Файл: Сарыкулов Д.С. Водохозяйственное строительство.pdf

Для предотвращения засоления почв большое значе­ ние имеют планировка и выравнивание поверхности, так как соли после поливов появляются на буграх микрорель­ ефа. Чем точнее планировка, тем меньше пятнистость за­ соления, тем выше урожай.

Мероприятия, необходимые для -борьбы с явлениями небольшого засоления на орошаемых землях, могут огра­ ничиваться предупредительными мерами. При значитель­ ном засолении специально занимаются удалением избыт­ ка солей в почве, используя различные способы.

Один из способов уменьшения засоленности орошае­ мых земель — искусственное д р е н и р о в а н и е терри­ тории, повышающее эффективность агромелиоративных мероприятий по борьбе с засолением. Необходимость дренажа обусловлена изменением общей мелиоративной обстановки в связи с задачами улучшения водообеспеченности и повышения коэффициента земельного исполь­ зования. Если учесть, что в Казахстане только около 20—25% орошаемых земель (по данным Госплана Ка­ захской ССР) являются мелиоративно-благополучными и обладают достаточной естественной дренированностью, то станет ясно, как велики масштабы применения искусственного дренажа для ввода в эксплуатацию ме­ лиоративно-неблагополучных площадей.

В борьбе с засолением орошаемых земель применение' дренажа эффективно и при промывке участков, подвер­ женных в т о р и ч н о м у з а с о л е н и ю . Это явление распространено на многих массивах, считающихся небла­ гополучными в мелиоративном отношении, на таких, как Каратальский (Талды-Курганская область), Шаульдерский (зона Арысь-Туркестанского канала, Чимкентская область), Ташуткульский (Джамбулская область), КзылОрдинский (Кзыл-Ординская область). Наблюдения по­ казывают, что здесь имеет место повышение уровня грун­ товых вод, приводящее к засолению и заболачиванию зе­ мель. Это результат нарушений правил водопользования, нерационального использования оросительной воды. Именно поэтому почвы, в своем исходном состоянии сов­ сем не засоленные или засоленные очень слабо, после орошения превращаются в солончаки, в большинстве случаев непригодны к сельскохозяйственному использо­ ванию, как правило, без дополнительных мероприятий по их рассолению.

10

При неправильном использовании оросительной воды грунтовые воды в пределах орошаемой территории посто­ янно пополняются, а в конечном итоге происходит подъем их уровня, что с одной стороны вызывает перераспределе­ ние солей в толще грунта, с другой — вводит воду в зону интенсивного испарения, резко усиливая концентрацию солей. Это и есть так называемое вторичное засоление (после поливов), происходящее из-за резкого нарушения гидрогеологического режима; оно наиболее широко про­ является при орошении и представляет собой главную опасность для орошаемых площадей. Например, из-за не­ удовлетворительной эксплуатации и недостаточной глу­ бины коллекторно-дренажной сети на рисовых полях Каратальской оросительной системы минерализованные грунтовые воды произвели вторичное засоление, в ре­ зультате из строя выбыли значительные плошади оро­ шаемых земель. Следует отметить, что урожайность кормовых и технических культур на вторично засолён­ ных землях на 50—70% ниже.

Мелиоративные мероприятия при улучшении засолен­ ных земель сводятся не только к удалению растворимых солей, понижению концентрации почвенного раствора и уровня грунтовых вод, но и к созданию благоприятного солевого режима, способствующего правильному проте­ канию всех биологических процессов в почве. Промывка почвы как наиболее рациональный метод предполагает растворение солей в воде и удаление солевого раствора. В практике принято считать, что промывку нужно приме­ нять на почвах, содержащих более 0,02—0,03% хлора

в.метровом слое, чтобы к моменту посева содержание его

вэтом слое не превышало 0,01 % по весу. Чтобы добиться желаемого результата, следует предварительно опреде­

лить нужную промывную норму и отвести воду из толщи почвы. В зависимости от величины необходимой промывной нормы, вида засоления, климатических усло­ вий, возможностей оросительной системы и хозяйственных условий полная промывка засоленных земель может быть завершена, как правило, в один или в два-три летних сезона. Промывка без дренажа применяется, если грун­ товые воды залегают гл'убоко и ниже 1,5—2-метрового слоя почвы, если имеется мощный слой хорошо водо­ проницаемого грунта с необходимой способностью пог­ лощения или отвода просачивающихся промывных вод

11

(последние могут быть опущены на такую глубину, при которой не оказывают вредного влияния на растения), если грунтовые воды имеют достаточный отток за пре­ делы орошаемого массива и удаляются естественным путем.

Промывка засоленных почв с устройством дренажа производится в том случае, когда минерализованные грун­ товые воды залегают близко от поверхности и не имеют необходимого естественного оттока.

В настоящее время .промывка засоленных земель про­ водится в основном на фоне дренажа. В частности, в Ка­ захстане строительство дренажа ведется во всех основных районах орошаемого земледелия. Однако типов дренажа, применяемого в мелиоративном строительстве республи­ ки, очень мало. Сооружаются преимущественно откры­ тые коллекторы, хотя закрытый горизонтальный дренаж при соблюдении технических норм строительства требует значительно меньших (4—5%) эксплуатационных расхо­ дов. Эксплуатационные расходы на поддержание откры­ той дренажной сети составляют ежегодно не менее 20— 25% стоимости строительства, и в итоге через 4—5 лет на эти цели затрачивается столько же средств, сколько пошло бы на сооружение закрытого горизонтального

работу машин и механизмов на полях, приводит к за­ илению и зарастанию открытых каналов.

З а к р ы т ы й г о р и з о н т а л ь н ы й д р е н а ж— это трубы, уложенные на глубину и расстояния, определя­ емые соответствующими расчетами. В зависимости от свойств грунта для закрытого дренажа применяются раз­ личные трубы — в основном асбоцементные или гончар­ ные. Недостаток закрытой горизонтальной дренажной се­ ти — необходимость закладывать ее сравнительно глубо­ ко (чтобы опустить капиллярную кайму грунтовых вод) и постоянно учитывать местные топографические условия (закрытые дрены подвергаются заилению).

В определенных гидрогеологических условиях для по­ нижения уровня грунтовых вод на орошаемых землях применяется также откачка грунтовых вод из специально заложенных буровых колодцев, т. е. в е р т и к а л ь н ы й

12

д р е н а ж . Этот способ в борьбе с засолением и забола­ чиванием в настоящее время применяется довольно широ­

сети, насосных станций, линий электропередач, трансфор­ маторных подстанций и пунктов управления насосными агрегатами. С помощью насосных установок, этих первич­ ных звеньев дренажной системы, из водоносного горизон­ та извлекаются подземные воды, и тем самым создаются условия для нисходящих токов воды нужной скорости в верхнем покровном слое.

В зависимости от расположения вертикальных дрен по отношению к дренируемой территории и к источникам

стематическом дренаже на массивах орошения скважины закладываются примерно по сетке. Густота их зависит от гидрогеологических условий участков. Защитный дренаж применяется на массивах, когда необходимо оградить территорию от интенсивного притока подземных вод со стороны, и представляет собой один или два ряда сква­ жин. Скважины вертикального дренажа не всегда обору­ дуются насосами — при высоком пьезометрическом уров­ не они могут работать и на самоизливе. Самоизливающиеся скважины используются в комплексе с горизонтальным дренажем (комбинированный дренаж).

По своему мелиоративному назначению вертикальный дренаж может быть о с у ш и т е л ь н ы м и р а с с е л и ­ те л ь н ы м. Осушительный дренаж применяется на за­ болоченных землях. С помощью рассолительного дренажа проводятся рассоление земель, профилактика вторичного засоления, удаление соленых грунтовых вод.

Рассоление земель достигается путем снижения пьезо­ метрического напора в подстилающем пласте, что ^создает условия для нисходящих токов поливных и промывных вод. Профилактика вторичного засоления заключается в предотвращении подъема соленых грунтовых вод на зем­ лях нового орошения. Соленые подземные воды откачива­ ются из скважин с отведением по трубам за пределы орошаемого массива. Удаление соленых грунтовых вод с замещением их сверху пресными фильтрационными про­ водится на сильно засоленных тяжелых почвогрунтах при близком залегании соленых вод.

13

Оптимальными условиями для применения вертикаль­ ного дренажа, которые следует учитывать при проведе­ нии этих работ, являются следующие:

мощность насыщения подземными водами не менее 20 м при вбдопроводимости водоносного горизонта не ме­ нее 100 м2 в сутки;

достаточная водопроницаемость покровного слоя, так как при малом коэффициенте фильтрации засоленных по­ род и глубоком залегании грунтовых вод в зоне аэрации не могут образоваться промывные водотоки необходимой мощности.

Применение вертикального дренажа невозможно, если нижележащий водоносный горизонт используется в дан­ ном районе для водоснабжения. Устройство вертикально­ го дренажа рассоляющего действия в этом случае недо­ пустимо, а возможность устройства осушительного дрена­ жа должна быть согласована с организациями охраны подземных вод.

С учетом всех перечисленных факторов на массивах орошения выделяются участки, пригодные для примене­ ния вертикального дрецажа.

Институтом Казгипроводхоз составлен технико-эко­ номический доклад о развитии и размещении вертикаль­ ного дренажа на мелиорируемых землях Алма-Атинской, Джамбулской и Талды-Курганской областей Казахской ССР в 1971—1975 гг. В этом докладе рассмотрены 35 мас­ сивов орошения. После проведения анализа ряда природ­ ных факторов была установлена возможность применения вертикального дренажа на массивах орошения: низовий реки Чарын, Ташуткульском на реке Чу, в зоне Большо­

ты районирования по водопроводимости и литологичес­ ким комплексам. По каждому участку с определенным литологическим комплексом пород проведены схематиче­ ские фильтрационные расчеты для определения основных параметров систем вертикального дренажа: количества скважин, расстояния между ними, площади обслужива­ ния одной скважины, дебита скважины при заданном по­ нижении уровня на середине междренного расстояния. По

14

укрупненным показателям определена стоимость строи­ тельства систем вертикального дренажа на каждом из названных массивов.

Площадь, намеченная под вертикальный дренаж на восьми массивах, равна, 166 тыс га. Общая стоимость строительства вертикального дренажа определена в 124,4 млн. руб. Средняя стоимость строительства верти­ кального дренажа на 1 га составляет 749 руб.

Бурение скважины для вертикального дренажа про­ водится с помощью станков УРБ-ЗАМ (с прямой и обрат­ ной промывкой) и А-12. Эта операция ведется без об­ садки. В пробуренную скважину устанавливается фильт­ ровая колонна диаметром 1— 12", затрубное пространство которой засыпается гравийно-песчаной смесью. На 1 м скважины расходуется около 1 м3 смеси. Толщина обсып­ ки достигает 300—350 мм, что обеспечивает довольно вы­ сокую производительность скважин вертикального дре­ нажа. Перед сдачей скважин в эксплуатацию проводится строительная откачка эрлифтной установкой с двумя компрессорами, так как электропогружные насосы рабо­ тают только в чистой воде. Применяются в основном элек­ тропогружные водоподъемники марки ЭЦВ-10 и ЭЦВ-12 производительностью от 33 до_ 104 л/сек. Электродвигате­ ли к этим насосам имеют мощность 32 квт.

Из опыта строительства вертикального и горизонталь­ ного дренажа в условиях Голодной степи Узбекистана установлены следующие соотношения в стоимости: ка­ питальные вложения на вертикальный дренаж в 2,5 раза меньше, чем на открытый горизонтальный дренаж, и в 4 раза меньше, чем на закрытый. В Казахстане, где на мно­ гих массивах условия строительства скважин вертикаль­ ного дренажа сложнее, чем в Голодной степи Узбекской ССР, и высока стоимость работ, связанных с электро­ снабжением дренажных систем, эти соотношения могут оказаться худшими.

Несмотря на высокую стоимость вертикального дрена­ жа, в некоторых случаях он является практически единст­ венным техническим средством мелиоративного улучше­ ния земель, например, при наличии на массиве оплываю­ щих покровных грунтов или напорных подземных вод.

Опыт показывает, что использование откачиваемых вод на орошение дает большой эффект. На территории

15

совхоза «Пахтаарал» производились опытные поливы хлопчатника водой, откачиваемой из скважин вертикаль­ ного дренажа с минерализацией 5"г/л в смеси с ороситель­ ной водой. Угнетения хлопчатника водой замечено не бы­ ло. Использование откачиваемых вод на орошение — не­ маловажный фактор в увеличении экономической эффек­ тивности вертикального дренажа. Таким образом, значи­ тельные затраты на строительство систем вертикального дренажа частично компенсируются использованием дре­ нажных вод для орошения, иногда в смеси с ороситель­ ными. Всего по 8 массивам (табл. 1) при работе дренаж­ ных скважин в эксплуатационный период можно исполь­ зовать на орошение ежегодно примерно около 400 млн. м3 откачиваемой воды.

Т а б л и ц а 1

Количество откачиваемых дренажных вод по массивам (на период 1976—1985 гг.)

16