Файл: Лещинский, Г. Т. Ресурсы временного поверхностного стока пустынь Средней Азии и Западного Казахстана.pdf

12. LEO. Парафин. На поверхность почвы разбрызги­

100см3/м2;

16.«LFO 100» — легкое топливное масло; расход

300ем3/м2;

17.Механическое уплотнение.

Сведения о слое стока, инфильтрации и коэффициен­ те стока с искусственных водосборных площадок в Джи-

Таблица. 36

Стоковые характеристики площадок с искусственной обработкой почвы на станции Джилат

156

лате за осенне-зимний период 1964—1965 гг. при сумме осадков 332 мм, приведены в табл. 36.

На основе имеющегося материала сделаны следую­ щие выводы общего порядка:

1. Проблема формирования стока содержит >в себе физические, технические, экономические и агротехниче­

действие на ее интенсивность различных видов обработ­ ки поверхностного слоя почвы. Величина стока опреде­ ляется, с одной стороны, количественной характеристи­ кой осадков (сумма, обеспеченность и интенсивность и размер капель), а с другой — свойством почвы ((водо­ удерживающая и фильтрующая способность). Поскольку мы пока еще не можем управлять погодой, остается дру­ гой путь к увеличению количественной характеристики эффективных осадков (объемов стока) путем улучшения водоудерживающей и ухудшения фильтрующей способ­ ности почвы. Водоудерживающая способность почвы мо­ жет быть улучшена за счет уплотнения поверхностного слоя почвы. Однако эффективная борьба с инфильт,рационными потерями может осуществляться только (глубо­ ко (понимая природу процесса инфильтрации.

2. Поскольку на практике искусственная обработка почвы, как правило, щриурочена к ее «верхним «слоям, особый интерес представляет выяснение механизма .влия­ ния свойств «верхних слоев —«во взаимосвязи со свойст­ вом почвенного профиля в целом — на процессы инфиль­ трации. Соображения теоретического пцрядка и резуль­ таты экспериментов говорят о возможности провнозцрования (предвычисления) установившихся скоростей .ин­ фильтрации в профилях с коркой при наличии всесторон­ ней характеристики корки и подкорковых горизонтов. Там, где возникает необходимость в создании искусствен­ ной корки для сбора дождевых вод, на помощь в фор­ мировании желаемых свойств корки и подкорковых .го­ ризонтов приходит теория.

3. Различные виды обработки поверхности почвы, с целью создания стока, оказывается возможным класси­ фицировать следующим образом:

а) механическая обработка почвы, как-то: планиров­ ка местности и уплотнение почво-грунтов;

б) дисперсионное образование (химическим путем)

157

на поверхности почво-груптов коллоидных частиц, спо­ собствующих набуханию почвенных агрегатов, что при­ водит к образованию корки;

в) обработка почвы гпдрофобизующими материалами путем внесения на ее поверхность активных водооттал­ кивающих веществ, способствующих ослаблению ин­ фильтрации;

г) нанесение на поверхность почвы связывающих ве­ ществ. При этом происходит пропитывание и закупорка пор вязкими материалами, превращающими рыхлую структуру почвы в твердую основу;

д) обработка почво-грунтов покрытиями, образующи­ ми на их поверхности тонкую пленку из прочного и водо­ непроницаемого материала;

е) различные комбинации из перечисленных выше видов обработки.

4. Предварительные испытания покрытий (Soil Sea­ lants) обнаружили три возможные категории последст­ вий, которые могут проявиться одновременно: гидрофобизация, упрочнение (противоэрозийный эффект) и коркообразование. Гидрофобизация наблюдается кратковре­ менно в-самом начале выпадения ливневых дождей, ко­ гда сухая поверхность почвы предохраняется от воздей­ ствия' воды. Как только поверхностный слой частично насыщается влагой, эффект гидрофобизации исчезает и- сменяется процессом коркообразования.

Как выяснилось, для упрочнения почвенной структу­ ры требуется внесение небольших доз соответствующих’ химических препаратов, но такое количество не способ-' ствует разбуханию почвы и фактически увеличивает' скорость инфильтрации. Только с применением значи­ тельныхдоз действие этих препаратов становится эф­

щадках'показали перспективность применения разбрыз­ гивающих материалов, какими являются натриевые дис­ пергирующие агенты (применение их тем не менее вле­ чет за собой усиление эрозии) и мазутные материалы нефтяных дериватов. Наилучшие результаты были полу-: чены комбинированием этих покрытий.

6. Применение покрытий из нефтяных растворов яв­ ляется, по-видимому, самым доступным из всех сущест­ вующих в настоящее время видов обработки поверхно-

158

сти почво-грунтов в целях искусственного сбора прес­ ных вод в условиях аридного климата. Этому способст­ вуют такие хорошо известные преимущества, как недефицитность нефтяных материалов, относительная дешевизпа, удобство в обращении, хранении и эксплуатации: обладание свойствами водоотталкивания и цементирова­ ния рыхлой почвы (если содержание глины в ней не слишком велико). Внесением различных добавок к неф­ тяным растворам можно добиться улучшения противоэрозионных свойств почвы и упрочнения ее поверхности. Увеличивая или уменьшая дозу и степень концентрации раствора, можно регулировать глубину проникновения материала в почву, степень сцепления с почвенными час­ тичками и срок эксплуатации покрытия.

7. Обрабатывая почву натриевыми дисперсирующи­ ми агентами, необходимо обратить внимание на то, что­ бы доза их оказалась достаточной для дисперсионного образования коллоидов в слое почвы мощностью в не-: сколько сантиметров. Обработка лишь самого верхне­

созданию стока должна оцениваться с учетом особенно­ стей режима осадков в каждом конкретном сезоне и каждой конкретной местности. Поэтому предлагается ме-- тод расчета стокообразующей способности каждого' дождя и: по сезону в целом н предполагаемые объемы дождевых вод, получаемых со стоковых площадок; при • данных средних значениях ннфильтрационных' потерь. В' основу метода положен анализ распределения 1 лйвнейво времени. Для работы па электронно-вычислительной' машине расчетные (исходные) данные представлены1'в запрограммированном виде.

9. Распределение интенсивности осадков по времени (режим осадков) крайне неоднородно по своему харак­ теру и тяготеет в сторону повторяемости осадков с низ­ кой интенсивностью. В Джилате наиболее часто выпа­ дают дожди с интенсивностью в интервале 0,017—

159

влагу). За три самых засушливых сезона 78% случаев выпадения дождей имели интенсивность менее 0,167 мм/мип. Это показывает, что чем меньше интенсив­ ность сезонных осадков, тем большую значимость приоб­ ретает разработка методов по искусственному формиро­ ванию стока. Осадки, выпадающие в более влажном районе (станция Фальпиот), значительно превосходят по своей интенсивности осадки, характерные для района расположения станции Джилат, но почва в районе стан­ ции Фальпиот обладает большей влагоемкостью, так что величина объема естественного стока в указанных рай­ онах весьма различна.

10. Хотя три сезона, в продолжение которых проводи лись эксперименты, значительно различаются по абсо­ лютным суммам осадков, характер распределения интен­ сивностей их (по времени), выраженный в относитель­ ных величинах (то есть в % от сезонной суммы осадков), в каждом сезоне приблизительно одинаков. Это наво­ дит на мысль о возможности подыскать функциональное отношение, которое смогло бы достаточным образом ха­ рактеризовать относительное распределение шнтенсивиости осадков по времени для данного района, с тем, чтобы использовать его для прогнозирования вероятно­ сти прохождения стокообразующих осадков ;(зная сезон­ ные суммы осадков, средние колебания годовых и из­ менчивость сезонных сумм осадков).

М. Материалы испытаний на водосборных площад­ ках показали, что даже несложный вид обработки поч­ вы (как-то: уплотнение и образование коллоидной дис­ персии:) приводит к значительному улучшению отакообразованпя. Применение других же методов, [например, коркообразование и использование водоотталкивающих веществ дает высокие коэффициенты стока. С другой стороны, окультуривание и особенно оструктуривание почвы приводит к уменьшению объема собираемой на стоковых площадках пресной воды до относительно ма­ лых (часто ничтожных) величин.

12. Сравнение мероприятий по обработке почвы в ц лом по сезонам не учитывает возможную дифференциа­ цию последствий этих обработок, осуществляемых во время: прохождения дождей над обширной и малой тер­ риториями, прохождения ранних и поздних, интенсив­ ных и неинтенсивных дождей. Один из простейших пу-

160

тей, который позволил бы учесть последствия режима и условий прохождения дождей, это составление регрес­ сивной зависимости (в отличие от функциональной), между величиной стока и интенсивностью дождя. Она дает хорошие результаты при малой инфильтрации и не­ приемлема, если инфильтрация, как правило, превыша­ ет 0,1&7 мм/мин.

13.Анализ регрессивных зависимостей сток — осадки позволяет найти «пороговое» значение эффективных осадков, то есть такое минимальное значение суммы осадков, ниже которой сток не образуется.

14.Изучение масштабов эрозии показало, что сильно эрозированными оказались площадки, препарирован­ ные натриевыми диспергирующими агентами. Данный вид обработки почвы с точки зрения эффективности фор­ мирования стока, очевидно, требует проведения допол­ нительных противоэрозионных мероприятий.

15.Внесение различных добавок к основному мазут­ ному материалу улучшило его эксплуатационные качест­ ва. К ним относится мягкий битум, антистрип (особый раствор, предотвращающий разрушение и смыв покры­

тия) и эмульсирующий полиэтилен, разбрызгиваемый по поверхности почвы.

16. Работы по определению срока эксплуатации по­ крытий, проведенные на станции Джилат, показали, что натриевые, кремниевые и вязкие мазутные покрытия со­ храняют большую часть своих эксплуатационных ка­ честв в продолжении трех сезонов, так что в повторном нанесении их не было необходимости. Тем не менее на практике, в порядке ремонта стоковых площадок, воз­ можно потребуется ежегодное повторное внесение этих веществ в небольших дозах [129].

В США широко применяется строительство искусст­ венных водосборов. Для водонепроницаемого покрытия используются изделия из пластмассы и специальные пленки. Укладка пленки, засыпка ее на несколько санти­ метров щебенкой и другие работы механизированы. Со­ бираемые с таких площадок воды атмосферных осадков хранятся в поверхностных емкостях и используются для водоснабжения.

Строительство первых искусственных площадок для сбора вод атмосферных осадков в аридной зоне СССР

относится к 50-м годам текущего столетия. Арало-Кас-

пийской экспедицией Академии паук СССР в 1952 г. про­ изводились опыты по строительству водосборных площа­ док. Песчаная поверхность пропитывалась битумной эмульсией с медным купоросом. Наблюдениями установ­ лены высокие значения коэффициентов стока [91].

Первая производственная стоковая площадка, разме­ ром 0,5 га была спроектирована Институтом «Туркменгипроводхоз» в 1957 г. По предложению А. Е. Гаврило­ ва для водонепроницаемого покрытия использован би­ тумно-песчаный асфальт. Последний представляет смесь битума марки БН-IV и барханного песка в соотношении 1:10. Слой покрытия 5 см. Для хранения воды строилась бетонная емкость в 200 м3. Такая первая площадка была построена в Заунгузских Каракумах в 1958 г. В после­ дующие годы искусственные площадки с битумно-песча­ ным покрытием стали строить размером в 1 га, с общей емкостью для хранения воды в 500 м3. В 60-е годы сто­ ковые площадки прочно вошли в планы по обводнению пастбищ Туркмении. К настоящему времени в различ­ ных районах пустынь Туркменистана построено и эксп­ луатируется несколько десятков таких стоковых площа­ док.

Несмотря па интенсивное строительство искусствен­ ных водосборных площадок, условия формирования сто­ ка и его объемы почти не изучены.

1964—1965 гг. Т. П. Витковской, под руководством автора, были организованы и проведены исследования стока на трех стоковых площадках с битумно-песчаным покрытием, расположенных в Заунгузских Каракумах. Эти площадки находились в эксплуатации от 1 до 6 лет.

Слой осадков учитывался по осадкомеру, установ­ ленному у стоковой площадки. Сток измерялся объем­ ным способом. За период исследований было зафиксиро­ вано около 52 случаев стока, сформированных осадками слоем от 1 до 42 мм, выпадавших при средней интен­ сивности в пределах 0,001—0,1 мм/мин.

Кроме того, в южной части Центральных Каракумов в районе такыра Каррыкуль, на южном склоне грядово­ барханной полосы в 1966 г. была построена серия сто­ ковых площадок размером 3 и 18 км2. В качестве водо­ непроницаемых покрытий применялись следующие: би­

162