства сбычно ш> засолены. От водораздельных пространств к долинам яонбин и рек степень еасолезкя увеличивается с одновременный относительным увеличением судаЗйгов.

- Зависимость степени засоления с? зкепезкцки склонов: на юшшх склонах засоление почв и грунтов еыпс, чем на северных.

- В общем случае, чем выше минерализация грунтовых е$д8 тем больше засолены почвы я грунта. Из-за крайней неоднородности некоторых свойств грунтов - структуры, слоистости, механического состава и т.д. - г районах развития засоленных почв встречайся как пресные, тек и води зысокой минерализация (до 20г/л). В условиях хорошая отточноств'пресные годи гетречавтея даге под солончаками.

На ЭВМ реиеиы'.7б задач по прогнозу влияния орошения на грунтовые веды. Они отражает пргхтически гее типы природных условий в орошаемой зоне.

Выводы:

1. Выполненная типизация природных условий позволяет рееить задачу рационального размещения н специализации сельскохозяйственного производства с целью обеспечения максимального получения сельскохозяйстиеиной продукции при ккнимальних -затратах труда и средств, т.о. она является основой текущего и перспективного планирования, проводимого советскими к хозяйственными органами при составлении народно/'хозяйственикх планов.

2. Типизация природных условий является такие основой для составления региональных карт водного и солового балансов. По ней иозно судить о направленности процессов хьйсза'-пшанил и засоления. Знанке вапраэлзниоета о тих процессов необходимо при сбосиоэании рекнмоз ороЕзняя кодиарирусавх аекэль.

3. Ткляжшкя прзгядна для составления прогнозов изианения отдзльннх сряр0ЛПЫ2 фа^оров шд влиянвгм щ»рйГ0апз, иапрваер, из»

менение режима колебания уровня груктопых вод, влекущего за собой процессы заболачивания и вторичного засоления, а также выноса органических соединений.

4, Рекомендации по вкбору и размещение мелиоративных мероприятий одновременно необходимы для охраны окружающей среды. Она несут в себе информацию о рациональном использовании мелиорируемых земель, о виде я направленности мелиоративных мероприятий.

5. В результате типизации дается оценка сложности мелиоративного освоения территории (тяжелые, сложные, средней сложности, простые), что позволяет делать выбор площедеЕ для поэтапного развитая орошения и рекомендовать з производство определенный комплекс мероприятий по мелиорации почз.

б- ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ИШЕНЕРНО-ГЕО ЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В СВЯЗИ С МЕЛИОРАЦИЕЙ ЗЕМЕЛЬ

В нзучениа процессов, связанных с эксплуатацией мелиора- • тйвйых систем большой вклад внесли Д»М.Кац (1976), В.А.Барон (1978) В.Г.СамоЁленко (1582), Р.А.Еаер (1983), Н.В.Роговская (1988). Глубоко погнать сущности процессов, которые происходят при эксплуатации кзлиоратавных систем неги о только ::а основе изучения опыта действувщих мелиоративных систем. Научное обобщение этих исследований способствует совершенствовании гидрогеологического обоснования дальнейшего раззития мелиорация.

В виной части Скбири весьма сложные и разнообразные инженерно-геологические условия. Основное распространение на юге Сибири имеют лессовые и песчано-глинистые грунты. Однако, наибольшим распространением пользуется лессовые и грунтовые толщи, которые часто в верхней части разреза образует сплошной покров мощность» 5-Юм и более (В.Т.Трофимов, 1980). Большое влияние на инженерно-геологические условия сказывают грунтовые воды.

В главе рассматривается условия возникновения просадочннх деформаций, влияние водохранилищ на скрукааду!) среду, изменения, вызванные строительством и зкеплуатациэй каналов и мелиоративных систем.

Опыт эксплуатации оросительных систем на от г Сибири, Алегс-кой оросительной системы на Алтае и участков локального орошения в Кулундинской степи показывает, что под влиянием орошения происходит подъем уровней грунтовых вод, а в безводной толще четвертичных отложений часто формируются ирригационные водоносные горизонты.

Анализ данных наблюдений за положением уровней грунтовых вод указывает на неизбежность вертикального тока влаги даже при малых нормах полива (300-А00кР/ге). Йнфильтрациоиные потери возникают не только в результате повышенных скоростей движения поливных вод по крупным порам и трещинам, но и, вследстие перераспре- • деления воды на поверхности из-за неровности рельефа и неоднородности фильтрационных свойств почв и грунтов.

' В Кулундинской аллювиальной равнине, при поливных нормах ЗОСМООм^/га, на инфильтрацию теряется около б0-90м^/га оросительной воды, а за вегетационный период теряется до 200-250¡^/га.

Наблюдения велись на ороваемых участках "Курский", "Пету-ховский", '"Свободный", "Дзержинский" и Кулундинской сельскохозяйственной «танции. На всех участках зона аэрации сложена.песчано-суглинистнми отложениями, а грунтовые воды заключены в песках и залегали на глубинах от 4 до б к. Формирование грунтовых вод на орошаемых участках вдет под влиянием следующих факторов; инфильтрации атмосферных осадков, фильтрационных потерь из оросительной сети, дренирующего влияния эксплуатационных водозаборов скважин и утечки воды из накопительных бассейнов. Из всех факторов наибольшее влияние оказывафт фильтрационные потери из накопительных бассейнов, несмотря на наличие защитных покрытий, представленных, в основном, пленками.

На общем фоне континентального регионального соленакопления в засушливой зоне в районах развития орошения протекают процессы вторичного засоления почв, которые вызваны, правде всего, подъемом уровней грунтовых вод. Примеров неблагополучного состояния орошаемых земель много. Для большей пасти степной зоны в Западной Сибири характерным является повышенное содержание солей в зоне аэрации в интервале 1-Эм. Этот горизонт является заметным поставщиком солей при подъеме уровней грунтовых вод под влиянием орошения. Верхняя часть профиля <1-1,5м) представляет собой зону рассоления и остепнения с содержанием солей 0,2$, она характеризуется слабой щелочность» и заметным содержанием бикарбонатов щелочных и щелочно-аемелышх металлов. Средняя часть профиля (1,5-Зм) имеет наибольшее засоление (1,5!), которое обусловлено выносом солей из' верхней части и внутрипочвенным их поступлением. В этой зоне преобладают хлорадн и сульфаты кальция, магния. Нижняя часть профиля (3-бм) .- это зова миграции солей с капиллярной каймы вверх по профилю/ Г и вниз в грунтовые.воды. Здесь преобладают хлориды, сульфаты и натрий. В связи с отмеченными.особенностями строе-

ния профиля лугово-черноземныХ почв при использовании их под оро-ввнив должны учитываться характер засоления и глубина •максимального содержания солей.

Нами проведены промывки засоленных почв на фоне вертикального и горизонтального дренажа. Получены положительные данные. В результате однократной промывки при запуске воды по чекам нормой бтыс.ьР/га в слое 50~100см отмылось 4,б-5.7т/га или 20? от общего содержания. Солончаковые почвы перешли в средне-слабозасоленные. При повторной промывке такой же нормой почвы освобождались от токсичных солей и оказались благоприятными для выращивания сельскохозяйственных культур.

7. ШРОГЕОЛОГО-ШйОРАТИЗНОЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЕЛЬ Для оценки гидрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых земель необходимо учитывать комплекс показателей, определяющих соответствие среды физиологическим потребностям растений. Здесь необходимо выделить показатели гидрогеологической и почвенной группы.

Гидрогеологическими показателями являются глубина залегания грунтовых вод, их минерализация и-химический состав, степень естественной дренированности» Интегральным выражением всех показателей является критическая глубина грунтовых вод. Оптимальные глубины грунтовых вед приведены в таблице 2«

К показателям почвенной группы мы относим температурный режим, содержание гумуса и мощности его генетических горизонтов, степень насыщенности основаниями, окислительно-восстановительная емкость и буферность, механический и агрегатный состав, объемный вес, порозность,, водоудерзиваюяая способность, водопроницаемость. В Сибири орошение земель производится сравнительно недавно, поэтому многие из вышеуказанных показателей изучены еще слабо. В этих условиях, на наш взгляд, будет правильным принять за оптимальные критерии усредненные значения показателей в богарном земледелии. В последующем, после накопления определенного опыта орошения и проведения экспериментальных полевых исследований:, отдельные показатели, принимаемые за критерии, могут быть уточнены. В главе приведены средние значения всех показателей почвенной группы.

Необходимо.отметить следующие особенности почвенно-^иаи-ческих условий мелиорации.

Высокая водоудерииваюцая способность характерна для подзолистых, дерново-подзолистых и серых лесных почв. В них самм-. высокий диапазон илаги, однако возможность использования ее

. Таблица 2

Зональные допустимые глубины залегания уровня грунтовых вод на орошаемых землях Кулундинокой степи .; •

Климатические зоны т зон и увгакненЕЯ

! Тип почвенного

покрова .

Грануломарческий состав почв и подстилавших пород (в слое 4н)

"лёгЮТ ! средник ! тяжелый

^ш^шшмшшшгыа иубин^ sdMMttM fpytaasur вад-(м)

при минерализации (г/л)_. _

менее 1 ~ ! менее Г менее Г

Ir/д !1-Зг/л ! 1г/л ! I-Зг/л ! 1г/л ! 1-Зг/л

А) Для участков орошения шгощадьв более 1000 га

I.Зона скудного и слабого } Каштановые вочви {2,5-2,7 12,7-3,0!2,2-2,1 ! 2,4-2,8 ! — ! — увлажнения ! Южине черноземы ! -— ! — ! —>• ! — !1,9-2,1 !2,1-2,5

tKyB/0.34O,6)

2.Зона недостаточного ув лежнения

(КуМ«0,б»0,в)

I Черноземи

!2;5-2,б !2,0-3,0!2,5-2,8 12,7-3,0 12,4-2,6 ¡2,5-^.8

Б) Для участков орошения плоаадьв до 500 га

Зона скудного и слабого ! Каштановые почви ¡1,5-1,6 • ! 1,6-1,9! 1,4-1,5 11,5-1,8 !

увлажнения • 1 г ! ' !

!

!

! Чериозени

|1,6-1,7 |1,7-2,0»1,4-1,5 !1,6-2,0 11,3-1,5 II,5-1,9

увлажнения (KyES«0,3f-0,6 )

:.Зона недостаточного увмшненяя (Куад*0,6*0,8)

П р.и м с ч а н и я: s

1. Под орошением - многолетние трави и кукуруза.

2. Качество оросительной води кондкшюпнсь- (иоди целочнке м повышенной минерализации для орошения не

\X/fx используются).

3. .Коэффициент увлажнения 'КуЕнс—]Г—

где запасы продуктивной влаги штроиого окон ust х^'лвлу «ы-а; X - осадки за май-июнь;

Е - испаряемость, вычисленная как 0,65 о» су ими дефшетоз влашоств.воздуха за май-иянь.

растениями сильно ограничена, так как иллювиальные горизонты имеют повншенну» плотность и недостаточное содержание воздуха. Поэтому почвы югшотаежнок иподтаежной зон Сибири требуют регулирования воднофизических сеойсте.

' 3 лесостепной зоне почвы, в основном, тяжелые. Они подразделяются по механическому составу на иловатые, приуроченные к пониженным слабодренированным частям рельефа, и пклеватые, характерные для склонов и водоразделов, хорошо дренированных.

Черноземы Приобскою плато имеют наилучшие показатели воднофизических свойств: слабое уплотнение, достаточное содержание зоздуха, хорошую доступность активной влаги. Однако эти черноземы лкевт неводопрочнуэ макроструктуру, скорость впитывания менее 30мм з 3-й час, что по обеспечивает полного впитывания поливных вод дала при дсгдеззаяи а зеде? з развитию ирригационной'.эрозии. Все это зазывает ••з^одп.чзсть проведения капитальных планировок поверх- -нсстя з зтрсгэе всблвденйв норм а режимов орошения.

Характерней согбенностью обыкновенных и южных черноземов, является зноехзя злагоамкость. Обладая тяжелыми механическим «езсгзся (тягздвв с/гд'зехя я глины), они имеют высокую обводнен-юаъ -эрезотэ npowjasiwraa, плохую водоотдачу и дренированное», "Э ¡:::t н-гдостатсчнэа сэдераааие воздуха. Это создает неблагоприят-услоагл д.'¿л :;гаотн лодлвкгорно-дрвнаиндй сети н способствует рзггагэ грезцвевгэ заойзеная а заболачивания.

Fio лрздаагвния за вг, я сухой степи,гранулометрическ®-. застаз печз сЗдзгчается до гэгк осу глинистого и супесчаного, увели-ггйется доля пйроелвд, уменьшается гукусность, общая порозность, газзаетоя злагоемкость а диапазон активной влаги.-'почв.

благоприятными мелиоративными свойствами абладают несолон-аезатие суглинистые южнна черноземы й каштановые почвы степной и г/яос?спной зон. Они являются средневлагоемкими, но с довольно широким диапазоном доступной растениям влаги. Однако эти почвы слагают небольшие массивы, разобщенные понижениями с засоленными почтами и бяизкозалегаицими минерализованными грунтовыми водами. Оро-ивнко. таких почв будет вызывать засоление прилегающих территорий.

Наиболее благоприятные водно-физические.качества свойственны каштановым почвам супесчаного и легкосуглинистого состава, широко развитым в западних районах сухой степи Алтайсхсгч) края. Они обладают высокой пористостью, достаточно уплотнены, хорошо водопроницаемы и не засолена. Почвы подстилаются хорошо проницаемыми песками, что обеспечивает эффективную работу коллекторыо-дренажно);

сети. '

Водный режим в естественных климатических условиях авясморф-ных почв в сжнотаежног; зоне складывается по типу промывного, в подтеежной - периодически промывного, а в лесостепной, степной и сухостепной зонах - по типу непромывного.

'Почвы основных сельскохозяйственных зон-лесостепной, степ-ног - характеризуются неглубоким весенним промачдаанием, хотя осенне-эимне-весенние осадки значительно превышают весенний дефицит почвенного увлажнения. Это обусловлено тем, что снеготаяние и сток талых вод происходит при глубоком промерзании почв, в результате 60-66% (80-120мм) осенне-зиине-весенних осадков теряется на физическое испарение и поверхностный сток.

Дай анализ и оценка современного гкдрогеолого-мелиоративно-го состояния земель. Современное гядрогеолого-мелиоративное состояние земель южной части Западной Сибири зависит преимущественно от природных факторов, важнейшими из 'которых являются: глубина залегания уровня грунтовых вод, их минерализация, засоленность и солониеватость почв и грунтов, степень естественной дренированности территории, количество атмосферных осадков и испаряемость.

На Алейской оросительной системе постоянные потери воды из магистрального канала, даже после его зарастания и установившейся фильтрации, в течение 45-летнего периода эксплуатации составляй 12-15^ от расхода канала (7л/с).

Отмечаются большие фильтрационные потери кз водоемов накопителей в Центральной Нулунде. Несмотря ва наличие защиты, из-за нарушения герметичности противофильтрационной пленки и механических повреждений вблизи бассейнов, происходит подъем уровня грунтовых вод. Например, до заполнения водоемов уровни грунтовых вод на участках орошения оех. "Путиловский* Ключевского района, свх. "Кулувдикский" Кулундинского района, вблизи водоемов залегали на глубинах 5-7к, после 3-5 лет эксплуатации водоема уровни находились на глубинах 1,2-2,Ом от поверхности зеиди. Под водоемами-накопителями, при отсутствии вблизи водозаборных скважия, образуются бугры грунтовых вод, которые отжимают в сторону естественный подземный поток. Зона подпора грунтовых вод распространяется в зависимости от фильтрационных свойств зоны аэрации и водовме-засакх пород, на 2СО-5СОм.

Таким образом,, подъем уровня грунтовых вод определяется низкое естественное дренированностью орошаемых территорий, отсутст-Е;:ем искусственного дрещгрования и большими фильтрационными поте-

рями оросительных вод, из которых основную часть составляют потери из открытой постоянной оросительной сети.

Солевой баланс зоны аэрации определяется соотношением осадков и испарения. В случае преобладания испарения над осадками проявляются процессы подтягивания солей в верхние слои зоны аэрации, при доминирующей роли осадков^ соли перемещаются в нижние слои и далее, л грунтовые воды.

Территория юга Западно»: Сибири характеризуется большой глубиной сезонного промерзания почв и грунтов. Влияние его на водно-солевой режим орошаемых земель пока остается малоизученным. При близком залегания уровня грунтовых вод в зимний период, когда зона промерзания достигает верхней границы капиллярной каймы, происходят интенсивное подтягявание грунтовых год к фронту промерзания.

В главе дан анализ изменения гвдрогеолого-мелиоративных условий под влиянием оропения на Алейокой оросительной системе.

Анализ современного гвдрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых земель юга Западно-Сибирской равнины показал, что основными негативными явлениями орошения следует считать.подъем уровня грунтовых вод, засоление почв, в меньшей степени - заболачивание аропаемнх площадей и прилегающих территорий. - . •

Подъем уровня грунтовых вод в завйсимости от их минерализации» интенсивности их использования растениями и соотношения количества атмосферных осадков и испаряемости вызывает вторичное засоление почв п грунтов или заболачивание территории.

Главными причинами, вызывающими подъем грунтовых вод явля-зтся следующие:

- §ильтрационные потери оросительной воды из открытой и закрытой распределительной сети.

- Неизбежные потери оросительной воды при современном техническом уровне оросительных систем непосредственно на полях оро-иения.

- Низкая естественная древированность территории.

- Завышение оросительных норм.

■Устранение фильтрации из каналов практически необходимо для всех гидрогеологических условий юга Западной Сибири, кроме зон выклинивания грунтовых вод, гае уровень их находится вблизи от поверхности земли. В районах, сложенных тяжелыми и средними суглинками, основными методами борьбы с фильтрацией из каналов должны стать устройство глинистых противофильтрационных покрытий бортов и

дни каналов и посадка лесополос вдоль каналов, которые значительно снижают поступление фильтруваихся вод в грунтовый поток посредством транспирации.

В районах с неглубоким залеганием спесчакенных и песчаных грунтов (Кулунлинскай впадина), а также в районах, где зона аэрации сложена легкими суглинками (Приобское плато), требуются дополнительные керн по борьбе с фильтрационными потерями, наиболее эффективными из которых является укладка профильтрациошой пленкк.

Борьба с потерями из закрытой распределительной сети должна проводиться в направлении четкого соблюдения технологии строительства и совершенствования конструкций закрытых трубопроводов.

Неизбежные потери непосредственно на полях орошения связаны с низким уровнем плакировки орошаемых площадей и недостаточным техническим уровнем поливальной техники. В этом плане борьба с по-, терями должна проводиться путем улучшения технологии планировки орошаемых площадей и повышения технического уровня поливальной техники.

В условиях слабой естественной дренярованности даже небольшое по объему ирригационное питание грунтовых вод вызывает интенсивный подъем их уровня. Искусственное погыпение дренкрованноотн орошаемых территории с помощью устройства систематического дренажа ¡предупредит • развитие нежелательных явлений.

В долинах рек в долинах древнего стока Приобского ялато эффективнее использовать комбинированный дренаж» Строительство и эксплуатация горизонтального дренажа здесь будет осложняться из-за глубокого промерзания почв и грунтов (до 2,3м)., Вертикальны?, дренаж здесь возможен благодаря неглубокому (5-15м) залеганию хорошЬ проницаемой (водопроводимость 200-500м^/сут.) песчаной толщи.

В пределах Кулувдинской аллювиальной равнины для орошения необходимо привлекать пресные грунтовые воды; эксплуатация грунтового горизонта будет обеспечивать дренажный эффект.

При проектировании и строительстве на системах закрытой оросительной сети и использовании широкозахватных дождевальных машин уменьшается потребность в .строительстве дренажа вообще или необходимость его ввода отодвигается на более поздние сроки.

В Кулундинской аллювиальной равнине развитие локального орошения на подземных водах, несмотря на неблагоприятные гидрогеолого-мелиоративнне условия, не требует ввода дренажа, так как сами водозаборные скважины при рациональном размещении выполняют роль вер, тигельного дренаж?..

Строительство крупных оросительных систем с использованием обской воды по Кулундинс&ому каналу должно сопровождаться повсеместным вводом горийоятального дренажа. На многих участках более эффективен будет комбинированный дренаж. ■

На территории Приобского плато строительство дренажа в ближайшие годы потребуется лишь в долинах малых рек (комбинированный). На остальной части территйрии, при использовании закрытой сети и дождевальной техники, строительство дренажа в ближайшие 15-20лет. не потребуется. '

8. РОЛЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЗВИТИИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В КУЛУЩКНСКСК СТЕПИ

В условиях большого дефицита поверхностных водоисточников на зга Западной Сибири й с учетом того, что в ближайшие десятилетия не предусматривается переброска воды с севера на южные районы, гснсвнуэ роль з развитии орошаемого земледелия долзшы сыграть подземные зоды.

Потенциальные эксплуатационные ресурсы подземных вод в пределах лудуядино-Варнаульсхрго артезианского бассейна, по нашим расчетам, (равнинная часть Алтайского края) на 50-летний срок эксплуатации аовтззлявт гёЧм^/с. •

ПО условиям'использования подземяих гол для орошения равнинна часть алтайского края можно разбить на четыре зоны:

1. Площади, подземные воды для орошения применять не ре-зсмендуется з связи с достаточной обеспеченностью поверхностными зодамн.. Н ним относятся предгорные и горные районы с густой гидрографической сетью, а также долины р.Оби и крупных ее притоков.

2. Южные и центральные районы Приобского плато, где пресные эолы почти отсутствуют, а минерализованные (2-5г/л) имеют низкие дебеты скважин, т.е. практически подземных вод для целей орошения здесь нет.

3. Северные и частично Центральные районы Приобского плате со сложным взаимоотношением пресных и слабосолекых вод по площади а.по горизонтам. Подземные воды для целей орошения имеются.

4. Кулундинская аллввиальная равнина и дельты Барнаульской и Касмаяиисхрй долины древнего стока, где имеются значительные запаси подземных вод, которые можно брать для орошения.

Избыток пресной воды имеется на территории КулундинскоВ аллкь-виалыюя равнины а количестве 25»г/с и около 15гг/о на Приобском плато. Значительнее запасы минерализованных вод (32м /с) имеются з районе Присбского плато, Имеющиеся запасы подземных вод представ-

лявт собой ощутимый резерв расширения орошаемого земледелия. С учетом покрытия потребностей на хозяйственно-питьевые цели до 2000 года запасы подземных вод дают возможность обеспечить орошение в крае на плошади до 200тыс.га. Особенно благоприятны условия для развития орошения на базе подземных вод в Славгородском, Та-бунском, Ключевском, Кулундинском, Михайловском иУгловском районах. В каждом из них рассредоточенный водоотбор для целей ороиения из грунтовых вод и первого напорного горизонта может быть доведен в течение вегетационного периода до 3-5м^/с.

На первом этапе развития орошения можно сооружать групповые рросителько-дренажные скважины. Участки орошения площадью до 500га в Кулундинской аллювиальной равнине, как правило, обеспечены запасами подземных вод. Водозаборные скважины одновременно обеспечивают вертикальный дренаж, предотвращающий подъем уровня грунтовых вод при поливах. Эксплуатация подземный вод для орошения должна, преаде всего,предусматривать использование грунтовых вод и при недостатке воды, последовательно привлекать нижележащие напорные водоносные горизонты.

На Кулундинской аллювиальной равнине имеется возможность использования многочисленных небольших озерных котловин и других понижений в качестве аккумуляторов-накопителей искусственно закачиваемых туда подземных вод, а также коллекторно-дренажного стока близко расположенных оросительных систем с целью использования этих вод для орошения.

Возможности для использования пресных подземных вод в пределах Приобского плато ограничены. Рациональная производительность групповых водозаборов может достигать 50-100л/с, что при наличии емкости-накопителя позволяет орошать участки площадьв до 200га. Однако, здесь сосредоточены ресурсы подземных слабоминерализованных вод (1-Зг/л), которые целесообразно использовать для орошения в комплексе с поверхностным стоком. Участки локального орошения, площадьв 200-400га, как правило, имеют искусственный водоем-накопитель емкостью 200-300тис.куб.м. Водоем-накопитель служит для повышения температуры подземной водн в вегетационный период, а также как регулятор между водозабором из артезианских скважин и объемом воды, подаваемой на орошаемое поле. Из-за ограниченной емкости искусственного водоема он не позволяет осуществлять накопление веды в невегетационный период, и следовательно, своевременно создавать необходимый запас веды для опошения. ~Креме того,-как показало абследоЕакие более 30 искусственных во-

доемов, вследствие нарушения герметичности противофильтрациокнок пленки в период строительства и эксплуатации из водоемов наблюдаются большие потери в грунтовке воды, что вызывает их подъем выше "критических глубин", и это ведет к вторичному засолению почв.

В Кулундинской степи имеется большое количество мелких озер и естественных понижений, которые могли бы служить емкостями для накопления подземных вод. В результате анализа картогра-■ фического материала произведена оценка имеющихся водоемов и котловин с точки зрения их использования в качестве естественных емкостей-нахопителей.

Всего в 15 засушливых районах Центральной йулунда было принято во внимание 182 неглубоких озера и естественных понижение в которых можно накопить 1029млн.куб.м подземных вод. Наибольшее их количество имеется в Ключевском, ЗавьялоЕском, Баевском, Бур-лшзском и Благовещенском районах, в каждом ил этих районов можно накопить от 50 до КОмлн.куб.м юды. Меньшие возможности для накопления подземных вод имеются в Егорьевском, Романовском и Родинс-ком районах (5-10млн.куб.м).

В результате использования имеющихся, в. Кулунде пресных и слабосоленцх озер и естественных котловин можно обеспечить, при круглогодичной работе водозаборных скважин, ежегодный запас подземных вод в объеме 890млв.куб.м.

При проектировании и строительстве водозаборов подземных, вод, наряду с получением источника воды для орошения, не менее важной задачей становится экономное расходование воды и обеспечение благоприятных процессов почвообразования. Режим водоотбора должен задаваться с учетом сезонной и годовой динамики уровня грунтовых вод и возможности создания в определенные периоды промывного режима почв и грунтов.

Исходя из гидрогеологических особенностей территории, общих закономерностей режима грунтовых вод, а также руководствуясь принципами рационального использования водных ресурсов, можно предложить следующие технологические схемы каптажа подземных вод с-целью регулирования их режима:

- Подача воды из 3-х скважин, вскрывающих в одной точке этажно расположенкие водоносные горизонты, в один трубопровод дождевальной машины "фрегат", Такая схема обусловлена эксплуатационными возможностями горизонтов и экономическими соображениями. Насос рекомендуется устанавливать в глубокой скважине, остальные

работают по методу "сифона".

- Подача воды из группы скважин (3~4пт., в зависимости от

параметров пласта), вскрывающих грунтовые воды и выполняющих роль вертикального дренаяа. По этой схеме вода иокет поступать сразу в трубопровод к дождевальным машинам "Фрегат".

- Подача воды из скважин, вскрывающих грунтовые воды, в рас пределительну в сеть при поливе канипой "Волжанка". Водозаборные ск^ажны располагается по прямоугольнику 1км х 0,8км и одновременно позволяет регулировать уровень грунтовых вод.

- Подача воды из линейного ряда скважин, вскрывавших попарно грунтовый и.первый напорный горизонт с подачей воды в водоем-накопитель (иск^твенный или естественный). Схему рекомендуется использовать для орошения более крупных кассивов (до 1000га)

с расположением скважин в центре массива. Частично обеспечивается . вертикальный дренаж и исключается подток из напорных вед.

9. Н(Д>ЫБ МЕТОДЫ ОРОШШ ЗЕШЬ ПОДЗЕМНЫМИ ВОДАМ С ШПОЛЬЗОВАНИЕМ СаДТОГО ВОЗДУХА

Существующие технологические решения по поверхностному и подпочвенному орошению сопряжены с большими капитальными затратами на строительство систем и их эксплуатацию. Ма искали пути рационального и эффективного использования вод. Известен способ орошения земель грунтовыми водами с использованием сжатого воздуха (а.с.427674, Кошкин В.Т.). Наша лабораторные исследования на Физических моделях и полевые опыты показали, что этот способ малоэффективен из-за небольшой зоны действия сжатого воздуха, в связи с выходом его через грунт .в атмосферу. В ргзультате выполкескых многочисленных полевых экспериментов нами» совместно с В.Е.Горяевим, предложен способ орошен*.; подземными водами путем нагнетания сжатого воздуха под водоупорный пласт к передачи гидростатического давления на грунтовые воды через проходы в водоупорах с целью подгона капиллярной каймы грунтовых год к корневой системе растений.

Первые исследования в области решения задач движения газов в пористой среде принадлежат Д.С.Лейбензону.Бсдьщой вклад в изучение подземной гидрогазодинамики внесли В.И.Аравин, СЛ.Нумеров и й.А.Чарный. Однако специфика подъема грунтовых и подземных вод в целях плодадного орошения сельскохозяйственных культур требуют специального методологического подхода. В главе даны теоретические основы Фильтрации водовоздушнок смеси в пористой среде, расчеты взаимодействующих водозаборов, подъема капиллярной каймы и вреда ее стабилюации.

Недостатком нашего вышеуказанного способа (а.с.ЙЭ5730"(51)

Ч, Акуленко В.Н., Горяев В.Е.) являлось неполное удовлетворение физиологических потребностей растений во влаге, т.к. при этом способе невозможно увлажнение орошаемой плояади с поверхности. Поэтому мы стремились решить задачу о полном удовлетворении физиологических потребностей растений во влаге.

В результате анализа данных полевых опытов мы пришли к мысли о том, что можно использовать энергию сжатого воздуха и для выпуска водовоздушннй смеси из водоносных горизонтов по водоподъемным скважинам для орошения с .поверхности открытым поливом или дождеванием.

На рис.1 представлена принципиальная схема осуществления способа двухстороннего орошения подземными водами.

Способ включает подачу сжатого воздуха (I) под водоупор (10) в зону напорных вод (II), передачу гидростатического давления в зону грунтовых вод (9) через водоподъемные скважины (5), пробуренные в водоупоре (10), подъем подземных вод по зоне аэрации (8), выход зодовоздушной смеси (М) по водоподъемным скважинам из водоносных горизонтов, распределение влаги по орошаемой поверхности (15) для увлажнения наземных частей растений.

Способ осуществляется следующим образом. При родаче сжатого зоздуха по нагнетательном скважинам (3) под водоупор (10) происходит нарастание гидростатического давления в зоне напорных вод, которое передается через водоподъемные скважины (5) на грунтовые зоды, при этом из зоны напорных вод (II) в зону грунтовых (9) перетекает часть воды и воздуха. Уровень грунтовых год поднимается по зоне аэрации (8) из положения 12 до положения 13, и происходит увлажнение корнеобитаемого слоя почвы. Одновременно сжатый воздух устремляется по водоподъемным скважинам вверх,, при этом он увлекает о собой подземную воду. На поверхности влага распределяется равномерно по орошаемой площади (15) с помощью импульсных дождевальных аппаратов (7) или путем открытого полива по чекам или бороздам. Необходимый расход к давление водовоздушной смеси устанавливается при помощи регулирующего затвора (6).

При необходимости увлажняется только корнеобитаемый с л oí почвы, для чего закрывают устья водоподъемных скважин (5) с помощью регулирующих затворов (6).

Для практического применения способа на участке орошения бурят нагнетательные (3) и водоподъемные (5) скважины. Нагнетательные скважины оборудованы фильтрами (%) в зоне напорных вод (II), для чего используют фильтры, водозаборных скважин. Затрубное прост-

45

Рис.54. Принципиальная схема двухстороннего орошения подземными водами.

ранство тампонирует о поверхности до фильтра с целью исключения разгрузки ста того воздуха в атмосферу. Устья скважин оборудуют герметичными оголовками (2) для подключения источников сжатого воздуха. Водоподъемные скважины (5) оборудуют фильтрами (¿0 в зс-нах напорных (II) и грунтовых (9) вод для передачи гидростатического давления через водоупор (10) снизу.вверх. Затрубное пространство тампонируют с поверхности до зоны грунтовых вод (9) для исключения утечки по нему сжатого воздуха в атмосферу. Устья водоподъемных скважин (5) оборудуют регулирующими затворами (6) для поддержания необходимого расхода водовоздушной смеси. В качестве источников сжатого воздуха используют компрессоры. Закачка воздуха ведется при давлении, превышающем гидростатическое давление напорных ■ вод в зоне установки фильтров (4) нагнетательных скважин (3). Вокруг водоподъемных скважин (5) вдет подъем подземных вод и питание корневой системы растений, через устья скважин разгружается эсдовоздуиная смесь. Воду распределяют по орошаемой поверхности -£15}с помощью импульсных доадевальных аппаратов (7) или путем открытого полива. Управление процессом орошения осуществляют изменением давления и расхода воздуха на »входе компрессоров и регулированием выходных отверстий на устьях водоподъемных -скважин (5) с помоаьв затворов (б).

Зо сравнению с предыдущим предлагаемый способ орошения подземными водами имеет следующие преимущества:

1. Позволяет" расширить область применения сжатого воздуха и более полно использовать его энергию.

2. Избирательно, в зависимости от фаз'развития сельскохозяйственных культур и состояний атмосферы, позволяет вести увлажнение только корнеобитаемого сдоя почвы или одновременное увлажнение корне обитаемого слоя почва и наземных частей растений, т.е. дает возможность полного удовлетворения физиологических потребностей растений во влаге.

Эффективность подпочвенного орошения подземными водами путем закачки сжатого воздуха зависит от ряда природных факторов: глубины- залегания уровня грунтовых вод, диалогического строения пород зоны аэрации, мощности водоносного'горизонта грунтовых вод, наличия локальных и районных водоупоров, геологическое строен® и фильтрационных свойств водонас таенных и водоупорных пород. Поэтому в каждой приходной зоне необходимо учитывать особенности геологического строения и гидрогеологических условий. На основе анализа природных условий в Кулундинской степи предложено шесть технологичес-

хих схем.

10. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗВИТИЯ ОРОШЕНИЯ НА БАЗЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Орошение земель, особенно в степной засушливой зоне, когда 5-3 дет из 10 бывают неблагоприятными по естественному увлажнению, дает значительный экономический эффект. Передовые хозяйства выраииваьт на орошаемых землях по 35-40ц сена многолетних трав с гектара, что в пять раз больше, чем на богаре. В настоящее время строительство I га оросительной системы вместе с оборудованием и поливной техникой обходится в 1000-3000руб. в зависимости от типа оросительной системы. Чистый доход с I га орошения подземными водами многолетних трав составляет порядка 1000руб., а срок окупаемости капитальных вложений не превышает 3-5 лет.

Опыт эксплуатации участков локального орошения на базе подземных вод показывает, что экономическая эффективность растет с увеличением емкости водоемов и соответственно орошаемой площади. 3 этой связи широкое внедрение в практику проектирования и строительства оросительных систем с использованием естественных емкостей в качестве накопителей подземных вод будет способствовать снижению себестоимости сельскохозяйственной продукции, что еще больше повысит экономическую эффективность, орошения. В засушш-вых районах Кулувдинской степи в озерах естественных понижений в течение года можно накапливать до I млрд.куб.м подземных вод, которые могут увеличить орошаемые площади на 20-30$.

В далинах древнего стока эксплуатационные запасы подземных "вод могут быть увеличены путем создания подземных водохранилищ за счет перевода части неиспользуемого в весенний период поверхностного стока. Это мероприятие обеспечивает комплексный подход в использовании водных ресурсов и охрану их от истощения и загрязнения. '

Наибольшую экономическую эффективность .предполагается получить от внедрения нового технологического процесса орошения подземными водами с подъемом их уролня сжатым воздухом.

Проведенные опытные работы в Кулувдинской степи на землях Кулундшской сельскохозяйственной опытной станции показывают, что предлагаемый технологически* процесс имеет следующие преимущества по сравнению с действующими участками локального орошения:

I. Значительно снижаются капитальные затраты на строительство орошаемого участка за счет исключения сети трубопроводов с насосной станине;':, водоема-накопителя, погружных артезианских насосов

и дождевальной техники.

2. Обеспечивается физиологическая потребность растений во

влаге.

3. Экономится оросительная вода за счет исключения потерь

воды.

По сравнению с базовым-зариантом'новые методы с использованием сжатого воздуха позволяют получить экономический э^ект 130 тыс.руб. на орошаемой площади в 200 га.

Высокая экономическая эффективность орошения подземными водами позволяет уже сейчас создать прочную базу гарантированного производства кормовых культур в сильно засушливых районах Кулун-дянсксй степи. Кроме того, обеспечивается рациональное использо-зание водных а земельных ресурсов о одновременным улучшением социально-экологической обстановки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .

Последнее десятилетие характеризуется широким развитием оро-• ления на гге Сибири, особенно в степной зоне. Еще более грандиозные планы предстоит выполнить в соответствии с "Долговременной • программой ;?елкорации...". Механический перенос опыта орошения из рзспублик Средней Азии, Украины и Поволжья в Сибирь не может дать звеокоя эффективности. Необходимо учитывать природные особенности -зтой зоны (тепловоз ресурса, мерзлотные явления, характер изменения фазико-хегганачесгсих свойств почв; ценных черноземов и кашта- • кзавх почв, зтеричное засоление, заболачивание, икженерно-геоло-гячесяае процессы а явления).

Палеогеография, амплитуда н характер неотектонических дви-:.зний оказали огромное влияние на развитие природы Сибири, что ¡определило, в конечном счете, современные гидродинамические струк-турн, интенсивность денудационных и аккумулятивных процессов, условия формирования подземного я поверхностного стока, глубину залегания и взаимосвязь грунтовых вод с напорными водоносными горизонтами, степень дренированности территории. Естественно, что природ-зо-мелворатиЕная обстановка здесь очень сложная.

I. В результате всестороннего анализа природных условий предложена схема мелкомасштабного гидрогеолого-мелиоративного районирования, которая позволяет предвидеть направленность процессов, возникающих от водохозяйственного и мелиоративного строительства, она может служить основой для составления региональных карт вадно-ч го и солевого балансов и быть полезной при текущем и перспективном планировании рационального использования мелиорируемых земель и

38 . природоохранных мероприятий.

2. Многолетние систематические наблюдения по режимной сети наблюдательных скважин на опытных участках орошения в различных природных зонах, а также анализ и обобщение литературных и фондовых материалов позволили раскрыть закономерности формирования режима грунтовых вод в естественных условиях а при ороиении земель. Установлено, что в естественных условиях наиболее моаным режимсобраэувдим фактором является количество выпадающих атмосферных осадков и их расходование на сток, инфильтрацию и испарение. Для Кулундинской степов следствие наибольших уклонов ее поверхности, поверхностный сток крайне незначительный, и очень мало изменчив. Поэтому инфильтрация атмосферных осадков создает основные колебания уровней грунтовых вод. В теплую сухую часть года --летний период - суаестЕенная роль в водном балансе отводится испарению. В это вреда атмосферные осадки полностью расходуются на перераспределение влажности грунтов-зоны аэрации, тракспирацяю и испарение и не достигают гонтового потока. Наиболее активный водообмен происходит в верхнем поясе зоны аэрации. 3 зимний период промерзающий слой является аккумулятором влаги, поступающей из грунтовых вод. Весной накопленнае запасы влаги в нижней части мерзлого слоя, совместно с просачивающимися талыми водами," вдут на пополнение запасов грунтовых вод,

В условиях орошения формируется более слоеный рэким. В результате полевых исследований установлено, что поливы догдева-нием, при нордах ороаения до 100мм, не оказывают влияния на положение уровня грунтовых вод. Вся просочившаяся с поверхности влага расходуется на испарение, транспирациь и изменение влажности грунтов. Зато потери из открытой и временной оросительной сети целиком идут на пополнение запасов грунтовых вод, в результате чего под ней формируются купола. Выявленные закономерности формирования режима грунтовых вод позволяют обоснованно выбирать расчетные схемы для составления прогнозов режима грунтовых вод в различных условиях, что, в свою очередь, дает возможность, воздействуя на ре-жимообразундие факторы, управлять режимом грунтовых вод.

3. Орошение на юге Сибири представляет собой много?актор-ный процесс, который может привести к весьма существенным негативным последствиям. Поэтому для поддержания- благоприятной мелиоративной обстановки необходим систематический контроль за мелиоративным состоянием орошаемых декель. Разработанные зональные критерии оценки мелиоративного состояния орошаемых земель могут слу-

Э9 •

лить научно* основой для своевременного выбора комплекса мер по обеспечению благоприятных мелиоративных условий на поливных землях.

4. На примере Алтайского края дана оценка сложности мелиоративного освоения территории, что позволяет наметить этапы газ-вития мелиорации и выделить площади первоочередного освеения, не требующие вложения больших капитальных затрат.

5. Кулундинская степь располагает значительными запасами подземных вод, хоторые после полного удовлетворения хозяйственно-питьевых потребностей позеоляет довести орошаемые площади только ка территории Алтайского ярая до 200тыс.га. В настоящее гремя внедряется принципиальная схеда комплексного и рационального использования подземных эод, что позволяет более, эффективно решать вопросы обеспечения питьевой водой сельских населенных пунктов, обводнения пзстбиц а орошения земель. Разработанные нами технологические схемы для участков локального орошения способствуют поддерЕанот благоприятного мелиоративного состояния земель.

■ о. Разработаны новые способы орошения подземными еодэми с использованием сеттого воздуха: способ подпочвенного орошения путем подъема капиллярной каймы грунтовых вод к корневой системе растений а способ комплексного двухстороннего орошения подпочвенного я псззрхяостяого . Предложена мелиоративная система для оро-пенпя подзекянки годами.

^кснсикчгсхий эффект от использования новых методов орошения только нз одном участке локального орошения площадью 200га составляет 130тыс.руб. (эффект обусловлен Снижением затрат на строительство орошаемых участков, экономиег; металлических труб л отсутствием насосных станций и доздевальной техники. 0 алтайской части Кулундинсхой степи мелиоративный фонд земель с глубиной залегания грунтовых вод 4-6м составляет ЮСтыо.га. При условии внедрения нового способа орошения на этой плошади предполагаемый экономический эффект составит 75-80млн.руб.

Методы орошения подземными водами с использованием сжатого воздуха могут быть применены в других районах страны. Они' могут найти широкое применение в условиях, когда пласты имеют высокую водопроводимость пород. Такие природные условия встречаются на аллювиальных, озерных равнинах, современных долинах рек, предгорных шлейфах и межгорных впадинах.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах автора:

1. Инженерно-гидрогеологические условия мелиорации на юге Сибири. . Красноярск, Изд-во КГУ Ю85 - 128с. (монография)

2. Естественные ресурсы (Алтайский край, Кемеровская обл.)// Гидрогеология СССР. Том ХУП - Недра, 1972 - С.274-276. ( в соавторстве).

3. Использование пресных вод (Алтайский край. Кемеровская обл.) /Гидрогеология СССР, том ХУП - Недра, 1972 - С.285-291. Гидрогеология и инженерная геология (Алтайский край. Кемеровская обл.) Геологическая изученность СССР.-Томск, Изд.Томе. Гос.унив.-1974 - т.Б. 0.07-75.

5. Природно-мелиоративные условия опытно-производственных.массивов орошения в Центральной Кулунде.// Совершенствование гидротехнического строительства и мелиорации в Сябири.-СибНИИГйМ.-197б.-веп.1. С.Д1-159.

6. С создании опытно-экспериментальных баз в Алтайском крае// Повышение эффективности использования мелиорируемых почв в Сибири. Материалы конференции СибНИЯГиМ.-Красноярск. 1976. С.87-90.

7. Перспективы развития орошения Кулунды за счет подземных вод/ . Тезисы докладов 3-гс межведомственного совещания по вопросам прогнозирования гидрогеологических в почвенно-мелиоративных условий.-М:1976.-Вып. 5«-С.Ю-13?

8. Мелиоративной науке - экспериментальную базу.// Земля Сибирская .Даль невосточная.- 1977,£2.-С.30-31 (в соавторстве)

9. Гвдрогеолого-мелиоративная изученность южной части Сибири и задач? научно-производственных исследований.//Гюерогеолого-мелиоративные условия южной части Сибири в их прогнозирование. /СибНИКГиМ.-Красноярск.1977.-С.9-20 (в соавторстве). •

10. Подземные воды Кулунды и их использоваиие.-£арнаул.Алт.книжное из-во, 1977 .-52с. '

11. О возможности мелиорации солонцов путем эксплуатации подземных вод.//Прогрессивные направления проектирования строительства и эксплуатации мелиоративных систем в условиях Сибири./ С^НИСиМ.-Красноярск 1978. С.215.

12. тЛзменение гидрогеолого-мелиоративной обстановки на Алейской ГС и учет опыта эксплуатации при освоении новых площадей// Гидрогеологические и даженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной зоны Сибири./СибНИИГиМ.-Красноярск Ша.вап.Ю. С.З-ХЗ.

Й. О влагообмене грунтовых вод Так же. С .74-81^

атмосферой в Кулундинской степи.-

15. Ландшафтно-индихационные исследования при мелиоративном строительстве на.Алтае.//Ландаафтная индикация и ее использование в в народном хозяйстве./Тезиса Всесовз.совеаания.Москва.-Моск. филиал ГО ОХР ВСЕГИНГЕО.-М,, 1979 (в сое.вторстве).

16. Ресурсы подземных вод Центральной Кулунды и их использование

. для нуад сельского хозяйства //Вопросы мелиоративной гидрогеологии я гидрологии зоны недостаточного увлажнения.-йзд-во ШИ,

1979. -Знп. ©. -(ЛГМЙ). -С. 3-15

3?. ?скомендаа!л по гидрогеологическому и инженерно-геологическому гбссяеэаниз проектов ороиения в Центральной Кулунде.-СибНЙИГиМ Красноярск» 1979, 69с. (в соавторстве). 18. Алейская оросительная с ист«.--а и ее влияние на природные условия з бассейне р.Алей.//Развитие водного хозяйства и охрана окружа»-38» среды з бессейне р.Алей.-Барнаул, ГО СССР* АГУ 1979, 2.41-42.

В. Освсгв йзлиоратизной гидрогеологии Степного Алтая.//Природные •7сойекасстя кялшзраиия з Степном Алтае. С ибНИИГиМ.-Красноярск, - 1379. С.3-101.

20. Основное направления исследований гядрсгеолого-мелйоративной сбстанозкз зга Сибири.//Научные основы мелиорации земель при создания территориально-производственных комплексов в Сибири. СкбКИЯГиМ, Красноярск, I980.-C.297.

21. Регулирование режима подземных вод орошаемых земель в Центральной Кузунде//Тезнсы докладов 17 межведомственного совещания

по мелиоративной гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведения (г.Ашхабад, 20-23/х-1980).М.1980.-С.8-12.

22. Рациональнее использование и охрана годных ресурсов Алтайского ярая.//Водные ресурсы Алтайского края, их режим и использование Ин-т географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР.-Иркутск,

1980. С.3-15 (в' соавторстве).

23. Палеогидрогеслогические исследования в связи с водными мелио-рациями в степной зоне.//Водные ресурсы Алтайского края, их режим я использование, йн-т географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР, Иркутск, 1980. С.65-87.

24. Подземные годы бассейна р.АЛей и перспективы их использования //Природные ресурсы бассейна р.Алей, их охрана и рациональное

использование, Ин-т географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР, Иркутск, 1980.-С. 37-44.

25. Влияние водохозяйственного и мелиоративного строительства на окружавшую среду Алтайского края.//Научно-практические и прикладные вопросы охраны окружающей среды в.Алтайском крае. Алтайский филиал ГО СССР, Барнаул, 1980.-С. 54-55.

26. Гидрогеологические- и инженерно-геологические аспекты развития орошвния в Алтайском крае.//Гидрогеолого-мелиоративные исследования в Сибири. СибНЙИГиМ, Красноярск, 1980.-С.3-12.

27. Ирригационная эрозия при орошении в Центральной Кулунде.// Современные проблемы и изучении эрозионных процессов и охрана поче в Алтайском крае. Алтайский филиал ГО СССР.-Барнаул, 1981 С. 53.

28. Ожидаемые изменения гидрогеолого-мелиоративных условий под влиянием орошения в Центральной Кулунде и задачи научных исследовании на Кавотроицком опытно-производственном массиве оро-зения.//Комплексно-мелиоративное освоение земель в зоне Ку-лундинского канала. Алтайский Филиал ГО (>СС?.-Барнаул, 1982.

С.27'-29. ' . -

29. Геолого-мелиоративные исследования на юге Сибири.//Кслользова-ние и охрана подземных вод Урала / Тез.Всеуральского научно-координационного совещания по рациональному использованию и охране подземных вод Урала и сопредельных регионов. Уральский научный центр АН СССР (Свердловск', 1983). С.5-8.

30. Перспективы развития орошения на базе подземных вод в алтайской части Кулундинской степи.//Вопросу сроаенкя Кудутекнсксй х степ::. СевНИИГиМ. Ленинград,' 1982.-0.39-49.

31. Рекомендации по орошению сельскохозяйственных культур в Кулундинской степи. СевНИИГиМ, Ленинград, 1983.-42с.(в соавторств).

32. Влияние грунтовых вод на водно-солевой режим орошаемых земель в Центральной Кулунде.//Гвдрогеолого-мелкоративное состояние орошаемых и осушаемых земель и мероприятия по борьбе с засолением и заболачиванием почв./Тез.У Всесоюзного совещания по мелкор,гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведению (г.Ново-Каховка, 18-21.09.85) ч.1. Мелиоративная гидрогеология. М. ,1984, С.5-8.

33. С применении вертикального и горизонтального дренажа в Кулундинской степч. Там же. С.9-КЗ (в соавторстве).

34. Подземные зоды - как источник орошъния в Кулундинской степи. //Комплексное использование и охрана водных ресурсов.М.ЦБНТЯ,

серия У, 1984.-кЮ С.6-9.

35. Подземные воды-источник оронения в Кулунде//Мелиорация земель Сибири (научные основы использования и охраны земельных ресурсов Сибири) СО АН СССР. Красноярск, 1984. С.37-42.

36. Пути повышения эффективного использования мелиорируемых земель в Сибири.//Проблемы мелиорации, использования еодинх ресурсов и охраны окружающей среды. СО АН СССР. Новосибирск, 1985 CJ6Í-Í5S(3 соавторстве).

37. Влияние отбора подземных вод на сток малых рек юга Западной Сй5ири//Рац;-;ональное использование и охрана малых рек. Тезисы докладов научно-технической конференции. Таллин,(1-4.07. 1905) ЦШПЕВР, I9S5.-C.IC6.'

33. К вопросу т:пзчзацн:1 пряродно-мелиоратмэных условий//Тезисы докл. ЗсеззЕзного зссззания по подземным водам востока СССР. СО ДН СССР. Прг/тск-Чэта, I985.-C.I3.

09, Методические рекомендации по строительству я эксплуатации во-дззабораэ гталземнкх зод для орошения. СибНИЕГиМ,Барнаул, 1985.-Г'с (э гоавторСтве).

•}0. Проблема гелиоратявнев гидрогеологии орошаемо и зоны ига Сиби-рл/,'?]слрссы оптимизации использования .подземных вод Урала /Гез.декл.П Уральского научно-координационного совещания по з~ранз л рациональному использованию подземных вод Урала и 5опрсдз.т>яых районов. Уральский научный центр АН СССР, йсердлотез, ¿86. С.39-40.

-¡I. Пэдпочззнное ороаение подземными водами с подъемом их урогяя нагнетанием сяатого зоздухаМ.ПБНТИ, серия 1,внп.5.1986.С.1-4.

■12. Рекомендации по зспояьзоЕанив мелкоратиъного шонда земель в Алтайском чрае. СибНИЕГиМ, ACX0,Барнаул.РЙО, 1986.-38а.

'О. Формирование грунтовых вод орошаемых территориг в Алтайском крае.//Подземяке воды ara Западной Сибири.-Новосибирск.Наука. CQ'AH СССР.1987 С.80-36.

-4. Использование сжатого воздуха для подпочвенного орошения пол-ззмнима задами а Кулунде.//Подземные годы юга Западной Сибири ■ -Ясэосибирск, Наука.СО АН СССР. I987.-C.I6I-I65 ¡¡в соавторстге).

■í5. Теоретические основы оровения подземными годами подъемом их уровня сжатым воздухом путем нагнетания в пласты.//Гвдрогеолс-го-мелиоративные исследования в Западной Сибири. СибНИИГиМ, ГСрасноярск, 1987. С.3-12.

.-i6% Гидрогеологические показатели мелиоративного состояния орошае-;шх se даль з Центральной Яулувде.//Проблемы орошения почв Сибири./Тез. докл. к научной конферешзии.Варнаул.,1988. С.21.

И7. A.C. 1405730 (5I> А Ol 25/06 В 02 В 11/00(21). Способ орошения подземными водами (С.Н#Акуленко, В.Е.Горяев) * 3792032/30-15. Заяв. 19.09^. 0цубл.30.0б.88 Бм.Ш.

г.Барнаул п. о. "Полиграфист"

АГ. 00¿Is Подписано в печать 13/3.89.

Зеказ U чбО? Тира» 1£0