Орошение полей

При орошении полей перед гидрогеоло­гом ставится задача установить условия и следствия филь­трации орошающей воды на грунты. Как уже было сказано, при орошении часть воды идет на питание растений — транспирацию, другая часть испаряется, а третья, проса­чиваясь, идет на питание подземных вод. Часто задача сво­дится к тому, чтобы выяснить, какое количество поливной воды может идти на питание подземной воды и в связи с этим насколько поднимется уровень последней. Кроме того, дол­жно быть выяснено, насколько опасен подъем воды в отно­шении возможности перенесения солей из недр на поверх­ность почвы или ее заболачивания.

Известны случаи, когда уровень грунтовых вод очень близок к поверхности (75—50 см), и в то же время нет никаких явлений, которые указывали бы на опасность засо­ления почвы. В других случаях уровень грунтовой воды лежит глубоко от поверхности (2,5—3 м и более), и в то же время наблюдается при орошении сильное засоление поч­вы. Это объясняется тем, что капиллярное поднятие воды не везде проявляется одинаково, не везде происходит оно одинаково интенсивно. Оно зависит в значительной мере от характера грунтов. Например, в районе Бухарского оазиса, где развиты песчаные почвы, несмотря на близкое стояние водоносного горизонта, засоления не наблюдается. В песках, размер зерен которых приближается к одному миллиметру, капиллярный подъем почти никогда не превы­шает 30 см. В глинистых разностях, в особенности в суглин­ках и лессах, отмечается высокий подъем воды. Например, на юге, у Черного моря и в Средней Азии, капиллярные подъемы достигают 3,5 ж. Следовательно, там уровень воды, находящийся от поверхности в 3,5 м, может оказаться кри­тическим с точки зрения вынесения солей на поверхность почвы. Вот это обстоятельство и должно быть освещено гид­рогеологами.

Иногда водоносный горизонт залегает еще более глубо­ко — на расстоянии 10—15 м от поверхности. Следовательно, как будто нет никаких оснований ожидать, что при ороше­нии начнется вынесение солей в почву. Для того чтобы выз­вать поднятие уровня подземной воды на 10—15 м, необхо­димо избыточнее увлажнение. Однако после превращения целины в орошаемый участок наблюдались явления осоле- ния и при глубоком залегании подземных вод. В некоторых районах Средней Азии были обнаружены подобные факты. Засоление проявлялось на участках, где вода залегала на глубине 6—7 м. Для выяснения причин засоления была сделана шурфов ка. Оказалось, что грунтовая вода была уже на глубине около 2 ж. В дальнейшем выяснилось, что под насыщенными водой слоями, которые вызвали осоление, находилась мало увлажненная порода. Объясняется подоб­ное явление строением лежащей над водоносным слоем толщи. В таких случаях вертикальный разрез над отложе­нием представляет неоднородную толщу. Если у поверх­ности лежит порода более проницаемая, а ниже менее проницаемая (хотя бы также подстилаемая весьма водопрони­цаемой), то возникает благоприятная обстановка для осоле- ния почвы. Поливная вода поступает в поверхностную толщу с определенной скоростью, соответствующей коэффи­циенту фильтрации этой толщи; переходя в менее водопро­ницаемую прослойку, она попадает в условия с меньшим коэффициентом фильтрации. В результате происходит нако­пление воды в верхней части толщи над слабопроницаемой прослойкой; образуется самостоятельный водный гори­зонт. Как только образовался этот дополнительный, или, как его иногда называют, «висячий» водный горизонт, он начинает питать капиллярные токи, достигающие поверх­ности почвы. В связи с сильным испарением соли выносятся в почву, происходит ее засоление. Основной водоносный слой, лежащий очень глубоко, никакого участия в этом процессе не принимает.

Подобное же явление засоления почв при глубоком зале­гании подземных вод наблюдалось в Голодной степи в резуль­тате того, что оросительные каналы — арыки функциони­ровали круглогодично. Это бывает в тех случаях, когда подаваемая для орошения вода используется расположен­ными в районе орошаемых полей поселками для водоснаб­жения и для водопоя домашнего скота. Для борьбы с повы­шением уровня грунтовых вод и осолением необходимо бетонировать стенки и дно арыков, что устраняет возмож­ность инфильтрации оросительных вод. Приведенные примеры показывают, как необходимо гидрогеологическое изучение всей толщи, лежащей между орошаемой поверхностью и зеркалом грунтовой воды.

В последнее время для борьбы с засолением почв при­меняется новый метод — вертикальный дренаж. Сущность последнего состоит в том, что при помощи насоса извлека­ют для орошения или грунтовые воды, если они достаточно обильны и пресные, или глубже лежащие напорные воды, удовлетворяющие гидротехническим и агрономическим тре­бованиям.

При использовании грунтовых вод путем вертикального дренажа (т. е. при помощи буровых колодцев) идущая на орошение грунтовая вода только частично возвращается обратно в водоносный горизонт; большая же часть ее рас­ходуется на транспирацию растениями и на испарение. Таким образом, не только устраняется возможность подня­тия уровня грунтовых вод, но и вызывается его пони­жение.

Если используются для орошения вертикальным дрена­жем напорные воды, то и в этом случае опасности повыше­ния уровня грунтовой воды нет. Изъятие воды из напорно­го водоносного слоя снижает его гидростатический напор, а следовательно, и возможность подпитывания грунтовых вод, поднимающихся через водоупорную толщу, напорными водами. Возможность использования вертикального дренажа для орошения полей подземными водами в тех райо­нах, где имеется недостаток поверхностной, и для предотвра­щения нарастания уровня грунтовых вод доказано с доста­точной убедительностью на примере Средней Азии.