Проблема управления процессами подтопления в зоне орошения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблема управления процессами подтопления в зоне орошения

Назревшие проблемы рационального использования водных ресурсов, а также крупномасштабное орошение освоенных земель, нарушающее экологическое равновесие природной среды, потребовали анализа сложившейся ситуации. С 1960-х годов в бассейне р. Амударьи вода на ирригацию расходовалась неэкономно: ее количество росло быстрее, чем расширялись площади орошения. Например, по Каракумскому каналу предусматривался забор воды в 7 км³/год для площади 300 тыс. га. Ещё в самом начале эксплуатации объем забираемой воды в Каракумский канал был значительно выше фактической потребности, поскольку орошаемая площадь была меньше проектной (130 тыс. га новых земель и повышение водообеспеченности на площади 60 тыс. га), а удельные затраты воды на 1 га превысили 40 тыс. м³/год. По среднему и нижнему течению реки Амударьи, где орошается более 900 тыс. га, безвозвратные потери стока составляют 25 км³/год: в частности, 27 тыс. м³/год на 1 га орошаемой площади в Ташаузской и Чарджоуской областях; расширялись процессы подтопления земель в Марийской и Тедженской областях Туркмении.

Освоение в 60-70-е годы прошлого века пустынных земель в Узбекистане с обязательным орошением, строительством крупных водохранилищ и каналов повлекло также за собой экстенсивное использование водных ресурсов.

Напомним, что уменьшение поверхностного притока к Аральскому морю (от 46 км³/год за период 1961-1970 гг. до 4,5 км³/год за период 1986-1990 гг.) и увеличение водопотребления, плюс уменьшение водности рек бассейнов рек Амударьи и Сырдарьи явилось началом гибели Аральского моря. При этом ежегодное уменьшение стока рек в море за последние десятилетие в среднем составило 11 км³/год, в основном за счет увеличения водопотребления в бассейнах Сырдарьи и Амударьи (более 80 % от проектного). В результате подъема и растекания фильтрационных бугров стали подниматься УГВ как на орошаемых массивах, так и на застроенных территориях. В зону влияния грунтовых вод попало большое количество (около 1,5 тыс.) населенных пунктов, расположенных в зоне орошения.

Во многих равнинных орошаемых регионах Узбекистана УГВ повышался со скоростью до 1 м в год и поднялся до 0,5…3 м при исходной глубине 15…20 м до 1960 г., то есть до крупномасштабного освоения и орошения земель. Кроме того, высокое положение уровня грунтовых вод сказывается на подтопленных городских территориях, агрессивно воздействуя на строения, загрязняя источники водоснабжения, подвергая износу подземные коммуникации и повышая стоимость строительства. Изучение причин подтопления и защиты застроенных территорий в аридной зоне представляет собой сложную техническую проблему. В этой связи вопрос о научно-исследовательском подходе к разработке систем мелиоративных мероприятий для городов и поселков в условиях орошения имеет актуальное значение.

В бассейне р. Амударьи находятся в эксплуатации 1,2 тыс. оросительных каналов общей протяженностью около 95 тыс. км, в том числе и межхозяйственных 13,9 тыс. км (из них 1,16 тыс. км в забетонированы), внутрихозяйственных 81,9 тыс. км (из них 1,27 тыс. км в забетонированной в виде лотков и трубопроводов). КПД межхозяйственной сети составляет от 0,70 до 0,83, а внутрихозяйственной - от 0,70 до 0,8; поля - от 0,65 до 0,70.

Протяженность коллекторного звена 1,20 тыс. км, а внутрихозяйственной - 20,8 тыс. км. Удельная протяженность сети составляет от 4,8 до 30 м/га. Подтопление развивается в зоне влияния крупных каналов: Аму-Бухарского, Каршинского и др.

В бассейне р. Сырдарьи безвозвратные потери воды, связанные с ее потерями на фильтрацию в результате орошения, за 1961-1969 гг. составили 30,8 км³, за период 1970-1985 гг.- до 38,8 км³, а за 1986-1990 гг. уменьшились до 24,3 км³/год. Величина удельных потерь на 1 га орошаемой площади в среднем более 13 тыс. м³; то есть намного больше, чем нужно для обеспечения высокого урожая. Если в 1950-е годы в бассейне Сырдарьи воды на полив использовалось в три раза больше, чем из Амударьи, то в 1930-е годы использование стока сравнялось и составило соответственно 1310 м³/с и 1284 м³/с.

Голодностепьский водохозяйственный район включает территорию Голодной и Дальверзинской степей общей площадью 33,5 тыс.км³ и относится к трем республикам: Узбекской, Таджикской и Казахской.

Его водные ресурсы целиком определяются оттоком из Ферганской долины по р. Сырдарье, которая и служит главным источником воды, дающим сейчас в среднем 14 км³/год. Этот район занимает второе место в бассейне р. Сырдарьи по развитию орошаемого земледелия, и в настоящее время здесь орошается почти половина пригодных для этого площадей. Опыт показал, что эффективность оросительной мелиорации в Голодной степи не гарантирована, что связано, главным образом, с недостаточно целенап-равленным гидрогеологическим обоснованием дренажа, отсутствием работ по оценке критериев дренирования, а также с недостаточным техническим уровнем строительства и эксплуатации мелиоративных систем. Отвод дренажных и сбросных вод за переделы орошаемой территории возрос за это же время на 1,7 км³/год (в.т.ч. 0,44 км³/год по скважинам вертикального дренажа). Согласно расчетным данным Ф.Э. Рубиновой /1987/, за весь период освоения Голодной степи (50 лет) на питание грунтовых вод ушло свыше 7 км³ ирригационной воды, то есть 9 % от водозабора-брутто.

В первые пять лет потери стока на питание грунтовых вод составили около 40% от объема стока головного водозабора, в следующие два пятилетия (1920-1930 гг.) они сократились до 20%, а в 1930-1985 гг. - до 10%. В среднем, за последние 30 лет (1935-1965 гг.) потери ирригационной воды на питание грунтовых вод несколько превысили 5 % , колеблясь в отдельные пятилетия в пределах 2…9%. В результате произошли существенные изменения в самой структуре водного баланса, изменились соотношения прихода и расхода влаги, следствием чего явился подъем уровня грунтовых вод. Если в 1910 г. земли с высоким стоянием уровня грунтовых вод (свыше 3 м) занимали лишь 15% территории старой зоны, то к середине 1940-х годов уже свыше 45%, а к началу 1960-х годов - более 20% всей площади. К 1970 г. практически на всей территории старой зоны и на 52% площади новой зоны максимальная глубина зеркала грунтовых вод не превышала 5 м.

Интенсивный забор воды шел на вегетационные поливы хлопчатника, то есть безвозвратно терялся. Фильтрационные воды на поливных землях, просачиваясь через зону аэрации, вступают во взаимодействие с почвами и горными породами, пополняют запасы подземных вод. Например, по данным расчетов Ю.М. Денисова и др., инфильтрационное питание грунтовых вод для зоны старого орошения Голодной степи по годам изменялось от 133 до 510 мм, что составляло 12…38 % суммарного поступления поливной воды.

Источниками поступления грунтовых вод на застроенные территории, в основном, являются минерализированные оросительные и грунтовые воды, не имеющие достаточного оттока из-за плохой дренированности поливных земель. Они пополняются интенсивнее всего сбросами с полей и фильтрационными стоками ниже первого от поверхности водоносного горизонта.