Поиск

Критическая глубина залегания минерализованных грунтовых вод и работа дренажа
19.11.2015

Главным источником солей в почвах (если не применяются минерализованные поливные воды) являются близкие к поверхности грунтовые воды и соли подстилающих грунтов. Почвообразующие породы и подгумусовые горизонты почв аридных и субаридных областей практически всегда содержат легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты, карбонаты), которые после начала орошения могут сравнительно быстро переместиться в поверхностные горизонты в виде капиллярных растворов. Особенно часто и в катастрофической, форме это происходит в результате подъема уровня грунтовых вод, вызванного орошением.
Опыт аридных областей Азии, Африки, Австралии, Америки показал, что при залегании уровня минерализованных грунтовых вод выше критической глубины (1,5-2,5 м) орошаемые почвы начинают сильно засоляться салями грунтовых вод. Только грунтовые воды, содержащие легкорастворимых сульфатно-хлоридных солей менее 3-2 г/л и имеющие отток, не вызывают практически при орошении вторичного засоления. Наоборот, при таких опресненных слабоотточных грунтовых водах и без орошения и особенно при орошении образуются высокоплодородные луговые гидроморфные почвы. Поэтому минерализация грунтовых вод 3-2 г/л для большинства областей хлоридно-сульфатного засоления должна рассматриваться как критическая, превышение которой не должно допускаться. Большие концентрации солей в грунтовых водах (10-150 г/л) играет в аридных областях определяющую роль в свойствах засоленных почв. Капиллярные растворы соленых грунтовых вод при высокой интенсивности испарения и транспирации, характерной для аридных стран, быстро, легко и непрерывно сменяет испаряющуюся влагу, принося токсические соли в корнеобитаемые горизонты почвы и вызывая гибель растений и разрушение плодородия почв. Эмпирическое обобщение большого фактического материала позволило установить, что в первом приближении для грубой оценки вероятной критической глубины залегания соленых грунтовых вод в условиях средних суглинков можно руководствоваться формулой, предложенной в 1956 г. В.А. Ковдой:

L = 170 + 8t + 15,

где L - критическая глубина, см;
t - средняя годовая температура, °C.
Чем выше среднегодовая температура региона, тем обычно выше суммарное испарение и более минерализованы сами грунтовые воды и поэтому при прочих равных условиях тем наибольшей глубине необходимо удерживать их уровень. С другой стороны, критическая глубина грунтовых вод зависит и от их концентрации: чем преснее воды, тем на меньшей глубине можно держать уровень грунтовых вод.
С глубины 4-5 м грунтовые воды в орошаемых условиях вообще практически не могут вызвать и поддерживать засоленность почв. Однако с помощью горизонтального дренажа опустить грунтовые воды на подобную глубину экономически и технически невозможно, так как для этого нужны дрены глубиною 5-5,5 м. Ho это возможно сделать с помощью откачек через вертикальный насосный дренаж из скважин. Горизонтальный дренаж, однако, при глубине дрен 3-3,5 м может за 4-5 лет работы успешно опреснить сами грунтовые воды и создать возможность поддержания их уровня на глубине 2,5-2,75 м. Таким образом, для устойчивого освоения орошаемых засоленных почв необходимо осуществить следующие мелиорации:
Если на вновь орошаемой территории грунтовые воды находятся на глубине 5-12 и, то для того, чтобы они не поднимались до критического уровня, должен быть сооружен и введен в действие (одновременно с оросительной сетью и орошением) глубокий горизонтальный или вертикальный насосный дренаж.
Если минерализованные грунтовые воды уже залегают близко к поверхности (1-2 м), то необходимо снизить их горизонт с помощью строительства глубокого дренажа до уровня ниже критического. В зависимости от климатических, геохимических, почвенных и агрофизиологических условий горизонт соленых грунтовых вод приходится держать на 1,75-3 и - на 25-50 см глубже критического.
С помощью капитальных промывок и дренажа снизить засоленность корнеобитаемого слоя почвы с 2-1% до содержания солей не более 0,2-0,3%.
С помощью вегетационных поливов поддерживать на полях нисходящие токи солевых растворов, не допускать или максимально снижать сезонное засоление почв.
С помощью промывок, поливов и работы глубокого дренажа постепенно рассолить грунтовые воды до величины, близкой к критической концентрации.
Только полное рассоление почв до содержания солей 0,2-0,3% и опреснение грунтовых вод до концентрации 2-3 г/л (или снижение их уровня до 4-5 м) гарантирует орошаемые почвы от реставрации засоленности и обеспечивает наиболее высокие урожаи.
Совместная работа промывок, горизонтального и вертикального дренажей выполняет при этом важнейшую задачу мелиорации и профилактики орошаемых почв, а именно удаление (эвакуация) токсических солей из системы почва⇔вода.
На рис. 37 и 37а приводятся иллюстрации эффективной мелиорации сильнозасоленных почв в Таджикистане и Румынии с помощью глубокого дренажа, промывок и орошения. Снижен уровень грунтовых вод на 1,5-2,½, в 10-5 раз уменьшен запас солей в почвах полей, резко снижена минерализация грунтовых вод с приближением ее к 5-3 г/л и даже к 2-1 г/л.
Критическая глубина залегания минерализованных грунтовых вод и работа дренажа

По завершению процесса рассоления почв и грунтовых вод начинается нормальный эксплуатационный период, когда работа дренажа должна продолжаться, но уже для систематического удаления вновь поступающих и образующихся солей от оросительных вод и выветривания минералов. К сожалению, дренажные каналы и скважины часто выходят из строя вследствие заиления, оползания, зарастания и т.д. Это вызывает реставрацию засоленности и заболоченности почв. Вертикальный насосный дренаж из скважин снижает не только напорность,но и уровень грунтовых вод, чем обеспечиваются нисходящие токи солей и их вынос. В случае, когда откачиваемые грунтовые воды мало засолены (1 г/л) их с успехом можно использовать для орошения прилегающих территорий (положительный опыт Калифорнии, Аризоны в США, Пакистана и Индии).
В тех случаях, когда откачиваемая подземная вода минерализована (5-7 г/л), ее использование для орошения должно быть очень осторожным и с условием промывного режима и отвода солей дренажем. Минерализованные воды с концентрацией солей 10-15 г/л лучше всего для орошения не использовать.
Критическая глубина залегания минерализованных грунтовых вод и работа дренажа