Поиск

Промывки солончаков без дренажа
26.06.2015

Промывки без дренажа практически могут иметь место в двух принципиально различных гидрогеологических условиях, а именно:
1) грунтовые воды имеют явно выраженный боковой отток, они подвижны; залегают обычно в песке или галечнике;
2) грунтовые воды оттока не имеют, они неподвижны.
В первом случае мы очевидно имеем не более как естественный дренаж, и потому самые промывки осуществляются здесь так же просто, как и при дренаже искусственном: всякая порция промывных вод достигает уровня грунтовых вод и их потоком уносится за пределы промываемой территории.
Этим достигается абсолютное рассолонение ее. Скорость промывок определяется свойствами почвогрунта, его мощностью до уровня грунтовых вод и скоростью потока последних.
Ряд значительных ирригационных районов, например в Средней Азии, обладает подвижными грунтовыми водами в типичном их выражении. Таковы верхняя и средняя части поймы р. Чирчик, верхняя часть долины Зарявшана, многие верховья конусов выносов предгорных равнин и др.
Гораздо более сложным представляется второй случай, когда грунтовые воды неподвижны или обладают очень слабым оттоком, т. е. территория практически не дренирована. Этот случай мы должны проанализировать ближе, так как такого рода территории весьма обширны (практически большинство орошаемых площадей Средней Азии и Закавказья, за исключением предгорных лессовых склонов), на них население исстари ведет в широком масштабе промывки без дренажа, а в настоящее время, в условиях крупных совхозных и колхозных хозяйств, это мероприятие должно приобрести еще более широкое развитие, но непременно более организованное, плановое и продуманное в соответствии с наличными природными (климатическими, почвенными и гидрогеологическими) и хозяйственными условиями.
Принципиальное отличие промывок при неподвижных грунтовых водах от промывок с дренажем или на фоне грунтового потока заключается в том, что общий солевой баланс промываемой территории остается неизменным.
В самом деле, совершенно очевидно, что в этих условиях всякая порция промывных вод, опускаясь до уровня грунтовых вод, поднимает их уровень и обогащается общим запасом солей. Внутри же самого почвогрунта происходит лишь перемещение солевых запасов по отдельным горизонтам. Эти два основных обстоятельства — неизменность солевых запасов и неизбежность подъема уровня грунтовых вод — придают промывкам без дренажа их основное и общее свойство, это известную эфемерность, кратковременность, неустойчивость их эффекта. Здесь процесс по существу является обратимым, замкнутым в себе самом: промывая поверхностные горизонты почвы, мы одновременно поднимаем уровень грунтовых вод, т. е. улучшаем условия капиллярного снабжения поверхности почвы солевыми растворами и следовательно усиливаем угрозу обратного осолонения поверхности почвы.
В практике только в редких случаях, обычно на новых землях при начале орошения, грунтовые воды находятся на глубинах заведомо ниже зоны капиллярного поднятия, и следовательно здесь осторожные промывки не создают сразу подъема их до уровня капиллярного подпора. Обычно же промывать приходится территории, на которых грунтовые воды находятся в пределах 2—4 м от поверхности. При этих условиях очевидно, что всякая промывка чрезвычайно резко обостряет энергию капиллярного питания поверхности почвы и следовательно угрозу засоления. Выше мы достаточно подробно иллюстрировали значение этого фактора для осолонения и потому здесь лишь констатируем, что реставрация осолонения здесь неизбежна, и следовательно известная перманентность, повторяемость промывок, есть обязательная черта, присущая этому способу мелиорирования.
Раз это так, то практически вопрос эффективности промывок без дренажа сводится лишь к тому, как скоро эта реставрация осолонения наступает и каким образом промывку отрегулировать так, чтобы эта последняя не отражалась на продуктивности культивируемых растений. Очевидно, что вопрос скорости осолонения решается, при всех прочих равных условиях, высотой уровня грунтовых вод, до которого они поднимаются промывками. Можно легко представить себе такое положение, когда осолонение поля, начинаясь сейчас же после промывки, тем не менее достигает предельных для растений -степеней лишь поздней осенью, и урожай таким образом как бы уходит от вредного их действия. Такое состояния поля, а более конкретно — состояние уровня грунтовых вод, может быть названо предельным для данных условий.
Очевидно, что хозяйство вести в этих условиях можно, но оно крайне напряженно как в силу постоянной угрозы захвата культуры осолонением и следовательно понижения урожая, так и в силу потребности в ежегодном возобновлении промывок. По-видимому, многие ирригационные районы из числа перечисленных выше находятся в настоящее время в состоянии такого предельного напряжения. Всякое повышение уровня воды сверх этого предела очевидно будет создавать более интенсивное осолонение, захватывать растения в период его развития и тем самым понижать его урожай. Наоборот, понижение уровня ниже предела будет обеспечивать более устойчивый урожай и, далее, может даже исключить необходимость ежегодных промывок, сделав их более редкими, периодическими.
Конечный уровень грунтовых вод после промывок зависит от исходной глубины залегания их зеркала и от того объема промывных вод, который здесь дается. Численно этот объем должен выразиться следовательно величиной свободной порозности грунта на протяжении от исходного уровня зеркала вод до верхнего предельного уровня. Это и будет емкостью грунта для промывных вод.
В каждом частном случае она должна быть определена экспериментально. Отсюда непосредственно следует, что для каждой данной территории общий объем промывок (т. е. большое количество площадей, но с малыми нормами промывок, или, наоборот, малое количество площадей, но с обильными промывками) всегда строго ограничен в своем верхнем пределе. Эта черта является весьма характерной и очень существенной для данного вида мелиораций. Реальное приведение объема промывок в соответствие с емкостью грунта для воды есть основная задача рациональной организации промывок без дренажа.
Для того чтобы иллюстрировать, какого порядка величины емкости грунта для промывных вод мы наблюдаем в природе, приведем случай для Голодной степи, характеризующий относительно большую емкость. Измерялись общая скважность и естественная влажность 5-метровой толщи грунта от поверхности и до уровня грунтовой воды. В среднем скважность оказалась равной 50%, а средняя объемная влажность для всех слоев — 18,5%. Таким образом свободная порозность, которая может быть заполнена промывными водами, была равна 31,5%. Объем метровой толщи почвы на 1 га равен 10 000 м3, следовательно объем пор в нем равен 3 150 ма; принимая, что по крайней мере 1 м верхней толщи мы должны оставить свободным от воды, получим максимальный объем воды, который может быть дан на 1 га, равным 12 600 м3. Этот объем значительный, но тем не менее, по опытным данным, минимальный при промывке явных солончаков. Культивируемые поля, но осолоняющиеся и требующие регулирования солевого режима, обычно не требуют таких масс воды, но вместе с тем они никогда не имеют столь глубокого уровня грунтовых вод. Обычно он не опускается здесь ниже 3 м, и тогда емкость сильно изменяется. Так например для того же случая, но для толщи грунта в 3 м над уровнем грунтовой воды, средняя объемная влажность повышается до 25,6%, и следовательно свободная порозность грунта падает до 24,4 %.
Свободный объем пор в метровой толще при этих условиях равен всего 2 440 м3, что дает уже норму промывки, обычно требующуюся и применяющуюся в практике. При уровне грунтовой воды на 2 м свободный объем пор падает до 20%, и следовательно емкость метровой толщи уменьшается до 2 000 м3.
Эти ориентировочные расчеты наглядно показывают, с какой осторожностью следует подходить к организации промывок при отсутствии оттока грунтовых вод и что следовательно основной задачей таких промывок является осуществление их минимальными нормами воды.
Коренное население наших ирригационных районов, как указано выше, чрезвычайно широко пользуется приемом промывок осолоненных земель без дренажа. Названные выше районы, можно считать, целиком обеспечинают свое существование такого рода промывками. Конечно население не рассчитывает своих промывок по емкости грунта, в этом смысле их организация дела несомненно во многом нерациональна, тем не менее оно в основном решило эту задачу предельной или близкой к ней нагрузки, и решило путем векового опыта ведения хозяйства.
Весьма интересно и практически важно для дальнейшего развития дела проанализировать, какими же методами задача оказалась в основном решенной.
Нужно признать, что основным методом решения оказалось уменьшение процента фактического с.-х. использования площадей от всей обарыченной территории. Обследования показывают, что в упомянутых районах загрузка территории опускается иногда до 30% и почти никогда не поднимается выше 60%. Таким образом пахотные земли оказываются разбросанными среди пустырей, грубо говоря, равновеликих им по площади. Такое положение вещей, явно неприемлемое с общехозяйственной точки зрения, особенно в период строительства крупных механизированных хозяйств, тем не менее по существу имеет глубокий гидрологический смысл в условиях применения рассматриваемого способа промывок. Это значение перелогов заключается в следующих обстоятельствах. Грунты перелогов являются добавочными водоприемниками для промывных вод. При промывках полей непосредственно под ними неизбежно создаются как бы бугры грунтовых вод, значительно превышающие по своему положению уровень грунтовых вод под перелогами. В силу этого устанавливается гидростатический напор и некоторый сток в это понижение, — рассасывание бугра. Во-вторых, перелоги являются как бы добавочными испарительными чашками, непрерывно подтягивающими капиллярно воду к поверхности и тем самым понижающими общий уровень грунтовых вод. В этом процессе испарения грунтовых вод одновременно осуществляются и передвижение к поверхности солей и их концентрация здесь.
И действительно в природе мы наблюдаем обычно, что перелоги между поливными полями весьма сильно осолонены. Таким образом в этом процессе осуществляется как бы и некоторое абсолютное рассолонение собственно культивируемых территорий за счет перемещения их солевых запасов на соседние территории. В большинстве районов, применяющих промывки без дренажа, мы, по-видимому, и наблюдаем некоторое, вековой культурой установившееся, равновесие между поливными и переложными территориями, позволяющее первым довольно устойчиво существовать.
Этим же влиянием перелогов объясняются и наблюдаемые факты удачных промывок без дренажа небольших площадей (обычно измеряемых единицами гектаров), расположенных на сильно осолоненных территориях. Однако необходимо подчеркнуть, что наши современные мероприятия должны быть построены в разрезе задач крупного социалистического хозяйства, и следовательно опыт допотопного карликового хозяйства не может быть перенесен чисто механически в эти новые условия. Ясно, что в рассматриваемых нами условиях перелоги никоим образом не приходится рассматривать как явление случайное, а, о другой стороны, нельзя упрощенно подходить и к вопросу их освоения. В случае когда мы имеем дело с уже установившейся предельной загрузкой, простое включение перелогов в оборот и их поливы вызовут только общее ухудшение гидрогеологического режима и обратное перемещение на старые поля уже вымытых солей. Очевидно, что, исключая из оборота один конденсатор грунтовых вод и солей (перелоги), мы должны создать взамен какой-то другой, и таковым может быть только искусственная водоотводящая для грунтовых вод и следовательно глубокая сеть каналов.
Оценивая описанную здесь систему чересполосного орошения с точки зрения ее гидрологической сущности, мы можем следовательно констатировать, что здесь, на фоне неподвижных грунтовых вод, создаются искусственно условия вод подвижных, отточных, но не за счет работы дрен, а за счет движения общей массы воды от поливной территории к перелогам. Это движение конечно медленно, и для проявлений его эффекта решающее значение имеет время.
Практика земледелия, по-видимому, хорошо учла и это обстоятельство, осуществляя промывки с осени и стараясь закончить их возможно ранее весной. При этих условиях от момента промывки и до лета, когда капиллярные токи и осолонение осуществляются особенно энергично, остается достаточно большой период времени, и поднятые грунтовые воды успевают в значительной мере рассосаться и понизить свой уровень. Таким образом энергия последующего осолонения существенно задерживается. Можно указать, что режим зимних поливов представляется весьма целесообразным еще и по следующим соображениям: во-первых, здесь могут быть применены минимальные промывные нормы, так как на почве, уже насыщенной оросительной водой, существенный промывной эффект будут оказывать естественные зимние осадки любых размеров; во-вторых, известно, что в зимний период в охлажденных поверхностных слоях почвы возможно осуществление конденсации водяных паров в значительных размерах. Если почва в этот момент уже насыщена водой, то конденсированная вода должна будет опускаться вниз, и таким образом будет получаться добавочный промывной эффект.
Все это заставляет признать, что зимние поливы являются мероприятием весьма целесообразным и заслуживающим самой широкой рекомендации. В условиях бессточных, недренированных районов необходимо однако помнить, что емкость грунта для промывных вод всегда ограничена, и переход за предельную нагрузку приведет не к положительным, а к отрицательным результатам. Как мы уже упомянули, в ряде туземных ирригационных систем эта предельная нагрузка и выражается, по-видимому, установившимся соотношением поливных территорий и перелогов. Однако в другом ряде районов исторически складывавшаяся обстановка не позволяла вести широко чересполосное земледелие, заставляла повышать коэффициент использования земельной территории, и здесь должен был быть найден другой способ регулирования голевого режима. Он и был найден в устройстве глубокой водоотводящей сети, обеспечивающей в той или иной мере отток грунтовых вод. И в самом деле, просматривая такие осолоненные районы, как низовья Зарявшала (б. Бухара) и центральную Фергану, мы видим в них густую сеть так называемых закеш, зауров, именно водоотводных сбросных канав. В Хорезме роль этих нодоотводных канав выполняют в известной мере сильно углубленные оросительные каналы. Таким образом в этих районах водоотводная сеть играет решающую роль, и потому поддержание ее в порядке, своевременная расчистка и углубление должны явиться существеннейшими мероприятиями в борьбе за урожай. Отсюда также следует, что при всех случаях уплотнения ирригационных территорий, в частности при организации совхозных и колхозных хозяйств, вопросу организация водоотводной сети, правильно рассчитанной, построенной и эксплоатируемой, должно быть отведено первенствующее место. Только, таким образом можно обеспечить здесь устойчивое, продуктивное, отвечающее современным требованиям хозяйство.