- •Предисловие
- •Введение
- •Глава I развитие гидрогеологии и инженерной геологии
- •Глава II вода в атмосфере и на поверхности земли
- •Влажность воздуха
- •Температура воздуха
- •Атмосферные осадки
- •Испарение
- •Инфильтрация
- •Глава III вода в земной коре состояние воды в земной коре, понятие о подземных водах
- •Теории происхождения и формирования подземных вод
- •Глава IV физико-механические и водные свойства пород температурные зоны в земной коре
- •Механический (гранулометрический) состав горных пород
- •Виды воды в горных породах
- •Водные свойства горных пород
- •Механические свойства горных пород
- •Глава V
- •Классификация подземных вод
- •Верховодка
- •Грунтовые воды
- •Артезианские воды
- •Трещинные и карстовые воды
- •Подземные воды в районах многолетней мерзлоты
- •Минеральные воды
- •Режим подземных вод
- •Влияние леса и болот на режим подземных вод
- •Глава VI
- •Физические свойства подземных вод
- •Химический состав подземных вод
- •Химический анализ воды; отбор проб для анализа
- •Формы выражения химического анализа воды
- •Химическая характеристика и классификации подземных вод
- •Глава VII
- •Основные законы движения подземных вод
- •Расходы потока подземных вод и построение кривой депрессии
- •Приток воды к водозаборным сооружениям
- •Движение подземных вод в трещиноватых породах
- •Определение водопритока в карьеры
- •Глава VII!
- •Гидрогеологические наблюдения при разведочных работах
- •Определение водопроницаемости горных пород
- •Определение скорости движения подземных вод
- •Глава IX обводненность месторождений
- •Классификация месторождений полезных ископаемых по гидрогеологическим условиям и степени обводненности
- •9 Богомолов г. В. 257
- •Глава XI
- •Глава XII
- •Водоснабжение
- •Оценка запасов подземных вод и их охрана
- •Искусственное восполнение запасов подземных вод
- •Орошение
- •Осушение
- •Глава XIII
- •Глава VIII. Гидрогеологические исследования 227
- •Глава IX. Обводненность месторождений полезных ископаемых и борьба
- •Глава XI. Главнейшие физико-геологические явления, связанные с деятель ностью поверхностных и подземных вод 267
- •Глава XII. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования
- •Глава XIII. Применение геофизических методов при гидрогеологических и
Орошение
Характеристика орошаемых территорий. Под орошением — ирригацией — следует понимать систему водохозяйственных и агротехнических мероприятий, проводимых в засушливых и полузасушливых районах для поддержания в почве необходимого водного режима для успешного ведения сельского хозяйства и животноводства.
На земном шаре в орошении и обводнении нуждается более 3,5 млрд. га земель. Основное их количество — 2,7 млрд. га — находится в странах Африки и Азии. Только в пустыне Сахара таких земель около 800 млн. га. Большие территории, требующие орошения и обводнения, имеются в СССР, в странах Ближнего, Среднего и Дальнего Востока, в Австралии, Латинской Америке, в ряде районов США. Во многих странах экономически оправданным считается применение орошения даже в районах с атмосферными осадками 600—700 мм в год.
По данным ООН, площадь орошаемых земель на земном шаре в настоящее время составляет более 150 млн. га, или около 14% от всей пашни. Из них в Индии — 10 млн. га, США—17 млн., Пакистане— около 8 млн., АРЕ'—2,5 млн., Судане — 0,5 млн., Греции — 0,5 млн., Турции, Сирии, Ираке — около 1 млн., Иране — более 1 млн. га. Основными источниками орошения являются воды открытых водотоков. В ряде стран для орошения и обводнения широко используются подземные воды: в США — около 20%, Индии — до 30% и более, Пакистане— 12—15%, АРЕ —до 25%, Венгрии — до 20%, Израиле —60% и т. д.
По да'нным И. С. Рабочего (1962), в пустынных районах СССР ежегодно на каждый гектар орошаемой земли подается 10000— 15000 м3 воды. В жарких сухих климатических условиях в зависимости от характера почв и возделываемых культур ежегодно проводится несколько поливов. В Венгрии с мая по октябрь на каждый гектар расходуется для орошения дождеванием 500—600 м3 воды ежемесячно.
В СССР больше всего недостает влаги в пустынях и полупустынях Средней Азии, Южного Казахстана, в Закавказье и южных районах РСФСР. Требуют орошения и обводнения огромные степные пространства Северного Кавказа, Южного и Среднего Поволжья, Приуралья, Северного, Центрального и Восточного Казахстана, отдельные районы Сибири, Украинской и Молдавской ССР. Вода в засушливых районах — основа их хозяйственного и культурного развития.
Акад. А. Н. Аскоченский указывает, что, хотя Советский Союз по количеству рек и суммарному стоку занимает первое место в
287
мире, величина модуля стока на единицу его площади в 2 раза меньше, чем в США, в 1,5 раза меньше, чем в Китае и в 2,4 раза меньше, чем во Франции. По его данным, 82% воды сбрасывается в Ледовитый океан. Большинство рек засушливых зон характеризуются весенним паводком и острым дефицитом воды летом. Пять наиболее крупных рек засушливой зоны — Амударья, Сырдарья, Волга, Днепр, Дон — при среднегодовом стоке около 425 км3 в средней оросительной норме могут обеспечить орошение около 40 млн. га земель, а с привлечением воды из смежных бассейнов — до 50 млн. га. В настоящее время уже осуществляется переброска воды из одного бассейна в другой. Например, из Терека в Куму и Маныч. По каналу Иртыш — Караганда подается 70 м3 воды на высоту 475 м. Каршинский канал подает до 80 м3/с воды из Амударьи в низовья мелководной Кашкадарьи на высоту 150—200 м. Аму-Бухарский канал обеспечивает подачу воды из Амударьи в долину Зеравшана до 100 м3/с на высоту более 60 м. Каналы Днепр—Донбасс, Северо-Крымский обеспечат водой промышленные предприятия и сельское хозяйство юга Украины. Осуществляются проекты обводнения территорий водами Волги (Заволжье), Днепра (районы Крыма) и т. д.
В строй действующих вошел крупный магистральный Саратовский канал, позволяющий оросить до 60 тыс. газ засушливых земель. Канал Волга — Урал, протяженностью 464 км, пройдет от Волгоградского водохранилища, оросит и обводнит засушливые земли трех областей — Волгоградской, Саратовской, Уральской. Вода из водохранилища будет подаваться с помощью трех насосных станций на высоту 44 м. Ежегодно в канал будет перекачиваться 4,5 км3 воды. Самотеком вода в р. Урал пойдет от Новоузенского порога. Строительство канала будет осуществлено в 3 очереди. Третья очередь предусматривает переброску вод северных рек Вычегды и Печоры в Волгу. После проведения всех намеченных работ регулярное орошение охватит площадь в несколько миллионов гектар, а обводнение — до 7620 тыс. га.
По характеру водного баланса А. В. Костяков (1931) разделяет территорию европейской части СССР на три зоны: зону избыточного увлажнения (северные и северо-западные области), зону неустойчивого увлажнения (центральные области) и зону недостаточного увлажнения (южные и юго-восточные области).
В пределах азиатской части СССР в первую зону входит большая часть Сибири и Дальнего Востока, во вторую — республики Средней Азии и южные районы Казахстана, в третью — южные -районы Сибири.
Оросительная система (рис. 135) включает магистральный канал (/), распределительные каналы (2), временные оросительные каналы (3), выводные (4) и поливные борозды (5). Магистральный канал обеспечивает орошаемую территорию водой из источника питания (озера, реки, водохранилища, колодцев, галерей, скважин); распределительные каналы распределяют воду магистрального канала между отдельными водопотребителями. Временные
288
оросительные каналы транспортируют воду из распределительных каналов в выводные борозды орошаемых участков, которые доставляют воду в поливные борозды.
В ряде стран (Индия, Пакистан, АРЕ и др.) для обводнения земель широко применяются паводковая и лиманная системы орошения.
Суть паводковой системы заключается в том, что во время паводков реки орошаемые территории, отделенные от реки дамбами, разбиваются на отдельные бассейны, затопляемые речной водой из каналов. После насыщения Земли влагой (20—30 дней) вода из бассейнов спускается обратно в реку.
При лиманной системе орошения в понижениях рельефа специальной системой дамб задерживается паводковая вода. После насыщения почв влагой излишняя часть воды выпускается в открытые водотоки. Такая система практикуется в ряде районов Казахстана, РСФСР и других районах СССР.
Рис. 135. Схема оросительной системы
По данным Министерства сельского хозяйства СССР, площади орошения в СССР по природным зонам распределяются примерно следующим образом: 87,4% в пустынной и полупустынной зонах, в степной— 10,9%, лесостепной—1,4% и в лесной зоне 0,3%. В Азербайджане 70% всей сельскохозяйственной продукции приходится на орошаемое земледелие.
По состоянию на 1 января 1965г., площадь земель с оросительной системой в СССР составляла более 9,0 млн.' га, в том числе в республиках Средней Азии более 5,0 млн,: хлопчатника более 3,0 млн., других технических культур — 0,4, зерновых без кукурузы — 0,60 и пропашных—1,2 млн. га.
Если в восьмой пятилетке прирост орошаемых земель составлял в среднем 300 тыс. га, то в девятой он значительно возрос.
Орошаемые площади будут расти не только в районах Средней Азии и Закавказья, но и в Заволжье, на Северном Кавказе, юге Украины, в Казахской и Молдавской ССР. В нечерноземной зоне РСФСР по постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР (апрель 1974 г.) в 1975—1990 годах будет осуществлено орошение пастбищ и развитие овощеводства вокр_уг промышленных центров на площади 2—2,5 млн. га и культурно-технических работ на землях, не требующих орошения, на площади 8—10 млн. га. Но-ые орошаемые.земли дадут дополнительную сельскохозяйственную продукцию. К 1990 г. общая площадь улучшенных земель в СССР должна значительно увеличиться.
!0 Богомолов Г. В.
Об эффективности орошения с точки зрения получения дополнительной сельскохозяйственной продукции свидетельствуют следующие данные: урожайность хлопка, риса, зерновых и других культур на поливных площадях в 1,7—2 раза выше, чем на неполивных. На поливных землях Узбекской ССР урожаи риса достигают 50— 55 ц/га. В Ростовской области урожай озимой пшеницы свыше 70 ц/га. В Северо-Осетинской АССР и Молдавской ССР в некоторых колхозах на орошаемых землях в 1963 г. получили 90—115 ц/га зерна кукурузы вместо 40 ц на неорошаемых землях.
В целом по Советскому Союзу орошение применяют свыше 20% всех колхозов и совхозов. Мелиорированные земли в СССР (6% пашни) дают (в денежном выражении) 20% земледельческой продукции. На орошаемых землях культивируются полностью хлопок, рис, кенаф, свыше 30% посевов люцерны, 60% овощных культур, 18% садов и виноградников. Основное количество воды, необходимое для орошения и обводнения, обеспечивают поверхностные источники и около 12% —подземные воды.
Орошаемое земледелие в СССР создано в основном за годы Советской власти. В царской России с 1862 г. по 1917 г. все капиталовложения в ирригацию составляли около 100 млн. руб. В СССР затраты на эти мероприятия только по Туркменской ССР за последние 15 лет составили свыше 1,5 млрд. руб. Значительно расширяются мелиоративные работы на земельных массивах, находящихся в сельскохозяйственном обороте.
За последние четыре года на освоение земель в Узбекской ССР затрачено более 1 млрд. рублей. Общая площадь поливных земель в Узбекистане в 1973 г. превысила 3000 тыс. га. Они дают примерно 90—95% всей валовой продукции сельского хозяйства республики. Развитие орошения позволило довести в 1973 г. производство хлопка в республике до 4 млн. т и риса свыше 100 млн. пудов в год.
На базе Аму-Бухарского канала и энергии Нурекской ГЭС будет расширено освоение земель Каршинской Степи. Этот район по своим размерам превысит район развития хлопководства в Ферганской долине. На базе воды Тахна-Ташского и Тюя-Муюнского гидроузлов на Амударье в Кара-Калпакии будет дополнительно получено несколько сот тысяч тонн хлопка-сырца. Нурекское и Токто-гульское водохранилища обеспечат регулирование стока Амударьи и Сырдарьи.
В Казахстане 1,28 млн. га ирригационно подготовленных земель. За последние шесть лет обводнено в республике 35 млн. га пастбищ и предстоит дополнительно обводнить еще около 38 млн. га.
Для обводнения Прикаспийской низменности и степных пространств Центрального Казахстана также будут построены каналы. Самотечный канал р. Иртыш —Караганда будет иметь длину более 3000 км. Он достигнет Аральского моря. Расход воды в нем иредполагается 700 м3/с. Для увеличения расхода р. Иртыш рассматривается вариант переброски вод Алтая. Этот канал обеспечит водой промышленность и сельское хозяйство республики.
Поливное земледелие в республике сосредоточено главным образом в южных и юго-восточных районах — в бассейнах рек Сыр-дарьи, Арыси, Таласа, Чу и Каратала, а также в предгорной зоне. К 1980 г. площадь орошаемых земель в республике намечается увеличить на 2,5 млн. га.
В Таджикской и Киргизской ССР проведены также большие работы по ирригационному строительству. За последние годы освоено под орошение 135000 га в Таджикистане и 120000 в Киргизии. На базе воды водохранилища на р. Нарын будет орошено еще 1,5 млн. га земель.
Кубань-Калаусский канал • в Ставропольском крае, длиною 159 км, рассчитан на подачу 2,12 млрд. м3 воды в год. Общее протяжение всех каналов в этой- обводнительно-оросительной системе составит 3865 км. Она позволит обводнить в центральной части Ставропольского края около 3 млн. га земель с выборочным орошением до 200 тыс. га. Система Терско-Кумского канала на Северном Кавказе позволит обводнить и оросить до 1,5 млн. га земель в Ногайской степи и Черных Землях.
На территории РСФСР строится ряд крупных водохранилищ. Будут проводиться в больших масштабах работы по орошению и обводнению Украинской ССР и республик Закавказья.
Задачи гидрогеологических исследований и проектирования,
Для того чтобы ирригационные системы работали безупречно и в процессе их эксплуатации не возникла опасность вторичного засоления на массивах орошения, в СССР проводится комплекс необходимых исследований, материалы которых в дальнейшем берутся за основу при разработке проектов освоения земель и орошения. В объем исследований входит изучение геоморфологических, геологических, почвенных, растительных, гидрологических, химических, гидрогеологических и мелиоративных условий территории освоения.
На массивах орошения и каналах выполняется необходимый объем разведочных и опытных работ. Разведочные скважины бурят по поперечникам или разбивают по сетке. Глубина скважин берется с расчетом углубления на 3—5 м ниже наиболее низкого уровня подземных вод. Некоторая часть скважин должна пересечь всю толщу четвертичных отложений и углубиться в коренные породы на 10—15 м для изучения их водоносности, уровней воды и выяснения геологического строения района. Проводятся также опытные работы по откачке воды из одиночных и кустовых скважин. На основании полученных данных составляются профили водопроводи-мости пройденных пород по поперечникам, с показом уровней воды в открытых водотоках и пройденных скважиной водоносных горизонтах.
Скважины на поперечниках для наблюдения за режимом подземных вод располагаются следующим образом: одна на дне канала, по одной на валах и по три скважины по каждой стороне канала на расстояниях 25, 75 и 125 м.
В результате исследований должны быть получены достаточно полные материалы по характеристике почв, их составу и степени
Ю*
291
засоленности, физико-механическим и водным свойствам, глубине залегания подземных вод и и\ химическому составу, производительности водоносных горизонтов, их мощности, типу пород Весьма важны данные о колебаниях уровней грунтовых вод в течение года, а также прогнозирование положительных и отрицательных влияний орошения на мелиоративное состояние обследуемых территорий (заболачивание, вторичное засоление и др.)- Должны быть получены еведения о типе дренажей, глубине их заложения и расстояниях между дренами.
В итоге должна быть составлена серия карт, в том числе почвен-йая, литологическая, с выделением различных генетических типов
пород, геоморфологическая, карта глубины залегания грунтовых и напорных вод с гидроизогипсами, химизма подземных вод, геологическая, поч-венно-мелиоративного районирования (рис. 136). Кроме карт, составляются почвенные и геологические разрезы.
Рис. 136. Литологическая карта:
t •— аллювиальные пески, 2 —делю-•мальвые суглинки, 3 — известняки верхнего карбона, 4 — глины четвертичного возраста 5 — моренный суглинок, 6 — лессовые суглинки
В процессе изысканий создается сеть стационарных скважин для изучения колебаний уровня подземных вод на массивах орошения и в зоне каналов до начала полива и в процессе ирригации. Такая сеть режимных скважин даст необходимые материалы о естественном режиме подземных вод, ненарушенного ирригацией. Карты гидроизогипс и глубин залегания подземных вод по орошаемым территориям могут дать ценный материал для оценки пригодности той или иной территории для сельскохозяйственного использования.
Конструкция наблюдательных скважин, порядок и сроки наблюдений на них осуществляются в соответствии с имеющимися методическими и инструктивными указаниями. Если тот или иной район ирригации располагается в характерном гидрогеологическом регионе, его режимная сеть включается в государственную опорную сеть режимных наблюдений. Режимная сеть, предназначенная для решения узковедомственных задач, как правило, остается в ведении соответствующего колхоза или совхоза, и все наблюдения на ней ведутся на их средства в сроки и по методике, принятой в системе государственной опорной сети режимных скважин.
Для регулирования норм полива и прогнозирования возможного вторичного засоления крайне необходимы сведения о колебаниях уровней подземных вод и глубинах их залегания.
В случае использования подземных вод для орошения наблюдательные скважины дают материал о понижениях уровней воды на
массивах орошения при оборе того или иного количества воды из водоносного горизонта. При простом геологическом строении района достаточно одной скважины на 1 км2 при углублении ее в водоносный пласт не менее 5—10 м
•Не все указанные выше данные требуются на первом этапе работ, когда речь идет об общей оценке пригодности той или иной территории для ирригации. На этой стадии проектирования, известной под названием техно-экономического доклада (ТЭД), требуется освещение общих природных условий на основе рекогносцировочного обследования и использования имеющихся данных по геологии, почвам, гидрогеологии и геохимии данной территории. На второй стадии из\чения, требующей в дальнейшем составления проектного задания освоения изучаемой территории, необходимы данные по всем разделам, указанным в приведенном перечне.
При составлении технического и рабочего проекта отдельные данные могут лишь уточняться. Для небольших и несложных по природным условиям объектов изыскательские и проектные работы ведутся для обоснования проектного задания и технического проекта.
Источники орошения и засоления почв. В качестве источников орошения могчт быть взяты воды как открытых источников, так и подземные. Выбор определяется имеющимися ресурсами, площадью орошения и пригодностью воды. Для небольших территорий с успехом могут быть использованы подземные воды, откачиваемые из колодцев, скважин и естественных источников.
Общее число искусственных водоемов в СССР площадью 0,01 км2 65 тыс. при полезной их емкости около 320 км3. Оросительная система в СССР потребляет в год свыше 100 млрд. м3 воды. Для увеличения водныч ресурсов в орошаемых районах намечается переброска вод Печоры и Северной Двины через Каму в Волгу и Каспий.
Для подсчета воды, потребляемой на орошение, пользуются оросительным гидромодулем — расходом воды в л/с на орошение 1 га площади. Для различных культлр гидромодуль колеблется от 0,12 до 0,29 л/с, для хлопка и риса — 4—5 л/с. Следовательно, для орошения участка под рис площадью в 1000 га за сутки потребуется 1000X86400X5 = 432 тыс. м3 воды. По данным Ферганской гидрорежимной станции, поливные нормы достигают 15—20 тыс. м3/га.
По И. С. Рабочему (1961), в Туркмении лучшая норма оросительной воды на 1 ц урожая хлопка 3100 м3/га.
Для орошения безвредной считается вода, сухой остаток которой не превышает 1,7 г/л. При содержании солей до 5 г/л и отсутствии дренажа возможно засоление почв, поэтому такая вода считается непригодной. При содержании в воде фтора 5—6 мг/л растения гибнут. Вреден для растений бор. Бром вреден для цитрусовых культур, но полезен для зерновых. Для орошения апельсиновых деревьев применяют воду с содержанием NaCl до Зг/л. В Сахаре для орошения финиковых пальм допускается вода с общей минерализацией до 12 г/л при наличии дренажа и промывки грунтов весной пресной водой.
293
Для хорошо проницаемых почв допускается содержание в оросительной воде Na2CO3 — 2 г/л, NaCl — 2 г/л, NasSC^— 4 г/л.
Качество оросительных вод может быть оценено эмпирической величиной ирригационного коэффициента, который в зависимости от наличия в воде хлоридов натрия (моли), хлорида натрия и сульфата натрия и хлорида сульфата и карбоната натрия определяется по следующим формулам:
При /Са<1,2 воды непригодны для орошения, /С0=1,2—18,0 необходим постоянный дренаж, /Са>18 — воды пригодны для орошения без дренажа.
В ирригационных районах, где в почве и воде присутствуют щелочноземельные металлы, проницаемость пород сильно уменьшается.
Засоление почв и подземных вод. Засоленными обычно считают почвы, у которых сумма солей в пахотном и корнеобитаемом горизонтах более 0,3% в течение всего вегетационного периода. Характер соленакопления в почве бывает различным и определяется соотношением компонентов, реакцией среды, общей минерализацией и щелочностью.
Характер и степень засоленности почв и подземных вод в пустынных и полупустынных зонах подчиняются определенной гидрохимической зональности (А. И. Силин-Бекчурин, 1960). По мере продвижения от увлаженных зон к пустынным наблюдается постепенное увеличение засоления почв и подземных вод и переход последних от гидрокарбонатных (минерализация 1—2 г/л) к сульфатным (5—10 г/л и более), к сульфатно-хлоридным (10—20 г/л) и хлоридно-сульфатным (20—50 г/л и более).
Некоторые исследователи (Розонов, 1960) оценивают степень засоления почв по глубине залегания в почвенном профиле солевого горизонта (более 0,25% солей в водной вытяжке) и по количеству содержащихся в нем солей.
Засоление определяется характером рельефа, геологическими, гидрогеологическими, гидродинамичскими, климатическими и почвенными условиями, эоловым переносом солей.
На различных этапах развития Земли процессы соленакопления в породах и подземных водах протекали по-разному. Они усиливались во время континентальных перерывов. При подъеме местности и понижении базиса стока процессы соленакопления прекращались, ранее засоленные грунты промывались.
294
Современные процессы засолеуия почв и водных источников связаны с близким залеганием уровня грунтовых вод (2—3 м) и их испарением, орошением минерализованными водами (1—2 г/л) при отсутствии надежного дренажа, привносом солей с континента или со стороны моря. В почвах и подземных водах могут накапливаться разные соли. -
Известные советские почвоведы В. А. Ковда (1960), В. В. Егоров (1961) и др. указывают, что для предупреждения засоления почв и водных источников и разработки мероприятий по борьбе с ними необходимо, чтобы критическая минерализация грунтовых вод хлоридно-сульфатного типа не превышала 2—3 г/л воды и щелочных, содовых вод — 0,7—1 г/л при критической глубине их залегания 2—3 м от поверхности Земли.
Исследованиями установлено, что при содержании в пахотном горизонте 0,1—0,2% иона НСО3 и при рН = 9,5—10,0 культурные растения гибнут. Угнетение сельскохозяйственных растений начинается при содержании 0,05—0,1% хлор-иона в почве. При общем содержании солей в почве, равном 1,5% и более, большинство сельскохозяйственных культур развивается неудовлетворительно. По данным ученых различных стран, оптимальная концентрация легкорастворимых солей в почвенных растворах орошаемых почв не должна превышать 3 г/л при содержании обменного натрия менее 10%. При концентрациях солей в растворе свыше 10 г/л наступает сильное угнетение культурных растений, при 20 г/л они погибают.
В условиях Вахшской долины допустимое содержание иона хлора в метровом слое почвы, при котором хлопчатник еще развивается нормально, не должно быть более 0,3 кг на 1 м2 (3 т/га).
По характеру засоления почв советские и зарубежные ученые выделяют:
I. Соляные коры. По химическому составу они бывают известко- ' выми, гипсовыми, соляными.
II. Солончаки. Сумма солей в таких почвах на глубине 0—40 см превышает 1—2%, достигая в отдельных случаях 10—30%. Солон чаки разделяются на содовые, сульфатные, нитратные и хлоридные. По их связи с подземными водами выделяются солончаки актив ные (современные) и остаточные, по глубине залегания грунтовых вод — мокрые (при глубине 0,5—1 м) и влажные (0,5—3 м).
Солончаковатые почвы делятся на содово-сульфатные, суль- фатно-хлоридные и хлоридно-сульфатные.
Солонцы. Грунтовые воды находятся глубже высоты капил лярного поднятия. Различают солонцы луговые и степные.
V. Солонцеватые пустынные почвы.
VI. Такыры —- разновидность засоленных почв пустынных зон с высокой щелочностью (рН = 9—10), малым количеством гумуса и отсутствием грибной и бактериальной микрофлоры.
Засоление почво-грунтов может происходить при залегании уровня грунтовых вод выше критического и накоплении в результате испарения грунтовых вод в верхних зонах различных солей.
295
Критическая глубина залегания грунтовых вод для Муганской и Сальянской степей (Азербайджанская ССР) в зависимости от характера грунтов не превышает 1,3—1,75 м (Волобуев, 1960).
В пределах Вахшской долины критическая глубина залегания грунтовых вод и их минерализация оказались следующими:
Глубина, м Минерализация, г/л
—1 1
—1,5 1—2 1,5—2,5 2—3 2,5—3,0 3—5 3 5
Превращение ранее незасоленных почв в солончаки и -солонцы называется вторичным засолением. Наиболее часто оно наблюдается в районах с интенсивным подъемом уровня минерализованных вод, вызванного фильтрацией воды из оросительных каналов, завышенными нормами полива, плохой работой естественного и искусственного дренажа и недостаточно четко организованной службой прогноза. По опытным данным установлено, что скорость подъема грунтовых вод на орошаемых территориях колеблется от 1 до 5 м в год в зависимости от геологических и гидрогеологических условий.
Меры борьбы с засолением почв. Природный процесс засоления почво-грунтов может быть не только ослаблен, но и совсем исключен при проведении агротехнических и мелиоративных мероприятий, широко применяемых в орошаемых районах СССР (Ковда, I960): повышение коэффициента действия оросительных систем, выключение каналов в неполивные сезоны года, биологический дренаж (древесные насаждения на оросительных системах и вдоль каналов), переход от самотечного орошения к дождеванию, устройствр надежно действующего глубокого горизонтального (2,5—3 м) и вертикального дренажа (скважины или колодца), промывка засоленных почв с отводом профильтровавшихся вод при помощи дренажа с массива орошения, расположение орошаемых массивов на территориях, обеспеченных естественным дренажем (высокие террасы, горные склоны, водораздельные плато), ограничение поливных норм, наблюдение за глубиной залегания уровня подземных вод на массивах орошения при помощи специально сооружаемых режимных скважин для регулировки норм полива и оценки работы дренажей.
Как уже говорилось, вторичное засоление почв на массивах орошения может быть следствием использования для полива вод повышенной минерализации.
По данным СССР и других стран, оросительные воды с минерализацией до 1 г/л не создают угрозы соленакопления в почвах. Поливные воды с минерализацией 2—3 г/л служат серьезным источником соленакопления, а воды с минерализацией до 8 г/л вызывают быстрое засоление почв. В случае применения минерализованных вод для орошения В. А. Ковда и другие рекомендуют следующее.
296
При минерализации вод 2—3 г/л необходима одна ежегодная вневегетационная промывка для удаления из почвы солей, остав шихся от оросительных вод.
При минерализации 3—5 г/л требуется один промыв почвы после четырех-пяти обычных поливов.
При минерализации 5—8 г/л каждый второй-третий поливы должны быть обязательно промывными.
При минерализации подземных вод в районе развития солончаков 5—10 г/л нормы для их промывки достигают 5000 м3/га при наличии глубокого разреженного горизонтального дренажа (расстояние между дренами 500—1000 м, глубина их заложения 2,5—3 м; на тяжелых почвах расстояние между дренами должно соответственно уменьшаться).
4. На массивах орошения не допускать концентрации солей в почвенных растворах более 15 г/л.
Мероприятия по устранению естественного и вторичного засоления, вызванного высоким положением уровня минерализованных подземных вод, должны проводиться в совокупности с методами агротехники (вспашка, гипсование и т. д.) и периодическими промывками засоленных почв в случае опасности возникновения со-лонцеватости почв от применения минерализованных вод, богатых натрием. Поливные нормы для этих целей должны быть установлены с учетом химического, механического составов и характера поч-во-грунтов, положения уровня подземных вод от поверхности Земли, их состава и способа дренирования.
Поливная норма Q может быть определена по уравнению (Ков-да, 1960)
где п — коэффициент, зависящий от характера грунта (песок — 0,5; суглинок — 1,0; легкие глины — 1,5; тяжелые глины — 2,0); х — степень засоленности почвы в %.
Для. легких глин с засолением до 3% промывная норма равна Q= 1,5. 400-3+ 100= 1900 мм воды, или 19000 м3/год.
При общей норме полива более 15000 м3/га и минерализации подземных вод свыше 30 г/л В. А. Ковда рекомендует промывку солончаков сочетать с культурой орошаемого риса. При норме полива 20000 — 24000 м3/га и наличии действующего дренажа глубиною 2,5 м и расстоянии между дренами 200 — 400 м обеспечивается быстрое рассолонение почв. По тем же данным, промывку солончаков нормами до 12000 м3/га приходится повторять иногда несколько раз в течение ряда лет в осенний или зимний период (до промерзания почв), постепенно снижая количество промывных вод. Современные солончаки для промывки заключенных в них солей требуют воды до 5000 м3/га, остаточные — до 10000 м3/га и более.
Следует иметь в виду, что до тех пор, пока грунтовые воды под солончаками не опреснены до! —2 г/л на глубину нескольких метров ниже критического уровня, новое засоление почв вполне вероятно. Как только минерализация верхней зоны подземных вод станет
297
ниже критической, норму орошения и число поливов можно умень-1 шить, выключив на массивах орошения часть дренажных каналов.
Дренаж, как правило, следует закладывать в зонах с пониженными отметками, а оросительные каналы на возвышенных элементах рельефа. При равнинном характере рельефа дрены целесообразно располагать в центре участков между оросительными каналами. В Муганской степи при глубине дрен 3,5 м (суглинистые грунты) и расстоянии между ними порядка 350 м в течение одного года были промыты сильно засоленные почвы. Горизонтальный дренаж здесь построен с применением керамических труб, обсыпанных гравием. Он работает безотказно уже более 25 лет. За это время опреснение вод под влиянием глубокого дренажа проникло на глубину в полтора раза большую, чем глубина заложения дрены. Наиболее заметное снижение минерализации подземных вод в этой степи наблюдалось в первые пять — восемь лет после начала мелиорации.
По данным опытных работ, проводимых в орошаемых районах Средней Азии и Закавказья, междренные расстояния при глубине залегания дренажей в 3,5 — 4 м допускаются для суглинистых грунтов 350 м, для легких почв — более 500 м и для тяжелых — около 200 м. В Вахшской долине густота коллекторно-дренажной сети в среднем 13 — 15 пог. м/га.
Исследования на Федченковской опытной станции (Узбекская ССР) показывают, что на слабозасоленных и хорошо дренированных почвах при поливных нормах 800 — 1000 м3/га возможно выращивание хлопчатника с использованием для полива грунтовых вод с минерализацией 4 — 6 г/л. В случае накопления при орошении такими водами в метровом слое хлора свыше 0,02% необходимы промывные поливы (Муслимов, 1960).
При промывании кальциевые солончаки в дальнейшем превращаются в незасоленные почвы и начинают давать хорошие урожаи. При удалении из натриевых солончаков растворимых солей (СаСО3 и MgCO3) в почве остаются поглощенные катионы натрия и почва превращается в солонец. Дальнейшее рассолонение солонцев приводит к образованию в почвах растворов, богатых содой, очень вредных для растений:
Рассолонение солончаков и солонцов успешно достигается гипсованием почв с одновременным усиленным промывом и дренажем. В результате поглощенный катион натрия переходит в почвенный раствор в виде сульфата натрия и переносится в нижние слои почвы.
Борьба с засолением почв проводится в районах Средней Азии, Казахстане, Азербайджане. По данным А. Н. Аскоченского (1964), в этих районах необходимо удалить из корнеобитаемого слоя около 2 млрд. пудов различных солей.
Большие опытные и производственные работы по промывке и освоению засоленных почв, проведенные за последние 20 лет в Средней Азии и Азербайджане, показывают, что промывка таких почв дает более хорошие результаты, если она проводится отдельными пор-
298
циями от общей нормы (по 2000 м3/га) с перерывами в 5—10 дней. Лучшим временем промывки являются осень и начало зимы.
Размер поливного участка в СССР колеблется от 10 до 30 га. Увеличение площади поливных участков позволило обеспечить широкую механизацию оросительно-осушительных мероприятий, широкий фронт агротехнических работ, эффективное использование сельскохозяйственных машин и механизмов. Межбассейновая переброска воды и регулирование стока крупных рек дали возможность бесперебойной подачи воды на орошаемые земли.
Достигнутые в СССР положительные результаты в деле освоения засоленных почв и предупреждения засоления получены в результате выполнения огромного водохозяйственного строительства в засушливых районах, проведения научно-исследовательских ч опытных работ на массивах орошения, внедрения полученных результатов в практику, широкой механизации работ на крупных земельных массивах.