Водные мелиорации: орошение и
осушение
ВОДНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ: ОРОШЕНИЕ И
ОСУШЕНИЕ
Водные мелиорации издревле волновали души
людей. Оросительные каналы строили ещё древние
египтяне, догадавшись таким способом повысить
плодородие почв.
Водные мелиорации (орошение и осушение) —
один из основных путей повышения урожайности
сельскохозяйственных угодий, занимающих на
планете 10 % площади суши. Шестая часть этих земель
мелиорирована, и с них получают от 40 до 50 % всех
производимых сельскохозяйственных продуктов.
Мелиорация земель является объективной
необходимостью в деле преобразования природных
комплексов, превращения болот и заболоченных
земель в высокопродуктивные
сельскохозяйственные угодья, социального и
экономического преобразования страны. Как
важнейшее звено интенсификации
сельскохозяйственного производства мелиорация
призвана внести ощутимый вклад в решение
Продовольственной программы.
Экологические аспекты неразрывно связаны с
хозяйственной стороной проблемы и требуют
всестороннего внимания и глубокого осмысления. В
России и странах ближнего зарубежья площади,
охваченные водными мелиорациями, постоянно
увеличиваются (см. табл.). Это ведёт к
значительному увеличению потребления водных
ресурсов. При проведении водных мелиораций
ежегодно расходуется до 200 км2 воды в
зависимости от степени увлажнения. Кроме того, в
рассматриваемых странах практически нет земель,
которые бы не нуждались в тех или иных видах
мелиорации для коренного улучшения их
плодородия. Освоение новых сельскохозяйственных
угодий под орошение часто сдерживается
дефицитом водных ресурсов, поскольку этот вид
мелиораций характерен в первую очередь для южных
районов страны.

Площади орошаемых и осушаемых земель в
России и странах ближнего зарубежья
Развивая орошение, необходимо в его основу
заложить водосберегающую технологию полива,
способствующую резкому увеличению
эффективности этого вида мелиорации. Но до сих
пор коэффициент полезного действия оросительной
сети остаётся невысоким. Так, в оросительных
системах Северного Кавказа только в
межхозяйственных каналах потери воды составляют
30 % от общего объёма её забора. Значительны потери
воды на фильтрацию в магистральных земляных
каналах оросительных систем Поволжья.
Существенным резервом нормированного
использования влаги является правильный выбор и
рациональное применение различных способов
полива сельскохозяйственных угодий. За два
последних десятилетия в хозяйствах России до 75 %
возросли площади полива методом дождевания, что
привело к снижению оросительных норм на 25-30 %. В
последние годы появились более прогрессивные
способы полива: капельное и аэрозольное,
обеспечивающее до 50 % экономии воды. Так,
оросительная норма озимой пшеницы при сочетании
полива дождеванием с мелкодисперсным
увлажнением в среднем за три года была на 30 % ниже,
чем при использовании только дождевания.
С развитием орошаемых земель увеличивается
объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются
в результате периодических поливов, когда
отмечается избыточный сток вод, а также при
рассолении почв промывкой. В этих случаях
повышается минерализация речных вод и они
становятся непригодными для орошения земель.
Такие воды, например, в Средней Азии отводят в
специальные водоёмы (Арнасайские озёра,
Сарыкамышская впадина). В большом объёме
дренажные воды сбрасываются в Амударью. За
последние 15 лет минерализация воды в Амударье в
связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с
территории Таджикистана в реку и её притоки
ежегодно направляют 3 км2
коллекторно-дренажных и сбросных вод с
минерализацией 1-4 г/л. в результате вода Амударьи
в нижнем течении стала непригодной для питьевого
водоснабжения без предварительной очистки, так
как минерализация её достигла 2-3 г/л.
Для решения этой проблемы необходимо
составлять схемы комплексного использования
коллекторно-дренажного стока для различных
народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ,
выращивание солеустойчивых и очищающих воду
растений, водоснабжение на основе опреснения и
т.п.). следует также существенно уменьшить расход
воды при промывке засолённых земель, снизить
оросительные нормы, повысить эффективность
гидромелиорированных систем, организовать
деминерализацию коллекторно-дренажных вод с
одновременной очисткой их от вредных примесей.
Осушительные мелиорации являются одним из
основных направлений развития водного хозяйства
страны. Ими обеспечиваются высокие урожаи
сельскохозяйственной продукции на землях, до
этого малопригодных для такого использования.
Осушение широко распространено на территориях,
где имеются заболоченные и переувлажнённые
земли, что в первую очередь характерно для
Нечернозёмной зоны России, стран Балтии и
Беларуси. Осушение низинных, переходных и
верховых болот осуществляется с помощью
открытых каналов и закрытого дренажа разных
типов.
Влияние осушительной мелиорации на окружающую
среду всегда волновало широкую общественность.
Острая полемика началась ещё во второй половине
прошлого века, когда в военных целях экспедицией
генерала Жилинского было предпринято осушение
Полесья. Возражения Министерства путей
сообщения сводились к тому, что осушение болот
приведёт к обмелению Днепра и Припяти. Помещики
черноземных губерний опасались сокращения
атмосферных осадков и учащения засух на юге
России.
Интересно, что доводы, выдвигавшиеся против
мелиорации сто лет назад, практически в той же
формулировке выдвигаются и сейчас, несмотря на
то, что к настоящему времени накоплен
значительный научный и практический опыт.
Широкомасштабные мелиорации ставят много
проблем, одной из которых является получение
высоких урожаев в сочетании с эффективными и
экономичными решениями по сохранению природной
среды.
В Нечерноземной зоне России и стран ближнего
зарубежья имеются около 40 млн. га
сельскохозяйственных переувлажнённых
минеральных почв и 86 млн. га торфяных. Эти земли
предназначены для проведения осушительных
мероприятий. При их осуществлении необходимо
учитывать двойственный характер
функционирования современных мелиоративных
систем, рассчитанных не только на осушение, но и
увлажнение. Уменьшение объёмов стока в
результате возрастания водопотребления при
интенсивном луговодческом использовании
осушенных болот (на естественных болотах по
сравнению с мелиорируемыми испаряется и
используется меньше примерно на 1500 м3/га)
компенсируется за счёт строительства
водохранилищ и прудов.
Такие системы должны обеспечивать
своевременное удаление избыточных вод с
заболоченных земель и в то же время могут быть
водоприёмниками и накопителями вод для
увлажнения почв в засушливые периоды года. В
связи с интенсификацией сельскохозяйственного
производства в настоящее время на первый план
выдвигается вопрос защиты вод от загрязнения.
Следует иметь в виду, что с дренажными водами,
которые сбрасываются в мелиоративные системы,
при водоотведении выносятся биогенные вещества,
пестициды и другие химические соединения,
оказывающие вредное воздействие на природные
воды. Как показали гидрохимические исследования,
конструкции мелиоративных систем оказывают
существенное влияние на качество грунтовых вод,
регулирующей, проводящей сети и водоприёмника.
Главным вопросом, особенно при
крупномасштабной мелиорации, является влияние
осушительных мелиораций на водный режим
регионов. После создания осушительной системы
гидрологический режим существенно
трансформируется. Наибольшие изменения
отмечаются в речном стоке. В первые годы
начальной эксплуатации осушительных систем в
бассейне происходит некоторое увеличение
годового стока за счёт интенсивного сброса
избыточных вод. Впоследствии он может снизиться
до своей первоначальной величины (до начала
мелиоративных работ). Установлено, что после
проведения осушения земель, особенно в первые
годы, в речном стоке повышается доля подземного
питания. Анализ послемелиоративных изменений
стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот
период водность реки увеличивается. Сток
весеннего половодья меняется мало, в основном в
сторону его снижения, так как на мелиорируемых
землях он формируется под влиянием двух основных
факторов, действующих в противоположных
направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации,
что вызывает большие потери талых вод, и
возрастание скорости стекания весенних вод
вследствие развитой искусственной
гидрографической сети.
В настоящее время высказывается много
нареканий в адрес мелиораторов в связи с
регулированием и спрямлением малых рек. Следует
сказать, что так называемое решительное
спрямление проводилось тогда, когда страна не
обладала достаточными материальными, денежными
и энергетическими ресурсами. Кроме того,
необходимо было решать проблему обеспечения
населения страны продовольствием. На этом этапе
необходимо было путём применения простых,
недорогих методов мелиорации быстро ввести в
интенсивный сельскохозяйственный оборот
осушенные земли.
Часто в мелиоративных целях строятся
многочисленные водохранилища, пруды. Примером
тому может быть Полесская низменность, где в
организации водного хозяйства использованы два
подхода. Если в Белорусском Полесье для
обеспечения развития сельского хозяйства
создают в основном водохранилища, то в
Украинском — пруды.
В результате крупномасштабной мелиорации,
проведённой за последние два десятилетия,
Белорусское Полесье превратилось в один из
развитых индустриально-аграрных регионов
республики. Без сомнения, мелиорация земель
сыграла ведущую роль, без неё интенсификация
сельского хозяйств в этом регионе была бы просто
невозможна. И при этом не произошли те
катастрофические последствия, которые
пророчили, а именно: обмеление Днепра и Припяти,
не изменился климат и не участились засухи.
Например, объём стока Днепра у поста Лод-Каменка
в 1980 г. был такой же, как и в 1824 г., несмотря на то,
что в водосборе до этого поста осушено около 3
млн. га земли.
Главным из нерешённых в настоящее время
вопросов в науке является установление
допустимого объёма мелиорации для каждого
конкретного водооборота с учётом рационального
использования всех природных ресурсов и
интересов всех отраслей народного хозяйства. Но,
учитывая стратегию правительства, всё это плавно
отходит в раздел «ближайшего будущего».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное
использование водных ресурсов: Учебник для
геогр., биол. и строит. спец. вузов — Екатеринбург,
изд-во «Виктор», 1994. — 320 с.
2. Карловский В.Ф.: Влияние мелиорации земель на
окружающую среду. В кн. Мелиорация и охрана
окружающей среды. Сборник научных трудов. —
Минск, изд-во БелНИИМиВХ, 1989. 212 с. Стр. 3-8.
Наши авторские методические материалы по водной экологии и гидробиологии:
|
Выбор технологии
Есть масса нюансов, от которых зависит использование того или иного вида мелиорации почв. Один из главных критериев выбора — состояние земли. Например, известкование и окисление осуществляются только в тех ситуациях, когда почва нуждается в восстановлении и дополнительном питании из-за сбившегося химбаланса. То есть, виды мелиоративных мероприятий подбираются в зависимости от текущей обстановки.
Не меньшим значением обладают и внешние факторы — климатические условия или наличие поблизости лесного массива также может скорректировать или расширить выбор. Кроме того, учитывается тип культурных растений, для которого нужны те или иные показатели грунта.

К примеру, используя высокопроизводительные агрегаты, сельскохозяйственные работники делают культивацию, орошение, удобрение, химическую обработку и многие иные мероприятия. Но не забываются и народные мелиоративные средства, среди которых расчистка, рыхление, мульчирование и иные виды обработки и защиты почвы.
Мелиоративная техника
М. связана с выполнением больших объёмов работ (особенно земляных), которые осуществляются с применением общестроит. машин (экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдеры, катки, погрузчики, краны, средства гидромеханизации и транспортные средства) и мелиоративных машин и орудий, предназначенных для выполнения спец. процессов и операций. Выбор средств механизации зависит от принятой проектом технологии произ-ва мелиоративных работ. При строительстве крупных каналов используют одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша 0,65–1,5 м3 и скреперы вместимостью ковша до 15 м3, строительство закрытой дренажной сети в зонах осушения и орошения выполняется траншейными многоковшовыми цепными и узкотраншейными скребковыми цепными экскаваторами-дреноукладчиками, бестраншейными дреноукладчиками с плоским ножевым рабочим органом на тяге тракторов или самоходных шасси с тяговым усилием 200–300 кН. Для строительства закрытой оросит. сети применяют одноковшовые, многоковшовые цепные и роторные экскаваторы, трубоукладчики, краны, опрессовочное оборудование. При регулировании русел рек-водоприёмников используются драглайны и плавучие землесосные и землечерпательные снаряды. Для выполнения культуртехнич. работ применяют кусторезы, корчеватели активного и пассивного действия, камнеуборочные машины, кочкорезы. Для первичной обработки почвы – кустарниково-болотные плуги и кусторезы активного и пассивного действия, тяжёлые мелиоративные дисковые бороны, роторные плуги-рыхлители, фрезы болотные. Строит. и эксплуатац. планировку выполняют скреперами, бульдозерами и грейдерами, спец. длинно- и короткобазовыми планировщиками. Уход за мелиоративными системами проводят каналоочистителями (очистка дна, откосов, окашивание и удаление травянистой растительности с откосов и берм каналов), а также средствами гидромеханизации, применяемыми при очистке каналов, аванкамер, отстойников на оросит. системах. Для механизир. полива с.-х. культур применяют дождевальные машины и установки.
Мелиорация в россии
В России первыми видами М. были осушение, культуртехнич. работы, орошение. К 1917 площади орошаемых земель составляли 3,8 млн. га, осушенных – 3,2 млн. га. Быстрыми темпами М. стала развиваться после 1966, когда была принята гос. программа широкой М. земель, выделены крупные гос. капитальные вложения и материально-технич. ресурсы. В 1990 в России насчитывалось 6,1 млн. га орошаемых и 5,4 млн. га осушаемых земель. На мелиорированных землях производилось 6 млн. т зерна, весь объём риса, 5,4 млн. т овощей, 1,3 млн. т картофеля, 10 млн. т кормовых единиц кормов. На 1,2 млн. га орошаемых земель осуществлялся поверхностный полив, на 4,9 млн. га применялось дождевание с использованием 79,3 тыс. дождевальных машин. Протяжённость закрытой оросит. сети составляла 133,9 тыс. км; количество стационарных электрифицир. насосных станций – 10 тыс. шт., из которых 75% подкачивающих, подающих воду в распределит. каналы и закрытые трубопроводы. Осн. орошаемые земли – в Сев.-Кавказском, Поволжском, Центральночернозёмном и Зап.-Сибирском регионах. Крупнейшие оросит. системы (площадь в тыс. га): Спасская (Самарская обл.) – 47,7, Комсомольская (Саратовская обл.) – 157,5, Приволжская (Саратовская обл.) – 46,2, Городищенская (Волгоградская обл.) – 27, Краснодарская (Краснодарский кр.) – 86, зона Большого Ставропольского канала (Ставропольский кр.) – 210. Интенсивно развивалась осушительная М. в Нечернозёмной зоне России. Все работы по М. выполнялись в соответствии с Генеральной схемой развития М. специализир. строит. организациями. К 2008 в связи с проведением земельной реформы площадь мелиорированных земель уменьшилась более чем на 30% (орошаемых до 4,34 млн. га и осушенных до 4,77 млн. га). На балансе государства остались только крупные гидротехнич. сооружения и системы (как стратегич. объекты нац. безопасности), внутрихозяйств. сеть перешла в пользование регионов и отд. хозяйств. Мин-во с. х-ва РФ и РАСХН разработали концепцию, основанную на анализе состояния М., обобщении достижений науки и передового опыта по восстановлению и развитию М. в новых экономич. условиях (Концепция мелиораций с.-х. земель в России, 2005), которая направлена на создание условий для наиболее полного использования биоклиматич. и социально-экономич. потенциалов и обеспечение населения достаточным количеством продовольствия высокого качества.
Негативные экологические последствия
Гидрологические или прямые негативные эффекты на природу, заключаются:
- в снижении нижнего потока реки;
- повышенном испарении орошаемой территории;
- повышается уровень грунтовой воды, увеличивая подземные воды в этой области, увеличивается течь орошаемой площади;
- непосредственное влияние оказывается ирригацией на наличие влаги в атмосфере, вызывая нестабильность в атмосфере, способствуя увеличению количества осадков с подветренной стороны, изменяя циркуляцию в атмосфере, доставляя дождь в различные районы с подветренной стороны.
Повышение или понижение орошения служит главной проблемой при исследованиях осадков. Они значительно влияют на количество осадков с подветренной стороны.
Косвенными эффектами орошения территорий являются последствия, растянутые во времени или более продолжительные. Среди них выделяют:
- заболачивание;
- засоление почвы;
- экологический ущерб;
- социально-экономические последствия.
https://www.youtube.com/watch?v=m0-s1CSGUXY
В нашем достаточно засушливом климате, с резкими перепадами температуры орошение и обводнение являются основными способами для обеспечения растений влагой в достаточном количестве на протяжении всего сезона, что в свою очередь гарантирует высокой урожай.
Особенности мелиорации
Выбор вида М. зависит от природно-хозяйств. условий территории, социально-экономич. и хозяйств. задач. Наиболее эффективно совместное применение разл. её видов. В зоне осушения оптимальный режим влажности почвы обеспечивается при двустороннем его регулировании (сочетание осушения и орошения): сооружают осушит.-увлажнит. системы, которые отводят воду весной и в период сильных дождей и увлажняют территории в засушливое время. Осушаемые кислые почвы известкуют. В районах орошения одновременно с оросит. сетью, как правило, создают коллекторно-дренажную сеть, препятствующую избыточному подъёму грунтовых вод и возможному вторичному засолению почв. На солонцовых почвах проводят химич. М. Применение нескольких видов М. в сочетании с последующим правильным освоением мелиорированных земель, подразумевающим применение научно обоснованных приёмов земледелия (севообороты, подбор культур и сортов, способы обработки почвы и др.), составляет единый комплекс по улучшению природных условий (т. н. комплексные М.). Осн. отличие М. от др. мероприятий по улучшению земель и повышению плодородия почв – длительность действия (за счёт коренного изменения природной среды), поэтому важнейшей задачей при проектировании, строительстве и эксплуатации мелиоративных систем, сооружений и устройств, наряду с экономически оправданным повышением продуктивности угодий, является обеспечение экологич. устойчивости ландшафтов и безопасности использования природных ресурсов; в состав всех видов М. входят природоохранные мероприятия. М. требует значит. капитальных затрат, которые окупаются за неск. лет, т. к. в результате М. возрастают продуктивность и рентабельность с. х-ва. Так, напр., на орошаемых землях урожайность увеличивается в 3–5 раз, а на осушенных в 2–3 раза.
Типы и виды мелиорации
Выделяют разл. виды М.: гидромелиорация, химич. М., противоэрозионная М., лесомелиорация (в т. ч. агролесомелиорация), культуртехнич. М. (см. Культуртехнические работы), тепловая М. (снегозадержание, ускорение таяния снега, мульчирование почв), структурная М. (землевание, пескование и глинование торфяных почв, внесение сапропеля) и др. Наиболее распространена гидромелиорация, М. земель с неблагоприятным водным режимом. Улучшение заболоченных и переувлажнённых земель осуществляется осушением. В засушливых земледельч. районах применяют орошение. На пустынных, полупустынных и степных территориях для нужд животноводства проводят обводнение пастбищ, часто сочетаемое с выборочным оазисным орошением. В маловодных районах в целях лучшего управления водными ресурсами осуществляют сезонное и многолетнее регулирование стока рек путём устройства водохранилищ, а также обеспечивая его перераспределение в пределах одного или нескольких бассейнов. При недостаточной пропускной способности рек на отд. участках проводят регулирование русла, на пониженных местах применяют кольматаж. История гидромелиорации насчитывает неск. тысячелетий. В Месопотамии, Древнем Египте, Индии значит. площади орошались примерно 5–3 тыс. лет до н. э.; было развито и осушение. До н. э. гидромелиорация проводилась также в Китае (орошение, осушение, кольматаж, регулирование рек), на Корейском п-ове, на территории совр. Алжира, на Аравийском п-ове, в Центр. Африке. Химическая М. основана на химич. воздействии на почву для регулирования её агрохимич. свойств и пищевого режима; включает известкование почв, гипсование почв, кислование, фосфоритирование почв и др. Противоэрозионная М. земель, подверженных вредному механич. действию ветра или воды, включает предотвращение эрозии почв, борьбу с сыпучими песками и оползнями, направлена на уменьшение количества поверхностного стока и его скорости, повышение сопротивляемости почв размыву. В этих целях устраивают искусств. террасы, водозадерживающие валы и водосборные канавы, ловчие каналы по периферии оврагов и гидротехнич. сооружений, регулирующие сток и прекращающие рост оврагов, применяют приёмы лесомелиорации.


