Водная мелиорация земель сельскохозяйственного назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Орошение

1.1 Орошение культурных пастбищ

1.2 Орошение подземными водами

1.3 Орошение сточными водами

2. Виды источников орошения

3. Способы поливов

3.1 Полив подземными водами

3.2 Полив полей по бороздам

3.3 Влагозарядковые поливы

4. Причины засоления и заболачивания орошаемых земель

Заключение

Литература



Введение

Начнем с ознакомлением нашего изучаемого предмета «Мелиорация земель». В широким понимании - мелиорация это коренное или с расчетом на долгий период (десятки лет) значительное изменение природной среды с намерением ее улучшения для ведения сельского или лесного хозяйства и для жизни людей. Отличают широкие экологические мелиорации, меняющие соотношение всех средообразующих компонентов, например, лесомелиорации - направленные преобразования природы типа произведенных на побережье Черного моря на западе Грузии и частные виды мелиорации - орошение, обводнение (создание новых и улучшение существующих источников получения воды), осушение (комплекс гидротехнических мелиорации), борьба с эрозией почв и т.д. Анализ современного состояния РК показывает, что большинство используемых сейчас в земледелии и пастбищном хозяйстве земель нуждаются в тех или иных мелиорациях.

Рационально использование земель, правильный выбор направления и способов проведения орошения зависит от комплекса природных условий климата, механического состава почв и грунтов, глубины залегания грунтовых вод, рельефа и т.д.

Преобразование ландшафтов при помощи регулирования их водного режима осуществляется путем осушения, обводнения, орошения и создания водохранилищ. Практика водных мелиораций сельскохозяйственного назначения насчитывает несколько тысячелетий.

Водные мелиорации - радикальные способы борьбы с засушливостью и избытком влаги. Они существенно улучшают природные условия, выполняют роль перераспределителей влаги во времени и в пространстве с целью рационального использования водных и земельных ресурсов. Подразделяются на оросительные и осушительные. Для Казахстана, большую часть которого занимают аридные территории, важнейшее значение имеет орошение. Кроме того, Казахстан обладает самой крупной среди стран СНГ площадью лиманного орошения. При проведении водных мелиораций важнейшее значение имеет строгое соблюдение нормы орошения.



1. Орошение

Орошение - Орошение земель - искусственное пополнение влаги в почве для повышения ее плодородия; один из основных видов мелиорации. Орошение улучшает снабжение корней растений влагой и питательными веществами, снижает температуру приземного слоя воздуха и увеличивает его влажность. Вне зависимости от выпадения атмосферных осадков орошаемые земли дают высокие устойчивые урожаи многих сельскохозяйственных культур, возделываемых в зоне недостаточного увлажнения

В пустынной и полупустынной зонах интенсивное ведение сельского хозяйства невозможно без орошения. Благодаря орошению засушливые районы превращаются в цветущие оазисы, снабжая всех хлопком, рисом, кенафом, джутом, фруктами и др.

Степная зона отличается недостаточным количеством осадков и сильной изменчивостью их во времени, поэтому урожаи сельскохозяйственных культур здесь сильно колеблются. Орошение в этой зоне, дополняя естественные осадки, позволяет получать ежегодно высокие урожаи технических, кормовых, зерновых и овощных культур.

Орошение дает большой эффект не только на юге и в зоне неустойчивого увлажнения, но и в зоне избыточного увлажнения.

Виды орошения земель. Орошение делят на увлажнительное, удобрительное и специальное.

Увлажнительное орошение создает в почве нужный водный и воздушный режимы. Оно нужно везде, где растения не обеспечены требуемым количеством воды в течение всего вегетационного периода или его части. Разделяют регулярное и однократное увлажнительное орошение. При регулярно действующем орошении почва увлажняется в нужные сроки и в требуемом количестве в течение всего вегетационного периода.

При поступлении воды в оросительную сеть из источника орошения самотеком орошение называется самотечным; при машинном подъеме воды из источника орошения в оросительную сеть (насосами и др.) -- машинным. При однократно действующем орошении почва увлажняется только раз в год путем затопления площади. Если затопление проводят ранней весной водой весеннего стока, то такое орошение называют лиманным, а если используют воду из каналов в период паводка в реке -- паводковым.

Удобрительное орошениеприменяют для внесения удобрения в почву с помощью воды, которая, являясь растворителем удобрений, транспортирует их в увлажняемый слой почвы. Сюда относится полив сточными водами городской канализации, стоками животноводческих комплексов, а также полив полыми водами, содержащими большое количество взвешенных наносов, которые отлагаются на орошаемых землях и удобряют их.

К специальным видам орошения относят почвоочищающее, отеплительное и др.

Почвоочищающее орошение применяют для удаления из почвы избытка вредных солей, для истребления вредителей сельскохозяйственных растений, например мышей, личинок майского жука и филлоксеры, путем затопления водой очищаемой почвы.

Отеплительное орошение применяют для согревания почвы, поливая ее водой, более теплой, чем сама почва, что позволяет удлинить вегетационный период. К этому виду также относится противозаморозковое дождевание.

Способы полива сельскохозяйственных культур. В зависимости от характера введения воды в почву разделяют пять способов поливов.

Поверхностное орошение. Мероприятием, предшествующим поверхностному орошению, является выравнивание (планировка) поверхности орошаемого участка. Планировка заключается в рыхлении поверхностного слоя, срезке бугров, засыпке понижений и выравнивании территорий. Если полив производится затоплением, то участку придается строго горизонтальное положение, при поливе напуском по полосам или бороздам поле планируется с некоторым уклоном. Иногда естественный уклон так велик, что не позволяет провести выравнивание. В таком случае способ полива зависит от характера орошаемых культур; пропашные культуры поливаются по бороздам, культуры сплошного сева - по затопленным ил проточным полосам. При поверхностном орошении существует два способа подачи воды в почву:

1) напуском по полосам и затоплением; при этом вода распределяется по поверхности сплошным слоем и поступает в почву в вертикальном направлении (вертикальное поглощение воды);

2) по бороздам - вода поступает в почву в боковом направлении, путем капиллярного передвижения.

К поверхностному орошению также относится лиманное. Оно применяется при особых условиях рельефа (небольших понижениях) и наличии достаточного естественного поверхностного стока.

Лиманное орошение не относится к разряду регулярного. Оно получило широкое распространение в сухостепной и полупустынной зонах. Лиманное орошение - экстенсивная форма мелиорации. Оно относительно дешево и доступно. Основной способ сельскохозяйственного использования - естественные сенокосы и пастбища (создание кормовой базы животноводства).

Дождевание, при котором вода выбрасывается аппаратами в воздух, дробится на капли и падает на землю в виде искусственного дождя, увлажняющего приземный слой воздуха, растения и почву. Дождевание сельскохозяйственных культур можно проводить на всех почвах, однако интенсивность дождя должна соответствовать их проницаемости. При дождевании важно сохранить структуру почв, по этому кроме интенсивности, учитывается крупность капель дождя (оптимальными по размеру являются капли диаметром 1-2 мм).

Внутрипочвенное (подпочвенное) орошение осуществляют по трубам-увлажнителям, уложенным в почве на глубине 0,4…0,6 м. При этом пахотный горизонт увлажняется водой при движении ее по капиллярам, а поверхность почвы практически не смачивается. Этот способ орошения применяют ограниченно.

Капельное орошение непрерывно снабжает растения водой по густо разветвленным трубопроводам через капельницы малыми расходами непосредственно в корнеобитаемую зону.

Аэрозольное (мелкодисперсное) орошение -- увлажняется не почва, а воздушная среда и растения очень мелкими каплями. Этот способ орошения применяется для снижения температуры воздуха, растений и повышения относительной влажности воздуха, что повышает фотосинтез растений в жаркое время.

Влияние орошения на почву. Орошение влияет на микроклимат, физические, химические, биохимические и биологические процессы, происходящие в почве.

В результате орошения изменяется влажность, температура, теплоемкость, механический состав, пористость, структура, водопроницаемость и водоудерживающая способность, сила сцепления почвенных частиц, содержание и распределение по горизонтам в почве химических элементов и соединений, уровень грунтовых вод и их минерализация.

Теплоемкость сухой почвы меньше, чем воды. В жаркое время поливная вода обычно холоднее, а в осеннее теплее, чем воздух и почва. Влажная почва днем поглощает тепла больше, чем сухая, а ночью излучает меньше тепла вследствие увлажнения приземного слоя воздуха, поэтому в летнее время влажная почва обычно холоднее, а в холодное теплее сухой. Увлажнение почвы уменьшает силу сцепления частиц и прочность глинистой и суглинистой почв, а песчаные почвы, наоборот, становятся тверже. В почве, затопленной слоем воды, комочки распадаются и даже расплываются. Высыхая, глинистая почва образует плотную корку с трещинами, которую необходимо своевременно разрушать культивацией.

Оросительная вода содержит взвешенные наносы, которые отлагаются на поверхности почвы и частично вмываются вглубь, изменяя ее механический состав. Например, в районе Бухары за многовековой период орошения слой наносов составил 3,5…5 м, а в Хорезме - 7 м. Многолетнее орошение в этих районах создало новую культурно-поливную почку.

Оросительная вода содержит также растворенные минеральные и органические соединения, причем наиболее высокую минерализацию имеют грунтовые воды, применяемые для полива, речные воды обычно слабо минерализованы. Поступление в почву вместе с поливной водой азота, калия, фосфорной кислоты пополняет запасы питательных веществ. В то же время оросительная вода является хорошим растворителем химических соединений, содержащихся в почве. При поливе из почвы вымываются и вредные соли, что улучшает качество почвы, одновременно легкорастворимые соли калия, азота и другие перемещаются вместе с водой из верхних слоев в нижние, а при обильных поливах или при промывках выносятся за пределы корнеобитаемого слоя, что может ухудшить качество почвы.

При отсутствии подземного оттока воды, обильные поливы повышают уровень грунтовых вод и могут вызвать заболачивание орошаемых земель. Если грунтовые воды сильно минерализованы и содержат вредные соли, то в результате большого испарения воды в верхнем слое отлагается много солей и почва оказывается засоленной (вторичное засоление) и непригодной для выращивания сельскохозяйственных культур.

Орошение положительно влияет на микробиологические процессы, протекающие в почве. Оно замедляет минерализацию растительных остатков, способствует накоплению, гумуса и активизирует процесс нитрификации. Орошение создает также благоприятные условия для жизни и размножения дождевых червей, которые способствуют образованию структуры почвы.

Влияние орошения на микроклимат и растения. Орошение изменяет микроклимат приземного слоя воздуха орошаемой территории, понижая днем максимальную температуру воздуха (на высоте 0,5 м разница достигает 6°С), а ночью повышает минимальную (разница достигает 3°С). В холодную погоду с помощью орошения согревают почву и воздух, что позволяет обезвредить действие заморозков до --3,5°С.

Поливы повышают относительную влажность воздуха (разность достигает 20…50 %), снижают максимальную температуру поверхности почвы (разница достигает 25°С) и уменьшают амплитуду ее колебания по сравнению с неорошаемой на 10… 15°С.

Особенно благоприятно действие орошения на микроклимат при поливе дождеванием. В течение 7…10 суток, после полива разница температуры воздуха, почвы и относительной влажности воздуха сглаживается. Полезащитные лесные, полосы усиливают влияние орошения на микроклимат.

При увлажнении почвы ассимиляция идет интенсивнее, чем у неорошаемых растений. Корневая система во влажной почве быстро растет и бесперебойно обеспечивает растения водой и питанием в требуемом количестве.

Однако орошение может и отрицательно влиять на микроклимат и растение. Например, при поливе весной холодной водой и температуре воздуха ниже 20°С температура листьев растений и воздуха снижается, что снижает фотосинтез, замедляет рост и развитие многих сельскохозяйственных культур. Полив сильно минерализованной водой угнетает растения, снижает количество и качество урожая.

Орошение улучшает питание растения, его внутренние биохимические процессы, рост и развитие. Средние многолетние урожаи на орошаемых землях выше, чем на неорошаемых, в избыточно влажной зоне примерно в 1,2…1,6 раза, в засушливой -- в 2…3 и очень засушливой -- в 3…6 раз и более.

Обводнение земель. Под обводнением земель понимают совокупность гидротехнических сооружений и мероприятий для водоснабжения и орошения отдельных участков безводных и маловодных районов. Обводнение местности осуществляют устройством колодцев, прудов, каналов, водозаборных сооружений и водоводов, дополняющих естественную сеть водотоков, и во многих случаях совместно с орошением.

1.1 Орошение культурных пастбищ

Организация территории. Орошаемые пастбища, разделенные изгородью на загоны, с оросительной сетью, со скотопрогонами, площадками для водопоя и отдыха животных, для доения коров называют культурными. Располагают их вблизи фермы или летнего лагеря: при выпасе коров не далее 2 км, телят -- 1 км, овец -- 2,5…3 км. Обычно на 3…5 коров требуется 1 га пастбищ.

Площадь участка разбивают на 10…18 загонов. На каждом загоне животных пасут 2…3 суток. Трава отрастает до пастбищной спелости после стравливания за 22…25 суток на плодородных землях и за 27…30 суток на менее плодородных. Ширину загонов принимают не менее 0,5…0,7м на одну голову крупного рогатого скота. Наилучшее соотношение сторон прямоугольного загона 1:2… 1:3.

Пастбища залужают злаковыми травами и бобовыми (люцерна, клевер).

Постоянные изгороди устанавливают по границе пастбища, вдоль скотопрогонов (иногда по границам загонов), а переносные по границам загонов и внутри загона для выделения участков стравливания пастбища. Загоны для выпаса овец с ягнятами огораживают крупноячеистой сеткой.

Постоянное ограждение состоит из железобетонных или деревянных столбиков высотой 1,8..2 м, гладкой или колючей оцинкованной проволоки и ворот.

Для постоянных электроизгородей применяют столбики высотой 1,3…1,4 м, заглубляя их на 0,5 м.

Ворота для впуска и выпуска скота делают шириной 6…8 м, располагая их в середине изгороди (по ширине загона) или ближе к углу в направлении основного перегона скота.

Для перехода скота от фермы или летних лагерей на пастбище и обратно, а также с одного загона на другой устраивают скотопрогоны шириной 10… 15 м для крупного рогатого скота и 35…40 м для овец.

Основные скотопрогоны (от фермы до пастбища) покрывают гравийно-песчаным слоем толщиной 25…30 см, а внутрипастбищные залужают травами, устойчивыми к выпасу.

Режим орошения. Влажность почвы на культурном пастбище не должна опускаться ниже 75 % НВ в слое, равном 0,5 м (оптимальная влажность равна 85% НВ). Обычно в промежутке между двумя стравливаниями травы поливают 1…2 раза (в зависимости от осадков и способа полива). Первый полив проводят сразу же по окончании стравливания и удаления остатков несъеденной травы. Второй -- через 10…12 сут., но не менее чем за 5 сут. до очередного стравливания. В степной и сухостепной зонах суммарное водопотребление составляет около 7 000 м3/га, оросительная норма -- 4 500--5 000 м3/га. Поливные нормы принимают в зависимости от водопроницаемости почвы, способа полива и глубины залегания грунтовых вод.

При поливе дождеванием для увлажнения 0,5 м слоя поливная норма составляет 300…400 м3/га. В остро сухие годы проводят до 15 поливов.

Техника полива. Пастбища можно поливать дождеванием, по полосам и затоплением по чекам. Лучший способ полива -- дождевание.

При проектировании орошения пастбищ дождеванием используют типовые схемы орошения. Размеры загонов принимают 3…4 га, в зависимости от длины дождевальных трубопроводов или крыльев машины и ширины площади полива с одной позиции. Подача воды на водопойные площадки предусматривается от гидранта, если оросительная вода пригодна для водопоя скота.

Оросительная сеть на пастбище может быть открытой, закрытой и комбинированной. Закрытая сеть бывает стационарной, передвижной из труб и комбинированной: из стационарных магистральных трубопроводов в сочетании с разборными распределительными и поливными трубопроводами. Разбивку сети в плане увязывают с расположением загонов, скотопрогонов и подземных коммуникаций.

1.2 Орошение подземными водами

Классификация подземных вод. Подземные воды делят на верховодку, грунтовые и артезианские.

Верховодкой называют временные водоносные горизонты, которые образуются на линзах и прослойках слабопроницаемых пород вследствие просачивания атмосферных осадков, поверхностных и оросительных вод. Скорость поступления воды па такие линзы или прослой4ки больше, чем скорость просачивания через них.

Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом или слабопроницаемом слое. Поверхность этого горизонта свободная, то есть давление на ней равно атмосферному.

Артезианские воды залегают в водопроницаемых грунтах, заключенных между водонепроницаемыми слоями, заполняют все пустоты в пласте и находятся под напором. Поэтому в артезианских скважинах уровень воды поднимается выше отметки вскрытия и часто выше поверхности земли. В последнем случае скважины фонтанируют. Для орошения используют в основном грунтовые и артезианские воды.

Качество подземных вод. Характеризуется оно их физическими свойствами (температура, цвет и пр.), химическим составом, содержанием органических веществ и бактериологическим составом. Для поливов вода должна иметь температуру не ниже 14… 17 °С.

Подземные воды в зависимости от минерализации делят на пресные (до 1 г/л), слабоминерализованные (1…3 г/л), солоноватые (3…10 г/л), соленые (10… 25 г/л), сильно соленые (25…50 г/л) и рассолы (более 50 г/л).

Химически чистая вода нейтральна, ей соответствует рН=7. Если рН<7 --воды кислые, при рН>7 воды щелочные, а при рН>9 -- высокощелочные. Полив щелочными водами может вызвать в аридной зоне содовое засоление почв, наиболее вредное для культурных растений.

Опасность осолонцевания почвы в результате поглощения ионов натрия из оросительной воды возникает, если эквивалентное отношение [Ca++*Mg++]: [Na+] < 0,23С, где С -- сухой остаток воды в г/л. При наличии в воде соды половина ее поглощается почвой в первые же годы орошения. Для улучшения качества содовой воды в нее добавляют гипс.

Слабоминерализованные воды (1…3 г/л) с безопасным содержанием натрия можно использовать для поливов при промывном режиме орошения и интенсивном дренировании.

При недостатке пресной воды соленую воду опресняют. Существуют следующие методы опреснения: дистилляция термическими и механическими приемами, солнечная дистилляция, мембранные процессы, вымораживание, ионный обмен и др.

1.3 Орошение сточными водами

Классификация сточных вод. Сточными называют загрязненные промышленными отходами и хозяйственно-бытовыми отбросами воды, удаляемые с территории предприятий и населенных пунктов гидравлическим способом через канализацию.

По своему происхождению сточные воды делят на:

1) хозяйственно-бытовые (из жилых домов, столовых, бань, прачечных и др.);

2) промышленные (с производственных предприятий);

3) смешанные, когда в общую канализацию поступают и хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды;

4) животноводческие, образуемые при гидравлическом удалении навоза, механизированной мойке животных, переработке молока и т. д.;

5) ливневые, поступающие в канализацию от дождей и таяния снега.

Удобрительные свойства сточных вод. Химический, механический и бактериологический состав сточных вод изменяется в зависимости от характера производства, норм водопотребления, количества атмосферных осадков, попадающих в канализацию, и других факторов. Они содержат значительное количество азотных, фосфорных, калийных и других полезных соединений. Взвешенные вещества и осадок являются ценным удобрением, однако основная часть удобрений содержится в растворенном виде. В сточных водах имеются также медь, хром, марганец, натрий. Но в то же время сточные воды содержат много яиц гельминтов (до 200 в 1 м3) и болезнетворных бактерий, вредных солей и других химических веществ.

Иногда неочищенные сточные воды сбрасывают в реки. Под воздействием микрофлоры и фауны они окисляются, в результате чего происходит обеднение речной воды кислородом. Вода становится непригодной для водоснабжения, а из-за кислородного голодания в реках гибнет рыба, ухудшаются условия использования рек и озер для культурных целей.

Одним из наиболее эффективных способов очистки сточных вод и охраны водных ресурсов от загрязнения ими является почвенный метод, применяемый на земледельческих полях орошения.

Земледельческими полями орошения (ЗПО) называют участки орошения сельскохозяйственных культур сточными водами. Орошение сточными водами на ЗПО по сравнению с орошением чистой водой имеет следующие особенности: прием сточных вод на очистку проводится ежедневно в течение всего года; глубина промачивания почвы (аэрируемый слой) должна обеспечивать надежную очистку и обезвреживание поступающих со сточной водой неразложившихся органических веществ и микроорганизмов; бактерии не должны попадать в грунтовые воды; почва должна промачиваться сточной водой; сброс сточных вод за пределы ЗПО не допускается, а проникновение их за пределы корнеобитаемого слоя должно быть ограничено.

Если земледельческие поля орошения работают только летом, строят дополнительно поля фильтрации для приема сточных вод в неполивной период.

Особенности устройства оросительной сети. Сточную воду из канализационного канала очищают от механических примесей, нефти, жира и фекальными центробежными насосами поднимают по напорному трубопроводу в многокамерные отстойники. Каждая камера пропускает 5… 10 л/с воды. Вследствие неравномерности поступления сточных вод отстойник имеет регулирующую емкость объемом 20…30 % суточного поступления воды.

Вода поступает из отстойника по закрытым трубопроводам на высшие отметки, откуда распределяется по орошаемой площади подземными трубами или открытыми каналами, так же как и при орошении чистыми водами.

В отличие от каналов, проводящих речную воду, каналы на полях орошения должны командовать при зимнем орошении на 10… 15 см над поверхностью намораживаемого льда, а минимальную скорость движения воды в них принимают 0,4 м/с. Вследствие заиления потери на фильтрацию в каналах меньше, чем при обычном орошении. При близком залегании грунтовых вод или при поливах высокими нормами строят, как правило, закрытый дренаж. При устройстве открытой осушительной сети каналы ограждают дамбами от поливных площадей. Сброс сточных вод непосредственно с поверхности в осушительную часть не допускается.

При сложном рельефе орошаемой площади вместо открытых каналов целесообразно применять подземные асбестоцементные трубы. В зимний период при перерыве подачи воды трубопровод освобождают от воды через водовыпуски.



2. Виды источников орошения

Источниками воды для орошения и обводнения могут быть реки в их естественном и зарегулированном состоянии; местный поверхностный сток, поступающий в лиманы и пруды; подземные воды, забираемые из шахтных колодцев, буровых скважин, каптажных сооружений.

Для орошения можно также использовать промышленные хозяйственно-бытовые, шахтные воды и сбросные воды оросительных и осушительных систем.

Требования, предъявляемые к водным источникам: вода должна быть пригодной для орошения сельскохозяйственных культур, а при обводнении для обеспечения бытовых и хозяйственных нужд; запасы и расходы воды в водоисточнике должны всегда и полностью удовлетворять потребность в воде; водоисточник должен находиться вблизи орошаемого массива и выше него, чтобы подавать воду самотеком при небольшой стоимости строительства водозаборного сооружения и проводящей сети.

Основным источником орошения являются реки. Для использования речных вод на орошение, надо знать их водный и солевой режим и внутригодовое распределение стока, которое зависит в основном от их питания и степени зарегулирования. Реки питаются водами дождей, тающих снегов, ледников и подземными водами. Если в некоторые периоды водоисточник имеет меньший расход воды, чем требуется на орошение, то его режим и режим орошения надо согласовать, то есть привести в соответствие друг с другом. Для этого проводят регулирование водного источника, добиваются снижения потерь воды в каналах, применяют полив без: сброса и малыми поливными нормами, полив дождеванием из закрытой сети, уменьшают площадь посева влаголюбивых культур.

Регулирование режима источника орошения. Искусственное изменение расхода реки во времени с помощью водохранилища или пруда, аккумулирующего бассейна называют регулированием водного источника. В зависимости от продолжительности накопления воды в водохранилище и последующего ее использования регулирование водных источников может быть суточным, недельным, сезонным (или годичным), многолетним, смешанным.

Суточное регулирование применяют чаще при использовании подземных вод; когда в ночное время воду подают в резервуар, а днем забирают на орошение или водоснабжение, расход больший, чем приток. Суточное регулирование стока воды позволяет использовать всю воду источника на орошение и тем самым увеличить площадь орошения.

Сезонное, или годичное регулирование состоит в перераспределении стока в течение одного года. Для этого на реке или балке строят плотины и в образовавшемся регулирующем водохранилище сток полностью или частично задерживают в период паводков, а используют в период орошения. Сезонное регулирование стока применяют, если годовое потребление воды меньше годового стока расчетной обеспеченности (70…97 %). Когда фактическое потребление воды больше годового стока расчетной обеспеченности, необходимо многолетнее регулирование, при котором воду запасают в водохранилище в многоводные годы и используют на орошение и обводнение в маловодные.

При сезонном регулировании стока емкость водохранилища обычно равна 20…70%, а при многолетнем регулировании 120…170% среднемноголетнего стока. Сток для орошения и обводнения экономически целесообразно регулировать в комплексе с получением электроэнергии.

Регулирование может быть полным или неполным. При полном регулировании всю воду задерживают в водохранилище без сброса воды из него; при неполном часть воды из водохранилища сбрасывают.

Регулирующее водохранилище можно располагать на реке и в стороне от нее с питанием речной водой через подводящий канал. В оросительный канал вода поступает из водохранилища, или одновременно из реки и водохранилища, или из реки, но с пополнением ее расхода из водохранилища, через подпитывающий канал. В водохранилище, расположенное на реке, поступают все речные наносы; в стороне от реки -- только часть по подводящему каналу, поэтому оно меньше заиляется, чем водохранилище на реке.



3. Способы полива

Обязательным условием хорошего роста и плодоношения у растений является регулярный полив. Нормы и сроки полива зависят от климата, вида и возраста выращиваемых растений, а также типа почв. Например, легкие почвы с большим содержанием песка или извести, в отличие от глинистых, высыхают очень быстро, поэтому в засуху следует производить поливы намного чаще.

Не секрет, что наиболее богатая растительность всегда сосредоточена у воды. Именно она, а также ее качество и система полива имеют важнейшее значение для нормальной жизнедеятельности растений. Ведь только вода помогает растениям добывать питательные вещества из почвы. Также вода регулирует температуру в растении, поэтому даже при высокой температуре окружающего воздуха собственная температура растений не меняется.

Немаловажную роль в жизни растений, помимо воды, играет также влажность окружающего воздуха. При тумане она составляет 100%. Если воздух сухой, начинается усиленное испарение воды из почвы и с поверхности листьев, что может привести к увяданию растений. Становится понятным, что чем ниже влажность воздуха, тем чаще требуется полив.

Обычно сроки поливов устанавливаются по изменению окраски листьев или их частичному увяданию в жаркие часы. Также учитывается и влажность почвы. Если сжатый в руке комок почвы, брошенный на уплотненную землю примерно с высоты уровня груди, рассыпается, значит, пришло время полива.

Содержание влаги в почве легко проверить и с помощью выкопанных лунок. Узнать, требуется ли очередной полив, можно по состоянию почвы на глубине 20-30 см. При недостаточном поливе на поверхности почвы появляется твердая корка, поэтому растения будут вынуждены образовывать боковые поверхностные корни, чтобы добраться до верхнего влажного почвенного слоя.

Садоводам следует помнить о том, что чередование длительных засух с обильными поливами не приносит их зеленым друзьям никакой пользы. Также нужно знать о том, что один хороший дождь приравнивается к одному поливу, а после небольшого дождя можно отодвинуть срок полива на неделю.

Известно, что в период интенсивного роста, а также во время распускания почек, цветения и роста побегов растения особенно нуждаются в поливе. Для полива обычно применяют оросительные сети, расположение которых заранее планируется при освоении участка. Составляя план участка, обязательно нужно определить главную дорогу, которая должна соединяться с подъездной. Магистральные трубопроводы обычно принято прокладывать по границам участков. Правильная планировка земельного участка и посадок облегчит уход за ними, в том числе и полив. Полив может осуществляться различными способами. Выбор наиболее подходящего зависит от климатических условий, рельефа местности, объектов полива и имеющегося оборудования.

В современных условиях используют следующие способы полива: поверхностный, дождеванием, внутрипочвенный, капельный. При поверхностном поливе вода подается по открытым каналам и распределяется на поливных участках по открытой поливной сети. При поливе дождевальными установками вода подается по закрытым трубопроводам с последующим распределением в виде дождя. Внутрипочвенный полив осуществляется из проложенных в почве труб с отверстиями. При капельном орошении обеспечивается медленное поступление воды в зону развития корневой системы растения.

3.1 Полив подземными водами

Подземные воды делятся на верховодку, грунтовые и артезианские. Верховодкой называют временные водоносные горизонты, образующиеся на линзах и прослойках слабопроницаемых пород вследствие просачивания осадков, поверхностных и оросительных вод. Скорость поступления воды на такие линзы или прослойки больше, чем скорость просачивания через них. Грунтовые воды залегают на первом от поверхности земли водонепроницаемом или слабопроницаемом слое. Поверхность этого слоя свободная, то есть давление на ней равно атмосферному. Артезианские воды расположены в водопроницаемых грунтах, заключенных между водонепроницаемыми слоями. Они заполняют все пустоты в пласте и находятся под напором, поэтому в артезианских скважинах уровень воды поднимается выше отметки вскрытия и часто выше поверхности земли (скважины фонтанируют). Для полива используют в основном грунтовые и артезианские воды. Качество подземных вод характеризуется их физическими свойствами, химическим и бактериологическим составом, содержанием органических веществ. Для полива пригодна вода с температурой не ниже 14…16°С.

Вода для поливов по химическому составу должна быть физиологически доступна для растений и не вызывать засоления и осолонцевания почвы. Химический состав ее определяют анализом. Пригодность воды оценивают по сухому остатку, содержанию натрия и соотношению его с кальцием и магнием, по щелочности. Для орошения пригодна вода с сухим остатком до 1…1,5 г/л. На водопроницаемых почвах при малых поливных нормах и хорошей агротехнике допускается содержание солей до 6 г/л.

Забор подземных вод возможен буровыми и шахтными колодцами, горизонтальными водосборами и горизонтальными скважинами, а также каптажем ключей и родников.

Колодцы бывают шахтные, трубчатые и комбинированные. Шахтные колодцы строят глубиной до 30…40 м, стены шахты крепят железобетонными кольцами, деревянным срубом, камнем. Трубчатые колодцы представляют скважину, стенки которой укреплены трубами диаметром 30…100 см, водоприемную часть оборудуют фильтром. Если вода не самоизливается, ее поднимают поршневыми и центробежными насосами, а также эрлифтами.

Кяризы состоят из водосборных штолен, расположенных в водоносном горизонте, водопроводной галереи для вывода воды на поверхность, вертикальных колодцев для вентиляции и выемки грунта из штолен, водосборного колодца и водоотводного канала. Галереи делают обычно прямоугольного сечения размером около 0,7Ч1,4 м с креплением стенок камнем, бетоном, железобетоном.

Каптаж ключей или родников применяют в большинстве случаев для орошения нижерасположенных склонов. Обычно дебит отдельных ключей и родников невелик, но все вместе они позволяют оросить большие площади.

В отличие от орошения из рек орошение подземными водами имеет следующие особенности: дебит источников невелик; в воде нет взвешенных наносов; температура воды обычно ниже 12°С; водоисточник расположен рядом с орошаемым участком, площадь которого небольшая.

Для увеличения орошаемой площади необходимо устройство регулирующих резервуаров (аккумулирующие бассейны).

Опыт орошения подземными водами овощных культур показывает, что затраты на строительство орошаемого участка, включая устройство закрытой оросительной сети, аккумулирующего бассейна с противофильтрационным покрытием и бурением скважин, окупаются за один--два года эксплуатации.

3.2 Полив полей по бороздам

почва орошение полив

Полив полей по бороздам благоприятно влияет на микробиологические процессы, протекающие в почве. Почва между бороздами находится в рыхлом состоянии и хорошо сохраняет влагу, что улучшает развитие корневой системы растений. Разработанные приемы распределения воды по поливным бороздам способствуют резкому увеличению производительности труда.

При поливе по бороздам происходит распределение воды по полю и одновременное увлажнение почвы до нужной глубины. Особенность полива полей по бороздам состоит в том, что поливная вода, просачиваясь через дно и откосы борозды, увлажняет почву между бороздами. При этом контуры увлажнения двух соседних борозд должны смыкаться, чтобы между бороздами на всем их протяжении не оставалось неувлажненной почвы.

На легких почвах вода значительно быстрее под действием силы тяжести проходит вниз, увлажняя почву под бороздой по вытянутому вниз контуру. На тяжелых глинистых почвах контур смачивания получается растянутым в стороны, а на суглинистых занимает среднее положение. Для равномерного увлажнения почвы расстояние между бороздами на разных почвах будет неодинаковое: на тяжелых больше, на легких меньше.

На легких супесчаных почвах межбороздное пространство должно быть не более 0,6…0,7 м, на суглинистых -- 0,7…0,8 м и на тяжелосуглинистых -- 0,8… 1,1 м. При влагозарядковых и предпосевных поливах расстояние между бороздами по зяблевой вспашке принимают в зависимости от характера почв 0,7…1 м. Однако при возделывании пропашных культур расстояние между бороздами устанавливают, исходя из требований механизации возделывания этих культур. Оно равно 0,7 и реже 0,6 м.

Кроме водно-физических свойств почвы, на контур увлажнения влияет поливная норма. От поливной нормы зависит продолжительность полива по бороздам.

Контур увлажнения влияет на конструкцию борозд. Мелкие, но широкие борозды на легких почвах будут иметь растянутые контуры промачивания, а глубокие узкие на тяжелых почвах будут способствовать более глубокому промачиванию.

В зависимости от поперечного сечения различают борозды глубокие и узкие, глубокие и широкие, мелкие и узкие, мелкие и широкие. Первый вегетационный полив полей для увлажнения верхних горизонтов лучше проводить по мелким или средним бороздам. Когда происходит смыкание рядков, необходимо нарезать глубокие борозды, по которым можно было бы провести следующие поливы без оправки борозд.

Борозды для полива взрослых растений следует делать глубокими, так как в этом случае создаются лучшие условия для продвижения воды по борозде, более глубокого промачивания почвы и равномерного увлажнения по длине борозды.

Культуры сплошного посева обычно высевают одновременно с нарезкой поливных борозд, иногда же борозды нарезают после посева. В первом случае на специально оборудованной сеялке впереди сошников устанавливают окучники. Одновременно с нарезкой борозды засевают.

Неплохие результаты получают при нарезке поливных борозд сразу после посева. Для этого направление посева намечают под прямым углом к направлению полива. Культуры сплошного посева поливают по засеваемым бороздам.

В зависимости от уклона местности, водно-физических свойств почвы и возделываемой культуры различают поливы: по проточным бороздам, затопляемым бороздам и по бороздам-щелям. Эти борозды отличаются длиной, поперечным сечением и поливной струей. Полив полей по затопляемым бороздам применяют при влагозарядке и орошении широкорядных культур, главным образом на участках безуклонных или с малыми уклонами, и на участках с большими уклонами, когда полив по проточным бороздам затруднителен. В последнем случае затопляемые борозды нарезают поперек уклона. Этот способ полива целесообразно применять на почвах со слабой водопроницаемостью, чтобы обеспечить подачу необходимой поливной нормы. Борозды делают глубиной 20…25 см, шириной поверху 45…50 см и длиной 40…80 м. На хорошо спланированной поверхности длину борозд увеличивают до 100 м. Для равномерного увлажнения почвы по длине всей борозды необходимо, чтобы наполнение в голове составляло 1/3 глубины борозды, а в конце -- не более 3/4.

Такой полив полей заключается в быстром наполнении борозды водой, которая впитывается в почву в основном после прекращения подачи воды в борозду. Расход бороздной струи 2…4 л/с.

При поливе по затопляемым бороздам поливальщик может справиться с поливной струей 10…12 л/с, которая направляется через один прокоп дамбы выводной борозды в 2…4 поливные борозды. При относительно большой струе в каждую борозду наполняются водой борозды из одного прокопа дамбы быстро. В зависимости от длины борозд поливальщику через 10…20 минут нужно делать новый прокоп дамбы и вынутой землей перекрывать выводную борозду. Полив по затопляемым бороздам трудоемок, а производительность поливальщика низка -- не более 0,5 га за смену.

Полив по проточным бороздам дает наилучшие результаты на участках с уклонами 0,002…0,01. При больших уклонах возникает опасность эрозии, уменьшение же бороздной струи в этих условиях приводит к сокращению длины поливных борозд.

Глубина борозд при поливе по проточным бороздам 8…25 см. Чем она больше, тем легче поливать, так как вода, свободнее преодолевает встречающиеся возвышения, а почва равномернее увлажняется. На хорошо спланированном участке глубина борозд может быть меньше.

Мелкие борозды (8…12 см) нарезают для полива мелко-семянных культур -- лука, моркови, свеклы, а также для других культур, поливаемых в ранние фазы роста. Более глубокие борозды следует устраивать при меньших уклонах и для полива широкорядных культур.

Равномерное увлажнение почвы по длине борозды можно получить при поливе переменной струей. Суть этого приема заключается в том, что вначале для быстрого заполнения борозды дают максимально допустимый расход воды, а затем его уменьшают в 2 раза. Влажность почвы в голове и конце борозд по глубине при таком регулировании воды получается примерно одинаковая.

Полив полей переменной струей легко осуществить при распределении воды по поливным бороздам сифонными трубками. Для этого поливальщик в каждой борозде вначале устанавливает два сифона, а после добегания струи воды до конца борозды один сифон снимает (расход уменьшается вдвое).

Полив пропашных культур проводят по бороздам, нарезанным в середине междурядий. При поливе овощных культур возможно несколько вариантов размещения растений относительно поливных борозд: в откосе, на гребне и дне борозды.

При посадке в откос борозды растения сразу попадают в благоприятные по влажности условия. Полив проводят вслед за посадкой. Приживаемость растений при этом высокая -- 98%.

Полив полей по бороздам-щелям рекомендуется применять при влагозарядковых и предпосевных поливах, особенно на участках с недостаточно ровной поверхностью и на почвах со слабой водопроницаемостью, а также при вегетационных поливах винограда, ягодных и плодовых культур.

Борозды-щели отличаются от обычных борозд тем, что ниже дна борозды нарезают узкую (35 мм) щель. Общая глубина борозды со щелью 35…40 см. Значительная глубина борозды-щели, позволяет воде свободно преодолевать неровности до 10 см. Это облегчает полив и обеспечивает быстрое и более равномерное увлажнение почвы.

Длину борозд-щелей принимают такой же, как и проточных борозд, но расход воды в борозду-щель увеличивают в 2…3 раза. Поэтому поливальщик при поливе по бороздам-щелям управляет в 2 раза большим поливным током; производительность труда повышается до 2… 2,5 га за смену.

Межбороздное расстояние можно принимать от 0,8 до 1,2 м, так как контур промачивания при поливе по щелям несколько шире и более выровнен в глубину.

Поливы по стерне по бороздам-щелям целесообразно проводить на пересушенной почве, которая при вспашке образует большие комья. После полива на таких почвах пашня получается ровной, высокого качества, а почва -- рыхлой, рассыпчатой.

3.3 Влагозарядковые поливы

Увеличить запасы воды в почве до посева культур можно задерживанием и накоплением осадков, выпадающих во вневегетационный период года. На орошаемых землях наиболее действенный прием увлажнения почвы в вневегетационный период -- влагозарядковое орошение (основано на способности почвы впитывать и удерживать значительное количество воды).

Некоторые культуры (озимая пшеница, подсолнечник и др.) по своим биологическим особенностям могут проникать корнями в глубокие слои почвы и поэтому хорошо используют воду, запасенную в этих слоях. Под такие культуры в ряде районов достаточно дать один влагозарядковый полив до их посева, который обеспечит высокий урожай.

Некоторые почвы, например черноземные и каштановые, способны удерживать в метровом слое почвы воды 1,300…800 м3/га, доступной для растений, а в двухметровом слое 500…3,500 м3/га. Исходя из этого, глубину промачивания при влагозарядковом орошении рекомендуется доводить до 2…2,5 м на почвах с залеганием грунтовых вод на глубине более 5 м и до 1,5…2 м при залегании грунтовых вод на глубине 3…5 м.

Для культур без глубоко развитой корневой системы (яровая пшеница, картофель) или с продолжительным вегетационным периодом (кукуруза, сахарная свекла, люцерна, плодовые и др.) оросительную норму дают в два приема: влагозарядковым и вегетационным поливами.

Овощные культуры имеют относительно неглубокую корневую систему и повышенное водопотребление. Поэтому основная часть оросительной воды для них должна поступать с вегетационными поливами.

Перенос части поливов на осенний и ранневесенний период дает возможность сократить число вегетационных поливов сельскохозяйственных культур, более рационально использовать оросительную воду и за счет этого расширить орошаемые площади.

Влагозарядковое орошение рекомендуется в районах неустойчивого орошения. Норма влагозарядкового полива 1,200…2,000 м3/га. Эффективность влагозарядковых поливов зависит от погодных условий года и характера почв. Влагозарядку дают до посева, когда поле еще свободно. Отсутствие растений позволяет применять такие способы полива, как затопление по чекам, полив по глубоким бороздам и напуском по полосам с большой удельной подачей воды. Поливу, как правило, предшествует глубокая вспашка, после которой почва лучше впитывает воду.

На землях, подверженных засолению, влагозарядку обычно совмещают с промывкой почвы. Затопление по чекам применяют при спокойном рельефе; поливом создается слой воды, закрывающий всю поверхность почвы чека. Разница отметок поверхности чека допустима до 10 см.

Временные оросители нарезают после планировки и поделки валиков. По окончании влагозарядки валики заравнивают бульдозером или грейдером.

Влагозарядковый полив по полосам проводят также по вспаханному полю, которое выравнивают волокушей. Валикоделателем нарезают поливные полосы шириной, равной 1…2 захватам сеялки, с высотой валиков 15…18 см, а канавокопателем -- выводные борозды и временные оросители.

Влагозарядковый полив можно проводить по широким полосам комбинированным способом подачи воды с головным и боковым пуском. Канавокопателем через 15…20 м нарезают по уклону вспомогательные борозды, а через 60…100 м -- в поперечном направлении выводные борозды.

Если рельеф полосы сложный, незаливающиеся места при поливе головным напуском поливают из вспомогательной борозды боковым напуском. Удельную струю воды на 1 м ширины полосы по свежевспаханному полю при влагозарядке можно увеличить в 2…3 раза по сравнению с вегетационными поливами.

Влагозарядковые поливы в послепахотный период можно проводить и по бороздам, нарезаемым одновременно со вспашкой. Расстояния между бороздами 1,2… 1,75 м.

При влагозарядковом поливе по глубоким бороздам, нарезанным одновременно со вспашкой, расход поливной струи возрастает до 6…10 л/с, что объясняется большой глубиной борозды и высокой способностью вспаханной почвы впитывать воду.

Возможность подачи большой поливной струи позволяет поливальщику легко управлять поливным током 80…100 л/с. Как и при поливе затоплением, полив по бороздам и полосам начинают с хвостовой части временного оросителя.

Влагозарядковые поливы для озимых культур проводят в июле и августе; для ранних яровых -- в сентябре, октябре и ноябре; для поздних яровых -- в марте, апреле, мае; для летних посевов -- в июне и июле.



4. Причины засоления и заболачивания орошаемых земель

Засолением почвы называют избыточное скопление в корнеобитаемом слое электролитных (растворенных или поглощенных) солей, которые угнетают или губят сельскохозяйственные растения, снижают качество и количество урожая. Засоление почвы широко распространено в природных условиях; в России имеется более 100 млн. га засоленных земель.

В корнеобитаемый слой почвы соли могут поступать из засоленных грунтов и грунтовых вод, вместе с поливной водой, вместе с соленой пылью, которая образуется при развевании ветром солончаков или от разбрызгивания морской воды штормовыми ветрами.

Соли в почве находятся в растворенном или поглощенном состоянии, поэтому движение воды в ней неизбежно вызывает движение солей и тем больше, чем лучше их растворимость в воде. В процессе полива нисходящие токи воды перемещают соли из верхних горизонтов почвы в нижние, после полива восходящие токи воды поднимают соли вверх, происходит миграция солей.

При близком залегании грунтовых вод образуется постоянный восходящий ток воды, которая, испаряясь, отлагает соли в почве. Количество солей S (кг), которое отлагается в почве при испарении грунтовых вод на площади 1 га, определяют по формуле, кг/га:

S = gсt,

где q -- объем испаряющейся воды в сутки, м3/га; с -- содержание солей в испаряющейся воде, кг/м3; t -- продолжительность испарения, сутки.

Капиллярное засоление почвы происходит тем интенсивнее, чем больше испарение, чем выше засоленность воды и чем продолжительнее процесс испарения.

Грунтовые воды испаряются почвой и растениями в том случае, если капиллярная кайма грунтовых вод соприкасается с корнеобитаемым слоем почвы, если же кайма лежит ниже корнеобитаемого слоя, то грунтовые воды не испаряются и засоления почвы не происходит.

Наибольшую глубину уровня грунтовых вод, при которой начинается засоление почвы, называют критической глубиной. В условиях орошения она равна сумме глубины корнеобитаемого слоя и высоты капиллярного подъема воды.

Засоление почвы, которое происходит вследствие испарения близко расположенных грунтовых вод или полива сильно минерализованной водой, называют вторичным. В орошаемых районах Средней Азии слабо и сильно засолено 53%, а в Закавказье -- 40% всех орошаемых земель.

Засоление не является неизбежным следствием орошения. Часто орошение рассоляет засоленные почвы. Однако при избыточном поливе и при отсутствии оттока грунтовых вод почвы засоляются, а иногда и заболачиваются.

Степень вредности солей для растений. Предельное количество солей в почве, выше которого начинается угнетение роста и развития растений, называют порогом токсичности. Почвы, содержащие легкорастворимые соли в количествах, превышающих порог токсичности, называют засоленными. Наиболее токсичны сода и хлориды, менее -- сульфаты натрия и магния.

Легкорастворимые соли оказывают прямое воздействие на растения в результате повышения осмотического давления почвенных растворов и токсичного действия отдельных ионов, а также косвенное влияние, связанное с изменением в засоленных почвах физико-химических, физических и других свойств. Порог токсичности солей и ионов различен при разном химизме засоления почвы.



Заключение

Орошение оказывает большое влияние на микроклимат почвы, растительность и другие компоненты ландшафта. При этом создается наиболее благоприятное для растительности соотношение тепла и влаги, устраняется наиболее вредное действие высоких температур воздуха и почвы. Формируются культурные ландшафты. Расчеты показывают,что продуктивность пашни в денежном выражении на орошаемых землях выше, чем на остальных. Правильное использование орошаемых земель возможно на хорошем естественном или искусственном дренаже, достаточном, чтобы обеспечить промывки и чтобы соленость и высота стояния грутовых вод были в пределах не вредных для культур. При хорошем дренаже длительное орошение приводит к рассолению почв и сохранению или общему увеличению их плодородия. Вместе с тем, многочисленные исследования почв Казахстана свидетельствуют о том, что при орошении происходит увеличение их объемной массы, ухудшение структуры пахотных горизонтов, уменьшение карбонатов и количества водоносных пор, снижению водопроницаемости и т.д. Единого мнения о направленности процессов почвообразования под влиянием орошения нет, так как в каждом конкретном случае это определяется множеством факторов и в первую очередь исходными свойствами почвы.