Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв

Подождите немного. Документ загружается.

•?

®5

®*

Уклон местности

*L*.

•j£

7Ъ

*j£

7^ъ

"5ТС

•>£

А£

о^Ъ

ч>

*j£

*Ть

•s£

~d%

sr?

no.

*АЁ_

*!•

oj£

ТГъ

Hojp

Л N

£Ть

«j£.

°^Л

Tfb

«ii.

Рис.

61. Схема оросительных карт краснодарского тина рисовой системы:

—

участковый распределитель; 2

—

участковый сброс; 3

—

картовый ороситель;

—

картовый сброс; 5

—

валики; 6

—

водовыпуск из распределителя в ороситель;

—

подпорные сооружения в конце сброса; 8

—

водовыпуск из оросителя в чек;

—

водовыпуск из чека в сброс

Для строительства оросительных рисовых систем с картами

краснодарского типа выбирают территории с равнинным малоук-

лонным рельефом. Карту располагают по направлению основного

уклона, перпендикулярно к горизонтали. Оросители, как прави-

ло,

проектируют с двусторонним командованием. Вдоль каждой

карты со стороны, противоположной оросителю, идет карто-

вый сбросной канал, предназначенный

основном

для

отво-

да поверхностных

вод.

При этом на площадях, образованных засо-

ленными почвами, сбросной канал углубляют для того, чтобы он

работал как

дрена.

Ширина карты 150-250 м (средняя 200 м), дли-

на

—

от

700 до 1200 м.

Площадь карты краснодарского типа

от 10 до

152

30 га. Чеки на ККТ, как правило, сквозные, т.е. от оросителя до

сбросного канала. Не допускается цепочка более чем из двух чеков

на этом расстоянии. Вода из оросителя в чек и из чека в сбросной

канал поступает через постоянные сооружения с затворами шан-

дорного типа*.

В ККТ ороситель выполняют в иолувыемке-полунасыпи или в

насыпи, для того чтобы обеспечить его надежное командование

над орошаемым полем.

Расчет величины оросительной нормы для риса, по А.Н. Кос-

тякову в модификации Л.В. Скрипчинской, А.М. Янголя и др.

(1977),

производят по следующей формуле:

M=(E+W+F+S

c6p

+ S

naT

) - кР,

где Е— водопотребление рисового поля (5-13 тыс.

/га

соответ-

ственно на Дальнем Востоке и в Средней Азии); W— объем воды,

идущий на насыщение слоя почвы, м

/га; F— объем воды, идущий

на боковую и вертикальную фильтрации воды с рисового по-

ля,

/га;

Iip

—

объем воды, необходимый для создания проточно-

сти на засоленных почвах с фильтрационной способностью ме-

ньше 1-2 см/сут (20-30% от общих затрат на водопотребление и

фильтрацию), м

/га;

сбр

— объем поверхностных сбросов воды

(1-4

тыс.

/га); S

—

величина технических потерь через затворы

водовыпусков, принимаемая за 10-15% от Е + F +

пр>

/га; кР

—

используемые осадки, которые учитываются только в районах ри-

сосеяния Дальнего Востока, м

/га. Фильтрационные потери на ри-

совых чеках весьма значительные (1-10 тыс. м

/га); на засоленных

почвах через 3—4 сут после затопления целесообразно сбросить

всю поверхностную воду и удалить весь объем растворенных в них

солей.

6.2.3.2. ЛИМАННОЕ ОРОШЕНИЕ

Лиманным орошением называют периодическое оро-

шение почв способом затопления водами поверхностного стока

(главным образом водами весеннего стока). С помощью лиманного

орошения, как правило, почвы можно полить один раз в год. Соб-

ственно лиманом называется орошаемый участок, огражденный

в нижней части дамбой (валом), которая задерживает воды весен-

него поверхностного стока. После увлажнения почвы лимана и

осаждения частиц твердого стока на ее поверхности излишняя вода

сбрасывается через устроенные в дамбе водовыпуски.

Лиманное орошение имеет очевидное преимущество по срав-

нению с другими способами поверхностного орошения. Лиманы

* Затвор шандорного типа

—

водонепроницаемое, подвижное в вертикальном

направлении щитовое устройство, обеспечивающее закрытие или открытие водо-

пропускного отверстия.

153

аккумулируют

воды

поверхностного стока

мощной

толще рыхлых

отложений, ограничивая или полностью снимая угрозу линейной и

площадной эрозии почв водами весеннего паводка. Они позволяют

получить за счет орошения дополнительный объем сельскохозяй-

ственной продукции на территориях, не обеспеченных стабильны-

ми водоисточниками, часто в условиях сложного рельефа. Лиман-

ное орошение может способствовать рассолению и рассолонцева-

нию почв. Оно дешево, не требует сложных инженерных решений

и конструкций. Лиманное орошение является важным и пока не-

полно использованным фактором повышения плодородия почв

степной и сухостепной зон. Особенно широкое распространение

лиманное орошение получило в Поволжье, Западной и Восточной

Сибири, Казахстане, на Северном Кавказе. Прекрасные jryroBbie

угодья (мочаги, утужные земли) издавна использовались населени-

ем Хакасии, Бурятии и других районов для получения стабильных

и высоких урожаев ценных кормовых трав с помощью лиманного

орошения.

К недостаткам лиманного орошения следует отнести однора-

зовую возможность увлажнения почв; неоднородность увлажне-

ния, особенно на глубоководных лиманах; изменчивость площади

орошения по годам в зависимости от их обеспеченности осадками,

поверхностным стоком, паводками; орошение территории только с

небольшими уклонами (до 0,005).

В зависимости от геоморфологических, рельефных и других

условий применяют одноярусные и ярусные (илимного-

ярусные) мелководные и глубоководные лиманы.

К мелководным, обычно многоярусным

(рис.

62),

относят лиманы с

глубиной затопления менее 0,4 м; к пгубоководным, обычно одно-

ярусным,

—

лиманы с затоплением поверхности почвы слоем воды

более 0,4 м. А.Н. Костяков выделяет следующие типы лиманов.

Лиманы непосредственного наполнения талой

снеговой водой, стекающей с вышележащего водосбора.

Лиманы, наполняемые сбросными водами из

водохранилищ различного типа через особый водоспускной

канал или через водообход при плотине. Талая вода после напол-

нения водохранилищ сбрасывается не в балку, а в лиман. Лишняя

вода, не вмещающаяся в лиман, поступает затем в балку.

Пойменные лиманы, устраиваемые в редко затопляемых

поймах (рис. 62).

В физиологическом и хозяйственном отношениях предпочти-

тельнее мелководные лиманы, так как они обеспечивают относи-

тельно равномерное увлажнение по сравнению

глубоководными.

Продолжительность затопления лиманов составляет несколько

суток. Сроки затопления должны быть увязаны с биологическими

особенностями возделываемых

культур.

Так,

для

увлажнения естест-

венных трав срок затопления не должен превышать 10-12 сут., лю-

154

церны — 6—10, лесных полос

—

2—5

сут.

После установленного

срока затопления оставшуюся в лимане воду сбрасывают через

во-

довыпуски

приступают

полевым работам. Лиманы рассчитыва-

ют

на

поверхностный сток 50-

или

25%-й обеспеченности.

Одноярусные лиманы устраивают

на

массивах

уклонами

0,001—0,002.

При

больших уклонах применяют многоярусные

ли-

маны Территория затопления делится

на

ярусы земляными вала-

ми.

Поступающая

водосбора вода вначале заполняет верхний

ярус,

затем через водовыпуски в теле валов

через водообходы

на

—

<&>2

-45

з^^шУ^^

Рис 62 Схема лиманов (Л Н Костяков с изменениями В В Колпакова и

И П Сухарева, 1981)

—

ярусные с пропуском паводка по пойме, б

—

ярусные в пойме реки, в

—

проточ-

ные,

—

простой лиман, д

—

ярусные в котловине, е

—

ярусные с питанием из водо-

хранилища, ж

—

ярусные с питанием из канала, з

—

оросительная система с лима-

нами-чеками, и — мелководный ярусный лиман 1 — водоудерживающие валы,

—

плотины, 3 — естественные водообходы, 4

—

водовыпуски, 5

—

водоспус-

ки,

—

река, В

—

водоспускной канат, Bi

—

водослив, К

—

канал, Kj

—

распреде-

лительные каналы, oi,

й2,

"з

—

соответственно 1-й, 2-й и 3-й ярусы

А—А

—створ

через а

02>

155

концах валов поступает в нижележащие ярусы лимана. Валы на

мелководных лиманах имеют высоту

0,5-0,8

м, на глубоковод-

ных

—

2 м и более. Валы мелководных лиманов делают проходимы-

ми для сельскохозяйственных машин с откосами 1:4 или 1:5. Отко-

сы валов укрепляют посевами луговых многолетних

трав.

Валы глу-

боководных лиманов строят так же, как невысокие земляные пло-

тины. Площадь мелководного лимана без сброса талой воды опре-

деляют по формуле

где со — площадь лимана нетто, га; W

— объем стока расчетной

обеспеченности, м

; М— оросительная норма, м

/га.

Нормы лиманного орошения значительно больше, чем поверх-

ностного орошения напуском по полосам. Их расчет выполняют с

учетом основных статей водного баланса:

Е-Ш-1

-№

гр

-Ж,

где Е

—

водопотребление, м

/га; Y.

— сумма осадков за вегетаци-

онный период 25 или 50% обеспеченности, мм; а

—

коэффициент

использования осадков;

W™

— объем грунтовых вод, используе-

мых растениями, м

/га; W — запас воды в почве перед нача-

лом снеготаяния, м

/га; 10 — коэффициент перевода мм в

/га

(1 мм =10 м

/га).

Поскольку в годы разной влажности площадь орошения ли-

манной системы может существенно варьировать, в ряде случаев

лиманы устраивают с дополнительной подпиткой. В маловодные

годы на те участки, которые оказались не обеспеченными водой,

подается дополнительный объем влаги с помощью передвижных

насосных станций. Эти мероприятия, однако, не могут полностью

компенсировать дефицит влаги в почвах на системах лиманного

орошения в засушливые маловодные годы.

Лиманное орошение является эффективным видом ирригации

почв с использованием вод поверхностного стока. Оно не только

улучшает водный режим почв и создает необходимые условия для

жизнедеятельности сельскохозяйственных растений за счет допол-

нительной влагозарядки, но и защищает территорию от линейной

эрозии. Этот способ поверхностного орошения относится к весьма

эффективным и древнейшим мероприятиям по оптимизации вод-

ного режима почв с помощью весьма несложных гидротехниче-

ских приемов. Очевидна его высокая хозяйственная и экологиче-

ская эффективность в соответствующих почвенно-гидрологиче-

ских условиях.

Лиманное орошение в зависимости от природных и экономи-

ческих условий имеет разные конструктивные формы. Выше были

рассмотрены три варианта лиманов, получивших распространение

156

в мировой практике: лиманы непосредственного наполнения во-

дой местного стока, поступающего с вышележащего водосбора; ли-

маны наполнения водой из водохранилищ и пойменные лиманы,

аккумулирующие воды речного паводка (намывные русловые во-

ды).

Наиболее распространенными являются лиманы на местном

стоке. В степной и полупустынной зонах они служат для возделы-

вания преимущественно кормовых культур. Однако в научной ли-

тературе описаны случаи широкого применения лиманного ороше-

ния в 1густынной зоне на основе использования вод поверхностно-

го стока. Так, около 1000 лет до новой эры на территории совре-

менного государства Израиль в глинистой пустыне Негев при нор-

ме осадков 150-200 мм/год для дополнительного увлажнения почв

водами зимних жидких осадков и возделывания плодовых деревьев

были созданы весьма своеобразные системы лиманного орошения.

Их основная конструктивная особенность заключалась в следую-

щем. Для сбора зимних осадков и дополнительной аккумуляции

влаги в ризосфере территория, обладающая незначительным укло-

ном и низкой водопроницаемостью почв, разбивалась на обвало-

ванные ромбовидные чеки. Площадь каждого чека составляла око-

ло 150 м

. В нижней части такого ромба (чека) по его основной

(наибольшей ) оси высаживалось одно плодовое дерево, к которому

поступал весь объем поверхностного стока зимних осадков (рис. 63).

За счет ежегодно повторяющейся влагозарядки плодовые деревья

нормально развивались и производили урожай ценных плодов. Та-

кие оросительные системы, занимавшие в древности значительные

площади, были обнаружены сравнительно недавно после деталь-

ной аэрофотосъемки местности. В последние десятилетия такие

системы частично восстановлены. Их используют в современ-

ном сельском хозяйстве для получения плодов садовых куль-

тур (главным образом апельсинов) в условиях пустынного климата.

Эти системы, основанные

на регулировании и сборе

вод поверхностного стока,

получили в англоязычной

литературе название runoff

system.

Рис.

63. Схема размещения ром-

бовидных чеков для сбора зимой

вод поверхностного стока и вла-

гозарядки почв в глинистой пус-

тыне Негев на древних ороси-

тельных системах с целью возде-

лывания садовых деревьев (пло-

щадь чека — 150 м

—

валик ромбовидного чека;

—

садовое дерево

157

6.2.4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИЕМОВ

ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛИВА

Полив традиционными способами орошения по полосам и бо-

роздам связан с большими затратами физического труда и воды.

При этом производительность труда остается весьма низкой —

0,3—0,6

га в смену. Тщательная планировка поверхности позволяет

существенно удлинить поливные полосы и борозды (до 400-500 м

и более) и увеличить ширину поливных полос. Это мероприятие

повышает выработку поливальщика за смену

до

3-4 га. Тем не ме-

нее и такой уровень производительности труда является невысо-

ким. Вместе

тем поверхностное орошение напуском по полосам и

бороздам, особенно в хлопкосеющих районах, будет длительное

время оставаться основным способом орошения. Поэтому необхо-

димо дальнейшее совершенствование этого способа орошения.

Оно связано

улучшением системы распределения воды из ороси-

телей в борозды и полосы, а также с использованием металличе-

ских и гибких пластмассовых трубопроводов для пуска воды в бо-

розды и на полосы. Повышение производительности труда при по-

верхностном орошении возможно и за счет механизации водоиода-

чи на орошаемое поле, сокращения фильтрационных потерь путем

замены временных земляных оросителей закрытыми трубопрово-

дами различного вида, более эффективного использования терри-

тории.

Пластмассовые и алюминиевые сифоны итруб-

для выпуска поливной воды из выводных борозд и оросителей

облегчают одновременный и нормированный выпуск в поливные

борозды и на полосы оросительной воды.

Для одновременной подачи воды через трубки и сифоны вы-

водные борозды и картовые оросители нарезают с минимальным

уклоном (до 0,0005). Наиболее удобными являются полиэтилено-

вые трубки. Трубки и сифоны устанавливают на весь

сезон.

Расход

воды в поливную борозду зависит от напора воды

диаметра труб-

ки.

При правильной установке

труб

и сифонов можно одновремен-

но включать до 100—200 поливных борозд.

Металлические и гибкие полиэтиленовые и кап-

роновые поливные трубопроводы для распределения поливной

воды прокладывают вместо выводных борозд. Металлические тру-

бопроводы составляют из труб длиной 5 м с отверстиями че-

рез

60—70

см по межбороздным расстояниям.

зависимости от на-

пора в трубопроводе отверстия пропускают расход воды от 0,3

до 1,5 л/с. Длина разборного металлического поливного трубопро-

вода

—

150—200 м и более. Чем меньше уклон трубопровода, тем

большее количество поливных борозд он может обслужить. Пре-

имущество гибких трубопроводов заключается прежде всего

том,

что при их укладке и свертывании исключается ручной труд. Эти

158

операции осуществляются механически с помощью намоточного

устройства, смонтированного на тракторе. Гибкие трубопроводы,

как и металлические, имеют отверстия, через которые вода выли-

вается в борозды. При необходимости отверстия можно закрыть

коническими пробками, с помощью которых любой отрезок

трубо-

провода может быть превращен в транспортирующий водовод.

Разработаны поливные устройства из гибких трубопроводов,

которые заменяют не только выводные борозды, но и временные

оросители. Так, поливное устройство ВНИИГиМ состоит из не-

скольких транспортирующих трубопроводов длиной 100-200 м,

диаметром 350-420 мм и навесного намоточного устройства. От-

ветвление поливных трубопроводов от транспортирующих проис-

ходит через специальные тройники (крестовины). Металлические

и гибкие трубопроводы обеспечивают подачу воды в 200—300 по-

ливных борозд от каждого трубопровода.

Недостатком полива

из

трубопроводов является возможность

их

быстрого заиления. Поэтому движение воды в трубопроводе дол-

жно осуществляться со скоростью не менее

0,7-0,8

м/с. Содер-

жание твердой взвеси в поливной воде при использовании таких

трубопроводов не должно превышать

г/л, а ее размер

—

0,1 мм.

Система стационарных закрытых подземных

трубопроводов, предложенная И.А. Шаровым и Г.Ю. Шейн-

киным, предусматривает подачу воды в борозды из асбоцементных

труб, проложенных на глубине 35-45 см от дневной поверхности

(рис.

64).

Трубы

имеют отверстия диаметром 3-9

мм

на расстоянии

0,7-1,0

м, из которых вода под небольшим напором изливается на

поверхность в виде родников. Выходы воды на поверхность приу-

рочены к началу поливных борозд. Длина закрытого трубопровода

200-300 м. После подъема задвижек вода автоматически поступает

в поливные борозды на площади 6-10 га, при этом один поливаль-

щик следит за работой двух трубопроводов, одновременно подаю-

щих воду в 500—600 поливных борозд. Стационарная система

закрытых подземных трубопроводов особенно эффективна в пред-

Рис.

64. Схема распределения поливной воды из закрытого трубопровода:

—

асбестоцементный трубопровод; 2

—

водовыпускные отверстия диаметром

3-9 мм; 3

—

поливная борозда

159

горных районах на больших уклонах, где устройство земляных ка-

налов связано с опасностью водной эрозии почв. Недостатком ра-

боты стационарных закрытых подземных трубопроводов является

возможность заиления их отверстий и засорения частицами мине-

ральной взвеси.

Полив культур сплошного сева напуском по

широким полосам. Сложность полива по полосам заключает-

ся в том, что при движении слоя воды по естественному уклону

происходит ее разновременное добегание и в результате этого не-

однородное увлажнение. Для того чтобы вода продвигалась равно-

мерно, научно-исследовательским институтом аграрных проблем

Хакасии рекомендовано использовать широкие полосы (до 40 м),

рассеченные по горизонталям (т. е. поперек уклона) аккумулирую-

щими бороздами

(рис.

65).

Поток воды при поливе по полосам

тор-

мозится бороздой до тех пор, пока она не заполнится полностью

(Тютюкин, 1995). В это время равномерно увлажняется вся пло-

щадь полосы выше борозды. Затем происходит ее переполнение,

и оросительная вода равномерно по всему фронту устремляется

вниз по

полосе до

следующей поперечной

борозды.

Применение

та-

кого способа полива по широким полосам обеспечивает равномер-

ное увлажнение и повышает производительность труда поливаль-

щиков.

Рис.

65. А — блок-диаграмма. Широкая

поливная полоса, разделенная бороздами

для накопления воды с целью равномер-

ного полива. Стрелки — глубина прома-

чивания. Темный фон — политая пло-

щадь. Б

—

оросительная система с широ-

кими поливными полосами:

—

ороситель; 2

—

водовыпуск на полосу;

—

разделительные валики; 4

—

безуклон-

ные ложбины; 5

—

ливнепуск; 6

—

коллек-

тор для сброса дренажных и ливневых вод;

—

горизонтали (по В.Ф. Тютюкину, 1995)

160

Полив затоплением крупных чеков получил в по-

следние годы заметное распространение в США (Leonard et al.,

1979).

Его принцип заключается в том, что крупные участки оро-

шаемого массива подвергаются планировке с использованием ла-

зерной технологии, позволяющей осуществлять выравнивание по-

верхности с точностью до 1-2 см. На практически безуклонной

площади затем производят полив затоплением крупных чеков (до

16 га). Культуры сплошного сева (люцерна, пастбищные травы,

зерновые) орошают простым затоплением (рис. 66). Хлопчатник,

сорго, подсолнечник, кукурузу орошают по бороздам или полосам.

Подачу воды в чек осуществляют из распределителя с помощью

одиночных угловых водовыпусков (рис. 67). Вода подается из водо-

выпусков большими расходами. Благодаря сверхточной планиров-

ке поверхности чека разность в скорости продвижения воды по от-

дельным участкам не отражается на качестве распределения воды и

равномерности увлажнения почвы. Эффективное применение это-

го способа орошения предполагает постоянный контроль за состо-

янием поверхности чека, наличием водных ресурсов, точным опре-

делением поливных норм.

Следует отметить, что внедрение этого нового и эффективного

способа полива активно поощрялось американским правительством.

Так, фермеру компенсировалось 70% стоимости работ при усло-

вии их выполнения в соответствии с утвержденными проектами.

Рис.

66. Полив затоплением по спланированным крупным че-

кам с помощью одиночных водовыпусков, расположенных в

углу каждого чека (на аэроснимке

—

полив двух верхних че-

ков завершен, третий чек находится

стадии залива. Политая

площадь

—

темная)

11 - 2099

161