Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рассоление вторично засоленных выщелоченных черноземов способом промывки по глубоким бороздам (На примере Омской области)

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Рассоление вторично засоленных выщелоченных черноземов способом промывки по глубоким бороздам (На примере Омской области)"

)

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

На правах рукописи

ЛИТОВЧЕНКО Александр Александрович

РАССОЛЕНИЕ ВТОРИЧНО ЗАСОЛЕННЫХ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ СПОСОБОМ ПРОМЫВКИ ПО ГЛУБОКИМ БОРОЗДАМ

(На примере Омской области)

Специальность 06.01.02 — мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1991

л •

/ П:Г, < /"\л>

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственного вс— доенасжения л гидрологии Омского ордена Ленина сельскохозяйственного института 1шени С.М.Кирова

- кандидат технических наук, доцент А.И.ГОИИ

- доктор технических наук, профессор Л.М.РЕКС

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник

А.И.КОРОЛЬКОВ

- институт 0МСКГШРЭВ0ДХ03

Защита диссертации состоится "¿3 " /И4Я 1991 г. в Ю часов на заседании специализированного совета К O99.0S.ol во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. Л.Н.Костякова (127550, г.Москва,ул.Большая Академическая, 44, ВНЖГиМ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШИГиМ.

Автореферат разослан " 9 " (ЬпрелД 1991 г.

Научный руководитель Официальные оппоненты:

Ведущая организация

Учений секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

В.П.Баякина

у_. ■ 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одной из основных задач Долговременной программы мелиорации земель является повышение эффективности использования орошаемых земель и получения на них проектной 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 еэ до 270 тыс.та. 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 таое 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 - солевого режима почвогрунтов при промывках с доведением их до производственного уровня.

Основные задачи исследований:

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

- оценить сутдестпутегие способы регулирования соло-

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

- 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 зона Западной Сибири;

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

Методика исследований. Теоретической и методической основой работы являются груда советских и зарубежных ученых по теории фильтрации и массолереноса в пористых средах, 1 Iтруды советских ученых по мелиорацин.Методика исследований \ 'основана на комплексном использовании полевых,лабораторных 1 и математических методов, вклетагацих:

- проведение полевых исследований по изучению причин и источников вторичного засоления почвогрунтов оросительных систем Омской области и изменению почвенно-мелиоратив-ннх 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 к методики прогнозирования водно-солевого реяима почвогрунтов при промывках по глубоким 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 матомягитсской модели к ме--

тодики прогнозирования водно-солового режима почвогрунтов при промывках данным способом.

Практическая значимость работы заключается:

~ в разработке оптимального для лесостепной золы спо-; соба промывки засоленных земель, включающего отработанную I технику и технологию осуществления его и математическое | г обеспечение в виде программ БЫК на языке Фортран 1У ! I для ЭШ серии ЕС и методики прогнозирования водно-солево- ' го режима почвогрунтов, которые могут быть использованы | при проектировании новых, реконструкции существующих гид- | роыелиоратявных систем и при проведении работ по восстало- [ влешго плодородия вторично засоленных орошаемых земель,что позволлет снизить расход воды в 1,5-3,5 раза,по сравнению с промывкой сплошным затоплением.

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

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

"Рекомендации по промывке сильнозасолеших орошаемых земель Омской области способом подачи воды по глубоким бороздам" утверждены в 1591 г. в Омском отделе СибНЖГиМ и внедрены институтом Оыскгипроводхоз в проект реконструкции оросительной системы на площади 1400 га. I

Апробашя работы. По результатам исследований одела- | но 25 докладов. Основные положения диссертации доложены,; обсуждены и одобрены на республиканском семинаре "Прогрес-

сивные направления проектирования," строигёльсйаПГэксп^а^ тащи мелиоративных систем в условиях Сибири (СибНИИГиМ,| г.Красноярск, 1978 г.) на республиканской научно-технической конференции "Научные основы мелиорацки'земель при соз- | , 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 (ОмС.ХИ, Омскгипроводхоз, ; j г.Омск, 1978-1988 гг.; ТИИИМСХ, г.Ташкент, 1978-1980 гг.), | i конференциях, в отделе мелиоративного кадастра ВНИИГиМ ■ I (г.Москва, 1985 г.), на секции мелиорации ВНИИГиМ (г.Мое- • ква, I98S г.), на техническом совете Облводхоза (г.Омск, ; 1986 г.), на координационном совещании по обоснованию ре- ! жима орошения на Южно-Омской оросительной системе(Союзгип- j роводхоз, Ин-г почвоведения и агрохимии СО АН СССР, Омск- j ! гипроводхоз, ОиСХИ, г.Омск, 1987 г.). ;

! Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 ие- | j чатных работ, в том числе 10 в соавторство и получено AC I j is I07I695 (СССР) "Способ промывки засоленных земель". j

j Объем и структура работы. Диссертационная работа со- ; ! стоит из введения, 4 глав, основных выводов к предложений, j I списка литературы (185 наименований отечественной и 22 J иностранной) и приложений. Работа изложена на 269 ограни-j цах машинописного текста и имеет 56 таблиц, 30 рисунков, 1 j 17 приложений, в т.ч. 3 акта внедрения.

I

; СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

| Bp введении обоснована актуальность теш, 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 молиоративно-гпдрогеологических условий на них в процессе :>г;сплуаган':;г, произведена оценка качества ососигольшпс

вод. !

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

I Гидрографическая сеть в зоне исследований представле- j ! на равнинными реками Иртышом и Омью. Минерализация воды в | ¡них изменяется во времени в сторону увеличения от паводка I к межени (0,159-0,640 г/л в р.Иртыше и 0,488-0,852 г/л - j в р.Оми). Из водно-растворимых гипотетических солей здесь j преобладают гидрокарбонаты кальция и магния. Вода.забирае-¡иая из р.Иртыша южнее г.Омска, пригодна для целей орошения. | Зона распространения черноземных почв по почвенно-ме-| лиоративным условиям является более благоприятной для це- ! |лей орошения. Основные орошаемые площади области располо- | !жены в пойме и в пределах П и Ш надпойменных террас Пи I j | агроклиматических зон. Четвертая часть площадей имеет кои- ! iбинированную оросительную сеть. Повсеместно применяется j | способ полива дождеванием. Естественная разгрузка грунто- j ! вых вод в пределах 3-й террасы и большей части 2-й т лре- ; |вышает 5,5-10,0 мм/год, что характеризует территорию (по j ¡Д.М.Кацу) как бессточную. Участки I и III надпойменных тер- i Jpac, приближенных к пойле Иртыша (1-2 км) могут быть отне- j I сены к веема сяабодренировашшм. j

j Исследования, проведенные институтом Омскишроводхоз ; j и с участием автора показали, что величина среднегодового j ! подъема грунтовых вод (до 0,15 м/год) на системах закрыго- , !го тала в 3-6 раз меньше, чем на комбинированных (до 0,25 } м/год) и открытых оросительных системах (0,60 м/год). I ! После 4-12 лет эксплуатации на оросительных системах ! 'комбинированного типа произошли изменения мелиоративно-ги- I : дрогеологических условий, связанные с подъемом УГВ,повлек- ; ишм за собой целый комплекс всех остальних. Так,в 1986 году в области насчитывалось 13,5 тыс.га земель с уловлегво-! рителышм и 5,0 тыс.га с неудовлетворительным

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

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, уве- ! 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 пылевагых частиц в горизонтах АВ, В-]- и В2, но и к перерас- , пределению солей по профилю в пределах верхней двухметро-' вой толщи зоны аэрации, что приводит к снижению урожайное-! ги сельскохозяйственных культур и требует работ по регули-' рованию солевого режима данных почвогрунтов. '

| Во второй главе описаны существующие способы регули- , рования солевого режима почвогрунтов, методика проведения : опытно-полевых ж лабораторных исследований, а также приве-. дены все опытно-производственные и производственные про-, мывки и сравнительный анализ промывок сплошным затоплением и по глубоким бороздам.

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

Ковдц, В.В.Егорова, И.П.Айдарова, А.И.Голованова, H.A. Бе- ! седнова, А.К.Бехбудова, В.И.Бобченко, А.Ф.Вадониной, Э.С. J Варундяна, Х.Ф.Ддафарова, В.А.Духовного, А.И.Калашникова, j Н.М.Решеткиной, Х.И.Якубова и многих других советских и j зарубежных ученых. |

На основании подробного рассмотрения работ, посвящен- j ! них промывкам засолешшх земель, ведущихся институтами ! ; пашей страны (ВНШГиМ, АзШЙГйМ, САНШРИ, СоюзНЮМ, ШЖ, j j Среднеазиатский НИИ почвоведения, Таджикский НИИ почвове- j • дения, Узбекский НИИ почвоведения и агрохимии), сделано ! i заключение, что в настоящее время в мелиоративной науке и j j практике постоянно идет поиск наиболее оптимальных спосо- j j бов регулирования водно-солевого режима почвогрунтов, при- f I чем для условий лесостепной и степной зон нельзя автомати-| чески переносить все известные приемы, разработанные и ус-| пешно использующихся в Средней Азии и Закавказье, но имею! щийся производственный и научный опыт борьбы с засолением j ! орошаемых земель, по словам С.Ф.Аверьянова,должен быть уч- ( i тек при освоении новых районов орошения как с негативной, | | так и с позитивной (предупреждение засоления) стороны. ! I В условиях Омской области сложность изучения вопроса j | регулирования солевого режима орошаемых земель состояла, | ' во-первых, в отсутствии какого-либо местного научного и j практического опыта, во-вторых, в отсутствии искусственно- j i го дренажа и усугублялась весьма малой естественной дрони- | 1 рованностью территории, что определило задачу постановки j ; специальных опытных полевых и лабораторных работ, консгру-j j ирования и усовершенствования приборов и установок для их j : осуществления. !

! Определение водно-физических свойств почвогрунтов

проводилось по официальным методикам, получившим в СССР | i широкое распространение. Исследование динамики солей в ) почвогрунтах и фильтрате в процессе промывки монолитов J размером 30x30x110 см, 15x15x120 см осуществлялось на ! сконструированных двух установках. Зависимости всасываю- • щего давления от влажности на глубинах 25, 55 и" 75 см оп- ' роделепи тепзиомотрнческим методом в лабораторных уолови-

ях в монолите размером 30x30x110 см (опыт продолжался II месяцев). Почвенный солемер, разработанный на базе солемера ВСЕГШГЕО позволил оперативно и точно получать информацию о солесодержати почвогрунгов при проведении опытно-производственных и производственных промывок, при проведении детальных солевых съемок (на общей площади 1243 га), при выполнении боганико-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 дая одновременного определения коэффициента фильтрации методом "больших колец" и получения данных о динамике норовых растворов на различных глубинах; прибор ВШР 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 ними 1-5 м и глубиной предпромывно-го рыхления 0,2-0,5 м, в ходе которых 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 преешемого 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 лочвогрунтах нормальной соды не образуется (при опреснении расчетного метрового слоя в среднем до 0,126/2, а отдельных слоев до 0,056-0,076^). Осолонцева-ния, по сравнению с исходным (до промывки), во все метровой толще почвогрунгов не зафиксировано ни в одной из 10 производственных промывок.

На основе анализа, комплекса факторов, 'таких как ди-начико солей в поровнх растворах и почвогрунтах но глубине, подержанно поглощенных оснований, продолжительность, премктага п промипапя корма, солеотдача почвогрунтов(табл. I), ир'*/»'чп:;1 урожая г врош реставрации засоления в после-

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

I

Таблица I !

Значения показателей солеотдачи ьС (по В.Р.

Волобуеву) для участков, промытых по глубоким

бороздам (опыты 1,5) и чекам i

Глубина предпромывного рыхления, см

Параметры 50 : 35 : 50 : 35 : 00

уравнения подача поомквной; воды

такт, опыт I :такт. :опыт 5 :гакт. : чек 3 : такт. :чек 7 :непрер. :чек 00

Количество промывной воды, м3/га 9135,4 6114,0 14513,5 19039,0 26728,4

Исходное содерна-ние солей, % ■ 1,332 1,508 0,478 0,544 0,477

Содержание солей после промывки, % 0,207 0,236 0,151 0,160 0,126

Показатель солеотдачи оЬ 1,130 0,759 2,900 3,582 4,623

В третьей главе изложены сущность способа промывки засоленных земель по глубоким бороздам, элементы техники про-' мывки и технология проведения эксплуатационных и капиталь- 1 них промывок, повышение производительности груда при прове-

дении промывок и организа дика прогнозирования вода минерализации фильтрата i щая математическую модалi

,ция контроля за их качеством,мето-:о-солевого режима почвогрунтов и ! солеотводящих бороздах, включав-1 и ее численную реализацию на ЭВМ , в виде программы ВПК , по которой определено оптшдальное . соотношение между временём водоподачи (Ь^, - I сут) и времени впитывания = 3 с|ут).

Способ промывки засоленных земель, включапга;"; ь себя . нарезку водолодающих и солеотводящих борозд (рис.1).заполнение водоподаюшдх борозд водой, отведение минэралпзовмн-ных вод из солеотводящих!борозд путем подачи сйшшого рас-

промывки по глубоким бороздам.

хода воды, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности промывки и рационального использования промывкой воды, перед нарезкой борозд проводят глубокое рыхление почвы Шрщщ). 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. 1071695).

Данный способ предназначен для мелиорации первично- и вторично засоленных почвогрунтов с высоким стоянием уровня грунтовых вод (2,0 м от поверхности земли и выше) и низкой естественной дреггарованносгью (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 поденному профилю; увеличить вынос солей за пределы мелиорируемых земель и уменьшить общие солевые запасы активной толщи почвогрунтов, 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 промывкузначительно уменьшить общее время промывки.

Элемент техники промывки складываются из элементов промывных борозд и временной промывной сети. К первым относятся: глубина прэдлромывного рыхления (^рЫХЛ)» которая'для черноземных почв Омской области может изменяться от 32-37 см (гор.АВ) до 67-90 см (гор.Вг); глубина вспашки Н всп,-которая долина быть не глубже подошвы гумусового слоя АВ (32-38 см); глубина борозды п; ширина валика по

гребню борозды = 0,15-0,20 м; ширина борозды по дну* 2 Ь0 - 0,20 м; ширина борозды по верху на уровне гребня 2$; расстояние между центрами борозд В = 4ИЗСП + В* + 2 В0 •

При значительных площадях засоленных земель на участках нарезается временная промшзная сеть, состоящая из общих водоподаюцих борозд, системы водоподавщих и солеотво-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 <£0 зависит от уклонов участка (табл.2). Во время водоподачи в каждую борозду подается объем промывной воды ~ о £ \х/ .

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

Таблица 2

Рекомендуема® элементы техники промывки способом подачи воды по глубоким бороздам

Средняя скорость впитывания,

см/мия

Уклон про- : Длина :Удельный рас-¡Тактовые мываемого : водоио- :ход вода в -.промыв-участка ■ : дающей :борозды, л/о :ные рас-борозды,:общую :водо_ .ходы,

:водо- :подай-:м /га :подагщ:щуго :

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

i 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 н произошло накопление солей в зоне аэрации за прошедший вегетационный период. При этом выполняются следующие технологические операции: очистка доля от крупных остатков биомассы (грабля-

' ми); легкая (до 300 м3/га) планировка (длиннобазовым пла-

■ нировщиком); нивелировка поля по квадрата!! 50x50 м для вы-| бора схемы временной промывки сети; глубокое (32-80 см)

рыхление почвы (культиваторами-плоскорезами КПГ-2-150,КПГ-! 250, рыхлителями РН-80Б, РИ-80, ВР-80); нарезка продольных водоподащих и солеотвододих борозд при глубине вспашки 3038 см (однокорпусным плугом 1Ш-50 ПГ); нарезка поперечных ; - общей водоподаюцей и сборной солеотводящей борозд (канаво-копателем-заравнивателем КЗУ-0,5); усиление заградительных перемычек в водоподащих и солеотводящих бороздах со стороны поперечных (экскаватором неполноповоротным ЭО-2621 со • сменным специальным ковшом); подключение к гидранту успоко-' ителя с водомерным устройством и бысгроразъемного трубопровода или ПАН-165 для' подачи смывного расхода; замочка бо-

роэд (3-4 суг) во время подачи 1-го тактового промывного расхода; подача смывного расхода (10-12 и3/га) в солеотводя-щие борозды в конце 3 суток впитывания; ведение промывок по тактам до рассоления (0,15 - 0,20/ь) слоя почвогрунтов 0,7 м " или 1,0 м; подача смывного расхода (50-60 м3/га) для удале-Ш1я рассола из солеотводяцих борозд и доопреснешш 5-ти см слоя почвы по смоченному периметру; ликвидация усиленных перемычек на 10-15 сут. после промывки (экскаватором ЭО-2621); внесение жидкого, твердого навоза (20 т/га) или сапропеля (15 т/га)¡выполнение поперечных проходов (через 40-50 м) на промытой карте для предотвращения выноса питательных веществ с промытого поля весенними водами (бульдозером или трак- •, тором с палоделателем); разравнивание (после весеннего со- . зревания почвы) валиков борозд (КПГ-2-150, КПГ-250, ЕРН-80.3); предпосевная обработка почвы (дисковой тяжелой бороной БДТ— 2,5А) и боронование; посев горохо-овсяной смеси, вико-овся-ной смеси, люцерны, овсяницы 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 лег на системах, эксплуатируемых без дренажа. . ' :

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

Технологические операции и их последовательность при данной промывке но отличаются от эксплуатационной,!} случае необходимости, проводят капитальную планировку земель до и после промывки, но весной, после предпосевной обработки рекомендуется разместить культуры-ссвоители как фитомелиоран-тн: люцерну синюю в травосмеси с овсяницей луговой и донтпн:

белый, который дает урожай на промытых площадях (1978,1979 гг.) в 10,5-12,3 раза больше, нем 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 предупре-здением вторичного засоления орошаемых земель являются промывки на фоне систематического дренажа. • На основании опыга 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 предпромьвной 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 шг на 10 га, в зависимости от характера и степени засоления для дифференцированного подхода к подаче воды на кадое поле. Какдый "куст" состоит из гидрорежимной скважины и вакуумных приборов норовых растворов . ВППР с датчиками, заложенными под солеотводшдай и водопо-. дающей бороздами на различных глубинах. В процессе промывки ведутся рекимные наблюдения за динамикой уровня и минерализации поровнх 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 0,2052 свидетельствует о том, что промывка данного поля завершена.

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

ной системы. ......,

Для построения модели прогнозирования водно-солевого ревпма почвогрунтов при промывках по глубоким бороздам ис- ■ пользована простейиая система феноменологических уравнений , движения вода и солей в пористых средах,представленная' за- ! конами Дарси (I) и Фика (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 дга Ы Н . , . (I) ;

(2-~П угас1 С + У С , (2) +<Цу\/-0, О) :

тг + И §?=р/(с-сн).( 5);

где V" - скорость фильтрахда; Н - гидродинамический напор;: С - концентрация солей в жидкой фазе; К - коэффициент : влагопроводности (в зоне полного водонасыщэния К - коэффи,-; циент фильтрации); £) - тензор гидродинамической дисперсии;; В - концентрация солей в твердой фазе; Сц - 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 водоподаадие и солеотаодящие до--розды параллелыш между собой, имеют одинаковое наполнение 1 по длине и расположены в верхнем слое почвогрунтов. В соответствии с технологией промывки уровень воды в водоподающей борозде может изменяться во.времени от 0 до своего макси-: мального значения Срис.1) и после прекращения водоподачи ; медленно опускаться за счет инфильтрации в солеотводящую , борозду и испарения с водной поверхности. Искомое уравне- ; . ние для расчета данного уровня имеет вид: ¡'

где Л0 - испаряемость, м/суг; У[В>) - модуль скорости

фильтрации на граница ABE; 'с? - координата точки смоченно- ' го периметра (= 0 для А). ' ' V:

Для оперативного расчета продолжительности впитывания | воды в водоподаодих бороздах ( ¿6 ) после прекращения пода- ! чи вода (решение практических задач при проектировании,rata-i паровании или ведении промывок) из (6) получена зависимость;

tê-T 2Кв (7), где Г- 6 ф 6д + с :

К0 - коэффициент фильтрации разрыхленного слоя, м/сут.

Система нелинейных дифференциальных и интегро-диффе- ; ренциальных уравнений решалась численно с помощью локаль- ' но-одномерного метода, предложенного A.A.Самарским. Соог- ' ветствующую программу на языке Фортран 17 для ЭВМ серии ; ЕС разработал В.С.Борисов (ВНЖГиМ). Предложенная математическая модель и ее численная реализация на ЭВМ положены в основу методики прогнозирования водно-солевого режима почвогрунтов и минерализации фильтрата в солеогводяшх 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 ЭВМ; обработку и анализ полученных результатов.

В диссертации в качестве примера приведен пример рас- , чета водно-солевого режима почвогрунтов опытного участка (опыт 5,Hr,írrn - 0,35 м) очень сильно засоле иного (от 2,727%

¿JblJWi . >

на поверхности до 1,023/. 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$) и расчетных по программе BUK (Npac4= , 6097 м3/га, промывка валика от 0,155$ 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$) показывает, что отклонения рассчитанных данных от полевых сос-| тавляюг 11-18$,что говорит о верности предпосылок, заложен-, них в математическую модель прогнозирования и о достоверно-;' сти параметров, полученных Hai.ni 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 та—' кта и в конце промывки. Все расчеты выполнены в двух вариантах: для рассоления слоя почвогрунтов 0,7 м и . 1,0 м (табл.3).

Таблица 3

Рекомендуемые величины промывных норм для рассоления почвогрунгов лесостепной зоны ч -Омской области при тактовой подче воды по ;

глубоким бороздам ' •

Степень засоления почвогрунтов

.Оптимальное

:Величина смыв:Технологичес-

ппрмя :кого расхода,:ние промывные : м3/га :нормы для рас

V»

:норма для рас-:после :в кон-:^™ '

¡такта :мывки : 0,7м : 1,0м

Средняя (0,2-0,4$)

Сильная (0,4-0,8$)

Очень сильная (0,8-3,0%)

I 3 10 50 3,1 4,0

I 3 II 55 5,0 6,0

I 3 12 60 7,9 8,9

Вариант прогнозных расчетов промывки очень сильноза-солешшх 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 промнгные нормы при этом уменьшаются на 290-330 м3/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 j экономической эффективности данного способа и приведены его: технико-экономические показатели. : По составленным технологическим картам рассчитаны затраты по всем видам работ,значения себестоимости, уделышх ' капитальных вложений и приведенных затрат. > На основе анализа лучших освоенных способов промывки, ' технической сущности новых решений, тенденций развития дан: ного вида мелиорации даны в сравнении технико-экономические показатели лучших отечественных способов предшествующего ' поколения, а также использующихся в настоящее время,опреде-: лен уровень качества промывки засоленных земель способом • подачи по глубоки.! бороздам, где за аналог принят способ промывки засоленных земель по мелким бороздам (А. Эргашев, j 1972 г.), разработанный в Среднеазиатском НИИ почвоведения.1 Основными технико-экономическими показателями способа промывки по глубоким бороздам являются:

X. Величина промывных норм для рассоления почвогрунтов ; при степени засоления от средней (более 0,2$) до очень j сильной (3,С$) - в слое 0,7 и - 3,1-7,9 гыс.м3/га, в слое 1,0 м - 4,0-8,9 тыс.м3/га.

2. Процент безвозвратного удаления солей (по сухому остатку) за пределы промываемого поля - 84-89. i '3. Продолжительность послепромывного периода при экс! шхуатации орошаемых земель без дренажа - 7 лет. j -4. Экономия промывной воды, по сравнению с промывкой I по чекам дня рассоления слоя 0,7 м - 194-354,«; для слоя I 1,0 м - 150-315$.

\ 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. tö I07I695 является более эффективным для лесостепной

зоны Западной Сибири, по сравнению с промывкой сплошным затоплением. Он позволяет рассоттъ 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 Омской области при промыЕках слоев 0,7 м и 1,0 м среднезасо-ленных земель нормой соответственно до 3,1 и 4,0 т'ыс.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 предцро-мывного рыхления уменьшается более чем в 1,5 раза показатель солеотдачи сС (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 ЛПК, 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 йочв, значительных изменений в показателях водно-физических свойств почв не наблюдается; использование данных почв под многолетними трава!,га является наиболее пероне- ' кгивным для сохранения их свойств, т.к. здесь не отмечается ухудшения 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 лылеватых частиц в горизонтах АБ, Bj и Bg, что в совокупности с более сильным. уплотнением почвогрунгов в процессе обработки почв колесными тракторами, приводит к снижению фильтрационных свойств почвогрунтов.

4. Для обеспечения прогрессирующего плодородия орошаемых черноземных земель Омской области необходимо: особое внимание обратить на строгое соблюдение проектного режима орошения и правил эксплуатации оросительных систем; периодически (I раз в 3-3 года) проводить глубокое рыхление (до 50 см) мелиорируемых почв; выполнять все операции по уходу за растениями в послецрошвной 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 ВСЕГИНГЕО;

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

- гидрохимические "кусты" с датчиками в виде керамиче- ^ ских фильтров;

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

По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ. В нижеприведенном списке научных трудов изложены основные по-; ложения диссертационной работы автора:

1. Оценка 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 промывки // Научные основы мелиорации земель при создании территориально-производственных комплексов в Сибири: Тез.докл./ Республиканская научно-техническая конференция. - Красноярск, 1980. - С.369 (соавтор: Кузьмин А.И.).

3. Восстановление плодородия вторично засоленных ,зе- , мель промывкой // Гидрология и гидротехнические мелиорации .' Сибири: Сб. науч. тр. / Ом. с.-х. ин-т. - Омск, 1980. " - ' , . С.67-69 (соавтор: Кузьмин А.И.).

4. Изменение мелиоративно-гидрогеологичёских условий орошаемых земель Омской области в процессе эксплуатации // ■ Гидрология и гидротехнические мелиорации: Сб. науч.тр.- / Ом. с.-х. ин-т. - Омск,'1982. - С.78-90.(соавтор: Кузьмин А.И.).

5. Технология работ при промывке засоленных земель способом подачи воды по глубоким бороздам // Мелиоративные и гидрогеологические расчеты и характеристики: Сб. науч.тр. / Ом. с.-х. ин-т. - Омск, 1984. - С.35-39.

6. A.c. № I07I695 (СССР). Способ промывки засоленных земель. БИ, 1985, 5. - 3 с. . • ;

7. Почвенный солемер: Информ. листок J6 43-85 /' Ом: ЦИТИ. - Омск, 1985. - 4 с.

8-. Водомерные устройства для оросительных систем: Сб.науч.тр. / Ом.с.-х. ин-т. - Омск, Г987. - С.67-72.

9. Промывка засоленных земель в Омской области спо- ■ собом подачи воды по глубоким бороздам // Почвоведение,-1988. - № 8. - С.77-84.______. . .......-, '

Подписано к печати 2.03.91 г. Формат 60x84 1/16. Печать оф~ ' сетная. Объем 1.0 печ.л. Заказ 357. Тираж ГОР._

лартолитография Омского Ш1 имени, О.М.Кнрова: 0мск-8, Сибаковская, 4