No. 3-4, 2009 - CA Water Info

Э.Т. ПЯГАЙ, Я. КАКАЛЫЕВ
ГЕОЛОКАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ
ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ
Совершенствование системы земледелия и
ирригации, широкое внедрение современных водосберегающих
технологий полива, сокращение
непроизводительных потерь на инфильтрацию и
др. возможно при наличии совокупных данных
"гидрологического мониторинга". Он позволяет
оценить состояние земель, структуру их водного
баланса, прогнозировать развитие той или иной
экологической ситуации в зависимости от параметров
среды (зоны аэрации), технологии орошения,
условий водоотведения с мелиорируемых
земель и др.
В засушливых районах мира гидрологический
мониторинг сельскохозяйственных земель
направлен на решение широкого круга научных и
народнохозяйственных проблем: от конкретных
локальных задач регулирования среды обитания
растений до региональных и глобальных задач
рационального использования и охраны земель,
оценки состояния и прогноза развития процесса
деградации почв. Решение этих задач предусматривает
проведение целого комплекса мероприятий,
направленных на совершенствование научнометодического
сопровождения наземного мониторинга.
В зоне орошаемого земледелия гидрологический
мониторинг является одной из важнейших составляющих
сельскохозяйственного производства.
Вместе с тем, гидрологический контроль на
мелиорируемых землях не в полной мере соответствует
требованиям сегодняшнего дня и с научной
точки зрения, и с практической. Результаты
натурных экспериментов и режимных наблюдений
in situ (опытная площадка, участок, поле), обобщённые
в научной литературе и различного рода
рекомендациях, на практике используются недостаточно
эффективно. Этому есть несколько причин,
главная из которых – сложность, а иногда
невозможность экстраполяции полученных данных.
Попытки формализовать знания, полученные
на опытной площадке, в виде обобщённой аналитической
модели (ячейки) и "встроить" её в некое
пространство – матрицу (сельскохозяйственное
поле, массив орошения), не принесли желаемых
результатов из-за погрешностей, обусловленных
пестротой почвенного покрова и неоднородностью
строения зоны аэрации.
Следующий этап экстраполяции данных, полученных
in situ, или "сшивания" ячейки в матрицу,
связан с бурным развитием в 70-е годы ХХ в.
математического моделирования почвенных процессов.
Например, в мелиорации решение оптимизационных
задач или задач, связанных с регулированием
и прогнозом водного или солевого
баланса почв, осуществлялось по данным расчёта
влаго- и солепереноса в зоне аэрации. Практически
безграничные возможности численного
моделирования позволили, в частности, исследовать
особенности и закономерности формирования
водного режима зоны аэрации для широкого
спектра начальных и граничных условий.
Однако успехи в решении даже неограниченного
количества вариантов одномерных задач
влагопереноса на математических моделях не
позволили достичь главного в мелиоративном
почвоведении – регулирования и оперативного
контроля мелиоративного состояния орошаемого
поля.
В связи с этим в практике мелиорации обоснование
плана водопользования для каждого
конкретного орошаемого поля или массива проводится,
как правило, по сопряжённому анализу
схем гидромодульного районирования.
Следует отметить, что основной задачей
мониторинга орошаемых земель является, с одной
стороны, оперативное управление водно-солевым
режимом почв, а с другой – предотвращение
отрицательных последствий орошения (подтопление,
заболачивание, засоление). Однако известно,
что при поливе с использованием даже
современных технологий невозможно избежать
инфильтрационных потерь; в одном случае (капельное
орошение или дождевание) они меньше,
в другом (орошение по бороздам или напуском) –
значительно больше. В связи с этим очевидно,
что решение задачи оптимального водопользования
требует проведения комплекса мер: c одной
стороны – широкого применения современных
водосберегающих технологий полива, с другой –
совершенствования традиционной технологии
орошения. Рассмотрим возможности уменьшения
расхода воды на орошение и инфильтрацию
на примере полива по бороздам.
Известно, что при поливе по бороздам инфильтрационные
потери могут составлять до
50% оросительной нормы, что связано с неоправданно
высокими нормами орошения. Так, исследования,
проведённые нами в подгорной равнине
Копетдага (Центральная Азия), показали, что
при ширине междурядий 60 см водонасыщение
верхнего 50–60-сантиметрового слоя почвы остаётся
практически неизменным при увеличении
поливной нормы от 900 до 1600 м 3 /га. Это позволяет
в принципе сократить поливную норму почти
вдвое, что, в свою очередь, способствует
уменьшению инфильтрационных потерь. Объясняется
это тем, что зона аэрации, как правило,
неоднородна по литологическому составу и
строению. Поэтому в гидрофизическом отношении
она представляет собой гетерогенное тело с
крупными порами и трещинами, движение влаги
и солей в котором заметно отличается от их движения
в однородной среде.
При поливе по бороздам возникают зоны сосредоточенной
фильтрации, где преобладает гравитационный
влагоперенос по крупным порам и
18