Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рассоление вторично засоленных черноземов по глубоким бороздам при близких грунтовых водах (На примере Омской области)

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Рассоление вторично засоленных черноземов по глубоким бороздам при близких грунтовых водах (На примере Омской области)"

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ И МЕЛИОРАЦИИИ ИМ. А. Н. КОСТЯКОВА

На правах рукописи

ЛИТОВЧЕНКО Александр Александрович

РАССОЛЕНИЕ ВТОРИЧНО ЗАСОЛЕННЫХ

ЧЕРНОЗЕМОВ СПОСОБОМ ПРОМЫВКИ ПО ГЛУБОКИМ БОРОЗДАМ

ПРИ БЛИЗКИХ ГРУНТОВЫХ вода

(На примере Омской области)

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1991

Работа наполнена на ка^идре сельскохозяйственного водоснабжения и гидрологии Омского ордена Ленина сельскохозяйственного института имени С.1.1.Кирова

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущая организация

- кандидат технических наук, доцент А.Ц.ГОШИ

- доктор технических наук, профессор Л.М.РЕКС

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

А.И.КОРОЛЬКОВ

- институт ОМСШШРЭВОДХОЗ

Занята диссертации состоится "¿3 " МД 9 1991 г. в Ю часов на заседании специализированного совета К 0 99. Л5". о! во Всесоюзно!.' ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костикова (127550, г.Москва,ул.Большая Академическая, 44, ШМИГиМ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШИРиЫ.

Автореферат разослан " 9 " &.Лре.4Я 1991 г.

Учений секретарь споцпапизпровалного совета, кандидат технических наук

В.П.Баяккна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из основных задач Долговременной программы мелиорации земель является повышение эффективности использования орошаемых земель и полутения на них проектяой урожайности.

В настоящее время общая площадь мелиорации земель в Омской области составляет более 149 тыс. га (из которых 104 тыс. га орошается), к 2000 г. намечается довести ее до 270 тыс.га. При значительном опыте орошаемого земледелия в области на оросительных системах комбинированного типа появились негативные последствия'водных мелиораций: процессы вторичного засоления привели к снижению продуктивности 12,2 тыс. га, а более 1,3 тыс. га засоленных земель исключено из землепользования.

Постановка работ по данной теме была вызвана необходимостью поиска наиболее эффективного и оптимального для сибирских условий способа восстановления плодородия вторично засоленных орошаемых земель. В связи с этим разработка на уровне изобретения способа промывки засоленных земель с доведением технологии его осуществления до производственного уровня, а также апробация методики прогнозирования водно-солевого режима почвогрунтов при промывках по глубоким бороздам, в основу которой входит математическая модель и ее численная реализация на ЭВМ, становится особенно актуальными.

Цель работы - найти оптимальный способ рассоления вторично засоленных черноземных земель лесостепной зоны и разработать методику прогнозирования водно - солового режима почвогрунтов при промывках с доведением их до производственного уровня.

Основные задачи исследований:

- установить причины, источники и характер вторичного засоления почвогрунтов и изменения почвенно-мелио-ратизных условий орошаемых земель Омской области в процессе их эксплуатации;

- оценить существуйте способы регулирования голо-

вого рекима почвогрунтов применительно к условиям Омской об-1 ласти;

- совершенствовать современные способы проведения полевых исследований применительно к условиям лесостепной зоны;

- разработать эффективный способ, элементы техники и технологию проведения промывок вторично засоленных черноземных земель лесостепной зоны Западной Сибири;

- разработать и апробировать модель и методику прогно- : зирования водно-солевого режима почвогрунтов при промывках по глубоким бороздам.

Методика исследований. Теоретической и методической основой работы являются труды советских и зарубежных ученых по теории фильтрации и массопереноса в пористых средах, ' ,труды советских ученых по мелиорации.Методика исследований ; ' основана на комплексном использовании полевых,лабораторных ' и математических методов, включающих:

- проведение полевых исследований по изучению причин и источников вторичного засоления почвогрунтов оросительных систем Омской области и изменению почвенно-мелиоратив-ных условий на них в процессе эксплуатации;

- проведение опытно-производственных и производственных промывок вторично засоленных земель с целью определения наиболее эффективного способа рассоления почвогрунтов(с обработкой результатов на ЭВМ);

- разработку на проектном и производственном уровне элементов техники и технологии промывки по глубоким бороздам;

- разработку и апробирование математической модели и методики прогнозирования водно-солевого режима почвогрунтов при промывках по глубок™ бороздам.

Научная новизна работы заключается:

- в разработке на уровне изобретения и производственной проверке оптимального для условий лесостепной зоны Западной Сибири способа промывки по глубоким бороздам засоленных орошаемых земель, позволяющего восстановить, сохранить и повысить их природное плодородие;

- в разработке и апробации математической модели и че-

тодики прогнозирования водно-солевого режима почвогрунтов при промывках данним способом.

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке оптимального для лесостепной зоны спо-' соба промывки засоленных земель, включающего отработанную \ I технику и технологию осуществления его и математическое | ; обеспечение в виде программы БЫК на языке Фортран IV \ I для ЭВМ серии ЕС и методики прогнозирования водно-солево- ] | го режима почвогруптов, которые могут быть использованы I 1 при проектирова1Ши новых, реконструкции существующих гид- | ! ромелиоративншг систем и при проведении работ по восстало- [ | влеплю плодородия вторично засоленных орошаемых земель,что ; ! позволяет снизить расход воды в 1,5-3,5 раза,по сравнению '

| с промывкой сплошным затоплением. |

1

; Реализация и внедрение работы. Производственная про- | ] верка работы проводилась в 1977-1982 гг. при проведении | | производственных промывок засоленных земель на Новоомской \ оросительной системе.

Основные результаты диссертационной работы внедрены в институте Омскгипроводхоз, вошли в отчеты кафедры сельскохозяйственного водоснабжения ОмСХИ по госбюджетным и ! хоздоговорным научно-исследовательским работам в 1978! 1990 гг. и положены в основу "Временных рекомендаций по | промывке засоленных суглинистых почвогрунтов способом по- | 1 дачи воды по глубоким бороздам" (рукописных),использован- / ных институтами: Ленгипроводхоз - в проектах на общей | ' площади 257 га (1988 г.) и Омскгипроводхоз - на площади | 400 га (1988 г.).

"Рекомендации по промывке сильнозасоленных орошаемых земель Омской области способом подачи воды по глубоким бороздам" утверждены в 1991 г. в Омском отделе СибШМГиМ и внедрены институтом Омскгипроводхоз в проект реконструкции оросительной системы на площади 1400 га. |

Апробация работы. По результатам исследований сдела- ! но 25 докладов. Основные положения диссертации доложены,; обсуждены и одобрены на республиканском семинаре "Прогрес-

сивные направления проектирования,~ строительства и^ эксплуагП тации мелиоративных систем в условиях Сибири (СибНИИГиМ, j г.Красноярск, 1978 г.) на республиканской научно-техничес- ! , кой конференции "Научные основы мелиорации'земель при соз- j дании территориально-производственных комплексов в Сибири j ; (СибНИИГиМ, ВСГВХ, г.Абакан, 1980 г.), а также на зональ- ; ¡ной (Южуралгипроводхоз, г.Челябинск, 1979 г.), городской ! ! (г.Омск, 1978 г.),на 14 вузовских (ОмСХИ, Омскгипроводхоз, ; j г.Омск, 1978-1988 гг.; ТИИИМСХ, г.Ташкент, 1978-1980 гг.), j конференциях, в отделе мелиоративного кадастра ВНИИГиМ ■ (г.Москва, 1985 г.), на секции мелиорации ВНИИГиМ (г.Мое- • ква, 1986 г.), на техническом совете Облводхоза (г.Омск, ; 1986 г.), на координационном совещании по обоснованию ре- ! жима орошения на Южно-Омской оросительной системе(Союзгип- \ роводхоз, Ин-т почвоведения и агрохимии СО АН СССР, Омск- j | гипроводхоз, ОмСХИ, г.Омск, 1987 г.).

! Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 пе- ; j чатных работ, в том числе 10 в соавторстве и получено АС !

I И I07I695 (СССР) "Способ промывки засоленных земель". j

1

I Объем и структура работы. Диссертационная работа со- ■ стоит из введения, 4 глав, основных выводов и предложений, j списка литературы (185 наименований отечественной и 22 ' иностранной) и приложений. Работа изложена на 2В9 страницах машинописного текста и имеет 56 таблиц, 30 рисунков, ! I 17 приложений, в т.ч. 3 акта внедрения.

I

j СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

! Во введении обоснована актуальность темы, сформули- j | рованы цели и задачи исследований, определена научная и ; \ практическая значимость работы.

В первой главе дана сравнительная характеристика физико-географических, геолого-гидрогеологических и почвенных условий, развития оросительных мелиораций,инженерного уровня ирригационных систем Омской области и изменений мплиоративно-гпдрогеологических условий на них в процессе ошиуагатете, произведена оценка качества оиоситолыих

вод. !

По характеру поверхности территория области представ- I ляет однообразную равнину с общим слабым уклоном к северу- j северо-западу и местности - в сторону долины р.Иртыша и | ( его притоков. В зависимости от происхождения,на схеме reo- j ¡морфологического районирования Омской области выделено 7 ; ! типов равнин. I

I Гидрографическая сеть в зоне исследований представле- j ¡на равнинными реками Иртышом и Омыо. Минерализация воды в j |них изменяется во времени в сторону увеличения от паводка j !к межени (0,159-0,640 г/л в р.Иртыше и 0,488-0,852 г/л - \ |в р.Оми). Из водно-растворимых гипотетических солей здесь i jпреобладают гидрокарбонаты кальция и магния. Вода,забираемая из р.Иртыша южнее г.Омска, пригодна для целей орошения. | Зона распространения черноземных почв по почвенно-ме-|лиоратив1шм условиям является более благоприятной для це-|лей орошения. Основные орошаемые площади области располо- j ! жены в пойме и в пределах П и Ш надпойменных террас П и Ш ! I агроклиматических зон. Четвертая часть площадей имеет ком- j •бинированную оросительную сеть. Повсеместно применяется I ! способ полива дождеванием. Естественная разгрузка грунто- j ! вых вод в пределах 3-й террасы и большей части 2-й не про- : [вышает 5,5-10,0 мм/год, что характеризует территорию (по j ¡Д.М.Кацу) как бессточную. Участки I и Ш надпойменных тер- \ ipac, приближенных к лойее Иртыша (1-2 юл) могут быть огне- | |сены к весьма слабодренированным. /

I Исследования, проведенные институтом Омскгипроводхоз ; jи с участием автора показали, что величина среднегодового i ¡подъема грунтовых вод (до 0,15 м/год) на системах закрыто- , j го типа в 3-6 раз меньше, чем на комбинированных (до 0,25 ! j м/год) и открытых оросительных системах (0,60 м/год). ! ] После 4-12 лет эксплуатации на оросительных системах ! 1 комбинированного типа произошли изменения мелиоративно-ги- ! дрогеологических условий, связашше с подъемом УГВ,повлек- . 'яшм за собой целый комплекс всех остальных. Так,в 1986 году в области насчитывалось 13,5 тыс.га земель с удоплогво- 1 рительным и 5,0 тыс.га с неудовлетворительным мсл^стматав-

ним состоянием. Наибольшие изменения произошли на первой I очереди (1332 га) Новоомской оросительной системы (общей ! площадью 4,14 тыс.га), где при низкой естественной дрени-рованности территории и сложных гидрогеологических условиях сформировался ирригационный тип режима с повышенной | ролью атмосферных осадков. В настоящее время 92$ земель I I очереди вообще не могут быть использованы без капиталь- ) ', ных промывок, т.к. почвы при уровнях ГРУНГОЕЫХ вод 1,4- I 2,4 м перешли в разряд солончаковатых и поверхностно за- ; соленных. '

Наши многолетние (с 1976 г.) комплексные исследования ; и работы, выполненные совместно с кафедрой почвоведения ! ОмСХИ на 5 базовых участках, эксплуатируемых от 3 до 12 | лет на комбинированных и закрытых оросительных системах,по-| казали, что орошение степных черноземов не приводит к де- ! струкции их, но вызывает подъем уровня грунтовых вод, уво- ! личение их минерализации, а следовательно, изменение мели- ! оративно-гидрогеологических условий, причем интенсивность ! их всецело зависит от степени соблюдения проектного режи- ; ма орошения, конструкции оросительной и водосбросной сети, | а главным образом - от ее содержания при эксплуатации. Ус- | тановлено, что орошение культур, (особенно овощных) на : площадях, эксплуатируемых без дренажа, приводит не только к снижению процента водопрочных агрегатов до критического , уровня, увеличению в ППК доли натрия и магния, накоплению 1 пылеватых частиц в горизонтах АВ, В1 и В2, но и к перерас- ; ! пределению солей по профилю в пределах верхней двухметро-I вой толщи зоны аэрации, что приводит к снижению урожайное-! | ти сельскохозяйственных культур и требует работ по регули-' ; рованию солевого режима данных почвогрунтов. ;

I Во второй главе описаны существующие способы регули- , : рования солевого режима почвогрунтов, методика проведения : опытно-полевых и лабораторных исследований, а также приведены все опытно-производственные и производственные промывки и сравнительный анализ промывок сплошным затоплением и по глубоким бороздам.

Регулированию солевого режима почвогрунтов посвящены работы А.Н.Костикова, С.О.Аверьянова, В.Р.Волобуева, В.А.

Ковды, В.В.Егорова, И.П.Айдарова, А.И.Голованова, H.A. Бе- ] седнова, А.К.Бехбудова, В.И.Бобченко, А.Ф.Вадюшшой, Э.С. j Варунцяна, Х.Ф.Дкафарова, В.А.Духовного, А.И.Калашникова, Н.М.Решеткиной, Х.И.Якубова и многих других советских и . зарубежных ученых.

На основании подробного рассмотрения работ, посвящен- j i ных промывкам засоленных земель, ведущихся институтами ! I нашей страны (ВНИИГиМ, АзНИИГиМ, САНИИРИ, СоюзНИХИ, МГМИ, | j Среднеазиатский НИИ почвоведения, Таджикский НИИ почвове- | ; дения, Узбекский НИИ почвоведения и агрохимии), сделано ! j заключение, что в настоящее время в мелиоративной науке и \ j практике постоянно идет поиск наиболее оптимальных спосо-I бов регулирования водно-солевого режима почвогрунтов, при-| чем для условии лесостепной и степной зон нельзя автомати-I чески переносить все известные приемы, разработанные и успешно использующихся б Средней Азии и Закавказье, но имею-| цийся производственный и научный опыт борьбы с засолением , орошаемых земель, по словам С.Ф.Аверьянова,должен быть уч: теи при освсешга новых районов орошения как с негативной, j ! та:; и с позитивной (предупреждение засоления) стороны. | | В условиях Омской области сложность изучения вопроса j | регулирования солевого решила орошаемых земель состояла, : во-первых, в отсутствии какого-либо местного научного и j практического опыта, во-вторых, в отсутствии искусственно-i | го дренажа и усугублялась весьма малой естественной дрепп-j i рованностью территории, что определило задачу постановки | ! специальных опытных полевых и лабораторных работ, кокстру-j ировшшя и усовершенствования приборов и установок для их | осуществления.

Определите водно-физических свойств почвогрунтов проводилось по официальным методикам, получившим в СССР • широкое распространение. Исследование динамгаш солей в | лочвогрунгах и фильтрате в процессе промывки монолитов ! размером 30x30x110 см, 15x15x120 см осуществлялось на ' сконструированных двух установках. Зависимости всасывающего давления от влаяности на глубинах 25, 55 и 7Г> см ой- | роделенн тензиомегрическим методом в лабораторных услови- ■

ях в монолиге размером 30x30x110 см (опыт продолжался II месяцев). Почвенный солемер, разработанный на базе солемера ВСЕГИПГЕО позволил оперативно и точно получать информацию о солесодержашш почвогрунтов при проведении опытно-производствснных и производственных промывок, при проведении детальных солевых съемок (на общей площади 1243 га), при выполнении ботанико-географических исследований в пойме р.Иртыш? по теме 2.3.2 ГКНТ (1982 г.).Экономический эффект от применения его равен 1,7 тыс.руб. в месяц и за период 1977-1982 гг. он составил 53,55 тыс.руб. Модернизированы: установка для одновременного определения коэффициента фильтрации методом "больших колец" и получеши данных о динамике поровых растворов на различных глубинах; прибор ВЯПР и двухтрубные гидрохимические пьезометры.

В связи с отсутствием опыта промывок засоленных земель в Западной Сибири, мы, начиная с 1977 г., проводили осенние (август, сентябрь) опытно-производственные и производственные промывки засоленных участков способом сплошного затопления (по чекам), по мелким и глубоким бороздам с расстояниями между шили 1-5 м и глубиной предпромивно-го рыхления 0,2-0,5 м, в ходе которыг на различных площадях (1977 г. - 0,50 га, 1978 г. - 2,47 га, 1979 г. - 1,5 га, 1981-1982 гг. - 0,05 га) отрабатывалась технология и шел поиск способа, наиболее преемлемого для черноземных земель. Полученные данные позволяют в настоящее время твердо сказать, что после промывок (по бороздам и чекам) водой из водохранилища (М = 0,28-0,55 г/л) в послепромыв-ной период в почвогрунтах нормальной соды не образуется (при опреснении расчетного метрового слоя в среднем до 0,120$, а отдельных слоев до 0,056-0,076^-). Осолонцева-ния, по сравнению с исходным (до промывки), во все метровой толще почвогрунтов не зафиксировано ни в одной из 10 производственных промывок.

На основе анализа комплекса факторов,"таких как динамика солей в поровых растворах и почвогрунтах по глубине, солтятлио поглощенных оснований, продолжительность прсмпгки и промывная норма, солеотдача почвогрунтов(табл. 1). уро-'лч и время реставрации засоления в после-

промывной период,мы пришли к выводу, что наиболее оптимальной для поверхностно засоленных почв является промывка по глубоким бороздам (A.c. I07I695) с тактовой подачей промыв-, ной воды. i

Таблица I !

Значения показателей солеотдачи ьс (по В.Р.

Волобуеву) для участков, промытых по глубоким

бороздам (опыты 1,5) и чекам :

Глубина предпромывного рыхления, см

Параметры 50 : 35 : 50 : 35 : 00

уравнения подача промывной воды

такт. :гакт. опыт I :опыт 5 :такт. : чек.3 :такт. :чек 7 :непрер. :чек СО

Количество промывной воды, мз/га 9135,4 6114,0 14513,5 19039,0 26728,4

Исходное содержание солей, % 1,332 1,508 0,478 0,544 0,477

Содержите солей после промывки, % 0,207 ; 0,236 0,151 0,160 0,126

Показатель солеотдачи 1,130 i 0,759 2,500 3,582 4,623

В третьей глава изложены сущность способа промывки засоленных земель по глубоким бороздам, элементы техники промывки и технология проведения эксплуатационных и капиталь- ' пых промывок, повышение производительности труда при проведении промывок и организация контроля за их качеством.методика прогнозирования водно-солевого режима почвогрунтов и -минерализации фильтрата в солеотводящих бороздах, включающая математическую модель и ее численную реализацию на ЗВМ , в виде программы ВПК , по которой определено оптимальное , соотношение между временем водоподачи - I сут) и вре-мега! впитывания = 3 с|уг).

Способ промывки засоленных земель, включат;'. :> ъ себя нарезку водоподающих и солеотводящих борозд (рис..Г) .пополнение водоподающих борозд водой, отведение шнор<чл:;зо!т-них аод из солеотводящих:борозд путем подачи сплнпго рас-

промывки по глубоким бороздам.

хода воды, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности промывки и рационального использования промывной воды, перед нарезкой борозд проводят глубокое рыхление почвы (flpUXJI), а борозды нарезают глубиной (Н), равной мощности гумусового горизонта с расстоянием между центрами борозд (В ), равным удвоенной глубине борозды, при этом смывной расход воды подают в солеотводящие борозды в конце каждого такта. Контроль за динамикой промывки осуществляется при помощи гидрохимического куста (по A.c. I07I695).

Данный способ предназначен для мелиорации первично- и вторично засоленных почвогрунтов с высотам стоянием уровня грунтовых вод (2,0 м от поверхности земли и выше) и низкой естественной дренированпостыо (модуль стока не превышает 3 мм или 0,083 л/с с км2). Он позволяет ослабить недостатки, свойственные промывкам сплошным затоплением и вместе с тем: усилить их фильтрацию и выровнять ее по площади и почвенно-глу профилю; увеличить вынос солей за пределы мелиорируемых земель и уменьшить общие солеЕые запасы активной толщи поч-вогрунтов, в пределах которой обычно совершаются сезонные вертикальные перемещения солей, вызывающие послепромывную реставрацию засоления; увеличить общую глубину опреснения почвогрунтов; опреснить грунтовые воды; увеличить коэффициент полезного действия I м3 воды, поданной на промывку;значительно уменьшить общее время промывки.

Зтгемензы техники промывки складываются из элементов промывных борозд и временной промывной сети. К первым относятся: глубина прздпрошвного рыхления С^рЫХЛ). которая для черноземных почв Омской областп может изменяться от 32-37 см (гор.АВ) до 67-90 см (гор.Вг); глубина вспашки Н всд,-которая должна быть не глубже подошвы гумусового слоя АВ (32-38 см); глубина борозды С = ширина валика по

л -сои

гребню борозды о*. = 0,15-0,20 м; ширина борозды по дну' 2 Ва = 0,20 м; ширина борозды по верху на уровне гробил 2$; расстояние между центрами борозд В = 4НВСП + В+ 2 &0 ■

При значительных площадях засоленных земель на участках нарезается временная промывная сеть, состоящая из общих водоподающих борозд, системы водоподагощих и солеогво-дящих борозд и сборных солеотводящих борозд. Длина борозд, принципиальная схема (всего разработано 6) продольного или поперечного размещения промывных карг на поле и величина удельного промывного расхода зависит от уклонов участка (табл.2). Во время водоподачи £ ^ в каждую борозду подается объем промывной воды \/п = Ц, о '

В зависимости от степени засоления почвогрунтов проводят капитальные (при очень сильной степени вторичного засоления и особенно при вводе в орошаемое земледелие солончаковых участков) и эксплуатационные промывки:.

Таблица 2

Рекомендуемнэ элементы техники промывки способом подачи воды по глубоким бороздам

Средняя : Уклон про- : Длина -.Удельный рас-:Тактовые

скорость : мываемого : водопо- :ход воды в -.промыв-

впитыва- : участка • : дающей :борозды, л/с :ные рас: : б°Р°зда':общую :водо-см/мин : : м :водо- :подаю-:м /га : : :подающ:щую :

Менее 0,15

<0,0002 0,0002-0,0008 0,0008-0,0016 0,0016-0,0024 0,0024-0,0032 0,0032-0,0040

500-800 150-500 75-150 50-75 37-50 25-37

до

10-25

от

1-3

до

2-4

от 400-500

до 900-1000

Эксплуатационные промывки целесообразее проводить по- . еле уборки возделываемой на данном поле культуры (в конце августа, начале сентября), когда снижается интенсивность подтягивания солей к поверхностным слоям и произошло накопление солей в зоне аэрации за прошедший вегетационный период. При этом выполняются следующие технологические операции: очистка поля от крупных остатков биомассы (граблями); легкая (до 300 м9/га) планировка (длиннобазовым планировщиком) ; нивелировка поля по квадратам 50x50 м для выбора схемы временной промывки сети; глубокое (32-80 см) рыхление почвы (культиваторами-плоскорезами КШ?-2-150,КПГ-250, рыхлителями РН-80Б, РН-80, ВР-80); нарезка продольных водоподакцих и солеогводящих борозд при глубине вспашки 3038 см (однокорпусным плугом ПП-50 ПГ); нарезка поперечных общей водоподающей и сборной солеотводящей борозд (канаво-копателем-заравнивателем КЗУ-0,5); усиление заградительных перемычек в водоподающих и солеогводящих бороздах со стороны поперечных (экскаватором неполноповоротным ЭО-2621 со, сменным специальным ковшом); подключение к гидранту успокоителя с водомерным устройством и быстроразъемного трубопровода или ПАН-165 для' подачи смывного расхода; замочка бо-

Т4

розд (3-4 сут) во время подачи 1-го тактового промывного расхода; подача смывного расхода (10-12 м3/га) в солеотводя-щие борозды в конце 3 суток впитывания; ведение промывок по тактам до рассоления (0,15 - 0,20$) слоя почвогрунтов 0,7 м ' пли 1,0 м; подача смывного расхода (50-60 м3/га) дая удаления рассола из солеотводящих борозд и доопреснения 5-ти см слоя почвы по смоченному периметру; ликвидация усиленных перемычек на 10-15 сут. после промывки (экскаватором 30-2621); внесение жидкого, твердого навоза (20 т/га) или сапропеля (15 т/га)¡выполнение поперечных проходов (через 40ЧЮ м) на промытой карте для предотвращения выноса питательных веществ с промытого поля весенними водами (бульдозером или трак- \ тором с палоделателем); разравнивание (после весеннего созревания почвы) валиков борозд (КПГ-2-150, Ш1Г-250, ЕРН-80.3); предпосевная обработка почвы (дисковой тяжелой бороной БДГ-2,5А) и боронование; посев горохо-овсяной смеси, вико-овся-ной смеси, люцерны, овсяницу луговой, донника белого или желтого с подсевом люцерны или культур кормовых севооборотов, в зависимости от глубины (0,7 м или 1,0 м) рассоления слоя почвогрунтов).

Выполнение вышеперечисленных операций и требований обеспечивает восстановление плодородия промытых земель на срок более 7 лет на системах, эксплуатируемых без дренажа. '.

Для проведения капитальных промывок в хозяйстве должен быть составлен проект с комплексом мероприятий по ?-:зроиде~ гопо солончаковых, сильно- и очень силыюзасоленпых земель,в который входят прогнозные расчеты водно-солевого режима почвогрунтов и технико-экономические расчеты промывок без дре-нака и на фоне дренажа. Перед проведением промывок необходимо решить вопрос строительства одного или нескольких бпо-инженерных сооружений для очистки и деминерализации вод после промывки.

Технологические операции и их последовательность при данной промывке но отличаются от эксплуатационной.В случае необходимости, проводят капитальную планировку земель до и после промывки, но весной, после предпосевной обработки рекомендуется разместить культуры-ссвоители кал фятомелиоранты: люцерну синюю в травосмеси с овсяницей луговой и донник

белый, который дает урожай на промытых площадях (1978,1979 гг.) в 10,5-12,3 раза больше, чем на-непромытых.

Выполненные прогнозные расчеты водно-солевого режима почвогрунтов'по программе ВЫ К и многочисленные работы И.П.Айдарова и А.И.Голованова подтверждают, что наиболее эффективной мерой борьбы с первичным засолением и предупреждением вторичного засоления орошаемых земель являются промывки на фоне систематического дренажа.

На основании опыта проведения производственных промывок (1977-1982 гг.) предлагаются рекомендации, значительно повышающие производительность труда во время их проведения: запланированные под промывку участки должны быть хорошо спланированы и выровнены; следует всемерно механизировать процессы предпромывной подготовки карт и работы по после-промывному уходу заполем, применять наиболее совершенные методы распределения промывной воды и смывных расходов по составленному согласованному графику подачи промывных расходов; промываемые поля необходимо закреплять за членами полеводческой бригады, обслуживающей данную орошаемую площадь; контроль за качеством промывки осуществлять с помощью гидрохимических "кустов", оборудованных на промываемых участках.

Гидрохимические "кусты" располагают в середине площади, из расчета 1-3 шт на 10 га, в зависимости от характера и степега! засоления для дифференцированного подхода к подаче воды на каждое поле. Каждый "куст" состоит из гидрорежимной скважины и вакуумных приборов норовых растворов ВГШР с датчиками, заложенными под солеотводящей и водопо-дающей бороздами на различных глубинах. В процессе промывки ведутся режимные наблюдения за динамикой уровня и минерализации поровых растворов и грунтовых вод по глубине с помощью солемера. Снижение минерализации поровых растворов на глубине 1,0 м до 5,0-5,8 г/л или уменьшение концентрации солей здесь до 0,20$ свидетельствует о том, что промывка данного поля завершена.

Полученные полевые данные служат хорошим материалом для определения параметров, необходимых для прогнозных расчетов водно-солевого режима почвогрунтов данной ороситель-

ной системы.

Для построения модели прогнозирования водно-солевого режима почвогрунгов при промывках по глубоким бороздам ио- ' пользована простейшая система феноменологических уравнений Г движения вода и солей в пористых средах, представленная' за- ; конами Дарси (I) и Фина (2) для зоны полного водонасыщения ■ и обобщенными на зоны неполного водонасыщения, уравнениями : сохранения массы вода (3) и солей (4) в дифференциальной форме и уравнением кинематики растворения солей твердой фазы (5): '

V = - К дгас1 Н , . (I)

0 = $гаа С , (г) + <Цч'У = О , О) ;

тг + И 5):

1

где V - скорость фильтрации; И - гидродинаотческий напор.;: С - концентрация солей в жидкой фазе; К - коэффициент , влагопроводностп (в зоне полного водонасыщения К - коэффициент фильтрации); й - тензор гидродинамической дисперсии;; В - концентрация солей в твердой фазе;Си - предельная-, концентрация солей в жидкой фазе; - константа скорости растворения; V/ - объемная влажность.

Движение воды и солей в межбороздном пространстве рассматривается как двумерный процесс в горизонтально-слоистой толще, причем принято, что водоподавщие и солеот^одящие борозды параллельны между собой, имеют одинаковое наполнение ' по длине и расположены в верхнем слое почвогрунтов. В соответствии с технологией промывки уровень воды в водоподагащеЯ, борозде может изменяться во.времени от 0 до своего максимального значения (рис.1) и после прекращения водоподачи : медленно опускаться за счет инфильтрации в солеотводящуш ; борозду и испарения с водной поверхности. Искомое уравнение для расчета данного уровня тлеет вид: 7

где 3о - испаряемость, м/сут; У(£>) - модуль скорости

фильтрации на границе АВЕ; - координата точки смоченно- ' го периметра ( Ц? = 0 для А). ' :

Для оперативного расчета продолжительности впитывания | воды в водоподающих бороздах ( i& ) после прекращения пода- ; чи воды (решение практических задач при проектировании,пла-; iнировашш или ведении промывок) из (6) получена зависимость;

^ f т ê + в° ■ , 3(6-6о) + j

! ч- * 2К0 ■ (7)'где в + в0 ♦ с ;

: к„ - коэффициент фильтрации разрыхленного слоя, м/сут. : Система нелинейных дифференциальных и интегро-диффе-ренциальных уравнений решалась численно с помощью локаль- ! но-одномерного метода, предложенного А.А.Самарским. Соот-; ветствующую программу на языке Фортран 17 для ЭВМ серии ЕС разработал В.С.Борисов (ВНИИГиМ). Предложенная матема-; тическая модели и ее численная реализация на ЭВМ положе- ' : ны в основу методики прогнозирования водно-солевого режи- ! ; ма почвогрунтов и минерализации фильтрата в солеотводяших 1 бороздах при промывках. Методика прогнозирования искомых режимов включает в себя: районирование территории;ее схематизацию, определение водно-физических свойств и параметров солепереноса почвогрунтов; проведение солевых съемок; подготовку исходных данных и выполнение расчетов на ЗИЛ; обработку и анализ полученных результатов.

В диссертации в качестве примера приведен пример рас- , ! чета водно-солевого режима почвогрунтов опытного участка • (опыт Sjflp^jjj = 0,35 м) очень сильнозасоленного (от 2,424% на поверхности до 1,023/5 на 0,7 м и 0,348$ на 1,0 м) расположенного в центре оросительной системы, площадью 1332 га. Приведенное сопоставление экспериментальных данных (Non = 6114 м3/га, промывка валика от 0,485$ до 0,280$ по глубине и почвогрунтов на глубину 1,0 м под водоподаю-щей бороздой от 0,170$ до 0,232$; под солеотводящей - от .0,157$ до 0,341$) и расчетных по программе BLIK (Nрасч= 6097 м3/га, промывка валика от 0,155$ до 0,165$ и почвогрунтов на глубину 1,0 м под водоподающей бороздой от

0,142$ до 0,230$ и солеотводящей от 0,244$ до 0,332$) показывает, что отклонения рассчитанных данных от полевых сос-; тавляют 11-18$,что говорит о верности предпосылок, заложен-, ных в математическую модель прогнозирования и о достоверно-; сти параметров, полученных нами экспериментально.

Кроме этого, определены расчетные значения тактовых удельных расходов и промывных норм для 8 исходных глубин залегания грунтовых вод (от 0,7 м до 2,7 м), а также техно-: логические промывные нормы, в которых учтены расходы на , удаление рассолов из солеотводящих борозд после каждого такта и в конце промывки. Все расчеты выполнены в деух вариантах: для рассоления слоя почвогрунтов 0,7 м и . 1,0 м (табл.3).

Таблица 3

Рекомендуемые величины промывных норм для рассоления почвогрунтов лесостепной зоны Омской области при тактовой подче воды по :

глубоким бороздил ' . • :

пп™итато :Величина смыв:Технологичес-рприГ :ного расхода,:кие промывные' у • м3/га :нормы для рас-

Степень засоления почвогрунтов

IV

•ПОРТО -я кптт--соленпя слоя

4 !каждо-.'це

то 'про- • 'Гс1—

:такта :мывки : 0,7м' : 1,0м

Средняя _ (0,2-0,4$) I 3 10 50 3,1 ' 4,0

Сильная (0,4-0,8$) I 3 II 55 5,0 6,0

Очень сильная (0,8-3,0$) I 3 12 60 7,9 8,9

Вариант прогнозных расчетов промывки очень сильноза-соленных почвогрунтов (3$) при исходном УГВ = 1,4 м без дренажа и с дренажем (отвод 15 мм/год) показал, .что во втором случае, при прочих равных условиях, даже при таком малом оттоке в дренаж, происходит более интенсивное рассоление грунтов глубже 2,0 м, а промывные норм! при этом ушнъиаюгся на 290-330 .\:3/га.

Экономическая эффективность способа промывки по глубоким бороздам в 4 главе рассчитана также для двух слоев рассоления почвогрунтов,(0,7 и 1,0 м).

В четвертой главе выполнены расчеты по определению ! экономической эффективности данного способа и приведены его! технико-экономические показатели. ! По составленным технологическим картам рассчитаны затраты по всем видам работ,значения себестоимости, удельных капитальных вложений и приведенных затрат. ; На основе анализа лучших освоенных способов промывки, : технической сущности новых решений, тенденций развития данного вида мелиорации даны в сравнении технико-эконошческие показатели лучших отечественных способов предшествующего : поколения, а также использующихся в настоящее время,опреде-: лен уровень качества промывки засоленных земель способом подачи по глубоким бороздам, где за аналог принят способ промывки засоленных земель по мелким бороздам (А. Эргашев, | 1972 г.), разработанный в Среднеазиатском НИИ почвоведения.; Основными технико-экономическими показателями способа промывки по глубоким бороздам являются:

I. Величина промывных норм для рассоления почвогрунтов i при степени засоления от средней (более 0,2$) до очень I СИЛЬНОЙ (3,0$) - в слое 0,7 м - 3,1-7,9 тыс.м3/га, в слое

1,0 м - 4,0-8,9 тыс.м3/га. 1 2. Процент безвозвратного удаления солей (по сухому ; остатку) за пределы промываемого поля - 84-89. | '3. Продолжительность послепромывного периода при экс; плуатации орошаемых земель без дренажа - 7 лет. | -4. Экономия промывной воды, по сравнению с промывкой I по чекам душ рассоления слоя 0,7 м - 194-354$; для слоя ! 1,0 м - 150-315$.

j 5. Экономический эффект от промывки земель данным спо-! собом вместо промывки сплошным затоплением в виде чистого ; дохода от коренной мелиорации I га составляет для слоя 0,7- м - 172-709 руб/га, для слоя 1,0 м - 159-695 руб/га. Основные выводы и рекомендации производству: I. Разработанный способ промывки засоленных земель по A.c. № I07I695 является более аффективным для лесостепной

зоны Западной Сибири, по сравнению с промывкой сплошным затоплением. Он позволяет рассолить почвенный слой и верхний слой грунтовых вод с наименьшими затратами водных,трудовых и других ресурсов, что обеспечивает проведение коренной мелиорации земель при экономии воды в 1,5-3,5 раза и увеличение урожайности культур после промывки в 2,4-25,0 раз,в зависимости от исходной степени засоления. Годовой экономический эффект от внедрения способа составляет для условий Ом- ' ской области при промывках слоев 0,7 м и 1,0 м среднезасо-ленных земель нормой соответственно до 3,1 и 4,0 тыс.м3/га-172 и 159 руб/га, сильно засоленных земель - 172-399 и 159386 руб/га при промывной норме 3,1-5,0 и 4,0-6,0 тыс.м3/га, очень сильно засоленных (до 3%) земель - 399-709 и 386-695 руб/га при норме 5,0-7,9 и 6,0-8,9 тыс.м3/га.

2. Производственными опытами установлено, что: с введением тактовой подачи промывной воды и глубокого предпро-мывного рыхления уменьшается более чем в 1,5 раза показатель солеотдачи Л (по В.Р.Волобуеву) и количество воды • на удаление- 1$ солей; в процессе промывок происходит уменьшение поглощенного натрия в слое 0-50 см (с 21-17$ до 13-3$ от ППК, т.е. в 1,6-5,7 раза) при незначительном уменьшении суммы кальция и магния (44-32 мг.экв/100 г почвы - - до промывки и 28-43 мг.экв/100 г почвы - после промывки); всхожесть семян и урожайность сельскохозяйственных культур, зависят от степени засоления почвы 0-10 см, а выход товарной продукции резко падает с увеличением степени засоления поверхностного слоя.

3. На основании широкого комплекса работ по исследованию влияния орошения на показатели водно-физических,физико-химических свойств черноземов и на содержание солей по глубине, установлено, что: в целом, после 12 лет орошения черноземных почв, значительных изменений в показателях водно-физических свойств почв не наблюдается; использование данных почв под многолетними травами является наиболее перспе- ' ктивным для сохранения их свойств, т.к. здесь не отмечается ухудшештя состава ППК, а содержание натрия остается практически неизменным; орошение вызывает перераспределение солей по профилю, в основном, в пределах верхней двухметровой тол-

щи почвогрунтов зоны аэрации и при длительном орошении солевой максимум перемещается в слой 0-30 см, сода в составе солей водных вытяжек неорошаемых и орошаемых почв не обнаружена, бикарбонаты встречаются в минимальных количествах; в условиях одного и того же хозяйства величина среднегодового подъема грунтовых вод на системах'закрытого типа (до 0,15 м/год) в 4-6 раз меньше, чем на комбинированных (до 0,25 м/год) и открытых (0,60 м/год) оросительных системах; в процессе орошения черноземных почв (при полном отсутствии периодического глубокого рыхления и невнесении в почву органических удобрений) происходило накопление пылеватых частиц в горизонтах AB, Bj и Bg, что в совокупности с более сильным уплотнением почвогрунтов в процессе обработки почв колесными тракторами, приводит к снижению фильтрационных свойств почвогрунтов.

4. Для обеспечения прогрессирующего плодородия орошаемых черноземных земель Силен ой области необходимо: особое внимание обратить на строгое соблюдение проектного режима орошения и правил эксплуатации оросительных систем; периодически (I раз в 2-3 года) проводить глубокое рыхление (до 50 см) мелиорируемых почв; выполнять все операции по уходу за растениями в послепроыывной период с использованием гусеничных тракторов; периодически вносить хорошо перепревший навоз или органические удобрения в количестве 20 т/га.

5. На основании многолетних комплексных исследований производству могут быть рекомендованы следующие разработки:

- способ промывки засоленных земель по глубоким бороздам (A.c. № I07I695) с отработанными элементами техники промывки и технологией проведения капитальных и эксплуатационных промывок, методикой прогнозирования водно-солевого . режима почвогрунтов при промывках, математическим и программным обеспечением;

. . - почвенный солемер, разработанный на основе солемера ВСЕШНГЕО;

-' водомерные устройства для промывки засоленных земель и устройство для замера расхода дренажного стока;

- гидрохимические "кусты" с датчиками в виде керамических фильтров;

- модернизированные установки для промывки монолитов в лабораторных условиях и для натурного определения коэффициента фильтрации методом "больших колец".

По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ. В нижеприведенном списке научных трудов изложены основные положения диссертационной работы автора:

1. Сценка некоторых способов промывки засоленных почв (на примере совхоза "Ново-Омский") // Науч. тр. Ом. с.-х. ин-т. - 1979. - Т.186. - С.65-69 (соавтор: Кузьмин А.И.).

2. Опыт восстановления плодородия почв методом прегяяз-ш // Научные ссясвп мелиорации земель прч создании территориально-производственных комплексов в Сибири: Тез.докл./ Республиканская нзучно-техшпоская конференция. - Красноярск, 1980. - С.36Э (соавтор: Кузьмин Л.II.).

3. Еосстшговлзшго плодородия вторично эасолешяге „5 е?-колт- тро'-тстко'Л // Гкдролопгя п г :дрот9хн;г"ес:<1'е гяглкоракп: С''б;:гп: Со. тр. / 'л. с.-::, нп-т. - 1ГЭ0. ' -- ' \37-7D '.'::•:;'оп: Кргл ".'■згт л

л ;:г лнонне г' -."'т^р^т;-*.'1;^-гг-Л:^"^" лгллл;л-: уа/'-ллл! о:л:ллл!:': ......л Г-■■'. ~лл: п • -^-•."-■т.--;-..; //

37'ДГ" ". ПЛ'Г Л'О ■'.'.-'■'Г-' ■.'/> 1-п— -. • ; - !

:л"лл т:о'\: ло г.ло лсл: ■ лул: "!,"л /V ^у-рг1-иго : лл ? лл' 'лл::< ; л:"?л: /ч; ел ?ллл':е:л Г/;.

6. А. л Г; !'.'7Т.'./.-"3 ("'>"?). ""лс лл' ]'г-.:-гп.п "л.ллллл: гллгтт-. I:.'. Т7- л Г,. - с-

г.'. Нт!:. 1 ллллор: л г;. к-::. ,ЛЛ"Л" -1'3 •'■• / л; Ч;л',,, - 1"' лг, 1гло. ' с.

Г.,-;;о'л л Л'' ус:ролллл ;лл оросп:л"тлх -пет \ : / (/.;.■,'.-г. п:г-т. - С.'.ск, - С.67-7.";.

9. Про: г лсолонш;:' :лл:;лъ л лх:,оЗ оолоол: лю-

.ллл.: П'\";г;т ег\"ч; по хлро-лл:: с с. лл л,?!.;.-7 т // Поллролзц:'?.--1: — ■" Р — 0 7'^—л'