Экологические аспекты ирригаций и осушительной мелиорации

 

Мелиорация (улучшение) земель является важной составляющей природообустройства. Мелиорация — это коренное изменение компонентов природы для повышения потребительской стоимости (полезности) земель. Мелиорация приводит к фундаментальному длительному изменению природных условий, сохраняющемуся десятки и сотни лет.

Осушительные мелиорации — это мероприятия, задача которых — регулирование водного, воздушного, теплового и питательного режимов избыточно увлажненной территории путем устранения избытков воды в почве для повышения плодородия земель и урожайности сельскохозяйственных культур.

Режим осушения — это поддерживаемый мелиоративными мероприятиями оптимальный водно-воздушный режим почвы. Он характеризуется следующими основными показателями: аэрацией почвы, ее влажностью, нормой осушения, критической глубиной залегания грунтовых вод, допустимой продолжительностью затопления. Оптимизация перечисленных величин ведет к тому, что культурные растения получают оптимальное для них количество влаги, воздуха, тепла и пищи.

Нормой осушения называется глубина, на которую должен быть понижен уровень грунтовых вод от дневной поверхности, чтобы обеспечить оптимальные условия для развития растений. Это одна из важнейших характеристик водного режима.

Оптимальная норма осушения неодинакова в различные периоды  развития культурных растений. Обычно различают следующие периоды  для определения нормы осушения: предпосевной, начало вегетации, весь период вегетации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Принцип осушения сельскохозяйственных земель

 

Принцип осушения сельскохозяйственных земель — это принцип воздействия на факторы увлажнения корнеобитаемого слоя. Он определяет выбор конструкции системы, расположение осушительной сети в плане. В зависимости от пути, по которому вода отводится с осушаемой территории, различают пять принципов осушения. Каждому типу водного питания отвечает свой принцип,

Способ осушения назначают исходя из принципа осушения; каждому принципу может отвечать несколько способов. Таким образом, под способом осушения можно понимать практическое осуществление принципа осушения с учетом технической, хозяйственной и экономической целесообразности. Основные способы осушения следующие:

• при атмосферном ТВП — устройство собирателей (каналов), искусственных ложбин, закрытых собирателей, проведение агромелиоративных мероприятий (кротование, рыхление подпахотного слоя почвы, грядова-ние и т. д.);
• при грунтовом и грунтово-напорном ТВП — устройство осушителей (каналов), дрен, глубоких каналов, разгрузочных скважин, вертикального дренажа;
• при склоновом ТВП — устройство нагорных каналов, проведение противоэрозионных мероприятий на склонах;
• при намывном ТВП — регулирование русл рек (спрямление, углубление и др.), регулирование речного стока (устройство водохранилищ, перехват притоков рек каналами и др.), строительство дамб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Осушительная система

 

В результате осушения понижается содержание влаги в почве, увеличивается  аэрация. Изменение водно-воздушного режима влияет на свойства почвы, почвенные  процессы протекают в новом направлении. Осушение не просто удаляет избыток  влаги, оно изменяет процесс почвообразования и характер почвы.

Осушительной системой называют комплекс инженерных сооружений и устройств, создающих необходимые условия для улучшения водного режима переувлажненных земель. В состав осушительной системы входят: осушаемые земли, регулирующая, ограждающая и проводящая сети, водоприемник, гидротехнические сооружения, дорожная сеть, лесополосы, эксплуатационная сеть.

Осушительная система  состоит из следующих  элементов:

а) регулирующей сети (осушители, тальвеговые каналы, борозды);

б)  проводящей сети (транспортирующие собиратели, магистральные каналы разных порядков);

в) ограждающей сети (нагорные, ловчие каналы);

г) водоприемников (реки, крупные  ручьи и озера);

д) гидротехнических сооружений на регулирующей, проводящей и ограждающей  сети;

е) дорожной сети с транспортными  сооружениями;

ж) противопожарных и природоохранных  устройств;

з) осушаемых земель.

Регулирующая сеть (осушители, собиратели, скважины вертикального дренажа) служит для сбора и удаления с территории избыточных поверхностных и грунтовых вод, являющихся причиной переувлажнения территории.

Ограждающая сеть (нагорные и ловчие каналы, дамбы) предназначена для защиты осушаемой территории от поверхностных или грунтовых вод, притекающих извне. Иногда (при склоновом и намывном ТВП) ограждающая сеть выполняет функции регулирующей.

Проводящая сеть (магистральный канал, коллекторы) связывает регулирующую и оградительную сети с водоприемником, транспортирует воду за пределы осушаемой территории.

Водоприемник (река, озеро, балка) служит для приема воды, собираемой с осушаемой территории.

Гидротехнические сооружения (шлюзы, перепады, смотровые колодцы) предназначены для управления потоком воды при ее отводе или перераспределении.

Дорожная сеть (дороги, переезды, мосты) необходима для беспрепятственного передвижения.

 

 

 

3. Экологические аспекты
1. Последствия применения систем ирригации и негативные экологические аспекты ирригации

 

      Самое распространенное и  неприятное явление при орошении - это засоление почв. В почвах и подстилающих их грунтах много легкорастворимых солей. В результате утечек воды из каналов и подачи на поля чрезмерного количества воды начинает подниматься уровень грунтовых вод. От этого уровня по системе капиллярных пустот к поверхности почвы поступает вода и включается в процесс испарения. Грунтовая вода, промочив толстый слой подпочвы и почвы, выносит к поверхности растворы солей, которые после испарения остаются вблизи или на поверхности почвы. Почва таким путем засоляется, меняет свои свойства и структуру и теряет плодородие. На месте оазиса возникает засоленная пустыня, созданная руками человека. Когда-то в личных владениях царей Романовых в Голодной степи, где управляющие царским имением учинили такой переполив, что быстро превратили в бесплодные солончаки десятки тысяч гектаров земли. Уже в наше время, бездумная ирригация привела к известной всем экологической и социальной катастрофе связанной с использованием в качестве источника пресной воды рек Амударьи и Сырдарьи, которое нарушило питание Аральского моря и привело к его осушению и дальнейшему засолению почв региона. 
      Нельзя сказать, что ситуация сильно изменилась за прошедшее время, за исключением того, что орошаемая территория сейчас сильно расширилась, и это привело к столь же большому расширению площади заселяемых земель. В целом в России значительная часть орошаемых земель засолена или засоляется. Не лучше обстоят дела и в других странах; в США, например, засолению подвержено около 40% орошаемых земель. Таким образом, из 260 млн. га орошаемых во всем мире земель до 100 млн. га требует проведения мероприятий по рассолению или защите от засоления. Много засоленных земель заброшено. Во всем мире заброшенных из-за ирригации засоленных земель в настоящее время больше чем орошаемых, так как при бездренажном орошении и без использования специального севооборота 70-80% орошаемых земель полностью или частично теряют плодородие. В грунтах подчерноземами практически повсеместно установлено существование 3-5 древних солевых и солонцеватых горизонтов, которые свидетельствуют о прошлых увлажнениях этих территорий. Поэтому переполив и потери воды из оросительных систем на глубокое просачивание - это основная проблема орошаемых черноземах. Подъем уровня грунтовых вод до 2-2,5 м от поверхности приводит к быстрому засолению почвы и выходу ее из земельного пахотного фонда. 
      В настоящее время считается, что наиболее эффективным решением проблемы засоления почв является хороший дренаж, который позволяет опустить уровень грунтовых вод гораздо ниже уровня залегания корней. При этом ирригационная вода вымывает соли из верхнего слоя почвы, восстанавливая её плодородие.

Оросительное земледелие вызывает целую цепь негативных экологических  последствий. Главными из них являются:

• ирригационная эрозия;
• накопление агроирригационного культурного горизонта почв;
• вторичное засоление грунта и почвы;
• заболачивание грунта и почвы;
• загрязнение поверхностных и подземных вод;
• обмеление рек;
• оседание рельефа местности.

Вторичное засоление — главное последствие орошения земель в условиях аридного климата. Оно связано с подъемом минерализованных грунтовых вод к земной поверхности. Грунтовые воды, содержащие соли, начинают при этом интенсивно испаряться, в результате чего почва насыщается избыточным количеством солей. Острая экологическая проблема орошаемого земледелия — загрязнение поверхностных и грунтовых вод. Это результат полива угодий и использования воды для рассоления почв. Большинство рек, воды которых используются для орошения имеют минерализацию 0,2—0,5 г/л. В настоящее время их минерализация возросла в 10 раз, что привело к росту вторичного засоления. Проблемы засоления почв и вод усугубляются применением минеральных удобрений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Положительные и отрицательные аспекты осушительной мелиорации

 

Положительные - увеличение площади сельскохозяйственных земель, увеличение плодородия земель в первые 10 лет после мелиорации, уничтожение мест выплода малярийных комаров, увеличение содержания подвижных форм фосфора и калия, увеличение степени разложения торфа, менее длительные весенние половодья на реках  
Отрицательные - более высокие по уровню половодья, снижение плодородия через 15 и более лет после мелиорации, обнажение почвообразующих пород в результате ветрового сноса плодородного слоя, изменение ландшафтов, уничтожение мест обитания типично болотных видов животных (особенно птиц) и мест произрастания растений, снижение продуктивности ягодников, понижение уровня грунтовых вод, поступление загрязненных вод напрямую в реки и озера, увеличение твердого стока, уменьшение содержания органического вещества в почве, снижение влагозапаса почв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Рациональное использование  водных ресурсов - это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему  сброса их в реки. В частности ограничение сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1.  Авакян А.Б., Широков В.М. Рациональное использование водных ресурсов — Екатеринбург: «Виктор», 1994.

2.     Материалы  сети Internet

3.     Охрана окружающей  среды и рациональное использование  природных

ресурсов:Статистич.сборник, М.:1996

4.     М. Максимова.  В 21 век со старыми и новыми  глобальными

проблемами.//Мировая экономика  и международные отношения, №10, 1998.

5.     В. И. Данилов-Данильянов  «Экологические проблемы: Что происходит, кто виноват и что делать».