Морозов А.Н.

(ОАО Гидропроект),

Юсупов Ш. (Ташкентский Архитектурно - Строительный институт)

РАЙОНИРОВАНИЕ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ УЗБЕКИСТАНА ПО ПРИМЕНЕНИЮ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Нарастающий дефицит оросительной воды, вызванный рядом причин, связанных с проблемами межгосударственного вододеления, ростом требований орошаемого земледелия, промышленности и коммунального хозяйства, делает актуальным переход на водосберегающие технологии полива сельскохозяйственных культур.

В условиях рыночной экономики нужно чётко определить, в каких природных условиях применение капельного орошения (КО) может дать наибольший экономический эффект, и тем самым обеспечит его привлекательность для фермеров. Кроме того, весьма важно обеспечить стимулирование и поддержку фермеров со стороны государства в тех природных зонах, где применение этого способа полива может положительно отразиться на мелиоративном состоянии прилегающих земель и дать максимальную экономию водных ресурсов. При этом могут быть достигнуты несколько целей: водосбережение, повышение продуктивности орошаемых земель, улучшение мелиоративной и экологической обстановки.

Задачей районирования является облегчить выбор зоны наилучшего применения КО для орошения сельскохозяйственных культур в конкретной природно-хозяйственной ситуации, обеспечивающих:

• экономию водных ресурсов за счет сокращения непродуктивных потерь воды на глубинный и поверхностный сброс;
• уменьшение удельных затрат воды на единицу производимой продукции за счет возможности строгого соблюдения поливного режима и повышения равномерности полива и, как следствие, повышения урожайности сельскохозяйственных культур;
• улучшение мелиоративной и экологической обстановки на прилегающих территориях.

ФАКТОРЫ РАЙОНИРОВАНИЯ

В известных работах по районированию различных способов полива [1…5], как правило, учитывались только два основных фактора: водопроницаемость и уклон поверхности полей. Процесс же неустановившегося впитывания, которым, по существу является полив, зависит от целого ряда параметров:

• состояния поверхности почвы (в естественном состоянии, разрыхленная, укатанная колёсами сельхозтехники и т.д.);
• предполивной влажности и эпюры распределения влажности по глубине почвы;
• способа и интенсивности подачи воды на поверхность почвы;
• положения уровня грунтовых вод.

Анализ имеющихся материалов научно-исследовательских работ, отчётности БУИС и УНС [6, 7], приводит к выводу, что имеются факторы, оказывающие более значительное влияние на непроизводительные потери поливной воды, чем водопроницаемость и уклон, что в значительной степени меняет представление о факторах районирования.

Водопроницаемость почв. Установка КО должна выбираться таким образом, чтобы не допускать возникновение глубинного стока, поэтому одним из главных факторов, обуславливающим целесообразность применения КО для полива сельскохозяйственных культур, остаётся водопроницаемость почв, которая определяет допустимую интенсивность подачи воды. От водопроницаемости почв зависит и степень экономии воды при применении КО, поскольку потери воды на глубинный и поверхностный сброс (при заменяемых способах) напрямую зависят от этого фактора.

Условно, с достаточной для практики точностью, можно принять классификацию, предложенную в работе [8], приведенную в табл. 1.

Таблица 1. Классификация почв по водопроницаемости и применимость КО

Здесь и в других таблицах приняты ограничения, помеченные следующими знаками:

• типы, которые практически не могут быть применены - (-);
• типы которые вполне могут быть применены, но по экономическим соображениям мало приемлемы - (*);
• типы вполне подходящие к использованию - (+).

  
  

Рисунок 1. Соотношение площадей орошаемых земель Узбекистана по водопроницаемости. (По материалам [7]).

Рельеф поверхности. Для полива КО микрорельеф полей и их уклон, столь важные при поверхностных способах полива, практически не имеют значения, поскольку расходы современных капельниц стабильны в широком диапазоне напоров, что способствует равномерности распределения оросительной воды по полю любого рельефа.

Гидрогеологические условия. В зависимости от естественных или искусственно созданных орошением и (или) дренированием гидрогеологических условий, выделяются три основных типа почвообразовательного процесса по типу грунтового увлажнения [9]:

• автоморфный с устойчиво глубокими (3 м и глубже) грунтовыми водами любой минерализации, практически не влияющими на почву;
• полуавтоморфный с грунтовыми водами на глубине 2 - 3 м, оказывающими достаточно заметное влияние на почвенный слой и его солесодержание, в случае их высокой минерализации;
• гидроморфный с близкими грунтовыми водами, оказывающими сильное влияние на водный и солевой режим почв.

Режим влажности почвы в каждом типе грунтового увлажнения имеет значительные отличия, связанные с особенностями удержания влаги почвой. На рисунках 2 и 3 для сравнения приведены профили влажности за межполивной период в гидроморфных и автоморфных условиях. На рисунке 2 видно, что для легкосуглинистых почв при уровне залегания грунтовых вод 2,0…2,25 м влажность в метровом слое не опускается за межполивной период в 25 суток ниже 22 %. В то время как для среднесуглинистой почвы (рисунок 3), при глубине грунтовых вод > 5 м за это же время, влажность в метровом слое падает до 15 %, то есть, значительно ниже уровня её доступности для растений. Во втором случае, вода, поданная сверх удерживающей способности почвы, непроизводительно теряется на так называемый «глубинный сброс» и не может быть использована растениями. Полуавтоморфные почвы по режиму влаги в межполивной период занимают промежуточное положение.

Рисунок 2. Режим влажности легкосуглинистой почвы при близких грунтовых водах. (Данные режимных наблюдений института «Средазгипроводхлопок»)

Рисунок 3. Режим влажности среднесуглинистой почвы при глубоких грунтовых водах. (Данные режимных наблюдений института «Средазгипроводхлопок»)

В таблице 2 показана возможность применения КО для каждого из приведенных выше типов почвообразовательного процесса с учётом подверженности засолению.

Таблица 2. Применимость различных видов КО в зависимости от гидрогеологических условий и подверженности их засолению

Здесь следует обратить внимание на несколько принципиальных обстоятельств:

• наличие засоления (или его потенциальная возможность) является препятствием для применения КО, поскольку эффективность выноса солей при КО в полуавтоморфных и гидроморфных условиях более затруднена, чем при любых других способах полива. Это связано с тем, что поверхность почвы увлажняется локально;
• применение КО на гидроморфных почвах не подверженных засолению хотя и возможно, но малоэффективно по двум причинам: во-первых, оно не приводит к существенной экономии воды, (поскольку потери на глубинный сброс здесь ограничены малой свободной ёмкостью почв и подстилающих грунтов), во-вторых, оно мало улучшает равномерность увлажнения почвы, которое и так велико в данных условиях из-за близкого уровня пресных грунтовых вод;
• применение КО в гидроморфных условиях, на почвах засолённых или подверженных в сильной степени засолению (как и других совершенных способов полива) не рационально, без проведения гидротехнических мелиораций (сокращение внешнего притока и потерь во всех звеньях сети, повышение искусственной дренированности). Кроме того, локальное применение совершенной техники полива в этих условиях (и связанное с этим меньшее поступление оросительной воды на поверхность поля), вызовет перетоки её подземным путём с соседних территорий, поливаемых обычным способом, что неминуемо приведёт к усилению процессов засоления;
• применение КО на автоморфных почвах (как правило, на адырах и верхних террасах рек), имеющих очень большие потери воды на глубинный сброс при обычных способах полива, наиболее рентабельно и позволяет в несколько раз сократить общую подачу воды, за счёт чего могут полностью окупиться затраты на приобретение и эксплуатацию установок КО [10].

Таблица 3. Наличие площадей различного грунтового увлажнения в Узбекистане.

Характеристики климата. Климат определяет общую потребность в оросительной воде. Несмотря на кажущиеся различия климатических особенностей орошаемых территорий в пределах Республики Узбекистан, для вегетационного периода они не столь велики. Разброс крайних значений характеристик по дефициту влаги вегетационного периода составляет всего 25 % между зоной С-II-Г (крайняя северная точка в условиях пояса гор) и Ю-II-А (крайняя южная точка в условиях пустыни) [9]. Более важна относительная экономия воды по сравнению с заменяемым способом полива.

Известно также, что на потери воды при КО ветер оказать влияние практически не может (то есть, влияние ветра на усиление эвапотранспирации будет не больше, чем при других способах полива). Исходя из вышеизложенного, при проектировании систем КО вполне допустимо пользоваться метеорологическими данными, характеризующими центральную часть Узбекистана, с поправками на соотношение дефицитов влаги за вегетационный период для конкретной зоны.

Виды сельскохозяйственных культур. Различные сельскохозяйственные культуры предъявляют особые требования к влажности почвы в различные фазы своего развития и относительной влажности воздуха. При выборе конструкции КО имеет определенное значение вид выращиваемых сельскохозяйственных культур, при этом определяющим фактором является только интенсивность эвапотранспирации и особенности агротехники возделывания сельскохозяйственных культур. Наличие распределительной сети и капельниц на поверхности поля затрудняют обработку полей при традиционных методах их возделывания, однако КО открывает перспективы для, так называемых, «минимальных» и «нулевых» агротехнологий.

Таблица 4. Рекомендуемая интенсивность водоподачи для средних климатических условий Узбекистана.

Типы КО по способу водозабора. Использование КО на ирригационных системах изначально проектировавшихся для поверхностных способов полива осложняется трудностью водозабора из существующей сети. Для целей районирования КО существующие сети можно подразделить следующим образом: в земляном русле, облицованные, имеющие гибкие напорные шланги, жестких трубопроводы с гидрантами. Для того, чтобы избежать больших затрат средств, для переделки имеющейся сети при подключении установок КО, следует придерживаться рекомендаций указанных в паспорте каждой установки КО.

Водообеспеченность системы. Наиболее экономически целесообразно применение КО на системах с механическим подъёмом воды, где высока реальная стоимость воды. Для получения максимального эффекта от применения КО предпочтение следует отдавать наименее водообеспеченным ирригационным системам, где обычными способами обеспечить нормальный поливной режим сельскохозяйственных культур в современных условиях невозможно. К таким системам следует отнести такие, на которых лимит водообеспеченности не превышает 75 %.

Формы землепользования и обслуживаемая площадь. Предпочтение при выборе участков следует отдавать фермерским хозяйствам и ассоциациям землепользователей на землях с затрудненной водоподачей (машинный водоподъём), где особенно могут проявиться преимущества от экономии воды и её рационального использования. Обслуживаемая площадь должна выбираться в соответствии с паспортной производительностью установки КО.

При этом должно учитываться то обстоятельство, что режим водоподачи при КО принципиально отличается от режимов, обусловленных цикличностью поливов при других способах полива. Здесь не происходит чередование поливов и межполивных периодов, как при других способах, которые обеспечивают минимально-допустимые значения влажности в почве к концу межполивных периодов при расчетных нормах и сроках полива. Это обстоятельство иногда приводит к снижению эффективности КО на системах с водооборотом, где установки КО вынужденно будут простаивать в межполивные периоды, а их производительность для обеспечения расчётной нормы полива в этом случае должна приниматься в десятки раз большей, чем требуется.

Желательно, чтобы КО производили полив постоянно в непрерывном режиме работы, обеспечивая требования растений в течение всего вегетационного периода с перерывами лишь на техническое обслуживание. Наиболее экономично рассчитывать установки КО на непрерывное максимальное водопотребление сельскохозяйственных культур в наиболее напряженные периоды. Однако, в другие периоды, в целях экономии воды и электроэнергии, установки КО могут эксплуатироваться в циклическом режиме (полив - межполивной период), как обычная поливная техника.

Энергоснабжение. Одним из предпочтительных условий размещения установок КО является наличие централизованного энергоснабжения от государственных энергосистем, при наличии близко расположенных ЛЭП и необходимых резервных мощностей на системе, поскольку стоимость водоподачи дизельными установками намного дороже, чем электрифицированными.

Экономические критерии выбора установок. При имеющейся возможности выбора между несколькими типами установок КО по всем выше перечисленным параметрам следует применять установки с наименьшими приведенными затратами (ПЗ).

ПЗ = Е * К + ЭИ --> min

Где : Е - нормативный коэффициент амортизации капитальных вложений;

К - капитальные вложения;

ЭИ - годовые эксплуатационные издержки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учитывая то обстоятельство, что основными факторами, влияющими на эффективность применения КО являются гидрогеологические условия, засоление и водопроницаемость почв, следует рекомендовать их применение в автоморфных условиях почвенного увлажнения на любых почвах по степени водопроницаемости.

Локальное применение КО возможно также на высоководопроницаемых почвах и в полуавтоморфных условиях, однако, при этом следует учитывать возможность подтопления полей с КО со стороны смежных территорий, поливаемых обычными способами, то есть, здесь должен быть обеспечен проектный дренаж.

Основой для площадного районирования могут служить имеющиеся карты почвенно-мелиративного районирования [7]. На основе имеющейся в выше упомянутой работе информации, площадь возможного эффективного использования КО по областям Республики Узбекистан показана в таблице 3.

К землям, на которых рекомендуются мероприятия по внедрению новой техники полива в автоморфных условиях относятся земли I, II и III гидромодульных районов в гидрогеологических областях "а" и "а1", [9].

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 таблице 3.

Литература

1. Кривовяз С.М. Механизация и районирование техники полива. Изд-во “Узбекистан”, Ташкент, 1966.

2. Н.Т.Лактаев. Полив хлопчатника. Изд-во "Колос", М.,1978.

3. Г.Н. Павлов

4. Р.К. Икрамов, М.Г. Хост

5. КМК 2.06.03 - 97 «Оросительные системы. Нормы проектирования». Госком РУз по архитектуре и строительству. Ташкент, 1997.

6. Исследования водопользования и управления в сельском хозяйстве, Проект WUFMAS. отчеты за 1996-1998 гг.

7. Материалы к «Генеральной схеме развития орошаемого земледелия и водного хозяйства республики Узбекистан на период до 2015 года». Ташкент, ПО Водпроект, 2001.

8. ВСН 3.3-2.2. Внутрихозяйственная сеть с поверхностным способом полива, М., 1987.

9. Шредер В.Р., Сафонов В.Ф., Васильев И.К., Паренчик Р.И., Рифтина А.Р., Расчетные значения оросительных норм сельскохозяйственных культур в бассейнах рек Сырдарьи и Амударьи. «Средазгипроводхлопок», Ташкент, 1970, с. 292.

10. Морозов А.Н. Об условиях применения совершенных способов полива в современных условиях. Сборник тезисов докладов к конференции «Проблемы и пути формирования экономических взаимоотношений водного и сельского хозяйства в условиях развития рыночных реформ», САНИИРИ, Ташкент, 2004. с. 176-181.

Вернуться на главную страницу