Влияние мелиоративных мероприятий Необходимость обеспечения человечества продуктами питания приводит к постоянному расширению объема мелиоративных мероприятий, направленных на вовлечение в сельскохозяйственное производство новых земель — как засушливых, так и сильно увлажненных. Как орошение, так и осушение оказывают существенное влияние на естественные ресурсы пресных вод мелиорируемых территорий, однако
характер и интенсивность этого влияния различны в зависимости от вида осуществления мероприятия. Целесообразно раздельно рассмотреть влияние орошения и осушения на изменение водного баланса, режима водных объектов, изменение качества поверхностных вод на мелиорируемых территориях.
Влияние орошения. Орошение оказывает наиболее существенное влияние на водный режим и водные ресурсы территории. Под влиянием орошения изменяются среднегодовой сток, его внутригодовое распределение, экстремальные значения стока (особенно минимальное). Вынос солей с орошаемых массивов приводит к повышению минерализации воды в реках, к изменению их химического состава. Характер и интенсивность изменения названных характеристик зависит от многих условий: физико-географических, гидрологических, гидрохимических и даже технических (метода орошения, технического состояния оросительных систем и т. д.).
Влияние орошения на перечисленные характеристики речного стока различно для малых рек, питающихся в основном поверхностным стоком, и для крупных речных систем, дренирующих все категории подземных вод.
На малых водосборах в аридной зоне забор воды на орошение практически полностью затрачивается на испарение, что приводит к резкому снижению или полному прекращению стока малых рек.
На крупных реках после использования вод на орошение сток может несколько уменьшиться или даже остаться без изменений. Последний вариант может иметь место на водосборах, где одновременно с орошением осуществляются другие хозяйственные мероприятия (уничтожение дикорастущей растительности, уменьшение разливов рек и сокращение продолжительности затопления поймы и др.), способствующие уменьшению испарения и компенсирующие увеличение испарения на орошаемых площадях. Однако такое незначительное изменение стока крупных рек орошаемых районов может иметь место лишь до известного предела (в зависимости от местных физико-географических условий, наличия компенсационных факторов, площади орошаемых земель в бассейне реки и т. д.), после чего сток начинает резко сокращаться.
Снижение стока под влиянием орошения существенно различается в разные по водности годы. Во влажные годы это уменьшение незначительно, а в засушливые — сток рек снижается более интенсивно.
Влияние орошения на внутригодовое распределение стока и его экспериментальные значения сказывается следующим образом — снижается сток в вегетационный период (за счет увеличения потерь воды на транспирацию) и увеличивается сток осенью и зимой, когда происходит приток воды с орошаемых массивов в гидрографическую сеть.
Изменение химического состава и качества воды рек в районах орошаемого земледелия обусловлено выносом солей с орошаемых массивов. Количество солей, поступающих в реки, составляет десятки, а в условиях сильно засоленных почв и сотни тонн с 1 га. Вынос такого количества солей в реки значительно повышает минерализацию воды в них и изменяет ее химический состав. Степень увеличения минерализации зависит от соотношения расходов воды рек и расходов возвратных вод, от соотношения их минерализации, доли орошаемых земель в общей площади водосбора реки и т. д.
Поступление в реку дренажно-коллекторных вод приводит к увеличению минерализации воды в ней. При этом влияние, оказываемое стоком с орошаемых массивов, прямо пропорционально их доле в площади водосбора. Ярким примером роста минерализации воды в реке с увеличением орошаемых площадей в ее бассейне является р. Сырдарья. За 25 лет площадь орошаемых земель в бассейне реки увеличилась на 800 тыс. га (т. е. в i,5 раза), а минерализация воды возросла с 400 до 1000 мг/л, т. е. увеличилась в 2,5 раза! Одновременно изменился и ионный состав воды: ранее гидрокарбонатно-кальциевая вода стала сульфатно-натриевой, в воде увеличилось содержание хлора. Этот пример иллюстрирует общую закономерность изменения минерализации и химического состава воды рек, в бассейнах которых осуществляется орошение.
Влияние осушения. В нашей стране в настоящее время осушено примерно 10 млн. га болот и сильно увлажненных земель. Влияние осушения сказывается главным образом на изменении водного баланса мелиорируемой территории (меняются условия стока с болот, снижаются уровни грунтовых вод, меняются влагозапасы в зоне аэрации и т. д.) и на изменении гидрологических характеристик заболоченных рек (годового, максимального и минимального стока, его внутригодового распределения). При этом осушительная мелиорация по-разному влияет на водный режим рек в зависимости от климатических, почвенных, гидрографических условий водосбора, от степени его заболоченности, типа осушаемых болот, характера мелиорации земель и т. д.; в одних случаях это влияние незначительно, в других проявляется вполне отчетливо. Несмотря на некоторую разноречивость результатов исследований различных авторов, можно сделать следующие общие выводы в отношении тенденции изменения речного стока мелиорируемых водосборов в зонах избыточного и достаточного увлажнения:
- в первые годы после осушения происходит, как правило, увеличение годового и сезонного стока, обусловленное уменьшением суммарного испарения и сработкой запасов грунтовых вод;
в дальнейшем при интенсивном освоении мелиорируемых земель режим стока становится более выровненным, испарение
- (за счет транспирации) увеличивается, годовой сток приближается к своей первоначальной величине;
- модули максимального стока могут как увеличиваться, так и уменьшаться.
Одним из главных факторов изменения максимальных расходов является характер изменения аккумулирующей емкости водосбора. В бассейнах рек, водосборы которых сложены хорошо водопроницаемыми породами, после осушения наблюдается снижение максимальных расходов, а в бассейнах рек, сложенных слабо водопроницаемыми почво-грунтами, происходит некоторое их увеличение. Водно-физические свойства почво-грунтов определяют характер изменения объема стока весеннего половодья и внутри-годовое распределение стока. Для бассейнов, сложенных хорошо проницаемыми породами, снижение объема весеннего половодья компенсируется повышением стока в межень, т. е. происходит перераспределение стока в году.
Для определения снижения максимальных расходов под влиянием осушения рекомендуется следующая зависимость:
где — коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода под влиянием осушительных мелиорации; fM — степень мелиорированности бассейна, %.
Учет изменений максимальных расходов весеннего половодья позволяет уменьшать размеры гидротехнических сооружений, что приводит к уменьшению их стоимости.
В целом снижение максимальных расходов и увеличение стока в меженные (лимитирующие) периоды можно оценить как положительные изменения, вносимые осушительной мелиорацией.
|