Наукові засади управління водогосподарсько-меліоративним комплексом України

У вступі наведено загальну характеристику дисертаційної роботи, зокрема обґрунтовано актуальність обраної теми, сформульовано мету і завдання досліджень, показано зв'язок роботи з державними науковими програмами і тематичним планом Української академії аграрних наук, зазначено новизну одержаних результатів, їхнє практичне значення тощо.

У першому розділі за даними державного моніторингу вод і літературними джерелами зроблено оцінку стану забезпечення України водними ресурсами та висвітлено структуру їхнього споживання по галузях національної економіки і басейнах головних річок.

Зокрема зазначено, що у середній за водністю рік ресурси поверхневих вод України мають незначні обсяги - 87,7 км³ і незадовільну якість внаслідок значного (понад 30%) антропогенного навантаження на них. Характерним для водних ресурсів є нерівномірне їхнє розподілення по території країни та у часі, тому у водному господарстві широко застосовують сезонне і багаторічне регулювання річкового стоку водосховищами, а також територіальне розподілення річкового стоку магістральними каналами. Також відзначено, що основний обсяг доступних для використання поверхневих вод формується за межами країни і непідконтрольний державним органам управління водними ресурсами. Зазначено, що сьогодні при перспективних експлуатаційних запасах 22,5 км³/рік доступними для використання є лише 5,7 км³/рік, що кардинально не вирішує проблему водоресурсного забезпечення держави.

Також наголошується, що внаслідок скидання недостатньо очищених промислових, комунальних і сільськогосподарських стічних вод у природні водні джерела якісні показники поверхневих вод погіршуються. Цей негативний процес постійно підсилюється повільним водообміном у водосховищах і ставках, що призводить до їх євтрофікації.

Аналізом структури водоспоживання встановлено, що на потреби промислового, комунального і сільськогосподарського водопостачання відбирають понад 14 млрд. м³/рік прісної води. При цьому використання води всіма галузями національної економіки становить 9,3 млрд.м³ і характеризується структурою, наведеною на рис. 1. Порівняно з 1990 роком сьогодні забір води зменшився на 57%, що зумовлено значним (на 70%) скороченням водоспоживання у промисловості та ще більш значним (на 83%) зменшенням подачі води на зрошення. Встановлено також наявність тенденції до зміни природної водозабезпеченості України. При цьому зменшення місцевого стоку оцінюється у 2,0 км³/рік, річного стоку Дніпра в створі Каховської ГЕС на 10, 15 і 23% відповідно у багатоводні, середні і маловодні роки.

Випаровування з водної поверхні водосховищ і ставків складає біля 5,2 км³/рік. Взагалі безповоротне водоспоживання сягає 34,8 км³/рік, що перевищує місцевий стік маловодного року, тобто в маловодні роки більшість території країни не забезпечена власними водними ресурсами.

У водні об'єкти України скидається понад 8,4 км³/рік стічних вод, у тому числі 3,89 км³ забруднених, 3,29 км³ нормативно-чистих без очищення, 1,3 км³ нормативно очищених (рис. 2), що значно перевищує допустимі межі навантаження на водні ресурси і є однією з основних причин погіршення їхньої якості. Водомісткість валового національного продукту в Україні в 2-4 рази вища, ніж в індустріально розвинених країнах Європи (рис. 3), що теж негативно впливає на стан забезпечення України водними ресурсами.

У другому розділі на підставі аналізу стану використання водних ресурсів сформульовано загальні підходи до управління водогосподарсько-меліоративним комплексом країни.

Регулювання річкового стоку водосховищами є вимушеним заходом, який пом'якшує його вкрай нерівномірний територіальний і внутрішньорічний розподіл. Над проектами водосховищ працювали І.Г.Александров, О.В.Вінтер, Сухомел Г.І., Огієвський А.В., Швець Г.І., Розовський І.Л., Біляшевський М.М. та ін. Накопичення у водосховищах достатніх запасів поверхневих вод дозволило збудувати потужні водогосподарсько-меліоративні системи (ВМС) із складною ієрархією та інфраструктурою для розподілення води між споживачами, відведення надлишків або залишків води після її використання (рис. 4). ВМС мають міжгалузевий характер, що ускладнює управління ними.

Раціональне використання і зберігання природних водойм у первісному природному вигляді є найважливішим завданням водного господарства і потребує вирішення низки питань, пов'язаних з розробленням і вибором нових водоощадливих технологій у галузях національної економіки. При цьому розглядається декілька напрямків використання водних ресурсів.

Одним з напрямків є зрошуване землеробство, потенційна потреба якого у воді становить 8-10 км³/рік. Зрошувальні системи побудовані на площі 2,62 млн.га, але сьогодні фінансами ресурсами та технічними засобами забезпечено можливість проведення поливів лише на площі менше 1 млн. га. Тривалий час забезпечення зрошуваного землеробства було однією з головних функцій управління водними ресурсами, тому що на відміну від постійного характеру споживання води промисловістю і комунальним господарством, водо потреба для зрошення залежить від погодних умов, які випадково змінюються у часі та по території, що істотно ускладнює процес управління. Управлінням водними ресурсами на зрошувальних системах займались Ш.С.Бобохідзе, В.А.Большаков, Я.В. Бочкарев, Е.Е.Маковський, В.П.Остапчик, О.Ф. Кієнчук, В.А. Гурін, Л.М. Рекс та ін. Сьогодні ці дослідження зосередились в Інституті гідротехніки і меліорації (ІГіМ) і виконуються П.І.Коваленко, М.І.Ромащенко, Ю.О.Михайловим, О.І.Жовтоног, П.І.Ковальчуком та ін.

Іншим напрямком є сільськогосподарське водопостачання, яке потребує нових підходів до технологічного та технічного забезпечення подачі води, її попереднього та тонкого очищення і знезараження. Основний обсяг досліджень з цього напрямку виконують в Україні П.Д.Хоружий, В.П.Хоружий, О.А Ткачук, М.М. Тіроль та ін.

Актуальною сьогодні є проблема управління водними ресурсами за умов глобальних змін клімату. Зміни клімату в Україні проявляються збільшенням частоти та сили впливу явищ підтоплення і затоплення сільськогосподарських територій. При цьому руйнівна дія вод часто носить катастрофічний характер, тому питання прогнозування та наукового обґрунтування заходів щодо інженерного захисту територій від проявів процесів шкідливої дії вод є дуже актуальними і вивчаються П.І.Коваленком, А.В.Яциком, Є.О.Яковлєвим, М.І.Ромащенком, Д.П.Савчуком та ін.

У забезпеченні здійснення комплексу наукових, організаційних, економічних, технологічних та інших заходів, спрямованих на охорону та раціональне використання водних об'єктів, збереження водності річок важлива роль відводиться водному законодавству, водному менеджменту, моніторингу. Державний моніторинг вод є головною складовою та інформаційною основою державного управління водними ресурсами.

Аналіз стану функціонування водогосподарсько-меліоративного комплексу, результатів багаторічних досліджень дозволяє стверджувати, що водогосподарські проблеми України мають природне, техногенне та організаційне походження. При цьому основна природна проблема - просторова та часова нерівномірність формування і розподілу водних ресурсів по території країни. В Україні вона досить ефективно вирішується водосховищами. Водосховища усувають поточний дефіцит водоспоживання, розбавляють стоки, але акумуляція та тривале зберігання в них води супроводжується, як правило, погіршенням якості води. Кількісно процес погіршення якості води фіксується через стале зростання загальної мінералізації, водневого показника (рН), вмісту органіки тощо.

Проблемами техногенної природи, що ускладнюють процес управління водними ресурсами, є надмірна водоємність виробничих технологій, що превалюють в галузях національної економіки України. Відсутнє також загальне нормування водоспоживання і водовідведення по галузях і окремих підприємствах, територіально-адміністративних одиницях та басейнах річок.

Основною проблемою організаційного характеру є відсутність єдиного державного органу, який би опікувався всіма проблемами водного господарства і водних ресурсів. Держава приймає на себе основний тягар фінансування водоохоронних заходів, тоді як окремі території з розташованими на них водоємними підприємствами тільки використовують і забруднюють воду, яка формується на зовсім інших територіях. Ціна ж води як ресурсу для всіх однакова.

Покращення умов забезпечення та раціонального використання водних ресурсів в Україні вимагає наукового обґрунтування, розроблення та реалізації комплексу заходів, спрямованих на:

- удосконалення структури управління водним господарством відповідно до нових соціально-економічних умов розвитку суспільства;

- удосконалення системи моніторингу водних ресурсів;

- нормування структури водоспоживання по галузях економіки, територіально-адміністративних одиницях, басейнах річок;

- розробку і застосування новітніх технологій очищення природних і зворотних вод, меліорації водозборів та русел річок, штучного поповнення запасів підземних вод.

- удосконалення механізмів фінансування водного господарства на засадах інноваційної діяльності, плати за послуги з подачі, відведення та відновлення запасів води.

У третьому розділі розглядаються науково-методичні, правові та організаційні засади державного управління водогосподарсько-меліоративним комплексом і водними ресурсами. Виходячи з ієрархії процесів та їхніх масштабів, запропоновано в основу управління покласти укрупнені показники використання водних ресурсів, а саме по галузях національної економіки, адміністративних областях, басейнах головних річок.

Діюча нині загальнодержавна програма розвитку водного господарства України передбачає управління водними ресурсами за басейновим принципом. В той же час відповідно до Глобального Водного Партнерства стратегічним напрямом удосконалення управління водними ресурсами має здійснюватись на основі впровадження інтегрованого управління (ІУВР), яке визначають як «…процес, що сприяє погодженому розвиткові і управлінню водою, землею й іншими ресурсами з метою досягнення максимального соціально-економічного благополуччя на справедливій основі без заподіяння збитку стійкості життєво-важливим екосистемам».

З огляду на це за математичну модель управління може бути прийняте рівняння водного балансу виду:

Размещено на http://www.allbest.ru/

(1)

де VR - доступні для використання водні ресурси; P - атмосферні опади; E - випаровування з поверхні суші; V - зміна запасу води у водосховищах (акумуляція із знаком «+» або спрацьовування із знаком «-»); G - забір підземних вод; Z - зворотні води; Q - забір води галузями економіки; H - водовідведення в галузях економіки; J - втрати води, що відводиться, на випаровування і фільтрацію; U - утилізація частки водовідведення; S - безповоротне водоспоживання; Y - надходження річкових вод у басейн, в тому числі місцевого стоку; W - зміна вологозапасів у ґрунтах зони аерації; t - температура повітря; d - дефіцит вологи у повітрі.

За прийнятої математичної моделі основна роль в управління водними ресурсами належить водному менеджменту, а саме принципам організації та методам управління технологічними процесами, експлуатацією водогосподарсько-меліоративних систем та їхнім персоналом. Структурна схема такого менеджменту показана у правій частини рис. 5.

Загально відомо, що детерміновані процеси у складних системах не мають визначаючого впливу, відступаючи на другорядні позиції. Значно впливовішим є роль стохастичних процесів певної циклічності, які можуть бути формалізовані певними емпіричними функціями.

Як відомо, формальним законом управління складним стохастичним процесом може бути прийнятий прояв волі суб'єкта управління, що має на меті цілеспрямоване регулювання поведінки складної природно-технічної системи шляхом встановлення в ній певного порядку завдяки зміні сил і чинників, які продукують цей процес (об'єкт управління). В практиці управління це можна реалізувати за допомогою алгоритму (механізму), що регламентує поведінку (дію) суб'єктів управління через внесення в процес певних збурень. Відповідно до задач, що розглядаються у дисертації, ефективного управління водним господарством можна досягти, якщо встановити закономірності формування структури водоспоживання в галузях економіки, а по суті водогосподарського балансу. При цьому розрізнятимемо:

- міжгалузеву інтеграцію, за якою збалансовується структура водоспоживання в галузях економіки;

- територіальну інтеграцію, за якою збалансовується структура водоспоживання теж в галузях економіки, але в межах певних територіально-адміністративних одиниць (районів, областей) з переходом до річкових басейнів.

За результатами складання водогосподарських балансів визначаємо індикатор (показник) використання водних ресурсів за формулами:

- при спрацьовуванні запасів води у водосховищах

; (2)

- при накопиченні води у водосховищах.

, (3)

де Z_s - забруднена частка зворотних вод; Z_o - нормативно очищені зворотні води; річковий стік складається з місцевого і транзитного, а господарське навантаження на басейн вважається допустимим, якщо .

За результатами аналізу водокористування встановлено можливість представлення водогосподарського балансу (млн.м³/рік) по галузях національної економіки у вигляді емпіричних формул:

- для промисловості -

; (4)

- для сільського господарства -

; (5)

- для комунального господарства -

(6)

Формули (4)-(6) свідчать, що структура водоспоживання в галузях економіки за останні двадцять п'ять років є усталеною. Водовідведення збільшується по мірі зростання водозабору і зменшується при збільшенні безповоротного водоспоживання. Вільний член у формулах можна ідентифікувати як фонові зворотні води, що утворюються за рахунок постійного штучного і природного дренування територій.

Відомо, що поточна структура водоспоживання є віддзеркаленням процесів в економіці. При цьому скорочення водозабору не призводить до адекватного зменшення водовідведення внаслідок того, що в системи водопостачання і водовідведення підприємств не закладено можливість регулювання водоспоживання за потребою.

В роботі індикативне управління розглядається як процес формування і подальшого досягнення системи параметрів (індикаторів), що характеризують стан і розвиток ВМК відповідно до державної соціально-економічної політики. Визначаються певні "коридори", в яких повинні знаходитися індикатори. Вихід індикатору за рамки коридору служить сигналом для застосування управлінських дій. У випадку міжгалузевої інтеграції управління водними ресурсами індикативний метод потрібно застосовувати у вигляді системи норм і нормативів водоспоживання, збалансованих за формулами (4)-(6) таким чином, щоб питома вага частки загальногалузевого водозабору, що припадає на промисловість, не перевищувала 40%.

Доцільність інтегрованого управління водними ресурсами за територіальним принципом обумовлюється тим, що в залежності від природно-господарських умов райони, області, водозбори і басейни сильно різняться за обсягом води, яку вони продукують, водогосподарським навантаженням і структурою споживання. Одні є донорами води, інші - реципієнтами. Одні споживають воду високої якості, забруднюючи її, інші змушені очищувати забруднену попередніми споживачами воду, вкладаючи в це кошти, і навіть в цьому випадку бути вимушеними споживати воду більш низької якості.

Усереднений за останні 26 років водогосподарський баланс басейнів головних річок України можна представити у вигляді емпіричних формул, наведених у табл. 1.

Таблиця 1 - Водогосподарській баланс(млн.м³/рік) по басейнах головних річок України

Як і для галузевої структури водоспоживання елементи водогосподарського балансу більшості басейнів головних річок тісно корелюють між собою, за виключенням Дунаю (з Тисою і Прутом) і Західного Бугу. Дані табл. 1 свідчать на користь можливості застосування територіально-адміністративного принципу управління водним господарством, тому що структура водогосподарського балансу, диференційована по річкових басейнах, приховує (через згладжування) проблемні моменти внаслідок більшої збалансованості ресурсних і господарських складових.

Індикативний принцип пропонується використовувати для управління хімічним складом поверхневих вод. При цьому індикатором управління слугує гідрохімічний спектр води, графічна інтерпретація якого має вигляд кривої, що описує зменшення концентрації у воді хімічних елементів та їхніх сполук в межах спектральних груп аніонів, катіонів та важких металів, що виділяємо в окрему групу внаслідок малої їх концентрації.

Встановлено, що гідрохімічний спектр води для певної спектральної групи хімічних елементів або їхніх сполук у більшості випадків можна формалізувати емпіричною формулою

, (15)

де концентрація і-ого елементу гідрохімічного спектру j-ої його групи; а_j та b_j емпіричні коефіцієнти, причому а_j є базовим елементом даного гідрохімічного спектру; порядковий номер і-ого елементу j-ої групи даного гідрохімічного спектру. Спостерігається тісна кореляція між спектральними групами аніонів і катіонів, а також катіонів і важких металів.

Графік на рис. 6 свідчить, що концентрація аніонів у воді дніпровських водосховищ збільшується з водогосподарським навантаженням -ш, але зменшується із зростанням інтенсивності водообміну (пунктирна лінія на рисунку). Аналогічно поводять себе основні катіони та важкі метали.

У зв'язку з тим, що в якості теоретичного підґрунтям управління водними ресурсами використовується теорія складних систем, обробка і узагальнення вихідних даних виконувалась методами математичної статистики, зокрема визначенням середнього значення ряду, коефіцієнтів варіації та асиметрії, коефіцієнту лінійної парної кореляції, кореляційного відношення для нелінійної кореляції, коефіцієнта детермінації для залежностей, апроксимованих методом найменших квадратів. Такий методичний підхід дозволив встановити всі наведені у дисертаційній роботі закономірності.

У четвертому розділі наводяться результати досліджень щодо забезпечення якісного сільськогосподарського водопостачання на основі використання науково обґрунтованих нормативів водоспоживання, розроблення раціональних технологічних схем забору, очищення, транспортування і розподілення технічної і питної води, а також водовідведення.

На основі дослідження структури водоспоживання в сільській місцевості, аналізу існуючого досвіду інших країн запропоновано підхід до водопостачання сільських населених пунктів на базі системи норм і нормативів споживання води на різні господарські та побутові процедури. В країнах Європейського союзу водоспоживання на одного мешканця становить 70-120 л/добу, тоді як в Україні - 180-230, а питомі витрати електроенергії на сільське водопостачання порівняно з європейським країнам у 1,5 рази вищі.

Як відомо, потреба у воді сільських населених пунктів визначається за двома основними складовими: побут і виробництво. До першої відносяться господарсько-питні та комунально-побутові потреби населення, а також потреби присадибних господарств (напування худоби, полив городів і садів). Друга складова включає потреби тваринницьких ферм та підприємств, що обслуговують агропромисловий комплекс.

Виконані нами дослідження з нормування господарсько-питного водопостачання в сільських населених пунктах показали, що фактичні середньодобові норми споживання води менше чинних в середньому на 20% (табл.2). Дані таблиці свідчать, що розрахункові норми водоспоживання у впорядкованих будинках, обладнаних внутрішнім водопроводом і каналізацією з ваннами і місцевими водонагрівачами коливаються в межах 138-187 л/добу на 1 людину, або в середньому 162 л/добу. Також встановлено, що норми водоспоживання сільськими жителями доцільно диференціювати по трьох кліматичних зонах, а саме: Полісся, Лісостеп, Степ.

Таблиця 2 - Структура споживання води у сільському побуті

У вирішенні проблеми удосконалення системи управління водними ресурсами важлива роль належить розв'язанню питань збереженню води. В широкому розумінні збереження води полягає в зменшенні витрат питної води під час її добування, очищення, нагнітання у трубопроводи, акумуляції, транспортування і споживання. Економія води дозволяє збільшити подачу води споживачам без нового будівництва.

Як свідчать дані аналізу існуючого стану використання водних ресурсів в Україні для розв'язання проблеми збереження води на державному рівні потрібна розробка та здійснення цілеспрямованої технічної політики, тобто відпрацьованого на тривалу перспективу господарського механізму і комплексу заходів з підвищення ефективності використання води при мінімізації всіх її втрат. Відомо, що науково обґрунтовані сумарні технологічні втрати води по відношенню до реалізованого об'єму повинні знаходитись в межах 22-35%. На практиці ж ці втрати часто перевищують 50%.

Основними заходами по скороченню технологічних втрат води у технологічному ланцюгу є: забір води найкращої якості; попереднє очищення води безпосередньо у водному джерелі, що зменшує також забруднення водоочисних станцій крупними завислими речовинами; застосування сучасних технологій водопідготовки (аерація, біосорбція, гравітація, подвійний осмос, мембранні технології, ефективні фільтруючі матеріали); удосконалення схем промивки водоочисних споруд і повторне використання промивних вод.

Важливим напрямом раціонального використання води та водозбереження в промисловості є розробка і широке впровадження систем оборотно-повторного технічного водопостачання, які дозволяють застосовувати очищені стічні води у замкненому циклі (рис.7).

При вирішенні проблеми забезпечення сільського населення якісною питною водою потрібно враховувати:

- нерівномірність забезпечення регіонів якісними джерелами води і необхідність транспортування очищеної води на великі відстані;

- стійку тенденцію погіршення якості води в традиційних джерелах питного водопостачання;

- вторинне забруднення води на очисних спорудах і у водопровідних мережах;

- обмежені обсяги споживання води для питних потреб (10-15% від загальної кількості очищеної води);

- складну конструкцію водоочисних споруд і неефективну їхню роботу, що підвищує собівартість води;

- необхідність попереднього хлорування вихідної води, що призводить до утворення в ній шкідливих для здоров'я людей хлорорганічних домішок.

На підставі аналізу стану сільськогосподарського водопостачання визначено напрями його удосконалення, в числі яких є: розробка та впровадження нових нормативів якості очищення води; розширене використання підземних вод для питного водопостачання за одночасного відтворення їхніх запасів; розробка більш досконалих та ефективних технологій водопостачання і каналізації сільських населених пунктів.

Орієнтація на більш широке застосування підземних вод базується на їхній кращій захищеності від забруднення, що і робить їх цінним ресурсом для питного водопостачання, особливо в локальних водопроводах. Але використання підземних вод часто призводить до їхнього виснаження. Однім із дієвих заходів, застосування якого мінімізує виснаження запасів підземних вод, є штучне їхнє поповнення річковими водами. Принципова технологічна схема використання річкових вод для поповнення запасів підземних наведена на рис. 8. При цьому слід враховувати, що найбільша швидкість фільтрації води з інфільтраційних басейнів спостерігається при максимальному їхньому наповненні на початку фільтроцикла і зменшується у 3-4 рази в його кінці, а дебіт свердловин за період фільтроциклу змінюється на 23%.

У п'ятому розділі викладено результати наукового обґрунтування сталого розвитку в Україні гідротехнічних меліорацій.

Дві третини території України за природною зволоженістю перебувають у несприятливих для сільськогосподарського виробництва кліматичних умовах, тому на кінець 1989р. в Україні було побудовано меліоративні системи на площі 5,75 млн. гектарів, в тому числі зрошувані на 2,6 млн.га. Сумарна вартість основних фондів оцінюється при цьому у 20 млрд. гривень. Меліоровані землі, займаючи майже 14% загальної площі сільгоспугідь, здатні забезпечувати і забезпечували наприкінці 1985р. виробництво 20% продукції рослинництва (овочів - 60%, кормів - 28, рису - 100. льоноволокна - 36, зерна - 12,5%). Важливим економічним фактором, який обумовлює необхідність меліорації земель, є потреба держави у таких поливних культурах як рис, соя, кукурудза, овочі.

На основі аналізу забезпеченості населення і переробної промисловості основними видами сільськогосподарської продукції встановлено, що її стабільне виробництво, у тому числі і в роки з несприятливими погодними умовами в обсягах, достатніх для задоволення внутрішніх потреб на рівні обґрунтованих медициною норм, може бути забезпечене при доведенні площі меліорованих земель з високим рівнем сільськогосподарського використання до 5,0-5,5 млн. га, в тому числі поливних - до 2,0-2,2 млн. га, тобто за умови, що меліоровані землі будуть займати близько 20 % від загальної площі сільськогосподарських угідь. Аналіз багаторічних даних показав, що зрошення є важливим фактором зростання врожайності, особливо в найбільш посушливому регіоні України - Степовій зоні. Прибавка врожайності зернових культур по Степовій зоні в середньому за 1971-2004 рр. коливалася в межах від 11,0 -17,2 ц/га, або 43-78 %. У середньому за 1981-2004 рр. урожайність основних овочевих культур - томатів, капусти й огірків -становила 194, 240 і 68 ц/га відповідно. Найвищою є продуктивність зрошуваних земель при застосуванні способів мікрозрошення - краплинному поливі або мікродощуванні. Завдяки дозованій подачі води з розчиненими в ній макро- й мікродобривами безпосередньо в зону живлення кожної рослини на мікрозрошенні урожайність томатів та огірків досягає 100-120 т/га, перцю - 50-55, цибулі - до 100, яблук - 50-60, винограду - 15-20 т/га.

Нині основним фактором, що лімітує розвиток виробництва продовольства, є водні ресурси. Іригація в світі знаходиться в процесі переходу від екстенсивного до інтенсивного використання ресурсів завдяки модернізації інженерної інфраструктури, ощадливим технологіям, охороні довкілля. Починаючи з 1991-1992 рр. в Україні відбувається скорочення площ поливу. Особливістю цього процесу є випереджаючі темпи скорочення площ фактичного поливу відносно наявної площі зрошувальних систем (рис.9). Станом на 01.01.2008 р. площі зрошуваних земель становили 2,17 млн. га і скоротились на 18 % від рівня 1992 р., але фактичні площі поливу протягом останніх років не перевищують 600-700 тис. га.

Скорочення площ поливу в Україні відбувається на фоні:

- значного погіршення технічного стану зрошувальних систем, особливо їхньої внутрішньогосподарської частини, що є наслідком скорочення обсягів бюджетного фінансування при відсутності потрібних коштів у землекористувачів;

- недостатньої кількості і незадовільного оновлення парку дощувальної техніки; за загальної потреби понад 30 тис. одиниць у наявності є близько 6 тис. шт., з яких у робочому стані знаходиться менше 4 тис. одиниць;

- порушення технологічної цілісності систем внаслідок подрібненням земельних наділів, занедбання інженерної інфраструктури внутрішньогосподарської частини, переданої у комунальну власність;

- системного порушення технології вирощування сільськогосподарських культур, структури посівних площ;

- ускладнення управління зрошувальними системами через значне (до 86 тисяч) збільшення кількості користувачів;

- погіршення еколого-меліоративного стану зрошуваних земель (добрий стан мають 15-20% зрошуваних земель, 60-70% - задовільний, 15-20% - незадовільний).

За даними Держводгоспу України підвищення технічного рівня потребують меліоративні системи у Миколаївській - 104 тис. га, Дніпропетровській - 99, Херсонській - 50, Одеській - 40,5 тис. га областях. Комплексна реконструкція зрошувальної мережі є актуальною у Миколаївській - на 97 тис. га, Дніпропетровській - 97, Донецькій - 44, Херсонській - 35, Одеській - 39 тис. га областях, АР Крим - 37 тис. га.

Підвищення водозабезпеченості потребують 21,7 тис. га зрошуваних угідь, що складає близько 1 % від їх загальної площі. Колекторно-дренажна мережа потребує ремонту на площі близько 20 тис. га. і на 30 тис. га відновлення .

Однією з головних причин значного скорочення площ фактичного поливу є стан парку поливної техніки. Для забезпечення поливу земель на всіх наявних площах зрошувальних систем потрібно біля 30 тис. дощувальних машин, тоді як фактична їхня кількість у 2008 р. становила 6 тис (рис. 10). При цьому понад 80% наявного парку дощувальних машин відпрацювали нормативний термін.

Враховуючи кризовий стан використання наявного обсягу меліорованих земель, високу потенційну потребу у відновленні сталого функціонування інженерної інфраструктури меліоративних систем, розроблено наукові та організаційні засади сталого розвитку меліорації земель. Меліорація земель розглядається не тільки як фактор забезпечення продовольчої безпеки країни в умовах глобального потепління клімату, а і як дієвий чинник формування екологічно та естетично збалансованих агроландшафтів.

Основними складниками вирішення цього завдання визначено наступні:

- формування високоефективних суб'єктів господарювання з різною формою власності на меліоровані землі, інженерну інфраструктуру меліоративних систем;

- ефективне використання державної власності в сфері меліорації земель за рахунок оптимізації корпоративних прав органів державного управління на меліоративні системи і доходів від користування ними;

- впровадження новітніх інтенсивних ресурсозберігаючих та альтернативних технологій ведення меліоративного землеробства, зокрема нормованого водокористування та застосування дозвільного принципу на цей вид діяльності;

- формування ринку меліорованих земель, технологій і технічних засобів меліорації земель;

- відтворення екологічно стійких агроландшафтів і родючості меліорованих ґрунтів.

Результати досліджень за цим розділом покладено в основу проекту загальнодержавної програми розвитку меліорації земель на період до 2015 року з прогнозом до 2020 року, який подано до Кабінету Міністрів України.

У шостому розділі наведено результати наукового обґрунтування комплексного захисту територій від шкідливої дії вод і підходів до управління водними ресурсами у кризових ситуаціях.

В Україні шкідлива дія води проявляється, насамперед, підтопленням земель ґрунтовими водами і затопленням річковими. В значно менших масштабах відбуваються селі, зсуви, прориви гребель і дамб, залпові аварійні скиди забруднювачів у річки тощо.

Шкідлива дія води охоплює 27% території (165 тис.км²), де проживає майже третина населення. Підтоплення розвинене на 17% території України Останні дані свідчать про тенденцію до активізації цих явищ. Населення і економіка країни зазнають значних збитків від шкідливої дії вод. Соціальні та економічні витрати за різними оцінками становлять до 1,5-2 млрд. грн./рік. Вартість втрат від підтоплення 1 га міської території може складати 15-20 тис. гривень, а 1 га сільськогосподарських угідь - до 1-2 тис. грн. від підтоплення. Площа перманентно підтоплених земель сягає сьогодні 70 тис. кв. кілометрів (11,4% всієї території). В їхніх межах знаходиться понад 540 міст і селищ. У 97 населених пунктах підтоплені понад 50% їхньої території. Площа підтоплених сільськогосподарських угідь становить близько 320 тис. га, з них біля 16 тис.га в зоні зрошення.

Аналізом причин розвитку процесів підтоплення встановлено, що однією з найвагоміших серед них є величина водонадходження на територію. Воднобалансовими розрахунками встановлено, що величина критичного водонадходження на зрошувані землі за поливний сезон, при досягненні якої виникає загроза їхнього підтоплення, становить 650-670 мм для систем Каховського магістрального каналу, 800-900 мм для систем Північно-Кримського каналу. На рисових системах ця величина дорівнює 1800 мм. Розмір встановлених величин критичного водонадходження дає підставу стверджувати, що зрошуване землеробство не може бути головним чинником підтоплення земель, тому що фактичні обсяги водоподачі-брутто значно менше критичних. Кожна зрошувальна система крім цього має певну регулюючу здатність, завдяки якій зайва вода, що надходить на територію, акумулюється в каналах, штучних водоймах, відводиться природною гідрографічною мережею і дренажем, накопичується в зоні аерації у вигляді ґрунтової вологи.

Аналіз умов формування та динаміки розвитку процесів підтоплення підтверджує, що основними чинниками накопичення запасів ґрунтових вод з підйомом їх рівня вище критичного є співвідношення величин атмосферних опадів і випаровування з поверхні суші. Різниця між ними власне і визначає величину зайвих вод, яку потрібно відводити з території, щоб запобігти її підтопленню. За більш ніж 95 років спостережень за метеорологічними параметрами на метеорологічній станції м. Херсон встановлено, що найбільші надлишки води, які можуть спричинити підтоплення земель, виникають восени та навесні. За цими даними підтоплення може сформуватись у вологі роки, коли забезпеченість місячної та річної кількості атмосферних опадів менше 25% (двадцять п'ять років із ста), а також якщо показник природного дренування території менше 5-7‰.

Серед заходів попередження підтоплення перевагу потрібно надавати тим, за допомогою яких забезпечується прискорення поверхневого стоку з територій із слабким природним дренуванням, мінімізується водо надходження на територію. В зрошуваному землеробстві це, перш за все, досягається нормованим водокористуванням на основі оперативного управління поливами. В зоні впливу водосховищ доцільно споруджувати локальні дренажні завіси (рис. 12).

Важливою складовою управління водними ресурсами в кризових ситуаціях є захист територій від повеней і паводків. Директивою європейського парламенту і ради Європи від 23 жовтня 2007р. сформульовано основні вимоги щодо організації захисту територій і населення при можливому затопленні річковими водами. Основою заходів такого захисту визначено систему оцінки ризиків, яка має включати: карти небезпеки затоплення; карти ризику затоплення; плани управління ризиками затоплення.

В розвиток цього підходу нами запропоновано метод оцінки небезпеки виникнення затоплення за спеціальним індикатором, який дозволяє визначати як статус території щодо ризику затоплення, так і черговість реалізації заходів інженерного захисту, дає можливість раціонально витрачати наявні фінансові, матеріальні та трудові ресурси при реалізації планів та програм захисту територій.

Показником небезпеки річкового водозбору щодо затоплення пропонується вважати площу, яку відсікає емпіричний графік кривої забезпеченості максимальних витрат води у діапазоні від 0,1 до 10%. Чим більше така площа, тим імовірніше настання максимальних витрат води, тобто територія є більш небезпечною щодо можливого затоплення річковими водами.

Формула, яка апроксимує ці криві є тотожною логарифмічно-нормальному закону розподілення ймовірностей, а показник небезпеки тотожній коефіцієнту варіації рядів максимальних витрат води. На рис. 11 показаний територіальний розподіл показника паводкової небезпеки водозборів річок Закарпаття і Прикарпаття.

Управління ризиками затоплення земель здійснюється в Україні шляхом розроблення та виконання державних програм комплексного захисту територій від шкідливої дії води, зокрема у Закарпатті, басейнах річок Дністер, Прут і Сірет.

Ефективність управління ризиками значною мірою залежить від завчасності та точності попередження про загрозу сильних опадів та паводків. Важливим аспектом якісного прогнозування гідрометеорологічних умов є наявність спеціалізованих комп'ютеризованих систем «Тиса» та ін.., якими користуються спеціалізовані служби Держводгоспу України у небезпечних щодо виникнення катастрофічного затоплення регіонах.