экологическая экспертиза дьяконов (практики). Дьяконов К. П., Дончева Л. В
 Скачать 34.78 Mb.
|
|
Польдерные мелиоративные системы Они относятся как к осушительным, так и к осушительно-увлажнительным. По отношению к водоприемникам они подразделяют на приморские (защита территории от затопления морем), пойменные создаются в поймах и дельтах рек) и низинные (приозерные, противоводохранилищные — на мелководных и периодического затопления зонах водохранилищ). Наиболее распространенными являются незатопляемые польдеры сельскохозяйственного назначения. Затопляемые польдеры совмещают интересы сельского и рыбного хозяйства. Польдерная система представляет собой совокупность гидротехнических элементов, включающих дренажную сеть, сооружения для проса воды, оградительные (защитные) дамбы. Польдерная система может быть с машинным подъемом воды или самотечной. В качестве при мера приведена схема приозерного польдера Ленас в Литве (рис. 33). Основные ее элементы: насосная станция, защитная дамба, отстойник, нагорно-ловчий канал, дренажно-коллекторная сеть.  В связи с необходимостью рационально использовать водные ресурсы на польдерах и осушительно-увлажнительных системах создаются водооборотные системы. Они позволяют многократно использовать воды без сброса в транзитные водоприемники. Водооборотная осушительно-увлажнительная система включает в себя два водоема-накопителя (рис. 34). Один — в нижней части магистрального канала мы сбора дренажного стока и второй — в верхней части системы, куда собранный дренажный сток из нижнего водоема подается насосной станцией по напорному трубопроводу. Нижний пруд-накопитель проектируют в наиболее пониженной части системы, верхний — на высоких гипсометрических уровнях с тем, чтобы обеспечить самотечную подачу воды в увлажнительную сеть. Нередко верхний пруд-накопитель приходится ограничивать дамбами.  Основные требования, предъявляемые к воде для орошения: она должна быть по качеству пригодной для питания сельскохозяйствен ных культур; запасы и расходы ее в водоисточнике должны удовлетворять потребностям растений в воде в установленные сроки расчетной обеспеченности; водоисточник должен располагаться вблизи орошаемого массива, определяя наименьшие капитальные и эксплуатационные затраты. Исключение может быть в том случае, когда соображениям экологической безопасности или целесообразно приоритет может быть отдан более дальним водозаборам. Основная задача оросительных мелиорации — обеспечение обходимого водно-воздушного, теплового и питательного режимов почв на территориях, испытывающих недостаток влаги. Оросительные мелиорации классифицируют по трем основный признакам: » времени действия; » способу проведения; » цели орошения. По времени действия выделяется: а) регулярно действующее орошение (самотечное или с механическим водоподъемом); б) однократно действующие — паводковое и лиманное орошение. По способу проведения орошение делится на: а) распределение воды по поверхнсти почвы (поверхностный полив по бороздам, полосам или путем затопления отдельных участков); б) распыление воды в воздухе при помощи дождевальных установок, увлажняющих не только почву, но и растения и приземный слой воздуха; в) подпочвенное орошение ну тем подачи воды по дренам. Кроме увлажнительного орошения, широко распространены специальные виды, которые имеют узкоцелевое назначение. Среди них наиболее известны: а) удобрительное орошение, имеющее целью снабжение почвы и растений растворенными в воде питательными веществами; и) сточные воды; в) почвоочищающее (дезинфекционное) орошение, цель которого очистить почву от избыточных солей в почве и от вредителей растений; г) окислительное орошение, проводимое для окисления и заиления осушенных ранее заболоченных почв речными водами; д) отеплительное орошение водой, особо эффективное при борьбе с заморозками и удлиняющее вегетационный период; е) освежительное орошение, осуществляемое при помощи дождевальных машин и предназначенное для повышения влажности почв и приземного слоя воздуха, в результате чего возрастают затраты тепла на испарение и снижаются затраты энергии ни на турбулентный теплообмен между поверхностью почвы и атмосферой, что приводит к снижению температуры воздуха на 2—5°. Оросительная система представляет собой комплекс сооружений, подающий воду на поля в необходимое время и в нужном объеме. 11остоянно действующая оросительная система состоит из следующих элементов (рис. 35):  1. Водоисточника. 2. Водозаборного (головного) сооружения. 3. Магистрального канала или трубопровода. 4. Распределительных проводящих каналов или трубопроводом 5. Временной поливной сети и техники полива. 6. Водоотводящей (коллекторно-дренажной) сети. 7. Внутридорожной сети. 8. Полезащитных лесных полос. 9. Очистных сооружений дренажного стока и др. Режим орошения включает сроки, количество и норму поливов. По срокам поливы подразделяют на вегетационные, вневегетационные и специального назначения. Количество воды, подаваемой на поляопределяется оросительной и поливной нормами. Оросительная норма М (м3/га) — количество воды, которое необходимо подавать н 1 га орошаемой площади за оросительный период, чтобы получить проектную урожайность. М = Т— X— W— G, где Т — водопотребление, X— используемые осадки расчетной обеспеченности за вегетационный период, W — используемый запас влаги из почвы, G- объем воды, поступающей из грунтовых вод. Поливная норма характеризуется количеством воды, подаваемой на 1 га орошаемой площади за один полив. Сумма поливных норм равна оросительной норм Орошение должно создавать для каждой сельскохозяйственной культуры, которая имеет свое удельное водопотребление (количество воды в г, необходимое для создания одного грамма сухого органического вещества), в конкретных условиях оптимальный водный, воздушный и пищевой режимы почвы. Поэтому важное значение имеют физиологические свойства растения, почвенные и погодные условия. 13.3. Пространственно-временная организация зон влияния осушитсльных систем Принципиальная схема изменений природно-территориалыь комплексов под влиянием осушения показана на рис. 36.  Осушение есть уничтожение гидроморфных комплексов, лесной и кустарниковой растительности, нивелировка местных локальных природных различий путем прокладки дренажа, при ведения культур технических работ, известкования, внесении минеральных и органических удобрений. Это приводит к формированию антропогенного ландшафта с при сущими ему процессами мелиоративной эрозии, дефляции, минерализации и сработки торфяной залежи, уплотнения почвы, перестройки орнитофауны и др. При этом появляются новые свойства ландшафты увеличение пожарной опасности, уменьшение продолжительности безморозного периода и снижение температур воздуха и на поверхности почвы ночью, сокращение и даже исчезновение некоторых видов естественной фауны. Влияние осушения происходит через поверхностные и грунтовые воды (дренажный сток). Гидрологическое влияние изучено достаточно подробно на примере Полесья. Осушение способствует увеличению годового стока в пределах точности гидрометеорологических исследований, достоверно в первые годы, за счет сработки «вековых» запасов болотных вод. В период интенсивной вегетации растений сток снижается. Максимальный весенний сток возрастает, но максимальный сток малой обеспеченности снижается. Минимальный сток после осушения возрастет в 1,7—3,8 раза; увеличивается и летний меженный сток. В целом внутригодовое распределение стока становится более равномерным. Размер зоны гидрогеологического влияния определяется: глубин и дренажа, расстоянием между дренами регулирующей и проводят и сетей, типом регулирования, литологическим составом пород, мощностью водоносного горизонта, уклонами рельефа, сезонными методными условиями и др. Ширина зоны влияния может составлять от нескольких десятков метров до 3—6 км. Снижение уровня грунтовых вод определяет две цепочки причинно-следственных связей: одна проявляется в изменении ландшафтно- геохимических условий, почвенного и растительного покрова; другая связана со снижением затрат тепла на физическое испарение, изменениями в структуре радиационного и теплового балансов, что наряду с альбедо деятельной поверхности формирует новый микроклимат. Микроклиматический эффект осушения наиболее ярко проявляется в изменении температуры на поверхности почвы. В летнее время осушенном болоте в дневные часы температура поверхности почвы обычно на 2—5 "С выше, чем на болоте. Осушение приводит к росту суточной амплитуды температуры в разные сезоны года от 2,5 до 6,5 С Значения минимальных температуры на поверхности почвы снижаются на 1—3°. Выравнивание рельефа после осушения и проведение культуртехнических работ снижают шероховатость поверхности и при водят к увеличению скорости ветра по сравнению с неосушенных болотом в дневные часы на 1—1,2 м/с. Удаление кустарников и сглаживание полей приводят к значительному перераспределению снежного покрова и его метелевому переносу. Основная часть осушенных земель, за исключением пограничных зон с лесами, имеет запас влаги на 10-15% меньше средних фоновых значений. Осушение приводит к большей глубине промерзай осушенного торфяника, на 20-30 см, что характерно для условий Карелии, Полесья, Смоленской области и Мещеры. Таким образомосушением связано появление новых устойчивых черт в режимах тепла и влаги, в микроклимате прилегающей территории, наибе ярко — на массивах осушения площадью более 500 га. Ландшафтно-геохимические аспекты воздействия осушителыных систем на прилегающую территорию. И. А. Авессаломовой разработки принципиальная схема перестройки геохимических ландшафтов при осушении (рис. 37). Задачи проектирования заключаются в следующем.  Первая — оценка плодородия осушенных земель с позиций геохимических факторов урожая и норм внесения минеральных удобрений Сложность ее решения заключается в том, что процессы, протекающих на осушительной системе, противоречивы. С одной стороны, в результате осушения происходит перестройка гидроморфного ряда почв в антоморфный, усиление в них зональных процессов, что приводит к формированию более плодородных почв. С другой стороны, при трансформации осушенных почв, обработке торфа и выносе химических элементов с урожаем наблюдается отрицательный баланс органического вещества несбалансированность круговорота зольных элементов. Вторая — расчет потерь питательных элементов с однонаправленным дренажным стоком и оценка возможной «химической» эрозии и Уничтожение или сокращение природных геохимических и биологических барьеров (низинных болот) способствует выносу химических элементов из ландшафта. Потенциально это является предпосылки для снижения качества вод и загрязнения, что создает условия евтрофирования водоемов и снижения рыбопродуктивности. Третья задача — расчет качества дренажных вод и качества поверхностных вод местных рек и озер. Результаты исследований в Мещере позволили установить основные черты ландшафтно-геохимических изменений. Результатом интенсификации биологического круговорота элементов лугово-болотных супераквальных ландшафтов явилось увеличение содержания подвижных форм элементов в почве. В верхних горизонтах мелиорированных почв растет содержание подвижного N и Р по сравнению с торфами низинных болот. Это свидетельствует об улучшении обеспеченности ландшафтов элементами питания растений. Под культурными луга резко увеличивается азот нитратов по сравнению с аммонийным. В пахотном горизонте он может возрастать в 20 раз, тогда как соотношение между этими формами в низинных болотах противоположно. Другой аспект функционирования осушительной системы, снизанный с интенсификацией бика, — изменение состава вод суперак вальных ландшафтов по сравнению с исходным. Наблюдается увеличение минерализации грунтовых вод лугово-болотных агроландшафтов, интенсивности водной миграции Са, С1, снижение содержании Сорг и общего азота. Многие биогенные элементы мигрируют в состав органических соединений. Новым признаком осушенных почв и на прилегающей территории является их окислительно-восстановительная вертикальная зональность. В верхней части профиля до 20—35 см формируются окислительные условия; Рh возрастает до 360—430 мВ. Далее преобладают востановительные условия. На контакте обстановок возникает площадной кислородный барьер. В зоне закрытого дренажа при выходе глеевых вод из труб возникают локальные кислородные барьеры. Интегральным показателем последствий геохимической перестройки ландшафтов выступает сток дренажных канав. Эти воды в лесной зоне чаще всего относятся к гидрокарбонатно-кальциевым; они минерализованы. Характерен вынос Са, С1, сульфат-иона и соединений азота. Потеря вещества с дренажным стоком относится к отрицательным последствиям функционирования осушительных систем. В районах с обилием озер, которые принимают дренажный сток, снижается рыбопродуктивность и возникают благоприятные условия для евтрофирования. Структура зоны влияния осушительных систем В зоне гидрогеологического влияния спустя 10—15 лет после их создания четко обозначаются две подзоны: структурной перестройки компонентов ПТК и подзона количественных изменений; вторая подзона иногда мелкоконтурна и фрагментарна. В пределах подзон влияния прослеживаются пояса увеличения и снижения биологической продукции ландшафта. Конкретные значения вертикальных и горизонтальных границ под-зон и поясов влияния носят региональный характер. Все типы леса в зоне влияния осушительной системы следует разделить на три группы: и избыточно увлажненные до создания дренажа, где глубина фунтовых вод за вегетационный период обычно менее 0,6 м (для почв легкого механического состава); произрастающие в оптимальных условиях атмосферно-грунтового увлажнения (глубина грунтовых вод 0,7—1,2 м) и леса, испытывающие периодический недостаток влаги (уровень грунтовых вод летом может быть до 2 м и более). В качестве примера реакции древесного яруса на понижение уровня фунтовых вод в пределах подзоны структурной перестройки ПТК в табл. 11 приведены результаты исследований в Мещерской низменности и вне влияния Вожской осушительной системы площадью около 700 га. Таблица 11 Границы поясов влияния Вожской осушительной системы на древесный ярус
Четыре принципиальных вывода следуют из анализа динамики прироста деревьев, относящихся к зоне влияния осушительной системы. 1. Граница положительного и отрицательного влияния зависит от типа леса; ареал влияния больше в сосновых лесах, чем еловых, так как ель имеет поверхностную корневую систем На отметках свыше 1,7 над дренажем такого влияния не прослежено. Снижение прироста в сосняках обнаружено до 2,5 2. Спустя 12—15 лет после создания осушительной системы ослабевает ее влияние на прирост из-за ее «дряхления» и рос придаточных корней. Растения приспосабливаются к ново г уровню почвенно-грунтовых вод. 3. Влияние осушения проявляется на фоне сезонных и многолетних колебаний метеорологических условий. В засушливые го,1 для условий Полесья, Мещерской низменности ареал отрицательного воздействия больше, чем во влажные и умеренно теплые годы. 4. Ширина зоны гидрогеологического влияния на продуктивность лесов на Вожской системе составила 160-250 м. Площадь влияния 450 — 500 га, или около 70% к площади осушенных болот. Влияние осушения на луговые комплексы требует длительных стационарных наблюдений за их видовым составом и продукцией фитомассы. Сравнительный анализ видового состава и продукции лугов на разных гипсометрических уровнях (от низинных болот до суходольных лугов) попарно, когда одна из групп расположена в предполагаемой зоне влияния, а другая вне ее, позволил сделать региональные выводы для Мещерской низменности, которые можно экстраполирован, на Полесский род ландшафтов. 1. Размер зоны влияния носит пульсирующий характер. Она больше в сухие годы. 2. Знак влияния на продуктивность дифференцирован по высотным уровням. В целом снижение продуктивности лугов за 15 лет составил 20%. В наибольшей степени снижение фитопродукции происходит на мезофильных лугах, где глубина вод до осушения была 0,2—0,6 м, а в настоящее время — 0,4—1,0 м. 3. Выявлена четкая дифференциация знака влияния по годам и пределах одного гипсометрического уровня. 4. Изменения в видовом составе лугов в зоне влияния осушитель ной системы свидетельствовали о заболачивании лугов спустя 15 лет после ее создания, что связано с «дряхлением» системы. На это указывает динамика прироста древесного яруса. После реконструкции Вожской системы в середине 80-х годов вновь проявилась тенденции к их ксерофитизации. |