Файл: Панадиади, А. Д. Проблемы мелиоративного устройства нечерноземной зоны.pdf

элементов пищи в более глубокие слои и даже в грунтовые воды. Вымытые из верхних горизонтов продукты разрушения минералов и мельчайшие частички почвы отлагаются в иллювиальном гори­ зонте, который по сравнению с другими генетическими горизон­ тами почвенного профиля обладает наибольшей плотностью и наименьшей водопроницаемостью. При песчаном механическом составе этот горизонт нередко представляет собой плотно сцемен­ тированный и почти водонепроницаемый слой ортштейна.

Вода выпадающих дождей и особенно от таяния снега проса­ чивается через верхние слои почвы и, накапливаясь на подзолис­ том и иллювиальном горизонтах, переувлажняет корнеобитаемый слой и вызывает его заболачивание.

Признаки такого заболачивания: малотребовательная к оби­ лию питательных веществ растительность (щучка, белоус, неко­ торые виды мелких осок, зеленые мхи, а иногда и сфагнумы), близкое залегание оподзоленного горизонта с пятнами оглеения, исчезающими с глубиной, наличие ортштейновых горизонтов и прослоек.

Заболачивание, вызванное подзолообразованием, широко рас­ пространено в нечерноземной зоне СССР.

З а б о л а ч и в а н и е с у ш и и з - з а г л у б о к о г о п р о м е р ­ з а н и я и м е д л е н н о г о о т т а и в а н и я п о к р о в н ы х п о ч- в о г р у н т о в развито в северных районах. В периоды мерзлого состояния воздухообмен почва—атмосфера не происходит, так как поры практически полностью заполнены льдом; в периоды же, когда почва находится в оттаявшем состоянии, процессы воздухо­ обмена подавлены в силу того, что температурный градиент в поч­ венной толще на протяжении почти всего безморозного периода ничтожно мал.

Замедленный воздухообмен и низкие температуры воздуха и почвы подавляют жизнедеятельность бактерий, способствуют на­ коплению в корнеобитаемом слое и на поверхности почвы неразложившихся растительных остатков и возникновению в почвенном слое анаэробных условий. Анаэробность корнеобитаемого слоя усугубляется избыточной увлажненностью, возникающей из-за на­ копления на мерзлом слое почвы просачивающихся талых снего­ вых. вод.

З а б о л а ч и в а н и е в о д о е м о в происходит по следующим причинам. Во всех озерах и иных внутренних водоемах, не загряз­ ненных сточными водами, развита органическая жизнь, и в част­ ности растительность, отмирающие части которой выпадают на дно.

В водоемах, в которых вода богата кислородом, выпавшие ос­ татки растений разлагаются полностью, и конечные продукты их минерализации поступают вновь в биологический круговорот. В тех же случаях, когда запасы кислорода в воде невелики, раз­ лагается только часть растительного опада, остальная же масса накапливается на дне, образуя смешанный с илистыми частицами

154

и остатками планктона слой сапропеля, который постепенно в по­ следующем сменяется торфом.

Интенсивность заболачивания водоемов зависит от запасов кислорода в воде, температурного режима воды и количества пи­ тательных веществ как водной толщи, так и чаши водоема. Неред­ ки случаи, когда сочетание всех этих факторов или преобладание одного из них создает такие условия, при которых водоем на про­ тяжении многих десятков и даже сотен лет остается незаболо­ ченным, тогда как при ином сочетании внешних условий водоем может зарасти и превратиться в сплавинное болото в течение жиз­ ни одного поколения.

Запасы кислорода зависят от проточности водоемов, их глуби­ ны и скорости движения в них воды. В проточных водоемах, где благодаря водообмену наблюдается более интенсивное возобнов­ ление запасов кислорода в воде, процессы заболачивания проте­ кают значительно медленнее, чем в водоемах стоячих.

Количество кислорода в воде, как показывают многочисленные исследования, с глубиной уменьшается (рис. 26, кривая /). Одна­ ко в летнее время благодаря жизнедеятельности растений и вер­ тикальной циркуляции воды содержание кислорода в верхних сло­ ях более или менее выравнивается (рис. 26, кривые 2 и 3).

В озерах с пологими берегами водно-болотные растения на­ двигаются на водное зеркало с берегов, и озерная ванна постепен­ но вся зарастает и заполняется торфом [ПО].

Озера с крутыми берегами заторфовываются по-иному. На та­ ких озерах в местах, защищенных от ветра, из растений, не укоре­ няющихся в дно, образуется плавающий рыхлый ковер, на котором

Рис. 26. Динамика содержания кислорода по глубине озера Чаковского:

/ —вторая половина зимы; 2 — начало лета; 3 — конец лета.

155

постепенно скапливаются приносимые ветром с берегов минераль­ ные частицы. На образовавшейся таким путем сплавине поселяют­ ся осоки, водяной хвощ, болотный лютик и другие корневищные растения. Отмирающие остатки растений, накапливаясь на по­ верхности сплавины, делают ее все более толстой и плотной. Ниж­ няя часть сплавины разбухает в воде, и от нее отрываются имею­ щие торфянистый характер частицы, оседающие на дне и образу­ ющие там в смеси с минеральными частицами грунта и осевшей пыли слой мелкого бурого ила — мутты.

Таким образом, заторфовывание озера идет за счет нараста­ ния на дне слоя ила и оседания с поверхности все утолщающейся сплавины. Заболачивание озер путем прорастания протекает мед­ леннее, чем при зарастании. Здесь нередки случаи, когда под мощ­ ным слоем сплавины, достигающим нескольких метров, залегает слой воды. Такие болота следует называть сплавинными в отличие от болот водоемного происхождения, полностью заполненных тор­ фом и называемых поэтому выполненными.

Нередки случаи, когда озеро заторфовывается обоими путями. Вначале оно начинает прорастать, а потом, когда глубина его уменьшается, начинается интенсивное его зарастание.

Водоприемниками для отвода вод с осушаемых территорий мо­ гут служить водотоки, озера и балки, расположенные поблизости от осушаемых земель. При обследовании устанавливают, насколь­ ко эти водоприемники удовлетворяют требованиям самотечного осушения, которое может быть обеспечено: 1) если уровень летних меженных вод в них ниже поверхности осушаемых земель не менее чем на 1,5—2,0 м; 2) когда нуждающиеся в осушении земли не затапливаются летними паводками и освобождаются от вод весен­ него половодья в сроки, обеспечивающие своевременное проведе­ ние весенних полевых работ, а при использовании земель под се­ нокосы и пастбища длительность весеннего затопления не превы­ шает 20—25 дней.

Если эти требования не удовлетворяются, применяют либо ма­ шинный водоотвод, либо проводят выправительно-регулировочные мероприятия. Для получения данных, которые позволили бы оп­ ределить наиболее целесообразный способ отвода вод, собирае­ мых осушительной сетью, при гидрографическом обследовании устанавливают:

места и возможные трассы спрямляющих прокопов, а также сбросных и разгрузочных каналов;

виды и современное использование угодий, примыкающих к ре­ кам, в которые могут быть сброшены излишки воды при разгруз­ ке выправляемых водотоков;

возможные трассы защитных валов, места устройства насос­ ных станций, а также возможные источники получения необходи­ мой электроэнергии.

Одновременно выясняют возможности устройства водохрани­ лищ для регулирования стока.

156

Бессточные озера могут быть водоприемниками для самотеч­ ного осушения только в тех случаях, когда уровенный режим их обеспечивает нормальную работу впадающих осушительных кана­ лов, а емкость озерной ванны такова, что повышение зеркала, свя­ занное с накоплением сбрасываемых осушительной сетью вод, не будет вызывать подпора в регулирующей сети и затопления при­ мыкающих сельскохозяйственных и лесных угодий.

Площадь зеркала бессточного озера, при которой оно может служить водоприемником, зависит от крутизны берегов озерной ванны и площади водосбора осушаемого массива. Для предвари­ тельной оценки такой пригодности бессточного озера используют формулу

а— коэффициент весеннего стока;

Н—• допускаемая высота подъема уровня воды в озере над

существующим осенним уровнем, м.

Возможность использовать в качестве водоприемников для самотечного осушения проточных и сточных озер определяют по характеру уровенного и расходного режимов вытекающих из них водотоков.

Если необходимо понизить в обследуемых водоемах уровни воды, выявляют возможность устройства (места и направления) сбросных каналов, а также прокопов для выправления вытекаю­ щих из озер водотоков. Одновременно выясняют возможные трас­ сы защитных валов и другие вопросы, связанные с устройством насосных станций для машинной откачки в эти озера притекаю­ щих из осушительной сети вод.

Земельные массивы и объекты, затапливаемые во время весен­ них половодий и летних паводков, а на морских побережьях и

имеющимся гидрометрическим, проектным, картографическим ма­ териалам и литературным источникам. Выявленные таким путем границы затоплений в годы различной водности (а при нагонах — при ветрах различной обеспеченности) наносят на топографиче­ ские карты возможно более крупного масштаба и затем уточняют при проведении гидрографического и агромелиоративного обсле­ дований по меткам высоких вод, а также путем осмотра местности и опроса местного населения.

На основе проведенных работ по каждому водотоку и водое­ му, по которому выявлено затопление земель при половодьях и паводках, составляют специальную ведомость, в которой приво­ дят следующие данные: наименование населенных пунктов, под-

157

2,м

Рис. 27. Зависимость площади (F ) и длительности (Т) затопления от отметки уровня воды (г ) половодья:

1 — кривая площадей; 2 — кривая продолжительности стояния уровней.

вергаюгцихся затоплению, с указанием видов, количества и про­ должительности затопления зданий, предприятий и других объ­ ектов; названия колхозов, совхозов и других землепользователей, земли которых заливаются при наводнениях, с указанием по ви­ дам угодий площадей и продолжительности затопления; вызывае­ мые наводнениями убытки сельскохозяйственных, промышлен­ ных и других предприятий и землепользователей. Все эти данные приводят для лет различной обеспеченности.

По землям, закрепленным за сельскохозяйственными пред­ приятиями и лесхозами, составляют также графики продолжи­ тельности весеннего затопления земель в годы различной водности

(рис. 27).

Земли, нуждающиеся в орошении

Орошение чистыми водами. При рассмотрении климатических особенностей нечерноземной зоны уже указывалось, что здесь на протяжении вегетационного периода нередки засушливые перио­ ды, пагубно отражающиеся на урожайности сельскохозяйственных культур. Там же приведены данные, свидетельствующие о том, что выпадающие за теплый период среднемноголетние осадки меньше оптимальных для получения высоких урожаев основных продо­ вольственных и кормовых культур. Из этого следует, что для по­ лучения в нечерноземной зоне устойчиво высоких урожаев необ­ ходимо широко применять орошение.

осадков выше, чем в европейской части нечерноземной зоны, оро­ шение уже давно признано мерой, которая не только избавляет сельское хозяйство от влияния случайных колебаний погоды, но и помогает получать повышенные урожаи даже в годы с хороши­ ми погодными условиями.

158

Общее представление о распространенности орошения в неко­ торых странах центральной и северо-западной Европы дает таб­ лица 39 *.

Ни одна республика, ни одна область нечерноземной зоны не достигла еще уровня урожайности, потенциально возможной по количеству тепла и влаги. Это говорит о том, что за счет приме­ нения более совершенных агрономических мероприятий в этой зоне может быть существенно увеличен объем земледельческой продукции. Поэтому следует признать правильной точку зрения сельскохозяйственных и планирующих органов, которые не пре­ дусматривают в ближайшей перспективе широкого развития по­ ливного земледелия в нечерноземной зоне. Однако можно утверж­ дать, что не пройдет 15—20 лет, как поливное земледелие в нечер­ ноземной зоне будет занимать превалирующее положение. Уже в ближайшие годы здесь должны поливаться все земли, занятые овощными севооборотами, садами и ягодниками, а также культур­ ные пастбища. Необходимость скорейшего решения кормовой про­ блемы требует широкого развития послеукосного полива всех культурных сенокосов.

Высокая стоимость осушительных мероприятий требует раз­ работки мер, обеспечивающих возможность получения с осушае­ мых земель высоких урожаев. Одной из таких мер является по­ вышение влажности корнеобитаемого слоя в засушливые годы или засушливые периоды вегетации.

Из сказанного вытекает, что при составлении водохозяйствен­ ных балансов по республикам и областям нечерноземной зоны, а также при разработке мероприятий по межбассейновым пере­ броскам вод нельзя не учитывать, какое количество воды потребу­ ется сельскому хозяйству для развития здесь в будущем полив­ ного земледелия.

* Заимствована из болгарского журнала «Гидротехника и мелиорация» № 2, 1971 г.

159

Схема водно-мелиоративного устройства должна определить потребность в воде для удовлетворения как современных, так и перспективных нужд водопользователей и водопотребителей. По­ требность в воде в перспективе будет значительно выше современ­ ной, причем во многих районах возможный объем сельскохозяй­ ственной, и особенно кормовой, продукции будет зависеть от имеющихся водных ресурсов и их качества, а также от возмож­ ности и экономической целесообразности получения недостающего количества воды извне.

Следовательно, без определения перспективной потребности сельского хозяйства в воде в схеме водно-мелиоративного устрой­ ства нельзя наметить возможные пути использования земельных и водных ресурсов и проанализировать их экономическую целесооб­ разность. Автор считает, что при составлении схем необходимо установить местонахождение и площади всех земель, нуждающих­ ся в орошении, оценить экономическую эффективность поливного

Основываясь на данных агрометеостанций о запасах влаги в почве, а три отсутствии таких данных — на расчетах водного ба­ ланса корнеобитаемого слоя, необходимо вначале установить типы земель, нуждающихся в орошении (месторасположение по элемен­ там рельефа, характер почвенного покрова и материнских пород), при разных видах их хозяйственного использования (овощные, зерновые, кормовые и технические культуры; травы и т. п.) и раз­ ных уровнях урожайности.

Определение типов земель, нуждающихся в орошении, прово­

где k B— коэффициент водопотребления, м3 на 1 т урожая;

N— планируемый урожай, т/га;

— запас влаги в корнеобитаемом слое в начале вегета­

ции, м3/га;

WK— то же, к началу уборки культуры, м3/га;

h — количество осадков, выпадающих за вегетационный пе­ риод культуры, мм;

р— коэффициент использования осадков;

W B— количество влаги, которое поступит из грунтовых вод в корнеобитаемый слой за время вегетации культуры, м3/га.

Величины WH, №к и h принимают по году с вегетационным пе­ риодом 75—80%-ной обеспеченности по осадкам.

В качестве источников орошения в нечерноземной зоне чаще всего могут быть использованы реки, водохранилища, озера и пруды.

160