Морозов
А.Н.
ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ
И ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ МЕТОДИК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
РАСТЕНИЙ И ГРАФИКОВ ПОЛИВА.
(В основу статьи положен доклад автора, представленный на тренинге,
организованном ФАО в НИЦ МКВК 25.11…06.12 1997. Хотя некоторые
фрагменты доклада уже опубликованы на нашем сайте, мы помещаем
материал полностью с некоторыми изменениями и дополнениями).
СОДЕРЖАНИЕ:
1.
ВВЕДЕНИЕ
2.
ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ МЕТОДИК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ПРИ РАСЧЕТАХ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ СЕЛЬХОЗКУЛЬТУР, НАЗНАЧЕНИИ РЕЖИМОВ
ОРОШЕНИЯ И СОСТАВЛЕНИЯ ГРАФИКОВ ПОЛИВА.
2.1. Обзор имеющихся нормативов и методов расчета.
2.2. Предложения по корректировке оросительных норм.
2.3. Почвенно-мелиоративное районирование территории
3.
РАСЧЕТЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ.
3.1. Мелиоративные режимы
3.2. Структура расчета оросительных норм
3.3. Агротехнические требования к водно-солевому режиму почв
3.4. Методика прогноза водно-солевого режима
3.5. Зависимости, принятые в модели
3.6. Параметры принятые в расчетах
3.7. Апробация модели.
3.8. Методика расчета оросительных норм.
4.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗОВ.
4.1. Влияние уровня грунтовых вод на оросительную норму.
4.2. Влияние степени дренированности на статьи водного баланса
4.3. Выбор наилучших норм и сроков влагозарядковых поливов
4.4. Влияние минерализации оросительной воды на составлющие водного
баланса
4.5. Влияние изменения размеров поливных норм при автоморфном
режиме на условия произрастания.
4.6. Практические предложения по мероприятиям, направленным на
нормализацию мелиоративного режима
1.ВВЕДЕНИЕ.
Настоящий
доклад составлен по материалам проработок автора за более чем
двадцатилетний период работы по вопросам мелиорации засоленных
земель, использования вод повышенной минерализации на орошение
и разработке режимов орошения в бывшем институте СРЕДАЗГИПРОВОДХЛОПОК,
а также в процессе анализа эффективности использования водных
ресурсов и составления программ развития отдельных областей и
Республики Узбекистан в целом, в производственном объединении
ВОДПРОЕКТ.
Не претендуя на полноту, он тем не менее, в известной мере, отражает
состояние дел в вопросах нормирования водопотребления сельскохозяйственных
культур в весьма разнообразных природных и хозяйственных условиях
Республики Узбекистан.
2.
ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ОСОБЕННОСТИ МЕСТНЫХ МЕТОДИК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ РАСТЕНИЙ И ГРАФИКОВ ПОЛИВА.
2.1.
Обзор имеющихся нормативов и методов расчета
Основные принципы научного обоснования режимов орошения сформулированы
в работах А.Н.Костякова, Н.А.Янишевского, Н.С.Рыжова, В.М.Легостаева,
Б.С.Конькова, В.Е.Еременко,Б.В.Федорова, А.М.Алпатьева, С.М.Алпатьева,
В.Р.Шредера, В.Ф.Сафонова, Н.Ф.Беспалова, С.А.Гильдиева, И.К.Киселевой,
Х.И.Якубова, В.А.Духовного, Б.Е.Милькиса, А.У.Усманова, Т.А.Труновой,
Г.М.Хасанхановой и других авторов.
Для
различных природных условий мелиорации должны восполнить существующую
разницу между естественным водно-солевым режимом почв и требуемым
для нормального развития с/х культур, т.е. необходимым для достижения
потенциального почвенного плодородия. Наличие этой разницы определяет
состав, интенсивность и сроки проведения корректирующих воздействий
(то есть - поливов) и набор технических устройств для их реализации,
которые, естественно, желательно свести к минимуму. Расчет и районирование
режимов орошения основываются на почвенно-мелиоративном районировании
территории (см. также статью Почвенно-мелиоративное
районирование территории).
По
своему назначению режимы орошения подразделяются на увлажнительные
и увлажнительно-промывные. Последние применяются на землях подверженных
засолению и предусматривают создание необходимых условий солевого
режима.
Режимы
орошения должны также учитывать крупные изменения в ирригационно-мелиоративном
состоянии земель; изменяющуюся водообеспеченность; улучшение мелиоративного
состояния земель; повышение уровня агротехники; появление более
продуктивных сортов сельскохозяйственных культур; изменение условий
водопользования; улучшение техники полива сельскохозяйственных культур;
рост механизации сельского хозяйства и др. Все это меняет потребности
в оросительной воде и условия для более эффективного ее использования.
Таким образом возникает необходимость уточнения и совершенствования
существующих режимов орошения и разработки их для земель мелиоративно
улучшенных в результате реконструкции, нового и перспективного орошения
в различных природных условиях.
Данные
о величине водопотребления сельскохозяйственных культур с учетом
всех составляющих водного баланса, могут быть получены в результате
полевого опыта и в лизиметрах. Оба эти метода применяются во многих
странах мира для получения исходных данных при установлении величины
фактического водопотребления.
В
определении оросительной нормы учитываются три основных параметра
- водопотребление (суммарное испарение почвой и растениями), дренажный
сток и затраты на глубинный и поверхностный сток.
Величина испарения, при этом, лимитируется метеорологическими условиями
и зависит от используемой техники орошения. Глубокое же просачивание,
поверхностный сброс и дренажный сток ограничены меньше и могут колебаться,
в зависимости от почвенных условий и применяемой на практике техники
орошения, в очень больших пределах.
Изучение
режимов орошения в Средней Азии проводилось в основном на развитой
сети опытных станций Всесоюзного Научно-исследовательского института
хлопководства (СоюзНИХИ). Исследования строились на испытании
схем различных сочетаний числа, сроков и норм поливов (см. также
статью Режимы орошения сельскохозяйственных
культур). Изучение ставилось на различных агротехнических
фонах: хлопково-люцерновых севооборотов, различных доз удобрений,
глубины обработки почвы, ширины междурядий и др., однако, как
правило, без раздельного определения составляющих водного баланса.
Далеко
не всегда применялся лизиметрический метод и решались вопросы
водного баланса хлопкового поля. Поэтому оросительная норма включала
потери на поле при существующей технике полива, современных агротехнических
приемах и особенностях районируемых сортов, исходя из условий
получения высоких урожаев.
Полевые
исследования проводились в различных географических зонах на опытных
станциях: Чимбайской, Хорезмской, Ташаузской, Бухарской, Самаркандской,
Чарджоуской, Марыйской, Байрамалийской, Иолотанской, Кургантюбинской,
Гиссарской, Голодностепских ЦОМС и Пахтааральской, Аккавакской,
Чимкентской, Ленинабадской, Андижанской, Федченко и Ошской. Исследования
производились на опорных пунктах опытных станций - в специальных
экспедициях, передовых хозяйствах и др.
Накопленный
огромный исследовательский материал сведен и опубликован в отдельных
научных трудах и журнальных статьях ряда ученых: Рыжова С.Н.,
Еременко В.Е., Легостаева В.М., Конькова Б.С., Меднис М.П., Беспалова
Н.Ф., Чурляева А.Д., Киселевой И.К., Гильдиева С.А., Лифшиц Э.А.
и других.
Ниже
приводится рис. 2.1.1, на котором помещены обобщённые данные из
более чем 270 работ за более чем полувековой период исследований
на различных почвах среднесуглинистого состава. Обсуждение результатов,
приведенных на этом рисунке см. также на странице
Режимы
орошения сельскохозяйственных культур.
Рис.
2.1.1. Обобщённые данные исследований зависимости относительной
урожайности хлопчатника от относительной водообеспеченности. В
выборках использовались данные, отличающиеся в каждом опыте
только по водообеспеченности. Точки на линии У/Умакс
= 1 и выше её показывают число проанализированных опытов при каждом
из соотношений М/Д. (На рисунке обозначено: У -
урожай в каждом из вариантов опыта; Умакс - урожай максимальный
в группе идентичных по фону опытов, отличавшихся только влагообеспеченностью;
М - оросительная норма вегетационного периода; Д -
[дефицит влаги] = [испаряемости] - [осадки] по данным ближайшей
метеостанции за период апрель - сентябрь в год проведения опыта).
Рис.
2.1.2. Зависимость урожая хлопка-сырца от влагообеспеченности
при разном положении уровня грунтовых вод. (попытка обобщения
данных, положенных в основу рис. 2.1.1)
Эти данные позволяют
сделать некоторые выводы:
Прежде всего, настораживает
очень большой разброс точек на рис. 2.1.1, хотя там помещены по
обеим осям координат относительные показатели, где исключены отклонения
в урожайности из-за других факторов, кроме водного и климатического,
что свидетельствует о недостаточном учёте каких-то дополнительных
факторов, возможно связанных с засолением и неравномерностью полива.
Данные на рисунке
2.1.2 позволяют сделать несколько выводов о продуктивности воды
в разных условиях почвенного увлажнения. При глубоких грунтовых
водах рост урожайности практически прекращается при М/Д = 0,4
и продолжается при значении этого соотношения выше 0,8, то есть
до 0,4 воды растениям не хватает, от 0,4 до 0,8 вся "лишняя"
вода тратится на глубинный сброс, и лишь выше 0,8 она может быть
использована.
При грунтовых водах,
залегающих в диапазоне 2 -3 м, рост урожайности наблюдается от
М/Д = 0,2 до 0,8.
В гидроморфных условиях
после максимума урожая в зоне М/Д = 0,4 наблюдается стабильный
спад, связанный скорее всего с переувлажнением зоны аэрации.
Итак, даже достаточно
беглый анализ фактического материала наводит на довольно интересные
выводы. Во всяком случае, напрашивается вывод, что продолжать
в массовом маштабе такие опыты по шаблону, разработанному пол
века назад, без комплексного учёта ряда факторов (засоления, особенностей
гидрофизики почв и т.п.), по крайней мере, не продуктивно. Но
пока мы имеем то, что имеем и попробуем осмыслить, куда идти дальше.
Научно-технический
прогресс в вопросе проектирования режимов орошения, связанного
с необходимостью учета сложного комплекса условий, заключается
прежде всего в отыскании метода оценки данных фактического водопотребления
и установления зависимостей, позволяющих применять получаемые
данные в других условиях, без постановки длительных и дорогостоящих
исследований.
Многими
авторами установлена количественная связь между потреблением воды
растениями и энергетическими ресурсами приземных слоев атмосферы
и возможность использования этой связи в практике орошения. В отечественной
и зарубежной практике, при всем разнообразии используемых форм связей
потребления воды растениями с метеорологическими условиями, они
корректируются введением поправочных коэффициентов, учитывающих
влияние региональных особенностей природных зон. Поэтому для расчета
суммарного водопотребления, очевидно, можно пользоваться любым эмпирическим
уравнением, характеризующим испаряемость, если установить коэффициенты,
позволяющие найти соответствие между фактическими расходами влаги
орошаемой культурой и испаряемостью, (Рыжов Н.С. 1948, Шредер В.Р.,1973).
Основой
расчета и районирования оросительных норм сельскохозяйственных
культур, разработанных для хлопковой зоны, служит установленная
связь между расходом воды на испарение и транспирацию (эвапотранспирация)
и испаряемостью. То есть, водопотребление ставится в зависимость
от основополагающих факторов, измеряемых на многих метеостанциях.
При этом признается, что расход воды полем подчиняется физическим
законам испарения, а интенсивность его определяется метеорологическими
факторами, в данном случае - температурой и влажностью воздуха,
а также связан с особенностями той или иной техники орошения.
Основой для выбора режимов орошения являются даннае многолетних
натурных опытов ряда научно-исследовательских организаций, для
обобщения которых в проектных проработках использована система
почвенно-мелиоративного и климатического районирования.
Рис.2.1а. Типичный
ход сновных метеорологических показателей аридной зоны Узбекистана
(зона Ю-1-Б по классификации Средазгипроводхлопка), положенных
в основу расчёта оросительных норм сельскохозяйственных культур.
Рис.
2.1б. Тоже, что и на рис.2.1а. Жёлтым цветом на графике закрашена
зона, площадь которой численно равна дефициту влаги за период
с апреля по сентябрь, включительно, то есть за теплое полугодие.
Данные о испаряемости этого периода служат основой для дифференциации
потребности в оросительной воде для той или иной сельскохозяйственной
культуры.
Система
почвенно-мелиоративного и климатического районирования обеспечила
сведение воедино опытных материалов, полученных в разнообразных
природных условиях и распространение их на аналогичные природные
выделы.
Постоянно
растущий объем опытных материалов и совершенствующиеся методы
их обработки, а также непрерывные изменения требований к мелиорации
в связи с исчерпанием водных ресурсов и ухудшением экологии диктуют
необходимость пересмотра устоявшихся на каком-либо этапе норм.
Так, для обоснования проектов орошения новых земель, где отсутствовали
опытные данные, взамен норм орошения, разработанных СоюзНИХИ (Легостаев
В.М.,Коньков В.С., 1950), были предложены "Расчетные значения
оросительных норм с/х культур в бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи"
(В.Р.Шредер и др., 1969г.). В свою очередь, эта работа послужила
основой для выделения составляющих оросительной нормы с целью
уточнения норм орошения, выполненного в "Средазгипроводхлопке"
(Т.А.Трунова,1985), без чего невозможно технико-экономическое
обоснование эффективности принимаемых технических решений в мелиорации.
Значения
оросительных норм, а следовательно и режим орошения хлопчатника,
существенно меняются в различных климатических и гидрогеологических,
почвенных и хозяйственных условиях. Это обусловлено различием водно-физических
свойств почв, размерами использования грунтовых вод, потерями оросительной
воды на глубинную фильтрацию, а также поверхностный сброс. Одной
из наиболее известных работ, посвященных мелиоративному районированию
и назначению мелиоративных мероприятий, включая обоснование поливных
норм сельскохозяйственных культур, была книга "Мелиоративное
районирование" В.М. Легостаева и Б.С. Конькова (1950). В ней
были заложены основы выделения гидромодульных районов в зависимости
от водно-физических свойств почвы. К основным недостаткам методики
следует отнести отсутствие выделения вертикальной поясности, недоучет
гидрогеологических особенностей и необоснованность методики установления
оросительной нормы. Критический анализ ее приведен в работе Б.В.
Федорова (1953).
Наличие
опытных данных по затратам воды для создания оптимальных условий
произрастания сельскохозяйственных растений позволили сопоставить
величину оросительных норм с дефицитами влаги для различных климатических
условий (С.Н.Рыжов,1968). В работах В.Р. Шредера, В.Ф. Сафонова,
Р.И. Паренчик, А.Р. Рифтиной установлены отношения оросительных
норм хлопчатника к дефициту влаги за период апрель - сентябрь,
что позволило экстраполировать опытные данные на слабоизученные
объекты по имеющимся материалам гидрометеослужбы.
Для
практических целей укрупненных водохозяйственных расчетов многочисленные
опытные и теоретические проработки были обобщены в работе Шредера
В.Р.и др.,1969г. Достоинством работы, не потерявшим своего значения
со временем, явилось использование в качестве основы почвенно-мелиоративного
районирования, выполненного на базе фундаментальных трудов ученых
Средней Азии:
-
почвоведов
- Р.А. Аболина, Н.А. Димо, А.Н. Розанова;
-
геоморфологов - Н.П. Василевского, Ю.А. Скворцова, Г.Ф. Тетюхина,
Н.П. Герасимова;
-
гидрогеологов
- Н.А. Кенесарина, М.М. Крылова, О.К. Ланге, М.А. Шмидта;
-
мелиораторов
- В.А. Ковды, А.Н. Костякова, В.М. Легостаева, Л.П. Розова, Б.В.
Федорова, В.Р. Шредера и многих других.
Каждая
таксономическая единица этого районирования, по мере изученности,
характеризуется все более точными количественными параметрами и
может при необходимости дифференцироваться, не нарушая целостность
основных построений.
В рассматриваемой работе Шредера В.Р.и др.,1969г. размер оросительной
нормы устанавливался по эмпирической формуле:
|
М
= 10 * K1 * K2 * (Eo-O),
|
(2.1.1)
|
где:
К1 - коэффициент,зависящий от вида возделываемых с/х культур и
почвенно-климатических условий;
К2 - коэффициент, зависящий от почвенно-мелиоративных условий.
Ео - испаряемость с водной поверхности;
О - осадки.
Норма
промывных поливов, являющихся одновременно влагозарядковыми
расчитывалась по разности наименьшей (полевой) влагоемкости
(НВ) и запасов влаги в почве (З), сохранившихся на зимний период
с учетом испаряемости и осадков по уравнению:
| Мп
= (НВ - З) * К3 + & * (Е - О) |
(2.1.2)
|
где:
К3 - коэффициент увеличения нормы в зависимости от промываемости
почв и подверженности их засолению;
& - эмпирический коэффициент увеличения нормы в зависимости
от дефицита водного баланса невегетационного периода (&=0.5),
либо уменьшения нормы на величину превышения осадков над испаряемостью
(&=1.0).
Нормы
остальных категорий невегетационных поливов устанавливались по
их целевому назначению.
Эта
работа явилась основой назначения режимов орошения сельскохозяйственных
культур при проектировании освоения целинных земель Голодной,
Джизакской, Каршинской степей и других массивов орошения аридной
зоны. Она была рассмотрена и одобрена НТС ММиВХ СССР (протокол
от 23 апреля 1969 года, N60).
Нужно
отметить, что использованный прием соотнесения оросительной
нормы с дефицитом водного баланса, в пpинципе, сохранен без
изменения практически во всех более поздних работах, а использованное
почвенно-мелиоративное районирование легло в основу всех последующих
работ. Кроме того, следует добавить, что широко используемые
в Мире методы определения испаряемости, например, Пенмана-Монтейна,
дают очень близкие значения испаряемости (Хасанханова Г.М.)
Дальнейшие
разработки, начатые еще при жизни В.Р.Шредера ("Методика расчета
оросительных норм...", 1979) и завершенные Труновой Т.А.(1981)
были направлены на детализацию учета водно-физических свойств почв,
выбор оптимальных норм понижения грунтовых вод для обеспечения заданных
мелиоративных условий, разделение оросительной нормы на составляющие
и выявление зависимости урожайности сельскохозяйственных культур
от водообеспеченности.
В
основу методики расчета оросительных норм, предложенной Т.А.Труновой,
положен принцип независимого определения составляющих оросительной
нормы:
| M
= 10 * К1 * К2 * К3 * Е + Пс - К -О |
(2.1.3)
|
где:
Е - суммарное испарение Е = Ео * 51.58 / 31.62, за период
вегетации, рассчитываемое помесячно;
К1 - коээфициент, учитывающий влияние водно-физических свойств
почв;
К2 - коэффициент, учитывающий глубинное просачивание в автоморфных
условиях или дренажный сток в условиях близких грунтовых вод;
К3 - коэффициент, учитывающий вид возделываемой культуры и
продолжительность вегетационного периода;
Пс - величина поверхностного сброса;
К - величина участия грунтовых вод (К = Е * mx /100);
mx - доля участия грунтовых вод);
О - осадки.
Нормы
влагозарядковых поливов предлагалось определять, как разность между
испарением невегетационного периода и осадками с учетом глубинной
фильтрации или дренажного стока и поверхностного сброса при поливах
по формуле:
| Мвлг
= 10 * Енев * К2 - Онев + Пс |
(2.1.4)
|
где:
Енев = Егод - Евег; Евег, Енев, Егод - суммарное испарение
за вегетационный, невегетационный период и за год, соответственно,
мм;
Онев = Огод - Овег; Овег, Онев, Огод - oсадки вегетационного,
невегетационного периода и за год, мм.
Анализируя
работы Шредера В.Р. и др. (1969) и Труновой Т.А. (1981), следует
отметить ряд особенностей, имеющих принципиальное значение для уточнения
оросительных норм.
Эмпирические коэффициенты "К1" в зависимости (2.1.3) получены
при сопоставлении фактических затрат оросительной воды в вегетационный
период, включающих потери на поле, со среднемноголетними дефицитами
водного баланса по отдельным опытным станциям. Их уточнение, однако,
может быть осуществлено лишь за счет сопоставления с дефицитами
водного баланса за конкретные годы, в которые проводились опыты.
Кроме
перечисленных отличий принципиального значения, в работу были включены
изменения в индексацию гидромодульных районов с целью закрепить
за постоянным индексом основные, практически неизменяемые во времени,
свойства почвообразующих пород - гранулометрический состав и связанные
с ним водно-физические свойства. Существенными недостатками работ
(с позиции представления сегодняшнего дня) являются:
-
слабая проработка необходимой интенсивности дренирования в различных
гидрогеологических условиях;
-
очень схематичная проработка составляющих, связанных с техникой
полива, и полное отсутствие характеристик способов полива, отличных
от бороздкового.
В
1990 году по инициативе отдела почвенно-мелиоративных исследований
института "Средазгипроводхлопок" выполнена работа "Методика
расчета биологически оптимальных норм водопотребления сельскохозяйственных
культур".
Задачей работы, прежде всего, было установление зависимости нормы
водопотребления с/х культур от уровня обеспеченности главного фактора,
определющего ее величину - дефицита водного баланса за вегетационный
период.
На основании обработки многолетних метеорологических данных были
установлены дефициты водного баланса разной обеспеченности по климатическим
зонам, в соответствии с которыми определены размеры оросительных
норм вегетационного периода по зависимости:
| Мб.вег.
= 10 * К1 * (Ео - О); |
(2.1.5)
|
где:
К1 - биологический коэффициент культуры;
Ео - сумма среднемесячной испаряемости за период апрель-сентябрь;
О - сумма осадков за тот же период.
Значения
коэффициентов К1 подобраны для условий почв среднего гранулометрического
состава с глубокими грунтовыми водами. Для других условий разработаны
поправочные коэффициенты.
Нормы невегетационных влагозарядковых поливов, по сообщению авторов,
приняты по Костякову А.Н. (1951) в соответствии с климатическими
условиями.
Главным
недостатком работы, на наш взгляд, является отсутствие в ней учета
затрат воды на поддержание водно-солевого режима почв, а также полное
отсутствие учета изменений относительной влажности и температур
воздуха в зависимости от степени освоенности территории.
Первый
недостаток очень существеннен для всех почв, подверженных засолению,
а их в Узбекистане более 50%.
Второй
- приводит к искажению (в сторону увеличения) диапазона изменчивости
дефицитов водного баланса из-за включения в обрабатываемые ряды
метеорологических данных, полученных в период до освоения и спустя
определенный срок после начала его без внесения корректировок (без
приведения размеров дефицитов к одному уровню освоенности территории),
что приводит автоматически и к увеличению расчетных норм водопотребления.
Кроме
перечисленных недостатков следует отметить неопределенность вопроса
учета потерь на поле в коэффициенте К1.
В
практике нормирования водопотребления эксплуатационными организациями
Минводхоза Республики Узбекистан широко используются нормы, разработанные
СоюзНИХИ. Несмотря на то, что основным "поставщиком"
экспериментальных данных по режиму орошения с/х культур хлопкового
комплекса является СоюзНИХИ, эта методика расчета оросительных
норм страдает рядом недостатков принципиального характера, к основным
из которых относятся:
-
недоучет многолетней динамики солевого режима и, как следствие,
непроработанность методики назначения невегетационных поливов;
-
невозможность разделения оросительной нормы на составлящие,
что исключает инженерный анализ значения мероприятий по сокращению
затрат воды на единицу продукции.
Эти
недостатки не позволяют использовать методику СоюзНИХИ для долгосрочного
планирования (в частности, в схемных проработках), когда одним из
главных вопросов настоящего времени является всемерная экономия
оросительной воды и решение проблем экологии.
Подводя
итог краткому анализу принципиальных подходов к нормированию водопотребления
сельскохозяйственных культур, следует отметить ряд важных выводов:
1.
Почвенно-мелиоративное районирование, положенное в основу работы
Шредера В.Р. и др. в силу своей полноты осталось практически неизменным
для всех последующих работ (кроме СоюзНИХИ).
2.
Принципы, положенные в методику расчета В.Р.Шредером, сохраняются,
по существу, во всех последующих работах с небольшим различием,
наиболее значительно проявившими себя в работе Труновой Т.А., где
через испаряемость расчитано испарение культуры, а лишь потом установлены
дефициты водного баланса для этой культуры.
3.
Работа Шредера В.Р., ввиду обоснованности принципиальных подходов,
может служить как инструмент (мерило) вододеления между отдельными
территориями, тем более, что она в свое время была утверждена
как норматив для расчетов водопотребления в бассейнах рек Сырдарьи
и Амударьи на Союзном уровне.
4.
Наиболее полно интересам отрасли водного хозяйства отвечает подход,
реализованный Труновой Т.А. с точки зрения выделения составляющих
оросительной нормы, что позволяет проводить технико-экономический
анализ эффективности мероприятий, воздействующих на главное функциональное
звено гидромелиоративной системы - орошаемое поле. Однако он не
может быть использован, как не имеющий юридического статуса утвержденного
нормативного документа и ряда недоработок.
5.
Работа Хасанхановой Г.Х. интересна в плане попытки анализа изменчивости
расчетных параметров, однако спорна методически и не доведена до
возможности использования в проектных проработках.
6.
По мере изученности водно-физических свойств почв и накопления
опытных материалов происходило дифференцирование принятых градаций
для гидромодульного районирования, как по количеству выделенных
категорий почв по гранулометрическому составу (от 3 до 6), так
и по условиям их увлажнения грунтовыи водами (гидроморфные, полугидроморфные,
автоморфные и т.п.). Однако принципиально нового ни в одной классификации
нет, все они различаются лишь принятой системой индексации и дробностью
выделенных категорий.
2.2.
Предложения по корректировке оросительных норм.
Проведенный
в предыдущей главе анализ позволяет предложить следующее решение:
а) Использовать для расчетов водопотребления орошаемого земледелия
нормативы, утвержденные в 1969 году (Шредер В.Р. и др., 1970),
учитывая то обстоятельство, что этот документ является единственным
утвержденным на межгосударственном уровне и в принципе не противоречит
другим разработкам;
б) Доработать предложенную Труновой Т.А. методику расчета водопотребления
с/х культур с выделением отдельных составляющих оросительной нормы
в части уточнения:
-
дренажной составляющей для различных гидрогеологических условий
и качества оросительной воды;
-
потерь,
связанных с техникой полива (бороздковый, капельный, дождевание)
на принципах, максимально близких к принятым в работе Шредера
В.Р.
Значения
норм по В.Р.Шредеру даны применительно к существующей технике полива
(для хлопчатника - полив по бороздам) и включают эвапотранспирацию,
поверхностный сброс, глубинное просачивание, подземный приток и
непродуктивное испарение с полей.
К сожалению, в нормативном документе эти составлющие в явном виде
не были представлены. Поскольку возникла необходимость для оценки
и сопоставления мероприятий и технических решений знать составляющие
элементы оросительных норм и заложенный в них КПД техники полива,
выполнена специальная оценка составлющих норм и КПД поля, учтенных
в режимах орошения В.Р.Шредера.
В
настоящее время имеющееся программное обеспечение для ЭВМ позволяет
с высокой степенью достоверности моделировать основные процессы
влаго-солепереноса с учетом параметров моделей, установленных на
базе имеющихся экспериментальных данных. Это дает возможность уточнить
имеющиеся нормативы в части влияния вод повышенной минерализации,
а также в зависимости от существующей и проектируемой техники полива.
2.3.
Почвенно-мелиоративное районирование территории
При почвенно-мелиоративном районировании учитываются следующие факторы
почвообразования, определяющие условия орошения и освоения:
-
климат;
-
гидрогеологические условия;
-
мелиоративно-хозяйственные условия;
-
литолого-геоморфологическое строение.
Различия
климатических условий зависят от широтного положения и вертикальной
зональности. Для практических целей нормирования водопотребления
территория Средней Азии делится на три зоны: Северную (С), Центральную
(Ц) и Южную (Ю), каждая из которых подразделяется на северную (I)
и южную (II) части. Выделение почвенно-климатических зон и поясов
основывается на количественных показателях о размерах осадков, температурном
режиме и влажности воздуха.
В каждой климатической зоне выделяются по вертикальной зональности
поясно-высотные зоны, описание которых дано ниже в таблице 2.3.1,
где также приведены количественные характе-
ристики в виде коэффициента естественной увлажненности (КУ), являющегося
обобщающим показателем термических и водных ресурсов местности и
устанавливается по формуле:
| КУ
= (РО + WП)/Ео |
(2.3.1)
|
где:
РО - средняя многолетняя сумма осадков за период года с температурой
воздуха выше 5С, мм;
WП - влагозапасы в слое почвы 1,0 м. на начало расчетного
периода, мм;
Ео - испаряемость за расчетный период, мм.
Поясы вертикальной зональности различаются условиями увлажнения
в зимне-весенний период. Количество осадков от пояса Б к поясу Г
увеличивается и период естественного увлажнения удлинняется. Летний
же период и первые месяцы осени одинаково засушливы и мало отличаются
по температурному режиму.
Таблица
2.3.1. Районирование территории Узбекистана по коэффициенту
увлажнения
|
Зона
|
Пояс
|
Тип
почвообразования (автоморфный ряд)
|
Коэффициент
увлажнения
|
|
Пустыни
|
А
|
Пустынный
|
0.05
- 0.10
|
|
А1
|
Переходный
к поясу сероземов
|
0.10
- 0.15
|
|
Эфемеровые
степи
|
Б
|
Сероземный,
светлые сероземы |
0.10
- 0.20
|
|
В
|
Сероземный,
типичные сероземы
|
0,15
- 0,25
|
|
Разнотравные
степи
|
Г
|
Сероземный,
тёмные сероземы
|
0,25
- 0,30
|
Мелиоративная
оценка гидрогеологических условий основывается на гидрогеолого-
и почвенно-мелиоративном районировании, критерием для которого
служит баланс грунтовых вод (существующий или расчетный), определяемый
по условиям их питания и расхода (оттока, транспирации и испарения).
С
учетом этих показателей выделяются следующие гидрогеолого-мелиоративные
области (см. рис. 2.3.1):
а
- обеспеченного оттока, транзита грунтовых вод в условиях глубокого
залегания, не влияющих на почвообразование;
а1
- обеспеченного местного оттока грунтовых вод за счет расчлененности
рельефа;
б
- интенсивного внешнего притока,подпора и выклинивания грунтовых
вод с устойчивым близким залеганием;
в
- затрудненного притока и оттока грунтовых вод с неустойчивой
глубиной залегания и режимом,зависящим от местных условий.
Рис. 2.3.1. Схема
выделения гидрогеологических областей.
В
областях "а" и "а1" почвенно-мелиоративную
обстановку определяют рельефные условия и литологический состав
почвообразующих пород. Их разделение важно лишь с позиции генетической,
но никак не отражается на затраты воды на испарению и трнспирацию;
В
областях "б" и "в" основные различия обусловлены
типом водообмена (размером и интенсивностью притока и оттока)
грунтовых вод и связанной с этим гидрохимической зональностью.
Территории дифференцированы в зависимости от положения грунтовых
вод, также их минерализации. Площади с пресными грунтовыми водами
обозначены индексами "б" и "в"; с минерализованными
грунтовыми водами (более 5 г/л) обозначены индексами "б1"
и "в1" в соответствии с принадлежностью к той или иной
гидрогеолого-мелиоративной области.
Наиболее
постоянными в комплексе факторов, определяющих емкостные характеристики
почвы по отношению к воде и динамические характеристики почвенной
влаги, являются свойства почвообразующей породы, коррелирующие в
значительной мере с ее гранулометрическим составом: степень аэрации,
водопроницаемость, водоудерживающая способность, капиллярные свойства,
тепловой режим и др.
Песчаные
и супесчаные почвы имеют благоприятный воздушный и тепловой режим,
хорошо водопроницаемы, но маловлагоемки.
Глинистые
почвы обладают высокой влагоемкостью и слабой водопроницаемостью,
плохой водоотдачей, сильным набуханием и неблагоприятными тепловыми
свойствами.
Суглинистые
почвы, занимающие промежуточне положение, по свойствам и составу
являются наилучшими. Они имеют благоприятный воздушный и тепловой
режим, хорошо водопроницаемы, обладают высокой влагоемкостью и
мобильностью почвенной влаги.
Для
целей дифференциации режимов орошения выделены пять основных групп
почвообразующих пород, заметно отличающихся показателями водно-физических
свойств:
1
- песчаные;
1А
- маломощные, сильнокаменистые;
2
- супесчаные;
3
- легко- и среднесуглинистые;
4
- среднесуглинистые (плотные) и тяжелосуглинистые;
5
- глинистые.
Осредненные
значения показателей водно-физических свойств почв, характеризующих
выделенные группы приведены в таблицах 2.3.2
и 2.3.3
Почвы
неоднородного литологического строения по влагоемкости и условиям
расходования почвенной влаги приравниваются к названным основным
группам следующим образом:
к 1 группе относятcя маломощные (0,2 - 0,5 м.) суглинистые на песчано-галечниковых
отложениях и на гипсах, кроме того в IА группу выделяются очень
маломощные, сильно каменистые;
ко 2 - среднемощные (0,5 - 1,0 м.) суглинистые на песчано-галечниковых
отложениях и на гипсах;
к 3 - суглинистые,облегчающиеся книзу;
к 4 - cуглинистые, утяжеляющиеся книзу;
к 5 - резкослоистые с наличием глин.
Переход
от вышеприведенной шкалы, принятой "Средазгипроводхлопком"
с целью наиболее адекватного отражения встречающихся природных
условий к использованной при составлении карт гидромодульного
районирования, "уточненной" шкале, показан в таблице
2.3.4.
Таблица
2.3.2. Водно-физические
характеристики основных типов грунтов
|
Почвообразующая
порода
|
Объемная
влажность при значениях pF=lg(P,cm):
|
|
0,0
|
1,0
|
2,0
|
2,5
|
3,0
|
3,3
|
3,7
|
4,0
|
4,3
|
4.5
|
|
Песок
|
0,44
|
0,41
|
0,24
|
0,10
|
0,07
|
0,06
|
0,04
|
0,04
|
0,03
|
0,03
|
|
Супесь
|
0,44
|
0,43
|
0,32
|
0,22
|
0,14
|
0,10
|
0,07
|
0,05
|
0,05
|
0,04
|
|
Суглинок
легкий
|
0,44
|
0,44
|
0,37
|
0,28
|
0,20
|
0,16
|
0,12
|
0,09
|
0,08
|
0,07
|
|
Суглинок
средний
|
0,46
|
0,45
|
0,37
|
0,29
|
0,22
|
0,18
|
0,14
|
0,11
|
0,09
|
0,08
|
|
Суглинок
тяжелый
|
0,46
|
0,44
|
0,38
|
0,32
|
0,25
|
0,21
|
0,16
|
0,13
|
0,10
|
0,08
|
|
Глина
легкая
|
0,46
|
0,45
|
0,43
|
0,40
|
0,35
|
0,30
|
0,23
|
0,19
|
0,15
|
0,13
|
Таблица
2.3.3 Осредненные характеристики почвообразующих пород различного
гранулометрического состава.
|
Почвообразующая
порода
|
Содержание
частиц мельче 0.01 мм, %
|
Объемная
масса, г/смз
|
Коэффициент
фильтрации Кф, м/сут
|
Емкость
катионного обмена, мгэкв/100 г
|
| Песок
|
До
9
|
1.5
- 1,6
|
1.00
- 3,00
|
2
- 4
|
| Супесь
|
9-15
|
1.4
- 1.5
|
0.50
- 1.00
|
4
- 6
|
| Суглинок
легкий |
15-35
|
1.3
- 1,4
|
0.25
- 0.50
|
6
- 8
|
| Суглинок
средний |
35-50
|
1.4
- 1,5
|
0.07
- 0,25
|
8
- 10
|
| Суглинок
тяжелый |
50-60
|
1.4
- 1.5
|
0.02
- 0.07
|
8
- 12
|
| Глина
лёгкая |
60-72
|
1.61
- 1,7
|
0.05
- 0.01
|
10
- 15
|
Таблица
2.3.4. Гидромодульное районирование "Средазгипроводхлопка"
(Шредер В.Р. и др, 1970 г)
|
Глубина
залегания уровня грунтовых вод,м
|
Грансостав
|
|
Песчаные
|
Супесчаные
|
Легкие
и средние суглинки
|
Средние
и тяжелые суглинки
|
Глинистые
|
|
>
3
|
I
|
II
|
II
|
III
|
III
|
|
2
- 3
|
IV
|
IV
|
V
|
V
|
V
|
|
1
- 2
|
VI
|
VI
|
VII
|
VII
|
VII
|
|
0,5
- 1,0
|
VIII
|
VIII
|
IX
|
IX
|
IX
|
Переход
от вышеприведенной шкалы, принятой "Средазгипроводхлопком"
в 1970 году к "уточненной" шкале (используемой в настоящее
время с целью наиболее адекватного отражения встречающихся природных
условий при составлении карт гидромодульного районирования) показан
в таблице 2.3.5.
Таблица
2.3.5. "Уточненная
шкала", принятая при почвенно-мелиоративном районировании,
и её соответствие со шкалой В.Р.Шредера
|
Характеристика
почвы
|
Уточненная
шкала
|
Районирование
по Шредеру В.Р.
|
| Автоморфные
почвы (УГВ > 3 м) |
| Маломощные
(0,2 - 0,5) среднекаменистые различного гранулометрического
состава на песчано-галечниковых отложениях и на гипсах,
а также песчаные |
I
|
I
|
| Очень
маломощные, сильнокаменистые, разные по гранулометрическому
составу |
Iа
|
I
|
| Среднемощные
слабокаменистые разные по гранулометрическому составу
на песчано-галечниковых отложениях и гипсах; мощные
супесчаные и легко суглинистые |
II
|
II
|
| Мощные
средне, тяжелосуглинистые и глинистые |
III
|
III
|
| Полу
гидроморфные почвы (УГВ 2 - 3м) |
| Мощные
песчаные и супесчаные, а также мало и среднемощные
разного гранулометрического состава |
IV
|
IV
|
| Мощные
легко и среднесуглинистые однородные тяжелосуглинистые,
облегчающиеся книзу |
V
|
V
|
| Мощные
тяжелосуглинистые и глинистые плотные однородные;
разные по гранулометрическому составу, слоистые по
строению |
VI
|
V
|
| Мощные
песчаные и супесчаные, а также мало и среднемощные
разного гранулометрического состава |
VII
|
VI
|
Гидроморфные
(УГВ 1 - 2 м)
|
|
|
| Мощные
легко и среднесуглинистые однородные тяжелосуглинистые,
облегчающиеся книзу |
VIII
|
VII
|
| Мощные
тяжелосуглинистые и глинистые плотные, однородные,
разные по гранулометрическому составу, слоистые по
строению |
IX
|
VII
|
3.
РАСЧЕТЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ.
Величина
водопотребления помимо климатических факторов и биологических
особенностей сельхозкультур определяется мелиоративными условиями,
т.е. уровнем и минерализацией грунтовых вод, их динамикой, а также
минерализацией оросительной воды, от которых зависят затраты оросительной
воды, необходимые для поддержания благоприятного солевого режима
почв. Мелиоративный режим, в свою очередь, зависит (помимо природных
условий) от таких элементов водопотребления, как промывная составляющая
и глубинный сброс при поливе, являющийся функцией применяемых
способов и техники полива. Поэтому обоснование водопотребления
должно базировалось на совместном рассмотрении всех этих действующих
факторов и учете необходимости минимизации затрат воды на обеспечение
потребностей сельхозкультур и поддержание наиболее экономичного
мелиоративного режима.
3.1.
Мелиоративные режимы
Необходимость
выполнения поставленных агротехнических требований при наименьших
затратах трудовых и материальных ресурсов, определяют набор и
график проведения мелиоративных мероприятий (поливов, влагозарядок,
промывок) в виде интегральных показателей оптимального, в отношении
условий произрастания растений, мелиоративного режима (годовая,
вегетационная и невегетационная оросительная норма, суммарное
испарение, дренажная составляющая оросительной нормы или глубинный
сброс) при известных параметрах гидромелиоративной системы в конкретных
природнохозяйственных условиях.
К факторам, определяющим оптимальный мелиоративный режим, относятся
прежде всего:
-
-
вид
и сорт сельскохозяйственной культуры;
-
генетическая
принадлежность почвы и ее водно-физические свойства;
-
геоморфологические
и гидрогеологические условия, определяющие в значительной мере
подверженность почв засолению;
-
параметры
гидромелиоративной системы;.
К
перечисленным факторам можно отнести, в некоторой мере, и определенные
традиции, сложившиеся приемы земледелия и техники орошения у местного
населения, которые, надо отметить, не всегда соответствуют изменившимся
условиям на инженерных оросительных системах.
Основные
требования к гидромелиорации со стороны агротехники связаны с поддержанием
необходимого водного и солевого режимов корнеобитаемого слоя.
На
современных гидромелиоративных системах в аридной зоне водный
и солевой режимы почв, отвечающие требованиям агротехники возделывания
сельскохозяйственных культур формируются в основном орошением
и дренажем. Эти режимы в почве и в подстилающих грунтах связаны
с осадками, поливами, качеством оросительной воды, исходным запасом
солей, минерализацией грунтовых и напорных вод (С.Ф.Аверьянов,1965).
Рис.
3.1.1. Схема С.Ф.Аверьянова влагообмена почвы с атмосферой, подземными
водами и поверхностным стоком.
Оросительная
вода в аридной зоне является основной приходной статьей водного
баланса орошаемого поля, а содержащиеся в ней соли - одной из приходных
статей солевого. За счет оросительнной воды покрывается, в основном,
потребность растений во влаге и обеспечивается необходимая "солевая
вентиляция"почвы.
В
аридной зоне атмосферные осадки играют подчиненную, по сравнению
с оросительной водой, роль в водном балансе. Их влияние здесь
проявляется лишь в осенне-зимний период. В зонах выклинивания
(разгрузки) потока грунтовых вод к приходной статье баланса следует
отнести внешний приток, который даже при малой его минерализации
существенно затрудняет управление солевым режимом почвы.
Основными
расходными статьями водного баланса являются физическое испарение
с поверхности почвы и транспирация растениями. Обеспечение нормального
водопотребления растений - главная задача орошения. Испарение с
поверхности почвы - вынужденная, сопутствующая, статья расхода влаги,
всемерное сокращение которой может быть обеспечено агротехническими
приемами, выбором соответствующего режима орошения и техники полива
для его реализации. От совершенства гидромелиоративной системы во
многом зависит размер необходимой водоподачи и возможность поддержания
нужного водно-солевого режима почвы.
Для
обеспечения заданного водно-солевого режима, в случае недостаточной
естественной дренированности, создаются искусственные дренажные
системы. Дренажный сток или естественный отток грунтовых вод играет
основную роль в отводе солей. Для аридной зоны, где влага обычно
в дефиците, дренаж тем эффективней при прочих равных условиях,
чем больше солей он отводит из почвы при минимуме водоотвода.
Далеко
не последнюю роль в водно-солевом балансе орошаемого массива играют
фильтрационные потери из транспортирующей оросительной сети. Их
влияние на водно-солевой режим почвы значительно отличается от
влияния оросительной воды, поступающей на поверхность почвы во
время поливов. Вода, попадающая сосредоточенно в виде фильтрационых
потерь из транспортирующей оросительной сети, создает дополнительную
местную напорность грунтовых вод и препятствует тем самым "солевой
вентиляции" почв (Ходжибаев Н.Н., см. также статью.
А.Н.Морозов, Г.Н.Павлов,
О
расчете горизонтального дренажа засоленных земель).
Формирование
водно-солевого режима почвы в условиях орошаемого земледелия происходит
в основном в вегетацию под влиянием поливов, а в невегетационный
период - за счет профилактических и влагозарядковых поливов, естественно,
с участием также атмосферных осадков.
Период,
собственно полива и межполивной период резко отличаются по направленности
и интенсивности процессов влаго- и солепереноса. Поливная вода,
впитываясь в почву, увеличивает ее влажность, снижает концентрацию
почвенного раствора и вытесняет его целиком, либо частично в нижележащие
горизонты и грунтовые воды. В межполивные периоды направление
и скорость потока влаги и солей определяется соотношением приходных
и расходных составляющих баланса. К концу межполивного периода
формируется новый уровень засоленности почвы и концентрации почвенного
раствора, зависящей от минерализации оросительной воды, начального
запаса влаги и солей, величины поливной нормы, водно-физических
свойств, интенсивности расходования влаги на испарение.
3.2.
Структура расчета оросительных норм
В
общем виде величина оросительной нормы поле брутто может быть определена
по формуле:
где:
Мнп - величина затрат оросительной воды на покрытие эвапотранспирации
и поддержание нормального солевого режима почвы;
П - затраты оросительной воды на испарение в воздухе при дождевании,
глубинный и поверхностный сброс при других способах полива.
Затраты оросительной воды на покрытие эвапотранспирации и поддержание
нормального солевого режима определяются по зависимости:
| Мнп
= ЕК + q - О - P |
(3.2.2)
|
где:
ЕК - эвапотранспирация сельскохозяйственной культуры при данной
технике полива;
q - размер необходимой дренажной составлющей для поддержания
нормального солевого режима почвы при данной технологии полива;
О - количество атмосферных осадков;
P - приток грунтовых вод.
Затраты воды на поле, связанные с технологическими особенностями
того или иного вида поливной техники предлагается определять по
формуле:
где:
ПВ - затраты воды на испарение в момент проведения полива;
ПГ - затраты воды полем на глубинное просачивание;
ПС - затраты воды на поверхностный сброс.
Затраты воды на поле для той или иной техники полива могут
быть удобнее всего определены в долях от Мнп
| П
= Мнп * (КПВ + КПГ + КПС) |
(3.2.4)
|
где:
КПВ, КПГ, КПС - соответственно доли затрат на испарение в
момент полива, на глубинный и поверхностный сброс. Зависимость
(3.2.1), таким образом может быть преобразована
к следующему виду:
| Мбп
= (ЕК + q - О - Р) * (1 + КПВ + КПГ + КПС) |
(3.2.5)
|
Размер нормы поле-брутто может быть установлен экспериментальным
либо расчетным путем. Следует обратить внимание на ряд особенностей
при интерпретации экспериментальных данных с использованием зависимости
(3.2.5). Величина всех составляющих должна устанавливаться для
года в целом и с учетом возможной инерционности процессов формирования
водно-солевого режима зоны аэрации и подстилающих грунтов. При
этом следует помнить, что под нормой водопотребления нетто следует
понимать сумму всех поливов за год, обеспечивающих должный водно-солевой
режим почв в вегетационный период, не допускающий засоления почв
в многолетнем цикле с учетом фактической или проектной дренированности,
качества воды, вида сельскохозяйственной культуры и т.п. Недоучет
этих особенностей методического плана, может привести к серьезным
искажениям в определении составляющих и интерпретации результатов
краткосрочных опытов. Так например, рассмотрение опытных данных
о затратах воды в вегетационный период без учета размеров профилактических
поливов совершенно неверно. Это искажает, прежде всего, составляющую
затрат воды на поддержание солевого режима (q) и норму невегетационных
профилактических поливов.
Определенные искажения вносит то обстоятельство, что при проведении
опытов, как правило, не фиксируются количество и распределения
легкорастворимых солей в профиле почве в начале эксперимента и
по завершению его.
Проанализируем,
в какой мере имеющиеся исследовательские материалы могут быть
использованы для расчета оросительных норм по зависимости (3.2.5).
Наиболее
достоверная информация имеется за значительный промежуток времени
о климатических параметрах практически по всем метеостанциям:
-
осадках;
относительной влажности воздуха;
-
Эпизодические
наблюдения фиксируют:
-
испарение и транспирацию отдельными сельскохозяйственными
культурами в лизиметрах различного типа;
-
радиационный
(тепловой) баланс территории.
Наибольшее
число публикаций содержит сведения о затратах воды при производстве
хлопчатника в вегетационный период, меньшее число - об эффективности
промывных и профилактических поливов. Практически, нет длительных
многолетних наблюдений за мелиоративным состоянием земель при
различной промывной доле, позволяющих определить на опыте ее оптимальную
величину. В практике приходится довольствоваться прогнозами водно-солевого
режима на моделях, в той или иной мере отражающих действительность.
Что
касается исследований потерь воды на полях при бороздковой и другой
технике полива, то, как правило, эти вопросы изучались самостоятельно
(САНИИРИ, Средазгипроводхлопок), а о размерах потерь воды на полях
в опытах СоюзНИХИ приходится лишь догадываться, что значительно
снижает ценность этих опытов, наиболее массовых и охватывающих
практически все климатические зоны.
Следует
также отметить, что полноценного экспериментального материала,
касающегося других культур на два порядка меньше, чем по хлопчатнику.
Такое
положение вызвано целым рядом причин объективного и субъективного
характера:
-
сложностью
проблемы и разнообразием природных условий Республики Узбекистан;
-
несогласованностью
программ чрезвычайно сложных и дорогостоящих исследований различных
ведомств и
-
иследовательских
учреждений;
-
отставанием
теоретической базы орошаемого земледелия.
Приведенный
анализ сделан с целью показать всю сложность и многосторонность
проблемы и свидетельствуют о том, что использование фактического
материала без критического осмысливания просто недопустимо при
корректировке норм водопотребления сельскохозяйственных культур.
3.3.
Агротехнические требования к водно-солевому режиму почв
Для обеспечения нормального произрастания сельскохозяйственных
растений необходимо создание определенных условий в активном слое
почвы по влаго- и солесодержанию.
Одной
из важнейших характеристик каждой почвы является состояние почвенной
влаги по условиям ее доступности растениям.
Принято
состояние почвенной влаги оценивать величиной потенциала воды
в почве (или эквивалентным значением капиллярно-сорбционного давления
почвенной влаги). Этот вопрос подробно освещен в работах А.М.Глобуса
(1969), Р.Слейчера (1970), Б.Н.Мичурина (1975) и др.
При
относительно пресных почвенных растворах, большинство сельскохозяйственных
растений нормально развиваются в диапазоне влажностей, обеспечивающих
потенциал воды в почве (выраженный эквивалентным давлением) от
0.1 атм до 2-6 атм. По влажности этот диапазон составляет от 0.85
полной влагоемкости (ПВ), до 0,5-0,75 наименьшей влагоемкости
(НВ) в зависимости от вида почвы, ее гранулометрического состава,
оструктуренности и плотности (С.Н.Рыжов, 1948; Б.В.Федоров,1957).
Дальнейшее
понижение влажности приводит к затруднениям в развитии растений,
а при влажности превышающей в 1,5 раза содержание максимально
гигроскопической влаги наступает их гибель, капиллярно-сорбционное
давление достигает при этом величины 10-20 атм.
В
различные фазы развития растений их требования к доступности
влаги существенно меняются. Для хлопчатника критической фазой
является период цветения - плодообразования, в то время как
в период созревания могут быть допущены существенно более низкие
влажности, и соответственно, более высокие значения капиллярно-сорбционного
давления.
В
практике принята оценка доступности почвенной влаги по влажности
в долях от полевой влагоемкости, предложенная С.Н.Рыжовым (1948).
Как будет показано ниже, оценка по этой методике вполне соответствует
критериям по капиллярно-сорбционному давлению на пресных почвах,
но совершенно непригодна на подверженных засолению и орошаемых
водами повышенной минерализации.
Определение
степени доступности почвенной влаги при ее повышенной минерализации
- достаточно сложная и малоизученная проблема. Степень доступности
почвенного раствора зависит от ряда факторов, среди которых
ионный состав солей, их концентрация, вид растений и фаза их
развития.
Механизмы
действия солей на растения разнообразны и сложны. При достаточно
малых концентрациях соли оказывают в основном осмотическое действие
на растения, которое может компенсироваться эффективно реакцией
самих растений (Р.Слейчер,1967).
При
высоких концентрациях солей в почвенных растворах, особенно при
несбалансированном составе ионов, проявляется их токсическое действие
(Б.П.Строганов и др.,1973, О.Г.Грамматикати,1983).
В
существующих классификациях степень засоления почвы оценивается
весовым или выраженным в мг-экв содержанием какого-нибудь отдельного
иона (либо суммой вредных солей, приведенных по токсичности
малообоснованными поправочными эмпирическими коэффициентами
к токсичности иона хлора) отнесенным к весу почвы.
При
рассмотрении вопросов доступности почвенной влаги в реальных условиях,
когда влажность почвы колеблется в довольно значительных пределах,
необходим переход от общего солесодержания почвы (определяемого
обычно результатами анализа водной вытяжки 1 : 5) к концентрации
почвенного раствора.
Для
сложных солевых систем, которые представляют собой почвенные растворы,
в настоящее время нет достаточно надежных методов расчета концентрации
каждого из имеющихся в них ионов при таком широком изменении соотношения
почва : вода, какое наблюдается в почвах аридной зоны на протяжении
межполивного периода.
В
работе "Теоретические основы процессов засоления-рассоления
почв", (1981) имеются предложения для реализации этой задачи,
однако в рамках нашей работы не представляется возможным их
использовать из-за отсутствия достаточно обоснованной информации
о токсичности отдельных видов солей и ионов.
В
настоящей работе мы использовали существующую гипотезу, по которой
действие осмотической составляющей полного потенциала влаги в
почве равнозначно действию капиллярно-сорбционной составляющей
(Сampbell R.,1945; Р.Слейчер,1970; К.А.Блек,1973).
Это условие записывается в следующем виде:
где:
Рс - полный потенциал воды в почве;
Р - капиллярно-сорбционный потенциал в почве;
Ро - осмотический потенциал воды в почве.
Осмотическое давление почвенного раствора, содержащего смесь ионов
различных солей, расчитать точно невозможно (Робинсон Р., Стокс
Р., 1965), а прямое экспериментальное определе
ние в достаточной степени затруднительно. Для целей инженерных расчетов
можно пользоваться косвенным способом определения осмотического
давления по удельной электропроводности раствора с использованием
эмпирической зависимости, предложенной в работе Р.Б. Кемпбелла (Campbell
R. и др.,1949), проверенной на экспериментальных материалах (Теоретические
основы процессов засоления-рассоления почв, 1981):
где
: Ро - осмотический потенциал почвенного раствора, бар;
& - удельная электропроводность раствора, ммо/см.
Способ перехода от солесодержания почвы определенному по данным
водной вытяжки 1 : 5 к осмотическому давлению почвенного раствора
в диапазоне доступной влаги для почв с хлоридно-сульфатным и сульфатно-хлоридным
характером засоления предложен в работе А.Н.Морозова и др.,1978.
Почвы
с повышенным солесодержанием для поддержания нужной концентрации
почвенных растворов требуют частых поливов, что вызывет необходимость
учитывать также ограничения по степени допустимой аэрации корнеобитаемого
слоя почвы. Исследованиями СоюзНИХИ и других научно-исследовательских
организаций установлен верхний предел влажности, после которого
наступают затруднения для развития хлопчатника. Этот предел составляет
примерно 85% от порозности (полной влагоемкости).
Следует
отметить, что избыточная влажность почвы в фазу созревания хлопчатника
может затянуть сроки его вегетации, уменьшить выход продукции
и ухудшить ее качество (Рыжов С.Н, 1948). В период вегетации хлопчатника
поливы не должны более, чем на двое суток поднимать уровень грунтовых
вод в корнеобитаемый слой, поскольку это приводит к сильному угнетению
растений и даже их гибели.
Естественно,
что соблюдение приведенных в этом разделе критериев по влажности,
солесодержанию, суммарному потенциалу влаги в почве и условиям аэрации
могут лишь создать предпосылки (фон) для получения наибольших урожаев
сельскохозяйственных культур, при прочих равных условиях, но абсолютная
величина урожайности будет, кроме того, зависить еще и от сорта,
количества и качества вносимых удобрений, агротехники возделывания
и других факторов.
Режим
орошения, величина дренированности и другие мероприятия, обеспечивающие
требуемый водно-солевой режим в случае использования вод повышенной
минерализации, могут быть определены экспериментальным и расчетным
путем. При анализе сложных многофакторных явлений,происходящих
на орошемых землях весьма перспективно сочетание этих методов.
В
настоящей работе оценка и выбор решений по выбору режима орошения
проводились применительно к существующему уровню технического
состояния с учетом изменений, планирующихся на ближайшую перспективу.
Поэтому при оценке альтернативных вариантов, обеспечивающих требуемый
водно-солевой режим почвы, учитывались:
-
технические
возможности осуществления необходимого количества поливов и послеполивных
механизированных обработок поверхности почвы;
-
возможности
равномерного распределения принятой поливной нормы по полю;
-
ограничения
на долю потерь оросительной воды.
На
проектируемых оросительных системах ограничения на размер поливных
норм (по минимуму) определяются, исходя из технической возможности
достижения заданной равномерности увлажнения по длине борозд.
Эта норма обычно существенно превышает дефицит влаги в корнеобитаемом
слое почвы, расчитанный по влагоудерживающей способности и составляет
от 1200 до 2000 куб.м/га и более.
В
автоморфных условиях вода, поданная сверх водоудерживающей способности
корнеобитаемого слоя почвы, в значительной мере является потерянной
для растений. Для гидроморфных условий она более полно используется
растениями за счет капиллярной подпитки (В.Р.Шредер,1960). В этом
случае верхний предел поливной нормы ограничен условиями аэрации
корнеобитаемого слоя. Принимается условие, что уровень грунтовых
вод не должен более чем на двое суток подниматься в корнеобитаемый
слой почвы.
Высокая
естественная или искусственная дренированность, обеспечивая нормальный
водно-солевой режим, может привести к нежелательным последствиям,
связанным с повышенным выносом питательных веществ и гумуса. Для
предотвращения этого должно быть введено дополнительное ограничение
на долю дренажного стока (или глубинного сброса в автоморфных условиях)
от количества влаги, израсходованное на суммарное испарение. И.П.Айдаров
и А.И.Корольков (1980) для почв сероземного пояса рекомендуют:
| Qq
< 0.25 * (И + Т) |
(3.3.3)
|
где:
Qq - дренажный сток;
И - испарение;
Т - транспирация.
3.4.
Методика прогноза водно-солевого режима
Исходя
из поставленных условий и учитывая технические возможности реализации
решаемой задачи использована модель, в которой применен относительно
простой математический аппарат, отражающий, однако, основные закономерности
влаго- и солепереноса.
Эта модель, основанная на исследованиях Рекса Л.М., Айдарова И.П.,
Голованова А.И. и других авторов подробно описана в работе В.А.Злотника
и А.Н.Морозова (1983).
В модели использованы два взаимосвязанные блока:
-
водного режима, прогнозирующего влажность и скорость фильтрации;
-
солевого
режима, прогнозирующего солеперенос.
Блок-схема
моделирования состояния водно-солевого режима (ВСР) почвы и управления
режимом поливов показана на рис. 3.4.1.
Рис. 3.4.1. Блок-схема
моделирования водно-солевого режима почвы, его контроля и управления..
Входная
информация в виде почвенно-мелиоративных и климатических показателей,
характеристик исходного состояния орошаемого массива, технической
характеристики гидромелиоративной системы и требований с/х культур
к условиям произрастания перерабатывается в блоках прогноза состояния,
контролируется блоком управления, который в случае необходимости
выдает команды на проведение вегетационных поливов.
Известное уравнение влагопереноса, принятое в модели, имеет вид:
| dO
/ dt = d / dZ * (K(O) * dH / dZ) - T - Qq * b * (Z-Zq);
O<Z<L |
(3.4.1)
|
где:
t - время суток;
Z - вертикальная координата, м;
K(O) - коэффициент влагопроводности,м/сут;
T(Z,t) - интенсивность отбора влаги корнями растений, куб.м/сут
на га;
Qq - дренажный сток, куб.м/сут на га;
O - объемная влажность;
H(Z,t) - напор,м;
b - дельта функция.
Искомыми функциями являются O и H.
Вертикальная скорость фильтрации, используемая для расчета переноса
солей, определяется по формуле :
| V
= - K(O) * dH / dZ |
(3.4.2) |
Граничные
условия на поверхности почвы задаются режимом орошения, обеспечивающим
определенные заданные условия в корнеобитаемом слое.
Решение описывает изменение влажности и скорости фильтрации, пользуемые
далее для расчета солепереноса.
Уравнение для определения концентрации C(Z,t) в модели солепереноса
имеет вид :
| dO
* C / dt = d / dZ * (DdC / dZ - V * C), 0 < Z <
Zq; Zq < Z < L |
(3.4.3) |
где
: D - коэффициент гидравлической дисперсии;
Zq - глубина заложения дренажа.
Величина коэффициента гидродинамической дисперсии рассчитывается
по зависимости :
где
: Do - коэффициент молекулярной диффузии солей, kd - параметр
дисперсии.
Поток солей в зоне аэрации рассчитывается по формуле :
| U
= - (D * dC / dZ) + V * C |
(3.4.5)
|
Решение поставленной задачи дает прогноз минерализации поровых растворов
и величину выноса солей в дренаж с инфильтрационным питанием.
3.5.
Зависимости, принятые в модели
При решении задачи используется несколько функций, которыми определяются:
коэффициент влагопроводности;
зависимость капиллярно-сорбционного потенциала влаги в почве;
зависимость испарения и транспирации от влажности почвы;
дренажный сток от величины действующего напора.
Зависимость
коэффициента влагопроводности от влажности K(O) принята по формуле
С.Ф.Аверьянова (1978). При этом K(O) определяется коэффициентом
фильтрации (Кф), пористостью (m), влажностью завядания (ВЗР):
| K(О)
= Kф * ((O - ВЗР) / ( m - ВЗР)) ^ n |
(3.5.1)
|
Показатель
степени n может приниматься в диапазоне 2...7 в зависимости от свойств
почвообразующей породы и подбираться таким образом, чтобы обеспечить
наилучшую апроксимацию опытных данных.
Зависимость капиллярно-сорбционного потенциала влаги в почве - Y(O)
принята однозначной (без учета гистерезиса) и должна определяться
для каждой почвообразующей породы. Задается в табличной форме.
Зависимость напора от влажности записывается в виде :
Для
расчета транспирации растениями, ввиду крайней приближенности
экспериментальных данных, использована модель с постоянной
интенсивностью отбора влаги корнями по глубине (С.В.Нерпин
и др.,1976):
|
T(Z,t) = (1 - @(t)) * Ec(t) / l(t), 0 < Z < l(t) |
(3.5.3)
|
| T(Z,t)
= 0, Z > l(t) |
где
: Ec(t) - суммарное испарение, мм/сут;
@(t) - доля физического испарения.
Величина суммарного испарения рассчитывается с учетом влажности
почвы по методике ГГИ (Рекомендации по расчету испарения с поверхности
суши, 1976), примененной к условиям Cреднеазиатского региона (Д.Ф.Солоденников,
1981) :
| Ec
= в * Eo * ((O - ВИ) / (НВ - ВИ)), |
(3.5.4)
|
где
: Ео - испаряемость с водной поверхности, мм/сут;
в - коэффициент,отражающий особенности с/х культур в определенный
период вегетации;
ВИ - влажность прекращения испарения;
НВ - наименьшая влагоемкость.
Величина
дренажного стока апроксимируется линейной функцией действующего
напора (А.И.Голованов,1975):
| Qq
= A * (Zq - h(t)), |
(3.5.5)
|
где
: А - коэффициент дренированности, 1/сут;
h(t) - глубина грунтовых вод, м.
Условия
и параметры связи горизонтов грунтовых и напорных вод устанавливаются
по материалам гидрогеологических исследований при режимных наблюдениях.
Назначение очередного полива заданной нормы, обеспечивающего в корнеобитаемом
слое нужные агротехнические условия, осуществляется в модели блоком
управления поливами. Полив заданной нормой автоматически назначается
всякий раз, когда суммарный потенциал в почвенной влаге, выраженный
эквивалентным давлением (Pc), рассчитанный как средняя величина
в корнеобитаемом слое l(t), в текущий момент времени достигает критического
значения (Рк) (см.выше).
Условие назначения полива записывается в виде:
| l(t) |
(3.5.6)
|
| 1
/ l(t)| Pc(Z) * dZ <= Pк |
| 0 |
где
: Pc(Z) = |P(Z)| + 0.36 * C(Z),
P(Z) - капиллярно-сорбционный потенциал в почвенной влаге;
C(Z) - минерализация почвенного раствора.
Решение поставленной задачи осуществлено численным методом с помощью
консервативной разностной схемы (А.А.Самарский,1977; Г.И.Марчук,1977)
и реализовано на языке ФОРТРАН-1V для ПЭВМ на языке ФОРТРАН-77.
3.6.
Параметры принятые в расчетах
Для прогноза состояния почв при соблюдении ограничений, диктуемых
агротехникой возделывания тех или иных сельскохозяйственных растений,
должны быть заданы параметры входной информации, параметры моделей
влагосолепереноса и параметры модели управления режимом поливов.
(См. блок-схему на рис.3.4.1).
К
параметрам входной информации относятся:
-
почвенно-мелиоративные
и климатические показатели объекта относительно стабильные во
времени и принимаемые неизменными для периода прогноза;
-
показатели исходного состояния почв, трансформирующиеся в процессе
прогнозов;
-
техническая характеристика гидромелиоративной системы (фактическая
или расчетная);
-
требования сельскохозяйственных культур к условиям произрастания,
обеспечивающие получение заданного уровня урожайности.
Модели
прогноза состояния системы должны быть обеспечены параметрами, позволяющими
с достаточной точностью имитировать природные процессы.
В модели влагопереноса к таким параметрам относятся:
-
коэффициенты
фильтрации и константы, определяющие зависимость влагопроводности
от влажности;
-
параметры,
характеризующие емкостные свойства почв и потенциал влаги в почве;
-
константы,
определяющие интенсивность испарения и транспирации растениями
в зависимости от влажности почвы.
В
модели солепереноса должны быть определены параметры, определяющие
коэффициент гидродинамической диффузии солей:
-
коэффициент
молекулярной диффузии солей;
-
коэффициент дисперсии солей.
Для модели контроля состояния почв и управления режимом поливов
необходимо определить:
-
глубину
корнеобитаемого слоя в различные фазы развития растений;
-
допустимые значения суммарного потенциала влаги в почве по тем
же фазам;
-
сроки
начала и конца поливного периода;
-
коэффициенты снижения урожайности при стрессовых условиях.
По
своему характеру упомянутые в приведенном перечне параметры могут
быть условно разделены на три группы:
-
достаточно
универсальные, не требующие дополнительного изучения;
-
региональные,
характерные только для изучаемого региона;
-
относящиеся
к какому-либо рассматриваемому случаю, определяемые каждый
раз особо.
Остановимся на рассмотрении параметров, необходимых для функционирования
модели. Входная информация будет подробно освещена в конце раздела.
Очень важным параметром в модели влагопереноса является коэффициент
влагопроводности почв, изученный очень слабо для почв региона.
Зависимость этого коэффициента от влажности по данным ряда авторов
(I.R.Pilip,1975; R.Z.Kurze, Don Kirkham,1962; В.Н.Чубаров,1972;
У.Дж.Стейпл,1972; И.С.Пашковский,1973; А.Н.Морозов и др.,1975)
показаны на рис.3.6.1.
Рис.
3.6.1 Фактически измеренные значения влагопроводности почв в зависимости
от их влажности
Как
видно на рисунке, этот параметр достаточно индивидуален для каждой
почвы.
Для использования в модели влагопереноса выбрана зависимость (3.5.5)
как наиболее простая и достаточно часто применяемая в прогнозах
подобного рода (А.И.Голованов,1979). Значения пористости и влажности
прекращения передвижения влаги в жидком виде были приняты на основании
обощения результатов ряда работ и изучения водных свойств почв,
а значения показателя n подбирались исходя из соответствия
прогнозного режима влажности почв наблюдаемому в натурных условиях
и соответствия расчетных кривых - К(O) = F(O) - опытным.
В качестве расчетных показателей коэффициентов фильтрации (Кф)
использованы осредненные значения, рекомендуемые в работе Б.Я.Неймана
(1974), для грунтов различного гранулометрического состава объектов
орошения Каршинской, Голодной степи и других районах.
Зависимость
капиллярно-сорбционного потенциала воды в почве от влажности принята
на основании обобщения ряда работ А.Н.Морозов, (1973), В.Ф.Сафонов,
А.Н. Морозов, (1975), А.Н.Морозов и др.,1975). Эта зависимость
определялась (на ветви иссушения) методом мембранного пресса в
диапазоне давлений от 0 до - 0.7 атм., в диапазоне от - 0.7 до
-16 атм - гигроскопическим методом (А.М.Глобус,1969), а выше -
устанавливалась расчетным способом (Б.Н.Мичурин,1975). В ряде
опытов был применен осмотический метод определения потенциала
влаги в почве, который менее трудоемок, позволяет охватить практически
весь диапазон доступной влаги и достаточно точен (В.Г.Онищенко
и др.,1981).
Рис.3.6.2
Осреднённые гидрофизические характеристики почв Узбекистана
различного гранулометрического состава.
Для получения осредненных значений данные группировались по гранулометрическому
составу почв или по расчетной (Б.Н.Мичурин,1975) удельной поверхности
почв.
Изучались образцы почв различного гранулометрического состава
из Голодной, Джизакской и Каршинской степей. Всего было обработано
свыше 245 опытов в тройной повторности.
Поскольку аналитическое выражение зависимости капиллярно-сорбционного
потенциала влаги в почве от влажности вызывает определенные трудности
и требует установления дополнительных параметров (Б.Н.Мичурин,1975;
Ю.М.Денисов,1981; А.И.Сергеев, А.Н.Морозов,1986), что не всегда
удобно, в модели использована табличная форма ввода этой характеристики.
Доступность почвенной влаги, как указывалось выше,оценивалась
по ее суммарному потенциалу. Осмотическая составляющая рассчитывалась
по зависимости (3.3.2). Для перехода от потенциала, выраженного
в барах к потенциалу в атм., вводится переводной коэффициент 0.981,
в результате чего зависимость (3.3.2) приобретает вид:
где
: Ро - осмотическое давление, атм.;
& - удельная электропроводность почвенного раствора,
ммо/см.
Удельная элетропроводность почвенных растворов и водных вытяжек
хорошо кореллируется с суммой катионов в растворе и несколько хуже
с плотным остатком.
Уравнения связи, полученные по результатам регрессивного анализа
массовых определений выглядит следующим образом:
| &
= 0.0664 * K + 0.12 |
(3.6.2)
|
коэффициент
корреляции r = 0.87
| &
= 0.98 * C - 0.175 |
(3.6.2а)
|
коэффициент
корреляции r = 0.87
где : К - сумма катионов, мг-экв/л;
С - плотный остаток, г/л.
На
основании полученной зависимости можно в формуле (3.6.1) заменить
приближенно &, ммо/см на С, г/л.
Следует учесть еще одно важное обстоятельство. При оценке общего
содержания солей исходят обычно из данных анализов водной вытяжки
1:5. Переход к концентрации почвенного раствора при обычных значениях
влажности (в диапазоне "наименьшая влагоемкость", "полная
влагоемкость"), то есть к эпюре исходной концентрации от
концентрации в водной вытяжке, должен осуществляться с учетом
нелинейности изменения удельной электропроводности. Этот переход
можно осуществить (А.Н.Морозов и др.,1978) по формуле:
| &
= &н * (Он / Онв) ^ y, |
(3.6.3)
|
где
: & - удельная электропроводность почвенного раствора,
ммо/см, при влажности, близкой к полевой влагоемкости -
Онв;
&н - то же, водной вытяжки при весовом соотношении почва/вода
= Он;
y - эмпирический коэффициент, зависящий от состава ионов
солей в растворе, рассчитываемый по соотношению:
| у
= 0.15 * (5 + ln([Cl'] / [SO4'']) |
(3.6.4)
|
где:-
[Cl'], [SO4''] - содержание ионов в мг.экв/л в водной вытяжке
1:5.
Параметры к зависимости (3.5.4) для
расчета суммарного испарения были приняты следующие:
- влажность практического прекращения испарения (ВИ), близкой к
влажности необратимого завядания растений pF = 3,7 или Р ~ 5 атм.;
- наименьшая влагоемкость (НВ) определалась при этом как влажность
при pF = 2,5, или Р = 0,2 атм. (Р.Слейчер,1970);
- коэффициент b(t), отражающий особенности суммарного испарения
различных сельскохозяйственных культур, принят с учетом работы Д.Ф.Солоденникова
(1981).В табл. 3.6.1 даны значения этого коэффициента для хлопчатника;
- величина испаряемости с водной поверхности (Ес) рассчитывалась
по известной формуле Н.Н.Иванова (1954) с поправкой Л.А.Молчанова
(1955):
| Ео
= 0.00144 * (25 + t) * (100 - a) ^ 2, |
(3.6.5) |
где:
t - среднемесячная температура воздуха ( С );
а - среднемесячная относительная влажность воздуха (%).
Таблица
3.6.1
Значения коэффициента b(t),принятого
для расчетов суммарного испарения.
|
М е с я ц ы
|
|
I
|
II
|
III
|
IV
|
V
|
VI
|
VII
|
VIII
|
IX
|
X
|
XI
|
XII
|
|
0.8
|
0.8
|
0.8
|
0.6
|
0.86
|
1.11
|
1.19
|
1.14
|
0.98
|
0.8
|
0.8
|
0.8
|
Для
определения транспирации растениями значение доли физического испарения
от суммарного - @(t) было принято для хлопчатника с учетом данных
ряда авторов (С.Н.Рыжов,1948; А.Р.Константинов,1963).
В
модели солепереноса используется коэффициент гидродинамической дисперсии
( D ).
В реальных условиях миграция солей происходит при относительно большой
дисперсионной составляющей (kd * v) коэффициента конвективной диффузии
в сравнении с коэффициентом молекулярной диффузии (Do):
| Do
< = kd * v; D ~ kd * v |
(3.6.6)
|
При
этом параметр kd отражает внутреннюю структуру фильтрующей среды
(Ф.М.Бочевер, А.Е.Орадовская,1974; Н.Н.Веригин и др., 1979):
где:
s - средний характерный размер частиц среды;
b` - безразмерный параметр, характеризующий неоднородность
пористой среды.
Изменение
параметра D слабо влияет на концентрацию раствора (Д.Ф.Шульгин,1971;
Н.Н.Веригин и др.,1979) и при несоответствии реального процесса
математической схеме требуется менять его в очень больших пределах.
Поэтому всегда, когда D выступает в роли единственного, универсального
параметра, он бывает завышен (по некоторым данным достигает десятков
и даже сотен м2/сут), что полностью искажает его первоначальный
смысл, заложенный в уравнениях конвективной диффузии. Поэтому имеется
предложение об оценке параметра kd по данным о гранулометрическом
составе грунтов (В.А.Барон, Ю.Г.Планин,1974; Н.П.Куранов,1980).
В этих работах показано, что чем тяжелее гранулометрический состав
почв, тем больше kd, то есть, параметр гидродисперсии kd пропорционален
содержанию физической глины в почве. В табл. 3.6.2 приведены рекомендуемые
Н.П.Курановым (1980) значения параметра kd для почв степного типа
и принятые нами для расчетов осредненные значеиия. Такое допущение
можно считать оправданным для легкорастворимых солей и почв с малой
емкостью обмена.
Величина
коэффициента молекулярной диффузии солей, относительно слабо влиющего
на их динамику, принята как средняя для различных солей.
Таблица
3.6.2. Рекомендуемые Н.П.Курановым величины параметра kd и принятые
в расчетах средние значения
|
Название почвообразующей породы
|
Содержание
физической глины, %
|
Значение
kd, мм
|
Принятое
среднее значение kd, мм
|
|
Песок
|
9
|
0.01-0.015
|
0,01
|
|
Супесь
|
9-15
|
0.015-0.05
|
0.03
|
|
Легкий
суглинок
|
15-35
|
0.05-0.15
|
0.1
|
|
Средний
суглинок
|
35-50
|
0.15-0.25
|
0.2
|
|
Тяжелый
суглинок
|
50-60
|
0.25-0.35
|
0.3
|
|
Легкая
глина
|
60-70
|
0.35-0.5
|
0.42
|
Критические
значения суммарного потенциала влаги в почве (для определения
сроков полива в модели контроля состояния почвенного корнеобитаемого
слоя и управления режимом поливов) установлено путем расчетов
по опытным данным С.Н.Рыжова, Н.И. (Зиминой 1971); С.Н.Рыжова,
(1973). По установленным нами кривым pF = f(O) (см.рис.3.6.2)
были определены значения капиллярно-сорбционного потенциала влаги
в почве, не изучавшиеся в опытах, и просуммированы с фактическими,
полученными в этих опытах значениями осмотического потенциала
(давления), измеренными при наименьшей влагоемкости и приведенными
нами к предполивной влажности, равной 0.7 НВ. На рис.3.6.3 приведены
результаты расчетов в сопоставлении с относительной урожайностью
(за 100% принята урожайность на незасоленном фоне).
Рис.
3.6.3. Влияние давления почвенного раствора на урожайность хлопчатника.
(Данные Рыжова Н.С., Зиминой Н.И., Морозова А.Н.)
Как
свидетельствуют результаты этих расчетов, значение критического
потенциала влаги в почве находится для хлопчатника в диапазоне 4-6
атм и практически не зависит от состава солей и фона удобрений.
При низкой обеспеченности питательными элементами избыточная концентрация
почвенных растворов даже приводит к некоторому относительному повышению
урожайности.
Для
проверки отдельных блоков модели использовались результаты различных
экспериментов, в которых наиболее полно отражались проверяемые стороны
явления. Так, например,блок влагопереноса и солепереноса проверялся
на данных режимных наблюдений на опытных участках "Средазгипроводхлопка"
и САНИИРИ в Джизакской степи (1971..1976г; В.Ф.Сафонов, 1984), блок
расчета испарения и транспирации - на материалах И.Г.Мушкина и В.К.Гафурова
(1973).
В
количественном отношении контролем выполненных прогнозов могут явиться,
в некотором отношении, принятые и проверенные на практике режимы
орошения пресными оросительными водами. (Расчетные значения оросительных
норм... Шредер В.Р. и др., 1970; Т.А.Трунова ,1981 и др.).
Модель дает весьма близкие к натуре результаты как в качественном,
так и в количественном аспектах, что позволяет использовать ее как
инструмент для изучения водно-солевого режима почв в сходных ситуациях,
но при измененных пераметрах воздействия (нормы и сроки поливов,
минерализация оросительной воды и т.п.).
3.8.
Методика расчета оросительных норм
В
соответствии со структурой расчета, приведенной в разделе 3.2,
рассмотрим методику расчета отдельных составляющих оросительной
нормы и режима орошения сельскохозйственных культур.
Главной и наиболее трудно определяемой составляющей оросительной
нормы является суммарное испарение. Перспективной является методика
ГГИ, используемая в сети гидрометеослужбы (см.раздел 3.5.), достаточно
апробированная в исследованиях СоюзНИХИ для изучения суммарного
испарения хлопчатника (А.Х.Сохроков,1986), однако, кроме этой
методики, существует ряд других, позволющих с той или иной степенью
точности определить эту величину (Т.А.Трунова,1980).
В
реализованном алгоритме расчета режима орошения сельскохозяйственных
культур при прогнозных расчетах была использована методика ГГИ,
позволющая моделировать динамику суммарного испарени с достаточной
подробностью во времени.
Годовые
значения суммарного испарения, рассчитанные по методикам ГГИ и Т.А.Труновой
(1980) оказались очень близкими, а расхождения не превышали 5%,
что позволяет рекомендовать в зависимости от целей прогноза использовать
либо ту, либо другую методику.
Вторым
важным вопросом является установление необходимых затрат оросительной
воды для поддержания заданного солевого режима почв в различных
почвенно-мелиоративных и хозяйственных условиях. Следует отметить,
что каких-либо прямых, относительно долгосрочных экспериментальных
полевых материалов по этому вопросу в литературе нет. Имеются
общие оценки достаточности естественной степени дренированности
той или иной природной геоморфолого-литологической зоны и многочисленные
прогнозы водно-солевого режима с той или иной обоснованностью
моделей и их параметров.
В
принятых нормах (Шредер В.Р. и др.,1970) доля необходимых затрат
воды для поддержания солевого режима в полугидроморфных и гидроморфных
условиях определялась схематичными расчетами по рекомендациям Аверьянова
С.Ф.(1965) и составляла 15-20% от величины суммарной эвапотранспирацции.
В проработках Труновой Т.А.(1980) использовались уже более совершенные
модели (Серебренников Ф.В.), учитывающие режим подачи воды на поле
в течение года, однако оперирующие осредненными скоростями влаги
во всей толще зоны аэрации. Рассмотрены были при этом изменения
прогнозной степени дренирования лишь по климатическим зонам и гидромодульным
районам, без учета высотной поясности и гидрогеологических условий.
Обзор
современных методов прогноза дан в разделах 3.4 - 3.6. Критерии
допустимых колебаний содержания влаги и солей рассмотрены в
разделе 3.3. На базе принятых методик, учитывающих влаго-солеперенос
в зоне аэрации и влагообмен с грунтовыми водами, проведены прогнозы
для обоснования оптимальных мелиоративных режимов, затрат оросительной
воды для поддержания заданных солевых режимов зоны аэрации.
Учет
необходимых затрат воды на поддержание солевого режима выражается
введением коэффициента К2 к значениям эвапотранспирации (Трунова
Т.А.,1980)
| К2
= (Мнп + О) / Ек; |
(3.8.1)
|
где:
Ек - эвапотранспирация сельскохозяйственной культуры;
Мнп - величина затрат оросительной воды на покрытие эвапотранспирации
и поддержание заданного солевого режима почв;
О - атмосферные осадки.
Это соотношение (К2) показывает направленность и величину потока
влаги в зоне аэрации в каждой конкретной природной ситуации.
Значение коэффициентов К2, приведенных в таблицах 3.8.1 получены
путем обработки большой серии прогнозных расчетов, проведенных для
различных климатических и почвенно-мелиоративных условий и соответствуют
минерализации оросительной воды 1 г/л, практически достигнутой на
большинстве гидромелиоративных систем. (Переход к значениям оросительных
норм для других значений минерализации оросительной воды дан в разделе
4.4).
Зависимость 3.8.1 можно записать в виде:
| Мнп
= ЕК * К2 - О |
(3.8.2) |
где:
ЕК - расчетное для данных почвенно-мелиоративных условий суммарное
испарение сельскохозяйственной культуры;
К2 - соответствующий рассматриваемым условиям коэффициент,
определенный прогнозами или исследованиями.
Изложенное
выше в настоящем разделе касалось определения составляющих оросительной
нормы для единичного участка поля. В соответствии с предложенной
в разделе 3.2 структурой расчета (которая соответствует рекомендациям
СНиП 2.06.03-85, п.2.6), величина технических затрат воды на поле,
связанных с повышением испарения в момент полива, неравномерностью
увлажнения поля, устанавливается расчетами, учитывающими вид и
совершенство средств водораспределения (техники полива). Причем,
в общем виде задача выбора уровня совершенства средств полива
носит явно выраженный технико-экономический характер, как с позиции
народно-хозяйственных интересов государства, так и с позиции отдельного
водо- и землепользователя.
Для
государства совершенствование средств полива влечет за собой:
-
высвобождение
водных ресурсов для дальнейшего развития орошаемого земледелия
за счет экономии воды на поле;
-
сокращение затрат на поддержание мелиоративного и экологического
состояния орошаемых и сопредельных с ними территорий за счет
сокращения непроизводительных затрат воды и уменьшения тем самым
техногенных выбросов (в виде дренажно-сбросного стока);
-
увеличение
валового количества продукции растениеводства при уменьшении
удельных затрат воды на единицу продукции.
В
связи с этим со стороны государства, по-видимому, должна осуществляться
политика поддержания внедрения совершенных средств полива в виде
отдельных льгот:
-
на
стоимость оборудования для полива;
-
-
на
налоги за пользование землей.
Эти
льготы для народного хозйства будут компенсироваться доходами
или сокращением расходов по вышеперечисленным позициям.
Для
отдельного водо- и землепользователя в настоящих условиях полной
экономической самостоятельности и введением цен на воду задача
внедрения совершенных средств полива становится чисто технико-экономической,
поскольку с ростом капитальных вложений на совершенствование средств
полива и издержек на производство поливов падают затраты на воду
и растет выход продукции.
Используя
принятую методику (раздел 3.2), проведены массовые расчеты с
целью выбора оптимальных мелиоративных режимов для различных
климатических и почвенно-мелиоративных условий. При этом имелось
ввиду, что для сохранения солесодержания почвы на уровне, при
котором возможно поддерживать концентрацию поровых растворов
и влажность почвы в пределах, обеспечивающих нормальное развитие
сельскохозяйственных растений, принимают меры для увеличения
интенсивности выноса солей из почвы. В литературе принято режим
орошения, обеспечивающий вынос солей из корнеобитаемой зоны
больший привноса с оросительной водой и возврата из подстилающих
горизонтов, характеризовать как промывной (С.Ф.Аверьянов, 1965;
В.А. Ковда,1973; Н.Г.Минашина, 1978).
Цель
расчетов была установить:
-
наиболее
экономичные, в отношении затрат оросительной воды, режимы уровня
грунтовых вод для различных почвенно-мелиоративных условий;
-
зависимость затрат поливной воды от степени дренированности;
-
наилучшие
сроки и нормы влагозарядково-профилактических поливов;
-
зависимость
составляющих водного баланса поля от
минерализации оросительной воды; изменение
составляющих водного баланса поля в
автоморфных условиях и урожайности сельхозкультур
при уменьшении размеров поливных норм.
Результаты
расчетов приведены ниже для наиболее характерных
сочетаний действующих факторов (условий).
В процессе расчетов водно-солевого режима почвы
в том или ином варианте использовалась методика,
учитывающая динамику внутригодового изменения климатических
факторов, влажности почвы и положения грунтовых
вод, вызванных необходимыми вегетационными и профилактическими
поливами в заданных природных условиях (см. раздел
3.2), а также влияние напорных подземных вод на
режим влаги исолей в почве, однако при обобщении
результатов прогнозов материалы компоновались по
рассматриваемому фактору (среднегодовой уровень
грунтовых вод и т.п.).
4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОГНОЗОВ.
4.1.
Влияние уровня грунтовых вод на оросительную норму.
Результаты
расчетов для различных по водно-физическим свойствам
почв в автоморфных, полугидроморфных и гидроморфных
условиях при принятом в современных проектах уровне
дренированности отражены на рисунке 4.2.2.
При
размерах поливных норм, реальных для производственных
условий при бороздковом способе полива, наиболее экономное
использование оросительной воды наблюдается в полуавтоморфных
условиях, однако в случае использования совершенной
техники полива имеется возможность экономии воды в
автоморфных условиях, за счет сокращения части непроизводительных
потерь воды на глубинный сброс.
Большие
общие затраты воды в гидроморфных условиях вызваны,
прежде всего, повышенной эвапотранспирацией, обусловленной
высоким уровнем влажности корнеобитаемого слоя и большой
промывной долей, необходимой для поддержания заданного
солевого режима.
Аналогичные результаты получены в исследованих САНИИРИ
(В.А.Духовный, М.Б.Баклушин, Е.Д.Томин, Ф.В.Серебренников,
1979).
Гидроморфные
и полугидроморфные условия рекомендуется сохранять
для почв, не подверженных засолению в поймах рек,
зонах выклинивания пресных грунтовых вод, т.е. в услових
естественного интенсивного водообмена.
Наличие
совершенных гидромелиоративных систем при применении
современной техники полива гарантирует сохранение
автоморфных условий в зонах естественного интенсивного
оттока грунтовых вод и обеспеченного местного оттока
(зона "a" и "a1"). Для условий,
предопределяющих возможность засоления почв наиболее
экономным с точки зрения затрат воды и минимизации
нагрузки на дренаж, является полугидроморфный режим,
как при современной бороздковой технике полива, так
и при применении ее совершенных видов.
4.2. Влияние степени дренированности на статьи
водного баланса
Специальная серия расчетов была проведена для выявления
влияния степени дренированности на изменение статей
водного баланса при выполнении, по возможности, требований
агротехники.
Поддержание
требуемого водно-солевого режима возможно в очень
широком диапазоне заданной дренированности. Это
достигается за счет компенсации недостаточной дренированности
повышенной водоподачей. На рис.4.2.1 показано, как
меняется оросительная норма в зависимости от степени
дренированности.
а)
пресные грунтовые воды
б)
высоко минерализованные грунтовые воды
Рис.
4.2.2. Влияние степени дренированности на величину
оросительной нормы, обеспечивающей адекватные агротехнические
требования хлопчатника по водно-солевому режиму..
Подобные
случаи известны в практике. Так, получение высоких урожаев
осуществимо даже в бездренажных условиях и минимальном
естественном оттоке в сторону перелогов при высоких
затратах оросительной воды (отдельные массивы в Сурхандарьинской
области, Хорезм, Каракалпакстан и т.п.). Задача в такой
постановке из технической превращается в технико-экономическую.
В зависимости от конкретного соотношения замыкающих
затрат на водные ресурсы и размеров капиталовложений
на устройство дренажа определяется оптимальная дренированность.
Разработка
методов технико-экономической оценки этой задачи - вопрос
сложный и выходящий за рамки данной работы и ввиду его
серьезности, должен решаться специально. Тем не менее,
учитывая результаты расчетов, имеющиеся прямые и косвенные
материалы наблюдений по оценке дренированности существующих
массивов орошения, можно с достаточной степенью точности
принять, что дренированность Dо = 0,005 м3/м2/сут/м
является нижним пределом, обеспечиваемым коллекторами,
а дренированность свыше 0,0015 м3/м2/сут/м (достигаемой
интенсивной сетью дренажа), вряд ли может быть целесообразной
и экономически оправданной. Тем не менее, для отдельных
ирригационных систем, в зависимости от их современного
технического сочетания, наличия водных и материальных
ресурсов, особенностей природного строения территории
и сложившихся традиционных методов ведения орошаемого
земледелия, эти пределы могут быть уточнены.
Результаты
специальной серии прогнозов, выполненных для типичных
условий Голодной степи при различной глубине заложения
дренажа, но с сохранением его водоотводящей способности
на проектном уровне (около 0,001 м3/м2/сут при напоре
1 м.), показали, что уменьшение глубины дренажа приводит
к резкому увеличению эвапотранспирации, которая стремится
к испаряемости и синхронному увеличению оросительной
нормы, обеспечивающей промывной режим лишь за рамками
допустимой аэрации, что и наблюдается в ряде регионов,
имеющих технически несовершенный дренаж.
Как показали расчеты, выполненные с различными нормами
и сроками влагозарядково-промывных поливов, в южных
зонах более эффективны и экономичны весенние поливы,
поскольку влага осенних поливов за зимне-весенний
период расходуется на испарение. В Центральных зонах
срок проведения этих поливов мало влияет на их эффективность
(для примера см.рис.4.3.1). В северных зонах более
экономичны осенние сроки, но это вызывает необходимость
проведения первых вегетационных поливов с укороченными
межполивными периодами.
а)
без влагозарядкового полива
б)
с весенним влагозарядковым поливом
в)
с весенним и осенним влагозарядковым поливом.
Рис. 4.3.1.
Прогнзный режим уровня грунтовых вод (ВЗ1) и режим
засоления метрового слоя почвы (СЗ1) при различных
сроках профилактических поливов и режимах орошения,
обеспечивающих сохранение заданных условий произрастания
растений хлопчатника в вегетацию в условиях Голодной
степи на среднесуглинистых почвах.
Наиболее
эффективны нормы профилактических поливов всего в 1.5-2.0
раза, но не больше, превышающие поливные нормы вегетационного
периода, поскольку дальнейшее их увеличение нецелесообразно
из-за малой свободной ёмкости зоны аэрации.
При
наличии зарегулированных водных ресурсов повсеместно
можно рекомендовать проведение влагозарядково-профилактических
поливов в сроки, максимально приближенные (с учетом
требований агротехники) к срокам посева. Следует отметить,
что режим рек снегового и смешанного снегово-ледникового
типа питания на многих системах, благоприятствует проведению
этих мероприятий в весеннее время. Традиционно высокие
(превышающие расчетные по утвержденным нормативам) водозаборы
в ранневесенний период характерны для верхней зоны Кашкадарьи,
Сурхандарьи и ряда бассейнов малых рек Ферганской долины
и, как показывают расчёты, вполне оправданы.
Как
показывает практический опыт земледельцев, такое внутригодовое
использование водных ресурсов должно поощряться, а нормативы,
по-видимому, должны быть пересмотрены на основании исследований
и сопутствующих расчетов.
4.4.
Влияние минерализации оросительной воды на составлющие
водного баланса
Специальная серия расчетов была осуществлена с целью
анализа изменения составляющих статей водного баланса
поля при изменении минерализации оросительной воды в
различных почвенно-мелиоративных и климатических услових.
Пределы
допустимой минерализации, с точки зрения влияния на
почвы установлены исходя из нормативов и специальных
исследований (Пособие и ВСН "Почвенные изыскания
для мелиоративного строительства" - "Почвенно-мелиоративное
обоснование проектов мелиоративного строительства",
М.,1975; "Схема водохозяйственных меропритий в
бассейне р.Сырдарьи до 2000 г.", кн.5-3. Работа
Морозова А.Н. и Игнатикова В.Н.,1986г.), при этом учитывалась
типичная зависимость химического состава возвратных
вод от минерализации для Среднеазиатского региона.
Эти
пределы оказались следующими:
1.5 г/л - для тяжелосуглинистых и глинистых почв;
2.0 г/л - для среднесуглинистых и лессовидных суглинков;
4.0 г/л - для песков и супесей.
На рисунке 4.4.1 в
качестве примера показаны изменения основных составляющих
водного баланса поля в зависимости от минерализации
оросительной воды.
Рис.
4.4.1. Изменения основных составляющих водного баланса
поля для поддержания адекватного режима влажности и
солей в корнеобитаемом слое (средние суглинки, зона
Ю-1-А, Каршинская степь)
4.5.
Влияние изменения размеров поливных норм при автоморфном
режиме на условия произрастания растений
Эта
серия расчетов была осуществлена с целью рассмотрения
возможности сокращения потерь поливной воды на глубинный
сброс путем уменьшения поливных норм.
Оптимальный, с точки зрения обеспечения условий агротехники,
режим поливов был определен для поливных норм 1200
куб.м/га, затем была осушествлена серия прогнозов
при сохранении дат поливов, но с сокращенными поливными
нормами. Для определения ущербов урожая от недополивов
и повышенной концентрации почвенных растворов в межполивные
периоды использовалась модель урожая, учитывающая
число дней стресса для растений (Злотник В.А.,Морозов
А.Н.,1985). Для сравнения рассмотрен случай поливов
нормой 500 м3/га, но с соответствующим (увеличенным)
числом поливов.
На рис. 4.5.1 показаны результаты прогнозов по оценке
изменения урожайности с переходом на сокращенные поливные
и, соответственно, оросительные нормы в зависимости
от размеров уменьшения нормы и длительности периода
изменения этого приема. Снижение урожайности обуславливается
дефицитом влаги и дополнительным накоплением солей
в корнеобитаемом слое вследствие непромывного режима
орошения.
Рис. 4.5.1.
Результаты прогнозов по оценке
изменения урожайности с переходом на сокращенные поливные
и, соответственно, оросительные нормы в зависимости
от размеров уменьшения нормы и длительности периода
изменения этого приема.
Рис. 4.5.2.
Изменение составляющих водного баланса при уменьшении
поливных норм. (СИ - суммарное испарение, Т - транспирация,
И - испарение с поверхности почвы, М - оросительная
норма, ГС - глубинный сброс, О М(500) и О М(1200)
- значения составляющих в вариантах с поливными нормами
500 и 1200 м3/га, соответственно, при поливах по критерию
суммарного давления почвенной влаги.
На
рис.4.5.2 показано изменение составляющих водного баланса
поля в зависимости от размера поливной нормы. Как видно,
с уменьшением поливной нормы падает суммарное испарение
и глубинный сброс. Предотвратить глубинный сброс, по-видимому,
возможно лишь в случае недополива, либо при использовании
техники полива, позволяющей подавать воду в режиме,
близком к водопотреблению, поскольку если воду подавать
малыми нормами (500 м3/га), но в сроки, обеспечивающие
агротехнические требования, глубинный сброс остается,
как и в случае больших норм, хотя и снижается, о чем
свидетельствуют результаты проведенных расчетов, показанные
на том же рисунке. Таким образом, без перехода на другую
технику полива, полностью избежать глубинного сброса
в автоморфных условиях невозможно.
4.6.
Практические предложения по мероприятиям, направленным на нормализацию
мелиоративного режима
По
результатам прогнозов можно сделать вывод, что нормальные условия
произрастания сельскохозйственных культур можно создать в очень
широком диапазоне характеристик мелиоративной системы, однако
экономия оросительной воды связана с переходом на оптимальные
режимы.
Четко
выделяются два направления экономии оросительной воды:
-
перевод
расточительного, в смысле затрат оросительной воды, гидроморфного
режима в полугидроморфный;
-
экономия оросительной воды при автоморфных режимах за счет возможного
сокращения глубинного сброса.
В
первом случае результат достигается как за счет применения лимитирования
водоподачи и упорядочения режима орошения при внедрении водосберегающих
технологий полива, так и усиления дренированности, при необходимости.
Во
втором случае эффект может быть достигнут только за счет внедрения
водосберегающих технологий полива.
К
землям, на которых рекомендуются мероприятия по упорядочению
водопользования, внедрения новой техники полива и повышения
дренированности, если это будет необходимо, относятся во всех
климатических зонах VI и VII, (а также VIII и IX) гидромодульные
районы гидрогеологических областей "б","б1","в","в1".
Мероприятия
по всемерной экономии оросительной воды в автоморфных условиях
рекомендуются на землх I, II и III гидромодульных районов, области
"а" и "а1".
Анализ
распределения орошаемых земель по гидромодульным районам в областях
Республики Узбекистан позволяет четко дифференцировать направление
водохозяйственных мероприятий.
Доля площадей в отдельных областях, находящихся в настоящее
время в автоморфных и гидроморфных условиях, характеризующих
возможность проведения мероприятий по водосбережению за счет
внедрения новой техники полива, либо за счет нормализации мелиоративного
режима, показана в таблицах 4.6.1. и 4.6.2
Таблица
4.6.1. Распределение площадей орошаемых земель в областях Узбекистана.
Таблица 4.6.2. Наличие
площадей различного грунтового увлажнения в областях Узбекистана
В
Джизакской, Сырдарьинской и Кашкадарьинской областях, особенно
в ее верхней части, судя по представленным материалам, превалирующими
должны быть мероприятия по водосбережению на землях с автоморфными
условиями. В Республике Каракалпакстан, Сырдарьинской и Хорезмской
областях существующие условия предопределяют всемерную экономию
оросительной воды при переходе к более экономным полугидроморфным
режимам.
В остальных областях имеют место возможности водосбережения,
как в автомофных условиях за счет применения совершенной техники
полива, так и в гидроморфных услових при проведении комплекса
мелиоративных мероприятий при переходе к полугидромофных режимам.
В
дальнейших исследованиях считаем целесообразным продолжить pазработки
с учетом требований сегодняшнего дня, направленных на всемерную
экономию оросительной воды и охрану водных ресурсов с участием
заинтересованных оганизаций. Спонсорам заранее сообщаем своё согласие
на участие в проектах данного направления.
|
