Поиск

Засоление почв при мелиорации
26.06.2015

Вторичное засоление при орошении

В практике весьма нередки случаи, когда почвы, в своем исходном состоянии совсем не осолоненные или осолоненные весьма слабо, после их мелиорации превращаются в солончаки, непригодные к с.-х. использованию без дополнительных специальных мероприятий по рассолонению их. Это явление так называемого вторичного засоления (после мелиорирования) наиболее широко проявляется при орошении, здесь оно представляет собой часто главную опасность предприятия, но наблюдается оно иногда и в ряде специальных случаев осушения.
Причины вторичного засоления. Значение грунтовых вод и их характера

Основной причиной засоления почв при орошении является резкое общее нарушение бытового гидрологического (водного) режима почвы.
Необходимой предпосылкой для этого служит наличие солевых запасов в глубоких толщах почвогрунта или в грунтовой воде или наконец засоленные оросительные воды.
Общим случаем является засоление за счет солевых запасов грунта и грунтовых вод, засоление же за счет оросительных вод, вообще говоря, есть частный случай, но при некоторых условиях могущий иметь существенное практическое значение.
Мы рассмотрим сначала схему явления первого общего случая, подразделив его на два принципиально различных варианта: вариант А — осолонение в связи с общим подъемом уровня грунтовой воды на орошаемой территории — и вариант Б — осолонение без подъема уровня грунтовой воды.
Вариант А. Нарушение бытового гидрологического режима почвы определяется теми большими количествами воды, которые обычно подаются на единицу территории при ее орошении. В коренных ирригационных районах с летними культурами в среднем можно считать подачу воды на поля в количестве 5 000 м3 в год. Кроме того в среднем же коэффициент полезного действия оросительной системы можно принять равным 0,5; следовательно на орошаемую территорию брутто подается воды за год около 10 000 м3 на гектар, или 1 000 мм осадков.
Расходование этой воды слагается из следующих элементов: 5 000 м3 воды каналов почти полностью (за исключением небольшой части, тратящейся на испарение с открытой водной поверхности) идет на фильтрацию в толщу грунта и питание грунтовой воды. Из 5 000 м3 воды, выливаемой собственно на поля, большая часть расходуется на транспирацию растений и испарение почвой. Однако при обычных нормах полива, не рассчитанных по величине предельной влагоемкости почвы, а превышающих ее, часть воды проходит ниже корнеобитаемой зоны и также идет на питание грунтовой воды. Эти потери могут достигать 10—40% поливной нормы.
В результате этих двойных потерь на фильтрацию неизбежно осуществляется общий подъем грунтовых вод на орошаемой (и соседней) территории.
По-видимому в этом процессе подъема, грунтовых вод существенная роль принадлежит также общему изменению при орошении теплового режима почвы и условий испарения с поверхности ее. В установлении бытового уровня грунтовых вод несомненную роль играют потери их на испарение через толщу почвы. При орошении мы, по-видимому, полностью исключаем потери грунтовых вод на испарение, так как ирригационными водами на поверхности почвы создается как бы сплошная влажная завеса, которая и насыщает парами воды в надлежащей степени окружающую атмосферу. Это исключение одного из источников расхода грунтовой воды очевидно должно трансформироваться в поднятие их зеркала к поверхности земли. К сожалению в настоящее время нельзя привести никаких, даже ориентировочных, цифровых показателей роли этого фактора, но он представляется нам существенным и подлежащим изучению и анализу.
Суммарная энергия подъема грунтовой воды и верхний предел его определяются в каждом частном случае, при данной норме подачи оросительной воды, местными гидрогеологическими условиями. Из них решающими являются водопроницаемость всей толщи грунта и скорость оттока грунтовых вод.
В случае когда в толще грунта имеют место глинистые водонепроницаемые прослойки, возможно образование нового горизонта грунтовых вод, не связанного с основным. Он может существовать или только временно, в поливной период, или постоянно, и тогда обычно смыкается в конце концов с постоянными грунтовыми водами.
В случае отсутствия водонепроницаемых прослоек фильтрационные воды прямо ложатся на бытовые грунтовые воды. Последние могут представлять два крайних, принципиально различных, случая, а именно: или грунтовый поток той или иной скорости и расхода или, наоборот, бессточный замкнутый грунтовый бассейн. В первом случае новый уровень грунтовой воды будет представлять собой равнодействующую энергии оттока грунтовой воды и притока фильтрационной. Подъем уровня идет в этих условиях во всяком случае всегда замедленным темпом, так как по мере поднятия уровня зеркала напорный градиент увеличивается и следовательно увеличивается расход потока.
Когда грунтовый бассейн бессточен, тогда вся фильтрационная вода идет непосредственно на поднятие уровня его. Для этого простейшего случая можно сделать грубый элементарный подсчет, характеризующий возможную энергию подъема грунтовых вод при данных условиях.
Допустим, по предыдущему, что общее количество фильтрационных вод измеряется 500 мм в год.
Порозность грунта пусть будет равна 40 %, и распределение влажности грунта над уровнем грунтовой воды отвечает графику предельной влагоемкости. Тогда свободная порозность, которая может быть выполнена фильтрационной водой, будет равна общей порозности без величины максимальной молекулярной влагоемкости, выраженной в объемных процентах. Допустим, что последняя равна 15%, тогда следовательно свободная порозность равна 40—15—25% от объема почвы.
При этом условии высота подъема уровня грунтовой воды выразится величиной
500*100/25 = 2 000 мм = 2 м в год.

Наблюдения показывают, что в практике величины этого порядка действительно имеют место. Так например на Голодностепской опытнооросительной станции, расположенной на вновь орошенных землях рядом с совхозом Пахта-Aрал, динамика грунтовых вод выразилась следующими кривыми (Петров и Коньков, черт. 25 и 26).
На чертежах мы видим, что в зоне, ближайшей к каналу Л-20, уровень грунтовых вод за Период с 20 апреля 1925 г. до 1 октября 1927 г. поднялся более чем на 5 м, а на расстоянии около 2,5 км от него — на 2,5 м. Этот подъем распространяется и на сухую неорошаемую степь, затухая лишь на шестом километре от канала. Необходимо отметить, что подъем вод на этом участке несомненно несколько замедлен тем обстоятельством, что он граничит с сухой степью, и в этом направлении осуществляется некоторый местный отток грунтовой воды.
Засоление почв при мелиорации
Засоление почв при мелиорации

Аналогичные замеры в совхозе Баяут (Голодная степь) в 1028 г. показали, что на полях первого года орошения уровень грунтовой воды поднялся на 2 м, на полях же пятого года на 3—4 м. Замедленный темп подъема вод в этом совхозе несомненно стоит в связи с тем обстоятельством, что, во-первых, здесь в первые годы орошения поливная площадь была незначительной (около 3 000 га), а, во-вторых, орошение здесь машинное и потому неизбежно с пониженными нормами подачи воды. Дальнейших наблюдений за движением грунтовых вод здесь к сожалению нет.
Когда уровень грунтовых вод поднимается такими темпами, то в условиях бессточных грунтовых вод он быстро, через 3-,5 лет, подходит близко к уровню поверхности земли, и тогда начинается энергичное засоление ее капиллярными токами. Это характерно для всех решительно ирригационных площадей аналогичного гидрогеологического строения, характерно оно и для Голодной степи в целом и в частности для совхоза Пахта-Арал, где осолонение в последние годы приняло угрожающие размеры. Так в 1931 г. из общей площади в 6 100 га было засолено всего 655 га. В 1932 г. засоление охватило уже площадь в 2 003 га, из них 1176 га сильно и 827 га слабо. Таким образом засоление за год более чем утроилось и достигло 33% всей площади. Аналогичный случай имеет место в совхозе Кара-Чала (Закавказье, Сальянская степь). Здесь за три года орошения засолилось около 2 000 га, что составило 20% всей территории совхоза.
Меры, предупреждающие или задерживающие этот неизбежный ход процесса, заключаются в уменьшении всеми способами объема фильтрационных вод, что достигается облицовкой каналов, правильным водооборотом, рациональными поливными нормами. Крупное значение имеет севооборот, определяющий собой общую норму подачи воды на поля и длительность сезонной работы системы. Так например эффект орошения в хлопково-люцерновом районе, где система работает непрерывно не менее 8—10 мес., и в районе пшеничном, где работа системы может быть ограничена 3—4 месяцами, будет несомненно иным.
Также громадное значение имеет степень фактической загрузки территории: там, где она используется полностью, поднятие грунтовых вод идет наиболее быстро; при перемежаемости орошаемых и не орошаемых территорий удается иногда не допускать поднятия грунтовых вод до катастрофического уровня.
Очевидно, что там, где осуществить эти предупредительные меры нельзя, там необходимо прямое регулирование грунтовых вод гидротехническими дренажными сооружениями.
Другой тип явления наблюдается в случае подвижных грунтовых вод, имеющих постоянный отток. Примером его может служить Ташкентский район. Бытовые грунтовые воды лежат здесь на уровнях. 20—40 м и имеют резко выраженный уклон по направлению от гор к реке Сыр-Дарье. Вековое орошение здесь также вызвало резкий подъем грунтовых вод, однако зеркало их остановилось на уровнях
5—10 м от поверхности, и потому здесь осолонение не имеет места. Исключение представляют лишь некоторые местные понижения, где уровень грунтовых вод достигает 2 м и менее, и здесь проявляются заболачивание и засоление.
Вариант Б. Более сложен вопрос о возможности осолонения поверхности почвы без участия грунтовых вод.
Мы знаем, что в природе широко распространены случаи, когда грунтовые воды весьма глубоки, тогда как солевые запасы в почве располагаются на глубинах всего 30—100 см от поверхности. Если мы в этом случае будем орошать почву, следовательно поливными водами смачивать солевые горизонты (не поднимая конечно уровня грунтовых вод), то возникает вопрос, — не произойдет ли и в этом случае передвижение солей кверху и осолонение поверхности. Этот вопрос в настоящее время остается почти не изученным. Если придерживаться упрощенной точки зрения (не всегда, как мы знаем, справедливой) о том, что вода и следовательно солевой раствор всегда передвигаются из более влажного слоя к более сухому, то естественно притти к выводу, что по мере подсыхания поверхностного горизонта к нему будет двигаться солевой раствор из более влажного, солевого горизонта и следовательно осолонение будет неизбежно. Однако анализ условий движения воды в висячем капилляре (а в данном случае мы имеем дело именно с ним) дает повод думать, что здесь такое капиллярное движение осуществляться не может. Следовательно речь может итти либо о пленочном движении либо о процессах диффузии солевых растворов. Оба эти процесса иного порядка, чем обычное капиллярное движение, и эффект их, при наличии все же нисходящего тока воды при поливе, становится сомнительным. С другой стороны, необходимо однако помнить, что в почве мы имеем дело не с простым трубчатым капилляром, а с капилляром четочным, в котором движение воды вверх может, как мы показывали выше, осуществляться и при условии висячей четки. Этот процесс особенно легко себе представить в грунте, не однородном по сложению, а слоистом. В этом случае над слоями менее водопроницаемыми всегда будет наблюдаться временный застой воды. А так как капиллярные токи вверх осуществляются непрерывно, то в эти моменты застоя очевидно будет происходить прямая подача солевых растворов как бы от уровня грунтовой воды, и следовательно осолонение поверхности легко будет осуществляться.
До последнего времени вопрос о возможности осолонения почвы без участия грунтовых вод не вмел особо актуального значения в условиях ирригационного хозяйства, так как здесь всюду господствовал процесс поднятия уровня грунтовых вод и следовательно осолонение под их непосредственным влиянием. Однако в настоящее время, с выдвижением на широкую арену нового способа орошения, именно дождевания, вопрос становится в совершенно иную плоскость. В самом деле, одной из существенных особенностей способа дождевания является возможность давать на поле такие количества воды, которые совершенно исключили бы возможность просачивания ее в грунтовые воды и следовательно подъем их уровня за этот счет. Тем не менее мы при этом в большинстве случаев практически не избежим все же смачивания солевых горизонтов. Будет ли при этом происходить осолонение поверхности? Если не будет, то очевидно, что, применяя метод дождевания, мы смогли бы освоить обширные территории земель, засоленных на некоторой глубине, и в частности солонцовые почвы без дренажных устройств. Это одна из особо заманчивых сторон дождевания. Однако если осолонение происходить все равно будет, то это преимущество дождевания в известной мере отпадает. В целях выяснения поставленных здесь вопросов в лаборатории ВНИИГиМа были проделаны опыты (Гороховой) в стеклянных разборных трубках и на монолитах.
Полученные в этих опытах результаты показали, что в зависимости от строения грунта характер передвижения солей в нем без подпора грунтовых вод может варьировать, но в большинстве случаев поднятие их кверху осуществляется довольно энергично.
Специальных наблюдений по этому вопросу в поле до сих пор к сожалению не было, тем не менее, по-видимому, этот тип явления очень широко распространен. В подтверждение этого укажем на чрезвычайно любопытные в этом отношении данные, полученные на станции удобрений под Ташкентом, в отношении передвижения при поливе нитратов (Жориков и Бородина, черт. 27). Здесь в течение короткого периода времени, всего в 5 дней, капиллярное движение захватило в резко выраженной форме мощную толщу почвы до 100 см.
Нужно признать настоятельно необходимым организацию систематических полевых наблюдений за этого рода процессами.
Засоление почв при мелиорации


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *