Р.К. Бекбаев, д.т.н., профессор, Н.Н. Балгабаев, д. с-х.н.,

Ф.Ф. Вышпольский, к.с-х.н., Е.Д. Жапаркулова, к.с-х.н.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства, Казахстан

ВЛИЯНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЕ ИРРИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА РАЗМЕРЫ ОРОСИТЕЛЬНЫХ НОРМ

Важнейшим элементом агропромышленного комплекса Южного Казахстана является орошаемое земледелие. Устойчивость его функционирования и дальнейшего развития зависит преимущественно от наличия водных ресурсов, основной объем которых формируется и используется в сопредельных государствах. В большинстве случаев объемы использования воды на орошение превзошли пределы допустимого уровня их изъятия из источников орошения. Это привело к деградации речных бассейнов особенно в низовьях рек: Сырдарьи, Шу, Таласа, Или и т.д. В настоящее время защиту речных бассейнов от дальнейшей деградации пытаются решать за счет мероприятий по сокращению норм изъятия речных вод на орошение, повышения КПД оросительной сети и применения водосберегающих способов полива.

Реализация данной идеи возможна при комплексной реконструкции систем орошения [1]. По данным КазНИИВХ и Гипроводхоза для полива в Казахстане 1 га в оросительные системы забирается от 8 до 13 тыс. м³/га, а до поля доходит 4-6 тыс. м³/га [2, 3]. Согласно климатических условий и вида возделываемых культур, каждый гектар в Южном Казахстане должен получать от 5 до 8 тыс. м³/га воды. В связи с этим возникает парадоксальная ситуация: водозаборы в ирригационные системы до 2-х и более раз превышают потребность в оросительной воде, а на полях её не хватает, поэтому снижается урожайность. Отсюда следует, что дефицит водных ресурсов в орошаемом земледелии обусловлен прежде всего тем, что большая часть забираемой воды теряется в каналах при её транспортировке от источника орошения до орошаемого поля.

Размеры потерь воды в каналах на фильтрацию и испарение зависят от технического состояния оросительной сети, режима её работы, климатических условий, свойств грунтов ложа каналов, наличия противофильтрационных защит, режима грунтовых вод, конфигурации массивов орошения, а следовательно длины каналов и т.д. В настоящее время менее 10 % оросительной сети облицовано или представлено лотками (рисунок 1). В большинстве случаев они подверглись разрушению (нарушены стыковочные швы, появились трещины, повреждены или смещены бетонные плиты и т.д.), поэтому их КПД приближается к каналам в земляном русле [2].

Рисунок 1. Лотковые оросители с. Бурыл (Жамбылская обл.)

Вместе с тем, исследованиями КазНИИВХ установлено, что коэффициент полезного использования воды на орошаемых землях зависит не только от КПД оросительной сети, но и КПД технологии бороздкового полива (основной способ полива в Южном Казахстане), который предопределяется водно-физическими свойствами почв, элементами техники полива, качеством планировки, размерами поливных норм и колеблется в пределах 0,55-0,65 в Южно-Казахстанской и Кызылординской области, и 0,50-0,60 в Жамбылской и Алматинской области [2].

На основе количественных показателей КПД магистральных и межхозяйственных каналов, внутрихозяйственной оросительной сети, техники полива устанавливается КПД ирригационной системы или коэффициент использования воды (КИВ) на орошаемых землях (отношение объемов накопления воды в корнеобитаемом слое почв к водозабору из источников орошения). На основе данного коэффициента осуществляется выбор перспективных технических средств, технологических операций и определяется последовательность их реализации в процессе технического совершенствования систем орошения.

Согласно расчетов на ирригационных системах Казахстана, где поливы проводятся по бороздам, КПД системы орошения изменяется от 0,29 до 0,38 в Южно-Казахстанской и Кызылординской областях, от 0,21 до 0,29 в Жамбылской и Алматинской областях. Количественные значения коэффициента использования воды характеризуют техническое состояние оросительных систем, режим их работы (при транспортировке воды от источника орошения), способы и технику полива.

Например, при водозаборе 11 тыс. м³/га (среднестатистические данные по Южному Казахстану) на технологические потери в оросительной сети и на полях орошения (фильтрация, испарение, сброс) расходуется от 62 до 79% воды. Остальной объем воды (2,31-4,18 тыс. м³/га), накапливается в почвах и используется растениями на формирование биомассы. Данного объема воды явно недостаточно для получения экономически приемлемых урожаев возделываемых культур, так как их водопотребность в условиях юга Казахстана до двух раз превышает приведенные показатели [3, 4]. При таких параметрах технологических потерь уменьшается количество (кратность) поливов, возрастает подсушка возделываемых культур, снижается их урожайность, особенно в предгорных районах, где формируется автоморфный режим почв.

Исследованиями КазНИИВХ установлено, что неоправданное сокращение удельных водозаборов неизбежно приводит к снижению продуктивности орошаемых земель. Это подтверждается опытом внедрения схемы комплексного использования водных ресурсов, которую приняли в 1981 году для речных бассейнов Среднеазиатского региона. В течение пяти лет удельные водозаборы снизились с 18,7 до 13,4 тыс. м³/га, что привело к нехватке воды, нарушению бесперебойного водоснабжения растений, ухудшению водно-солевого баланса орошаемых территорий, снижению урожайности возделываемых культур.

Аналогичные явления наблюдаются на ирригационных системах Южного Казахстана, где уровень водообеспеченности, а следовательно урожайности возделываемых культур, находится в прямой зависимости от размеров водозабора. Поэтому проблему достаточной водообепеченности орошаемых земель в условиях сокращения водозабора следует решать путем повышения КПД оросительной сети (переустройство магистральных, межхозяйственных и внутрихозяйственных каналов); совершенствования элементов техники полива; использования грунтовых и дренажно-сбросных вод на субирригацию и орошение.

Первый вариант является высокозатратным. По данным Казгипроводхоза капиталовложения в реконструкцию оросительной сети окупятся за 14 лет при КПД – 0,6; 18 лет при КПД – 0,7 и 30 лет при КПД – 0,8 [3]. Кроме того установлено, что переустройство и облицовка каналов, имеющих КПД 0,6…0,7, в большинстве случаев экономически оправдано, особенно в маловодных регионах. Второй вариант относится к менее затратным мероприятиям, так как оптимизация элементов техники полива не потребует огромных капиталовложений и может осуществляться за счет текущих затрат. Третий вариант занимает промежуточное положение, ибо предусматривает устройство подпорных сооружений для регулирования дренажно-сбросного стока, установку насосных станций для использования дренажно-сбросных вод на орошение. При этом эффективность каждого варианта по росту водообеспеченности орошаемых земель и урожайности возделываемых культур, сокращению норм водопотребления и водоотведения, снижению темпов истощения и загрязнения водных источников должна оцениваться технико-экономическими расчетами.

Известно, что выбор технических средств и технологических операций по водосбережению зависит от уровня антропогенной нагрузки системы орошения и сопротивляемости саморегулирующей биосферы в агромелиоративных ландшафтах [5]. Нарушение равенства между уровнем техногенной нагрузки и сопротивляемости почвенного покрова в сторону увеличения первого показателя, приводит к деградации природной среды и потери продуктивности почв, а в сторону второго показателя, к восстановлению экологической среды и повышению плодородия почвенного покрова. Например, длительное применение промывного режима орошения для рассоления засоленных земель неизбежно приводит к потере их продуктивности по причине ощелачивания и осолонцевания (рисунок 2). Данные процессы следует увязывать не с мелиорацией, а с определенными способами её реализации.

Рисунок 2. Засоленные и солонцеватые орошаемые почвы Махтааральского массива

Это подтверждается опытом эксплуатации ирригационных систем, из которого следует, что определение параметров регулирования водо-земельными ресурсами на основе физико-химических свойств почв (степени засоления корнеобитаемого слоя, его влажности, коэффициента впитывания, объемной массы), климатических (температуры воздуха, количества осадков, скорости ветра, относительной влажности) и гидрогеологических условий (режима грунтовых вод, их притока и оттока), не обеспечивает воспроизводство плодородия орошаемых земель. Следовательно, недостаточные познания в разнообразии свойств, режимов и функции почв в агроландшафтах зачастую приводят к нарушению природного равновесия, развитию патологических процессов в почвах и грунтовых водах [4, 5]. По этой причине параметры технических средств и технологических операций по регулированию водо-земельными ресурсами необходимо периодически (раз в 5-6 лет) уточнять, что обеспечит устойчивое развитие орошаемого земледелия и экологическую защиту агроландшафтов от развития деградационных процессов.

Таким образом, сохранение даже одного компонента природной среды (типа почвообразования) потребует огромных затрат, что приведет к снижению конкурентоспособности сельхозпроизводителя и жизненного уровня сельского населения. Поэтому проблему устойчивого развития орошаемого земледелия целесообразно решать не только за счет снижения норм орошения и водоотведения, повышения КПД оросительной сети и техники полива но и внутрисистемного использования дренажно-сбросных вод на орошение и субирригацию (методом шлюзования), замедления вымыва питательных элементов из корнеобитаемого слоя почв путем оптимизации элементов техники полива путем оптимизации элементов техники полива.

Литература

1. Вышпольский Ф.Ф. Некоторые аспекты управления мелиоративными процессами на орошаемых землях Казахстана //Совершенствование мелиоративного улучшения орошаемых земель в Казахстане /САНИИРИ. – Ташкент, 1982. – С.53-68

2. Лим М.П., Лигай Д.А. Разработать научно-обоснованные мероприятия по осуществлению комплексной реконструкции оросительных систем в зоне АТК Чимкентской области и канала Капал-Сенкибай Джамбульской области. Джамбул, 1988, – 201 с.

3. Вагапов М., Азимов Д. Реконструкция оросительных систем - первоочередная задача. Мелиорация и водное хозяйство. 1988, № 3, - С. 16-18

4. Рачинский А.А. Не противопоставлять, а районировать на основе научного анализа и производственного опыта. Хлопководство, № 9, 1974, -С. 33-37

5. Духовный В.А., Авокян И.С., Михайлов В.В. Мелиорация, водное хозяйство и социально-экономические проблемы Средней Азии. Мелиорация и водное хозяйство, № 9, 1989, -С. 3-6