13.5. Агресивна дія підземних вод, закислення і засолення ґрунтів

Руйнiвний хімічний вплив пiдземних вод на грунти називають хімічною агресивністю. На практицi розрiзняють декiлька видiв агре­сивностi. Вилуговуюча агресивнiсть виникає при малому вмiстi в водi гiдро­карбонатної вуглекислоти (до 1,4 мг/екв/л). В цих умовах вiдбуваєть­ся вимивання з ґрунту вапна, що в ньому мicтиться. Загальнокислотна агресивнiсть зумовлена низьким показником водню, через що посилюєть­ся лужність грунтів. Вуглекисла агресивнiсть виникає внаслiдок дiї вiльної вуглекислоти (CO2). При цьому утворюється бiгiдрокарбонат кальцiю, котрий здатний розчинятись i легко виноситься з ґрунту, що підвищує кислотність грунтів. Сульфатна агресивнiсть виникає при наявностi в водi пiдвищеного вмiсту сульфат-iону. В ґрунті відбувається кристалiзацiя гiпсу, який, накопичуючись к ґрунтах разом з кальцитом в засушливі періоди цементує утворюючи згубний для рослин шар «калькрет».Останні розповсюджені в районах зрошення і засолення грунтів. Для запобігання цього згубного явища необхідно підпримувати належний сольовий баланс грунтових вод.

Питання для самоконтролю

1. Які є види режиму підземних вод?

2. Що таке гідрологічний колообіг води, його баланс. Яка частина усієї води Землі бере участь у колообігу?

3. Що таке ретенція, її гідрологічна і гідрогеологічна роль?

4. Назвіть основні види ретензіїї

5. Що характеризує глобальний баланс колообігу води. ?

6. Яка залежність описує глобальний баланс кругообігу води ?

7. Охарактеризуйте світові запаси води і їх розподіл.

Тема 14. Методи прогнозів та розрахунків режиму і балансу підземних вод на меліорованих землях

1. Завдання прогнозів

Меліоративні системи істотно змінюють природний режим підземних вод, причому характер цих змін визначається спрямованістю меліорацій.

Осушувальні меліорації в цілому викликають: збільшення видаткових статей водно-сольового балансу за рахунок штучного водовідбору; зниження рівнів та напорів ґрунтових і підземних вод; зміну умов циркуляції, живлення та, здебільшого, хімічного складу підземних вод; зменшення запасів підземних вод.

Для зрошуваних масивів характерні зміни режиму підземних вод, зумовлені збільшенням приходних статей водно-сольового балансу за рахунок іригаційних втрат води, найвиразніше вияв­ляються у піднятті рівнів та напорів ґрунтових і підземних вод, зміні їх хімічного складу та збільшенні запасів. На зрошуваних землях, що погано дренуються, підйом рівнів ґрунтових вод може призвести до засолення родючих площ або до їх заболочення. Щоб запобігти цьому, на зрошуваних масивах створюють дренажні системи, призначені для регулювання рівнів ґрунтових вод, ос­кільки саме від положення рівня ґрунтових вод залежить меліора­тивний стан земель і продуктивність сільського господарства.

Меліоративні системи призначені для штучного регулювання водного балансу земель, отже, всі зміни балансу й режиму підзем­них вод під впливом зрошення та осушення повинні бути відомі заздалегідь, до будівництва меліоративних систем.

Більш того, під час експлуатації меліоративних систем треба вміти регулювати режим підземних вод.

Так виникає потреба складання прогнозів зміни режиму під­земних вод під впливом меліорацій, або, коротше,— прогнозів режиму підземних вод.

Загальним завданням прогнозів режиму підземних вод меліо­рованих територій є визначення змін рівнів, напорів і хімічного складу підземних вод у часі та просторі, зумовлених впливом пере­будови водного балансу внаслідок дії споруд зрошувальних чи осу­шувальних систем. Відбуваються ці зміни не тільки на меліорованих, а й на прилеглих до них територіях.

Для діючих меліоративних систем і для тих, що проектуються, вимоги до прогнозів різні і залежать від природної глибини заля­гання ґрунтових вод, їх мінералізації, ступеня дренованості тери­торії та від спрямованості меліорації.

Виходячи з цих вимог і зважаючи на існуючі методи складання прогнозів, прогнози режиму підземних вод меліорованих тери­торій за призначенням можна поділити на чотири типи.

I тип. Прогнози на старозрошуваних і староосушуваних землях виконують з метою вибору дійових засобів регулювання впливу меліоративних систем в процесі їх експлуатації. Ці прогнози для конкретних природних умов і детального конкретного врахування режиму зрошення та осушення земель передбачають зміни рівня і хімічного складу ґрунтових вод на наступний період (сезон, рік, а інколи й кілька років).

Такі прогнози повинні бути невід'ємною складовою частиною раціонального управління експлуатацією меліоративної системи.

II тип. Прогнози в умовах недостатнього зволоження виконують для проектованих зрошувальних систем або для існуючих, які потрібно переобладнати^(діятимуть без застосування дренажів), тобто при врахуванні дії зрошувальних каналів і самого зрошення. Слід зауважити, що істотне переобладнання існуючих систем потрібне у зв'язку з освоєнням міжсистемних перелогів, із зміною складу поливних культур, способу зрошення тощо.

В результаті прогнозу треба визначити: зміни глибин заля­гання ґрунтових вод за часом на площі зрошення, на міжсистемних землях та на суміжних перелогах; зміни мінералізації за часом для тих самих об'єктів; площі земель, для яких виникає загроза засолення або заболочення, і терміни настання несприятливих5умов.

Якщо масив зрошення лежить у межах інтенсивно дренованої зони і рівень ґрунтових вод під час зрошення не наближатиметься близько до поверхні, прогноз може бути обмежений встановлен­ням граничного положення рівня ґрунтових вод; прогноз гідро­хімічного режиму потрібний лише тоді, коли треба оцінити зміну якості підземних вод як джерела водопостачання або зрошення.

Якщо внаслідок виконання прогнозів II типу з'ясовується несприятлива меліоративно-гідрогеологічна обстановка, одночасно визначають потребу і напрям захисних заходів.

III тип. Прогнози в умовах надмірного зволоження потрібні для осушувальних систем, що проек­туються або істотно переобладнуються. Причина переобладнання може полягати у зміні норми осушення, впровадженні регулю­вання та обмеження дії каналів у посушливу пору року шлюзу­ванням тощо.

• Такі прогнози виконуються з урахуванням дії каналів і регу­лювальної мережі.

Для заданих умов прогноз визначає: глибини залягання ґрунтових вод і зміну їх протягом року; зміну мінералізації ґрунтових вод у різні строки після початку дії осушувальної системи;

оптимальні типи і режим дії осушувальних споруд, необхідні для забезпечення потрібних глибин і мінералізації ґрунтових вод.

-IV тип. Прогнози в умовах зрошувально-осушувальн их меліорацій. До цього типу належать прогнози на зрошуваних масивах, що проектуються із захисними дренажами, або на осушувальних системах, що працюватимуть із застосуванням зрошення в посушливі періоди. Отже, цей тип про­гнозу зумовлює врахування двобічного регулювання водно-сольо­вого балансу меліорованих земель. Прогноз повинен висвітлити ті самі характеристики штучного режиму підземних вод, що й прогноз II типу, але в умовах дії захисних дренажних споруд.

Остаточним результатом прогнозу IV типу має бути: на зрошу­ваних землях — виявлення оптимальних типів і режиму дії захисного дренажу, що повинен забезпечити задовільну меліо­ративно-гідрогеологічну обстановку під час зрошення; на осушу­ваних землях — встановлення ефективного режиму зрошення на фоні дії осушувальної системи, що забезпечив би задовільну меліо­ративно-гідрогеологічну обстановку у посушливі періоди.

Підкреслимо, що кожний з чотирьох розглянутих типів про­гнозу включає два окремих види — прогноз водного режиму та балансу і прогноз сольового режиму та балансу. їх можна викону­вати окремо, але всебічна характеристика майбутньої меліоративно-гідрогеологічної обстановки меліорованих масивів вимагає вико­нання обох видів прогнозу.