Поиск

Развитие пойменных мелиораций
17.08.2015

В нечерноземной полосе России использование пойменных земель под сенокосы и пастбища, огороды, сады и пашни уходит в далекое прошлое. Наиболее интенсивно использовались поймы, расположенные около городов и населенных пунктов.
Раскопки, произведенные в Древнем Новгороде, расположенном на берегу р. Волхова, говорят о применении в XI в. дренажа для осушения городских территорий.
На рисунке 6 изображены конструкции деревянных дрен, найденных при раскопках в Древнем Новгороде и Москве. Соединение дрен, поступающих с разных участков осушаемой территории, осуществлялось через срубные или дощатые деревянные колодцы. В стыках и местах поворота для предупреждения заиления трубы обертывали берестой, которая сохранилась до нашего времени.
При раскопках в Древнем Новгороде закрытые осушительные системы обнаружены на Ярославовом Дворище, Софийской стороне, на Великой, Холопьей и других улицах. Вода из дренажных систем отводилась в р. Волхов.
В Москве были осушены многие пониженные участки города, в частности расположенные на пойменных землях р. Москвы и ее притоков Неглинки, Яузы и др. При раскопках в Мытном переулке найдены построенные в XIV — XV вв. жердяные и хворостяные дрены. В Зарядье на глубине 4,2—4,8 м обнаружены закрытые осушительные системы из деревянных труб в виде соединенных друг с другом выдолбленных половин. Позднее для осушения использовали гончарный дренаж.
В пойме р. Москвы уже несколько столетий назад выращивали овощи и фрукты.
Н.Я. Шерстобоев сделал краткий обзор проведенных в нашей стране гидротехнических (в том числе и осушительных) работ, хотя и без анализа методов осушения.
Выдающимся произведением является капитальный труд Г. Энгельмана (1810 г.), в котором обобщен отечественный и заграничный опыт по осушению, сделаны обширные теоретические обобщения, дана классификация основных причин заболачивания земель и приведены методы борьбы с заболачиванием земель вообще и пойм в частности.

Развитие пойменных мелиораций

Попытки осушения пойменных болот предпринимались еще при Петре I. У с. Дединово была спрямлена устьевая часть р. Цны, левого притока р. Оки, для осушения прилегающей к ней поймы. После спрямления реки уклон ее увеличился, уровни понизились и вода стала быстрее сходить с поймы. Тогда же было начато осушение Стрельнинского болота, С 1802 г, осушение этого болота проводил Г. Энгельман оригинальными методами. С окружающих возвышенностей в болото площадью 1090 га, примыкающее к р. Стрелке, поступали поверхностные и грунтовые воды (рис. 7). На западе оно граничило с каналом, который питал Петергофские фонтаны. В северной части болота протекала р. Черная, приток р. Стрелки.
Осушение болота произведено регулированием водоприемника, заменой меандрирующей заболоченной речки глубоким каналом, сетью редких глубоких каналов, взаимно перпендикулярных друг к другу, и выводом воды из отдельных западин и понижений закрытым фашинным дренажем.
С середины XIX в. для осушения сельскохозяйственных земель стали применять гончарный дренаж. Одним из первых объектов, осушенных гончарным дренажем в России, является участок пойменных земель Белорусской сельскохозяйственной академии. Осушение выполнено в 1853—1863 гг. по проекту и под руководством А.Н. Козловского.
Осушенный гончарным дренажем участок «Иваново» в пойме р. Прони сложен среднеразложившимся торфом, который в притеррасной части сменяется песчаными почвами прилегающих склонов, а в прирусловой части погребен под суглинками. Грунтовые воды были основной причиной ее заболачивания.
Перехват и понижение уровня грунтовых вод, поступающих со склонов, осуществлен обводной (головной) дреной, заложенной в песке на глубину до 2 м. Для повышения эффективности головной дрены от нее опущены гончарные трубы (вертикальные колодцы) диаметром 64 или 67 мм, соединяемые с трубами диаметром 25 или 38 мм, на глубину 2—2,5 м на расстоянии 21—25 м друг от друга. Дрены соединяются с вертикальными колодцами и коллектором.
В песке-плывуне притеррасной части дрены диаметром 25 или 64 мм уложены в две нитки. В торфе дрены переходят в одну нитку диаметром 50 мм.
Коллекторы состоят из гончарных труб диаметром 75, 100 и 127 мм, уложенных в траншею в 1—4 нитки с уклоном 0,003—0,0007 на глубину от 1,5 до 2—2,5 м. Устья коллекторов выведены к водоприемнику через открытые каналы длиной от 3 до 23 м и закреплены деревянной трубой на сваях или кирпичной кладкой. Коллекторы соединены через колодцы-отстойники потайного типа из гончарных труб и из кирпича.
Муфты, обкладка стыков мхом и черепками не защитили дрены в песке-плывуне: две нитки труб на 80—100% площади их поперечного сечения заполнились песком. В торфе и суглинке при укладке дрен с уклоном 0,005 полное заиление трубок наблюдалось редко. Чем меньше диаметр дрен, тем сильнее они заилились.
Деревянные устья коллекторов сгнили, кирпичные разрушились; выводные каналы заплыли и заросли. Закупорка и зарастание дрен, разрушение устьев коллекторов и смотровых колодцев привели к подъему грунтовых вод, новому заболачиванию поймы, развитию болотной растительности. Через 100 лет (1957 г.) дренаж был восстановлен, и в 1959 г. на пойме р. Прони получен урожай сена многолетних трав 90 ц/га.
Опыт работы одного из первых дренажей в России показывает, что при правильной эксплуатации, отсутствии деревянных частей в сооружениях дренаж может нормально работать более 100 лет.
В 1873 г. были организованы две экспедиции: Западная (под руководством И.И. Жилинского) для осушения Полесья и Северная (под руководством Августиновича) для производства осушительных работ в Петербургской, Новгородской, Псковской, Олонецкой губерниях и в Прибалтийском крае. Затем в 1876 г. Западной экспедиции были поручены осушительные работы в центральных губернях (Владимирской, Московской, Рязанской и Тверской). Под руководством И.И. Жилинского в 1895—3904 гг, осушались болота Барабинской степи,
Эти экспедиции выработали оригинальные методы осушения, соответствовавшие огромным осушаемым территориям, уровню науки и техники того времени. Осушительные системы состояли из отрегулированных рек-водоприемников или главных каналов, магистральных и боковых разных порядков и нагорных каналов.
Осушение имело целью предварительную канализацию территорий для улучшения сенокосов, пастбищ и лесов с возможностью дальнейшего осушения под зерновые и овощные культуры. Для лесосплава и регулирования водного режима устраивали шлюзы.
Следует отметить, что системы осушения для Полесья, центральных, северо-западных областей и Сибири были одинаковые, хотя природные условия их резко отличные. При этом хотя и проводились топографические, почвенные, гидрологические, гидрогеологические исследования, но. не все материалы использовались.
Земляные работы в то время выполнялись вручную (с помощью лопат и тачек) русскими, белорусскими, украинскими и прибалтийскими крестьянами в крайне тяжелых условиях.
Ho несмотря на экономические трудности и рутину, была проделана колоссальная полезная для страны работа, благоприятные последствия которой сказываются до сих пор. Работы экспедиций явились целым этапом в развитии осушения в России, хотя они проводились главным образом на казенных и помещичьих землях. В Полесье осушенные казенные земли составляли 49%, помещичьи 50,1 % и крестьянские всего лишь 0,8%.
Кроме практических работ уже перед Великой Октябрьской социалистической революцией стали развиваться исследовательские работы на пойменных землях. Примером может служить основанное в 1914 г. опытное поле на пойменных землях р. Яхромы, которое существует до сих пор. На нем исследовались вопросы осушения и освоения пойменных болот под многолетние травы, овощные культуры, картофель и т. д. Плодотворная двадцатилетняя деятельность создателя этого поля Б.А. Оношко оставила глубокий след в решении вопросов освоения пойм. Его капитальный труд «Культура болот» и поныне является актуальным.
Великая Октябрьская социалистическая революция внесла коренные изменения в содержание и развитие мелиоративных работ в нашей стране. Были организованы товарищества по производству мелиоративных работ, Проведено осушение пойм Ирпеня, Супоя, Неруссы, Дубны, Цны, Сежи, Яхромы и других рек с целью улучшения естественных сенокосов и пастбищ, роста леса, использования наиболее повышенных участков пойм под зерновые культуры и овощи.
Методы осушения пойм сводились в этот период в основном к регулированию рек-водоприемников и впадающих в них притоков и на отдельных участках некоторых пойм к устройству мелкой осушительной сети. Эти мероприятия предусматривали главным образом уменьшение продолжительности летнепаводкового затопления.
Для осушения пойм Н.М. Титов предложил способ нагорных магистралей. Помимо существующего главного водоприемника, оставляемого в естественном состоянии или частично регулируемого, создаются еще два вспомогательных водоприемника по окраинам долины (в виде нагорных магистралей) для перехвата притоков, впадающих в реку на протяжении заболоченной территории долины, и изоляции последней от поверхностных и грунтовых вод, стекающих с окружающего водосбора. Проведенные работы по осушению заболоченных пойм превратили непроходимые болота в улучшенные сенокосы и пастбища. Ho они также показали, что естественная смена растительности после осушения хотя и наблюдается, однако без освоения пойм, культуртехнических и агротехнических мероприятий травянистая растительность сменяется кустарниковой, древесной или болотной, и пойма снова заболачивается, становясь непригодной для лугов и пастбищ.
С развитием колхозов и совхозов, созданием отечественных экскаваторов, бульдозеров и другой землеройной техники назрела необходимость более интенсивного использования пойм под многолетние травы, культурные пастбища, овощные и кормовые культуры. Потребовались и более современные способы мелиорации.
За неимением опыта интенсивного осушения пойм на них переносились без достаточного учета природных особенностей методы осушения внепойменных земель.
Выполненные осушительные системы с частой мелкой открытой сетью для использования пойм под луга перестали отвечать требованиям, предъявляемым к ним, при использовании под овощные и кормовые культуры и пастбища. Осушение оказалось недостаточным. Открытая частая сеть стала тормозом для механизации сельскохозяйственных работ и не создавала необходимого водного режима почвы.
Отрегулированные реки-водоприемники оказывали значительное осушительное действие на прилегающие к ним пойменные земли. Они служили не только водоприемниками для впадающих в них каналов, но и сами играли большую осушительную роль. Особенно ярко это выражалось там. где никакой осушительной сети не было. На основании обобщения опыта осушения поймы р. Дубны А.Д. Брудастов выдвинул в 30-х годах идею осушения редкими глубокими каналами (с расстоянием 400—600 м и глубиной 2—3 м), призванными сбросить многолетние запасы воды и понизить грунтовые воды на большую, чем обычно, глубину, чтобы создать в почве емкость для выпадающих на осушаемую поверхность осадков.
После Великой Отечественной войны осушение пойм получило более широкое развитие, возросли площади осушенных земель.
Интенсивное использование пойм потребовало создания мелиоративных систем, обеспечивающих не только отвод, но и подачу воды на поймы в необходимых количествах в периоды недостаточного естественного увлажнения.
Впервые такая мелиоративная система построена на пойме р. Ирпеня на Украине. Отрегулирован водоприемник, проведена осушительная сеть в виде открытых собирателей и кротовых дрен, обеспечивающая своевременный отвод избыточных вод, а для подачи воды в почву в засушливое время на реке и каналах построены шлюзы. Вода подается как самотеком, так и насосными станциями, применяются дождевальные установки. Весенний сток регулируется водохранилищами, построенными на реке и притоках.
Такие же системы построены на поймах pp. Трубеж, Супой и др.
Осушительные системы с заменой открытой сети закрытым дренажем и увлажнением дождеванием построены на пойме pp. Яхромы, Пехорки.
Создание осушительных систем на заболоченных поймах — значительный шаг вперед, хотя они недостаточно совершенны: не регулируют автоматически влажность почвы, продолжительность весеннего затопления и отложение наносов весенними паводковыми водами в соответствии с конкретными условиями каждого года, не везде снабжены надежной дорожной сетью.
В настоящее время начинается широкое комплексное использование и охрана водных и земельных ресурсов в России. Примером научного подхода к решению водохозяйственных проблем может служить осуществляемая «Схема комплексного использования водных и земельных ресурсов Полесской низменности». Схемой предусматривается осушение 3,94 млн. га болот и заболоченных земель, из них 2,2 млн. га в Белоруссии и 1,74 млн. га на Украине. Осушается дренажем площадь 1,18 млн. га, открытой сетью 2,76 млн. га.
В новом варианте, учитывая требования судоходства, р. Припять — главная водная магистраль Полесской низменности не регулируется. Создается 48 обвалованных систем, из них 38 (размером от 0,5 тыс. до 15 тыс. га) в Белоруссии и 10 (размером от 10 тыс. до 115 тыс. га) на Украине. Сток регулируется 34 водохранилищами и прудами, общая площадь которых составляет 169 тыс. га, а полезная емкость — 3,18 млрд. м3.
Предусмотрено обводнение и регулирование почвенной влажности осушаемых земель на площади 2,38 млн. га с подачей воды из водохранилищ, прудов и рек и путем предупредительного шлюзования за счет стока с собственного водосбора. Огородные культуры и пастбища длительного пользования на площади 19 тыс. га будут орошены дождеванием.
Запроектированы противоэрозионные мероприятия, облесение песков и оврагов на площади 277 тыс. га. Улучшается водный режим крупных озер путем регулирования весеннего стока.
Схемой учтено водопотребление рыбными хозяйствами, тепловыми электростанциями, промышленностью, городскими и населенными пунктами. Будут построены новые дороги протяженностью 15 тыс. км. На осушаемых землях дополнительно к существующим создается 82 совхоза с площадью угодий 441 тыс. га. Объем капитальных вложений составит 4,2 млрд. руб., а срок окупаемости 6 лет.
Такое широкое комплексное решение водохозяйственных проблем в связи с мелиорацией земель проводится впервые. При этом неизбежно возникнет ряд новых вопросов и новых решений. В частности, для увлажнения следует шире применять дождевание вместо предупредительного шлюзования, объективнее определять экономическую эффективность и хозяйственную целесообразность создания некоторых водохранилищ в условиях плоского рельефа Полесья, учитывая потери земельных площадей, вызываемые затоплением, Нельзя забывать о борьбе с подтоплением земель и быстрым врастанием мелких водохранилищ.
Более детально следует решать вопросы автоматизации управления водным режимом с учетом требований сельского и лесного хозяйства, рыбоводства, судоходства, промышленности и населения.