Р.К. Бекбаев, д.т.н., профессор, Ф.Ф. Вышпольский, к.с-х.н.,

Е.Д. Жапаркулова, к.с-х.н., доцент, У.К. Бекбаев, к.т.н.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства, Казахстан

МЕТОДЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНЫХ

РЕСУРСОВ НА ИРРИГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

В условиях нехватки водных ресурсов, когда лимиты водоподачи не покрывают дефицит водопотребления сельскохозяйственных культур, водообеспеченность орошаемых земель можно повышать за счет интенсификации сельскохозяйственного производства и совместного использования поверхностных и подземных вод. При этом эффективность этого приема повышается путем внедрения ресурсосберегающей технологии орошения, предусматривающей своевременное проведение технологических операций (работа дренажа, сроки поливов, размеры поливных норм, обработка почвы, внесение удобрений и т.д.) с учетом лимитов воды и складывающейся агрометеорологической обстановки.

В основу ресурсосбережения положены принципы рационального использования поверхностных и подземных вод, максимально возможного снижения потерь оросительных вод на инфильтрацию, и физическое испарение, замедления темпов разрушения органических веществ и структуры почвы, вовлечения питательных элементов в геологический круговорот и т.д. Строгое соблюдение последовательности технологических операций на всех этапах развития растений снизит затраты воды на получение единицы продукции, повысит водообеспеченность орошаемых земель, особенно в маловодные годы, обеспечит оптимизацию мелиоративного режима почв. При этом эффективность использования водных ресурсов в значительной мере зависит от типа дренажа и его работоспособности.

В частности на фоне горизонтального дренажа (закрытого или открытого), глубина заложения которого, как правило, изменяется от 2 до 3,5 м, пределы колебания уровенного режима грунтовых вод не превысят 1,5-2,0 м, т.е. запасы грунтовых вод можно повышать на 1,8-2,4 тыс. м³/га. Однако объемы их использования на субирригацию и орошение определяются скоростью их сработки. В таких случаях водообеспеченность орошаемых земель можно повышать за счет субирригации путем устройства подпорных сооружений (шлюзов-регуляторов). С момента работы подпорных сооружений коллекторно-дренажная сеть заполняется водой, что приводит к изменению её функции: вместо водопонижения формируется подпитка грунтовых вод. Подпорные сооружения целесообразно использовать в конце первого и начале второго полугодия (июль, август), когда резко повышается водопотребление сельскохозяйственных культур. В остальные периоды года коллекторно-дренажная сеть должна работать в свободном режиме и обеспечивать водопонижение. Данная технология управления потоком дренажно-сбросных вод высокотехнологична, не нарушает последовательность выполнения технологических операций по выращиванию сельхозкультур, снижает потери почвенной влаги на испарение, повышает водообеспеченность за счет субирригации и орошения.

Опыт длительного применения подпорных сооружений показал, что первый вариант является наиболее эффективным. Однако в психологическом плане сельхозпроизводители предпочтение отдавали второму варианту, так как в период нехватки воды они не могли смириться с тем, что коллекторно-дренажная сеть заполнена водой, а её невозможно использовать на орошение. По этой причине глубина заполнения коллекторно-дренажной сети водой предопределялась режимом забора воды на орошение. Частая смена способов использования дренажно-сбросных вод на орошение и субирригацию приводила к значительному колебанию горизонта воды, формированию суффозии грунта, заплыванию коллекторно-дренажной сети, особенно в зонах неустойчивых грунтов. В таких случаях устойчивость дрен и коллекторов можно повышать путем снижения амплитуды колебания горизонта воды в коллекторно-дренажной сети. Однако пределы возможного регулирования уровенным режимом грунтовых вод являются весьма ограниченными, так как работоспособность дренажа зависит не только от фильтрационных свойств грунтов но и величины напора, т.е. превышения уровня грунтовых вод над дреной.

На фоне вертикального дренажа, где коэффициенты проводимости водоносных горизонтов превышали 400 м²/сутки, а дебит скважин изменялся в пределах 20-60 л/сек, глубина сработки грунтовых вод возрастала до 4-5 м. При такой амплитуде колебания уровня грунтовых вод размеры их использования на субирригацию и орошение возрастали до 3,5 тыс. м³/га. Кроме того вертикальный дренаж снижал пьезометрические напоры, усиливал солеотдачу почв при кратковременных остановках скважин, т.е. создавал эффект «прополаскивания» засоленных горизонтов поверхностными и грунтовыми водами [1, 2].

Высокая эффективность вертикального дренажа подтверждается опытом его эксплуатации в зоне Арысь-Туркестанского канала где одновременно решали две задачи: управляли уровенным режимом грунтовых вод и повышали водообеспеченность орошаемых земель за счет извлечения подземных вод на орошение. Объемы использования грунтовых вод на субирригацию и орошение зависят от глубины их сработки и восстановления вневегетационный период, т.е. путем создания подземных водохранилищ в период осуществления влагозарядковых поливов профилактических промывок, которые проводятся паводковыми водами [1, 3]. На целесообразность применения данного варианта указывает стабильность химического состава дренажных вод (таблица).

Возможности внутрисистемного использования дренажно-сбросных вод для повышения водообеспеченности орошаемых земель подтверждается данными химических анализов. Мониторинг химического состава дренажно-сбросных вод, выполненный Южно-Казахстанской гидрогеолого-мелиоративной экспедицией указывает на то, что в большинстве случаев они могут использоваться на орошение без разбавления оросительной водой. Например, расчеты выполненные по формуле Антипова-Каратаева показали, что только в двух случаях из двенадцати (Отырарский район) использование дренажных вод без разбавления может привести к ухудшению мелиоративного состояния орошаемых земель. Оценка качества дренажно-сбросных вод, осуществленная по натриево-адсорбционному коэффициенту (SAR), показала, что только в одном случае из двенадцати возможно вторичное засоление почв.

Таблица. Химический состав коллекторно-дренажных вод, г/л

Место отбора проб (бывшие хлопкосовхозы)	Годы
	1964-1966	1972-1974	1993-1995	2000-2002	2005-2007
Тимирязева К-1-1	6,0-8,0	5,0-6,0	2,3-2,8	1,4-1,9	1,3-1,8
Исаханова К-1-2 К-1-3	6,5-8,5 7,0-9,0	5,0-6,5 6,0-7,5	2,5-3,0 2,5-3,0	1,5-2,0 1,5-2,0	1,4-1,9 1,4-1,9
Икан К-5-1	-	1,5-2,0	1,3-1,8	1,0-1,4	1,0-1,4

Экспериментальные исследования КазНИИВХ и опыт длительной эксплуатации скважин вертикального дренажа в зоне АТК показали, что использование дренажных вод (откачиваемых скважинами вертикального дренажа) на орошение не только повышало водообеспеченность орошаемых земель, но и обеспечивало формирование отрицательного солевого баланса в зоне аэрации за счет смещения солевых масс в глубинные горизонты водоносной толщи и их отвода преимущественно подземным оттоком. В данном случае обеспечивалась природно-антропогенная совместимость мелиоративной деятельности в пределах предгорных ландшафтов. Однако в последние годы, когда перестала работать система скважин вертикального дренажа, хозяйственная деятельность вступила в противоречие с закономерностями функционирования природных комплексов, поэтому мелиоративный агроландшафт начал разрушаться вследствие подъема уровня грунтовых вод и засоления почв.

Таким образом, проблема устойчивого развития орошаемого земледелия всецело зависит от надежности работы оросительной и дренажной сети. Дренаж не только поддерживает уровень грунтовых вод на определенной глубине, но и обеспечивает регулирование водно-солевого режима почв. Поэтому выход из строя вертикального дренажа в Махтааральском районе, где почвогрунты и водоносные горизонты засолены, привел к деградации (засолению, осолонцеванию) орошаемых земель. Для повышения продуктивности орошаемых земель потребуются время и значительные затраты на восстановление работоспособности вертикального дренажа или нового строительства. Синхронизация работы дренажных систем и технологии орошения обеспечит снижение суммарного расхода оросительной воды, непродуктивных потерь удобрений, накопление солей в почве и ухудшение её структуры.

Литература

1. Решеткина М.Н., Барон В.А., Якубов Х.Е. Вертикальный дренаж. М. «Колос», 1966, - 248 с.

2. Броницкий. Горизонтальный и вертикальный дренаж в старой зоне голодной степи. Гидротехника и мелиорация, 1962, № 9, - С. 12-20

3. Панкратов П.А. Гидрогеологическое обоснование ирригационно-мелиоративных мероприятий в Таджикистане, Душанбе, 1969, - 120 с.