Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
Водно-ресурсный потенциал Западно-Сибирского региона и его роль в устойчивом развитии мелиоративно-водохозяйственных систем АПК (на примере Алтайского края)
Автореферат докторской диссертации по сельскому хозяйству
|
Страницы: | 1 | 2 | 3 | |
СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ ДОКУМЕНТАГлава 3. Основные принципы и направления развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса аграрного производства Алтайского края
Исследованы системы сельскохозяйственного водоснабжения, техническое состояние водозаборных скважин, водопроводных сетей и сооружений, выполненаа оценка развития водохозяйственных систем, разработаны основные принципы использования водно-ресурсного потенциалаа для достижения целей социально-экономического развития края.
В Алтайском крае в последние десятилетия накопились такие же проблемы, как и во всем мелиоративно-водохозяйственном комплексе Западной Сибири и Российской Федерации в целом. Данное понимание проблемы нашло отражение в стратегических документах Алтайского края иа в Концепции федеральной целевой программы Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель России на период до 2020 года. Концепция утверждена распоряжением Правительства РФ от 27 августа 2009 года № 1235-р, в ней предусматривается восстановление и развитие мелиоративного фонда, реализация мер по орошению и повышению плодородия почв на мелиорируемых землях.
Некоторые методологические основы стратегического управления устойчивым развитием аграрного природопользования в регионе рассматриваются в работах Л.М. Бурлаковой, Ю.И. Винокурова, Б.А. Краснояровой и др., однако в них особое внимание уделено земельным ресурсам края. На наш взгляд, для АПК края ключевым приоритетом является развитие мелиоративно-водохозяйственных систем.
Важность сохранения и развития МВХК обусловливается тем, что он имеет многоцелевое назначение и обеспечивает подачу воды дляа питьевого и сельскохозяйственного водоснабжения, орошения, а также для обводнения территории и возрождения мелеющих рек и озер.
В настоящей работе обобщены данные о состоянии источников водоснабжения, основных сооружений сельских водопроводных сетей, проблемах их строительства и эксплуатации; предложены варианты их решения путема модернизации и повышения эффективности систем сельскохозяйственного водоснабжения.
Исследования выполнялись по двум взаимоувязанным направлениям: экологическое и техническое обоснование функционирования систем водопользования, оценка качества подземныха вод с целью устойчивости природных систем при мелиоративном и водохозяйственном воздействиях, защита водных объектов от загрязнения.
Практически во всех селах технический уровень строительства и эксплуатации водозаборных скважин низок, амортизационный срок большинства из них истек, что ведет к снижению их надежности и производительности. В работе установлены причины уменьшения дебита и предложены мероприятия по его восстановлению.
Степень надежности и эффективности систем сельскохозяйственного водоснабжения во многом определяется техническим состоянием, протяженностью, компоновкой разводящих водопроводных сетей и сооружений на них. Из числа обследованных населенных пунктов охвачено централизованным водоснабжением 18%, децентрализованным - 25%, а в остальных населенных пунктах - системы водоснабжения смешанные (57%).
Общая протяженность водопроводных сетей в сельских населенных пунктах края составляет более 8000 км. Техническое состояние водопроводов, а также проблемы, связанные с их строительством и эксплуатацией типичны для всех населенных пунктов края. Анализ технической характеристики водопроводных сетей, находящихся на балансе коммунальных служб, поселковых администраций и сельсоветов, показал, что износ сетей водопровода колеблется от 10 до 40% (год строительства 1980-1995) до 60-100% (годы строительства 1960-1979). Средний процент износа водопроводов составляет 60-75%. В последние пять лет в среднем за год строится и реконструируется не более 1% от общей протяженности сетей.
Общая норма водопотребления в селах в настоящий момент складывается из хозяйственно-питьевых нужд, полива приусадебных участков, нужд личного скота. Так как четкий учет воды отсутствует, о нормах водопотребления судить затруднительно, но в среднем на сельского жителя приходится не более 50 л/сутки. Для жителя, пользующегося водоразборной колонкой, показатель удельного водопотребления составляет 30 л/сутки, имеющего водопровод в доме - 120 л/сутки, проживающего в благоустроенном доме - 160 л/сутки.
Особую озабоченность вызывает состояние групповых водопроводов - Чарышского, Рубцовского, Тельмановского, строительство которых должно было решить проблемы обеспечения централизованным водоснабжением 285 населенных пунктов равнинной зоны, но разработанные проекты переброскиа подземных вод с помощью групповых межрайонных и межхозяйственных водопроводов питьевого назначения практически не были реализованы.
Сложившаяся ситуация с водоснабжением населения питьевой водой в сельских районах края определяется многими факторами, основными из которых являются следующие:
- расточительное водопользование, использование воды питьевого качества на производственные и технические нужды;
- большие потери (от 20% и более) питьевой воды у потребителей вследствие отсутствия материальных стимулов экономии воды, низкого качества санитарно-технической арматуры и уровня ее эксплуатации, неэффективного учета и контроля над расходованием воды;
- неэффективное использование подземных вод в качестве источников централизованного питьевого водоснабжения в результате недостаточной изученности гидрогеологических условий и сложившейся практики проектирования, направленной на применение типовых решений и проектов, которые зачастую не учитывают всех природных и экономических факторов;
- неудовлетворительное состояние водопроводной сети (25-80%), вследствие износа и обрастания металлических трубопроводов;
- загрязнение природных источников водоснабжения. Более 60% водозаборов подземных вод не имеют зон санитарной охраны, в пределах существующих - не всегда соблюдается режим хозяйственной деятельности;
- недостаточность бюджетных и внебюджетных инвестиционных ресурсов, выделяемых дляа развития системы питьевого водоснабжения.
Выходом из создавшегося положения может быть составление бизнес Цпланов на строительство и реконструкцию водопроводных сетей отдельных населенных пунктов или района в целом. В качестве одного из механизмов предотвращения некомпетентных решений может быть предложена процедура независимой экспертизы программ и проектов.
Значимым потребителем природных вод является также гидромелиорация, которая остается гарантом ускоренного восстановления АПК, его динамического развития и стабильности сельскохозяйственного производства.
В Алтайском крае накоплен значительный опыт проведения различных видов мелиорации сельскохозяйственных земель, важнейшим из которых является орошение в степной зоне. ФГУ Управление Алтаймелиоводхоз является основной организацией, эксплуатирующей МВХК края, иа входит в десятку крупнейших учреждений мелиоративного комплекса России. В федеральной собственности на его балансе находятся 388 км магистральных каналов с насосными станциями и сооружениями, 9 водохранилищ, в т.ч. Гилевский гидроузел с объемом водохранилища 472 млн. м3, 29 электрифицированных насосных станций, 230 км магистральных трубопроводов, 680 км коллекторно-дренажной сети. Общая стоимость основных фондов составляет 4,258 млрд. руб.
Гидромелиоративное строительство как составная часть водного хозяйства в последние годы на территории края характеризуется снижением объемов инвестиций, что привело к значительному уменьшению гидрогеолого-мелиоративных работ на орошаемых системах. Снизились объемы рекогносцировочных работ, количество скважин наблюдательной сети, а также количество лабораторных исследований (рис. 2).
Рисунок 2 - Объемы гидрогеолого-мелиоративных работ
Из общей площади сельскохозяйственных угодий Алтайского края ва 10,9 млн. га, орошаемые земли составляли на 1.01.09г. 70,2 тыс. га, из них функционировало - 29,5 тыс. га, в т.ч. поливалось только 21,5 тыс. га. На площади болееа 35 тыс. га требуется реконструкция или капитальный ремонт с заменой дождевальной техники, оросительной сети, насосно-силового оборудования. В настоящее время орошением в Алтайском крае занимается 40 хозяйств в 10 районах края, расположенных в основном в степной части региона (табл. 2).
Таблица 2- Динамика изменения площади и состояние орошаемых земель
по районам края (2009г.)
Районы |
Площади орошения, га |
Состояние орошаемых земель, га (хорошее/неудовлт.) |
||||
1994г. |
2002г. |
2009г. |
1994г. |
2002г. |
2009г. |
|
Немецкий |
11799 |
12318 |
12663 |
9584/673 |
9031/783 |
9988/607 |
Рубцовский |
21025 |
11405 |
9067 |
12533/5627 |
6907/3191 |
46/25/2356 |
Родинский |
9660 |
8315 |
8315 |
9503/157 |
8191/20 |
8191/20 |
Ключевский |
7465 |
7322 |
4566 |
4321/373 |
2420/314 |
2946/229 |
Славгородский |
6057 |
5588 |
5588 |
4432/575 |
4132/460 |
4172/477 |
Бурлинский |
6684 |
4976 |
1599 |
5319/659 |
3335/693 |
1247/189 |
Благовещенский |
9087 |
3862 |
3460 |
7832/624 |
3142/147 |
2657/108 |
Михайловский |
7246 |
4746 |
2196 |
7160/- |
3800/97 |
2052/14 |
Кулундинский |
5474 |
5119 |
1047 |
5148/324 |
4292/304 |
1025/- |
Угловский |
5565 |
3979 |
3979 |
5492/26 |
3644/125 |
3644/125 |
Всего по краю |
156579 |
101571 |
70207 |
134899/ 10242 |
81474/ 6535 |
55978/ 4163 |
С 1994 по 2009г. произошло сокращение площади орошаемых массивова на 55%. Анализ состояния орошаемых земель показывает, что тенденция развития негативных почвенных процессов и подъем уровня грунтовых вод сохраняется: в 1994г. 86% земель имели хорошее состояние, а в 2009г. - 79%. Незначительное уменьшение орошаемых площадей с неудовлетворительным состоянием (с 7 до 6%) связано только с выводом поливных участков из оборота.
Несмотря на сложную обстановку, сложившуюся на сегодняшний день в отрасли, Алтайский край входит в десятку российских регионов, имеющих наибольшие орошаемые площади. За Уралом он лидирует как по площадям поливов, так и по капитальным вложениям в мелиорацию. Системное обобщение многолетнего опыта развития МВХК в Алтайском крае, а также результатов научных исследований выявили необходимость развития адекватного современным условиям механизма водопользования.
Глава 4. Исследование химического состава подземных вод как
источников хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения
Изучены гидрогеохимические особенности равнинных и предгорных районов, произведена оценка качества подземных вод как источников питьевого водоснабжения, выполнен анализ их ирригационных свойств.
Приоритетным направлением использования пресных подземных вод является водоснабжение населенных пунктов. Химический состав питьевых вод является важнейшей характеристикой воды с точки зрения ее влияния на здоровье человека. Несмотря на невысокую минерализацию и кажущуюся простоту химического состава природные воды хозяйственно-питьевого назначения представляют собой достаточно сложные многокомпонентные гидрогеохимические системы и на территории Алтайского края отличаются большим разнообразием.
Всего на территории края насчитывается 119 месторождений пресных подземных вод с утвержденными эксплуатационными ресурсами. На большей части месторождений подземные воды (МПВ) оцениваемых водоносных комплексов (горизонтов), в основном, удовлетворяют нормативам. Некондиционность пресным подземным водам и водам с повышенной минерализацией (1-3г/дм3) придают отдельные компоненты (фтор, марганец, железо, барий) и некоторые другие. Из нормируемых элементов отмечается повсеместное пониженное содержание фтора при преобладании значений 0,2-0,5 мг/дм3 и поэтому обязательным условием эксплуатации разведанных МПВ является фторирование подземных вод.
Подавляющее число водозаборов края, эксплуатирующих подземные воды, работают на участках с неутвержденными запасами и представляют собой одиночные скважины. Для оценки качества воды было проведено опробование источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, которым охвачено более 50 сельских населенных пунктов в 16 районах Алтайского края, исследовано более 200 водных проб. Химический анализ воды выполнялся в Химико-аналитическом центре ИВЭП СО РАН (аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.516189). Качество водных проб оценивалось по отношению к действующим нормативам предельно допустимых концентраций (ПДК), изложенных в СанПиН 1.2.4.1074-01. Питьевая водаЕ.
Особенностью равнинных районов центральной и западной частей края (Благовещенский, Волчихинский, Родинский, Баевский, Ключевской, Егорьевский, Хабарский и др.) является распространение солоноватых вод практически во всех водоносных горизонтах и комплексах. В этих районах 14 населенных пунктов с населением более 20 тыс. человек используют подземные воды с повышенной минерализацией и жесткостью.
Централизованное и децентрализованное водоснабжение населенных пунктов, расположенных в предгорьях Алтая и Салаира, базируется в основном на использовании пластово-трещинных и трещинно-жильных подземных вод. Особенностью данных вод является их низкая минерализация. Кроме того, для целей водоснабжения здесь используются в основном подземные воды не глубокого залегания, которые в значительной мере подвержены поверхностному загрязнению.
Одним из показателей загрязнения подземных вод является содержание в них тяжелых металлов, в т.ч. токсичных. Концентрация определяемых микроэлементов в напорных подземных водах исследуемой территорииа в подавляющем большинстве точек не превышает ПДК, установленных для хозяйственно-питьевых и гигиенических целей. Тем не менее, повышенное по сравнению с фоном содержание таких элементов как хром, свинец, кадмий, ртуть свидетельствует о начале процесса загрязнения подземных вод.а Грунтовые воды, приуроченные к первым водоносным горизонтам в большей степени подвержены загрязнению различными стоками, но, тем не менее, широко используются сельским населением для хозяйственно-питьевых нужд.
В подземных водах отмечено также повышенное содержание соединений железа (от 3до 7 ПДК). Проблема использования подземных вод с повышенными концентрациями железа для питьевых целей стоит очень остро в Зональном, Краснощековском, Кытмановском, Рубцовском, Смоленском, Советском, Тогульском районах. Во многих пробах питьевых вод содержится значительное количество соединений марганца (Третьяковский, Рубцовский, Локтевский, Змеиногорский и др. районы). Аномальные концентрации элемента характерны для подземных вод коры выветривания палеозоя. Проведенные исследования показали, что присутствие тяжелых металлов в подземных водах связано, главным образом, с выносом солей из осадочных пород и выщелачиванием продуктов выветривания горных пород. Повышенные количества марганца, меди, цинка и железа в пресных подземных водах наблюдаются вблизи рудопроявлений. Другим источником поступления микроэлементов в продуктивные водоносные горизонты являются сельскохозяйственные и бытовые сточные воды. Тяжелые металлы, соединения азота обладают высокой биохимической активностью и поэтому, несмотря на их малое содержание, существенно влияют на качество подземных вод.
Одной из причин низкого качества воды, поступающей населению, является высокий износ водопроводных сетей и сооружений.
Результаты исследований свидетельствуют о низком в целом качестве питьевых подземных вод, что обусловлено как природными, так и техногенными факторами. Для решения проблем обеспечения населения края доброкачественной питьевой водой необходимо применение современных технологий водоподготовки с учетом технико-экономических показателей.
Оценка пригодности воды для орошения почв является одной из важнейших проблем гидромелиорации. В предлагаемой работе рассмотрены природные факторы, определяющие химический состав и минерализацию подземных вод. Для оценки пригодности подземных вод для целей орошения с учетом свойств почв и солеустойчивости сельскохозяйственных культур использовались две классификации. Первая предусматривает выделение четырех классов оросительной воды применительно к почвам с различным гранулометрическим составом и емкостью поглощения (табл. 3).
Таблица 3- Оценка качества оросительной воды по минерализации
Класс воды |
Минерализация воды для орошения почв |
||
атяжелые почвы, имеющие ППК > 30 |
средние почвы, имеющие ППК 15-30 |
алегкие почвы, имеющие ППК < 15 |
|
I |
0,2-0,5 |
0,2-0,6 |
0,2-0,7 |
II |
0,5-0,8 |
0,6-1,0 |
0,7-1,2 |
III |
0,8-1,2 |
1,0-1,5 |
1,2-2,0 |
IV |
> 1,2 |
> 1,5 |
> 2,0 |
Для оценки качества оросительной воды с учетом солеустойчивости сельскохозяйственных культур предложена вторая классификация (табл. 4).
Таблица 4 - Оценка качества оросительной воды по опасности развития
процессов
|
Группа воды |
Группы воды по степени опасности развития процессов |
|||
хлоридного засоления |
натриевого осолонцевания |
магниевого осолонцевания |
содообразования |
|
Cl- |
Ca2+/Na+ |
Ca2+/Mg2+ |
(CO32-+-HCO3-) - (Ca2++-Mg2+) |
|
I |
< 2,0 |
>-2,0 |
>-1,0 |
<1,0 |
II |
2,0-4,0 |
2,0-1,0 |
1,0-0,7 |
1,0-1,25 |
III |
4,0-10,0 |
1,0-0,5 |
0,7-0,4 |
1,25-2,5 |
IV |
>-10,0 |
<-0,5 |
<-0,4 |
>-2,5 |
Примечание: 1. Концентрация ионов, мг-экв/дм3. 2. ППК - емкость поглощения почв, мг-экв/100 г почвы.
Классы и группы воды равнозначны, понижение качества воды по одному из показателей приводит к соответствующему понижению класса. Применение воды I класса не имеет ограничений, вод II, III и IV классов - ограничено, при этом число ограничений возрастает к IV классу. При использовании воды III и IV классов (для орошения почв с высоким естественным плодородием) с целью причинения минимального ущерба им необходимы предварительная подготовка воды (деминерализация, детоксикация, химическая мелиорация и т.д.) и применение соответствующего комплекса агромелиоративных мероприятий.
Согласно принятой методике оценка качества подземных вод произведена по общей минерализации в зависимости от гранулометрического состава почв и величины их поглощающего комплекса (ППК), в результате определен класс воды. Результаты анализа приведены на диаграмме (рис. 3).
Рисунок 3 - Распределение проб воды (%) по классам в зависимости
от минерализации (неоген-четвертичный водоносный комплекс)
Подземные воды оценены также по результатам расчета ирригационных коэффициентов с точки зрения возможности развития негативных почвенных процессов (рис. 4).
Рисунок 4 - Распределение проб воды (%) по данным расчета
ирригационных коэффициентов (неоген-четвертичный комплекс)
Следует отметить, что данные, полученные при дисперсионном анализе химического состава подземных вод, свидетельствуют, что используемые методики ирригационной оценки дают неоднозначные, но сопоставимые результаты. Это объясняется разовым отбором проб воды и различиями природно-климатических и гидрогеологических условий.
Произведенные оценкиа качественного состояния ресурсов подземных вод и взаимосвязанной с ними среды позволяют дать комплексную рекомендательную или регламентационную характеристику степени риска или благоприятности их освоения, либо требуемых ограничений их использования.
Глава 5. Стратегическое управление ресурсами подземных вод
и территориальная организация водопользования
Изложены принципы оценки и картирования защищенности подземных вод, научно-методологические аспекты их рационального использования на основе зонирования территории (топологический уровень), предложен механизм управления ресурсами подземных вод.
Основой водохозяйственной политики устойчивого развития АПК являются восстановление и сохранение в стабильном состоянии природных вод с целью гарантированного водообеспечения населения и объектов сельскогохозяйства, или - реализация стратегии устойчивого водопользования.
Устойчивое водопользование должно характеризоваться балансом экономических, социальных и экологических сфер жизни; балансом между экономическими интересами водопользователей, рациональным использованием водных ресурсов, воспроизводством и защитой водных ресурсов. То есть в проблеме водообеспечения можно выделить социальный, экологический иа экономический аспекты, в которых заключается суть всего водного хозяйства. При этом автор не претендует на полноту раскрытия темы в данной диссертационной работе, сосредоточив внимание на основных, наиболее актуальных, на его взгляд, вопросах.
Оценки фактора опасности загрязнения подземных вод необходимы для более четкого понимания действий, требуемых для защиты качества подземных вод. При этом следует отметить, что угроза загрязнения пресных и слабосолоноватых подземных вод представляет во много раз большую опасность, чем угроза их количественной нехватки. Особенно остро стоит вопрос о загрязнение подземных вод, являющихся источником хозяйственно-питьевого водоснабжения.
При изучении и картировании защищенности грунтовых вод Верхнеобского артезианского бассейна, территориально совпадающего с равнинной частью Алтайского края, нами была выполнена качественная оценка природных условий защищенности. Оценка условий базировалась на четырех показателях зоны аэрации: глубина залегания грунтовых вод; литология пород; фильтрационные свойства отложений зоны аэрации. При составлении карты глубин залегания грунтовых вод использованы регионально-типологическая ландшафтная карта в масштабе 1:500000 на уровне местностей с проработкой всего материала в масштабе 1:100000 и последующей трансформацией и данные геолого-литологических разрезов, описанных при бурении разведочно-эксплуатационных скважин на воду.
Качественная оценка природных условий защищенности грунтовых вода выполнена на основе сопоставления категорий защищенности. Более высоким категориям защищенности соответствует большая сумма баллов. Обоснование баллов, соответствующих разным глубинам залегания уровня грунтовых вод, мощностям и литологии слабопроницаемых отложений, производится исходя из времени достижения фильтрующимися с поверхности земли загрязняющими веществами уровня грунтовых вод. В качестве исходной единицы для оценки баллов принято время фильтрации t1 через зону аэрации, сложенную хорошо проницаемыми породами (к~2 м/сутки) мощностью 10 м. Выделено пять градаций глубин залегания грунтовых вод: до 10, 10-20, 20-30, 30-40, свыше 40м. (табл. 5).
Таблица 5 - Глубина залегания зеркала ГВ, м
H, м |
H? 10 |
10<H?20 |
20<H?30 |
30<H?40 |
H>40 |
Баллы |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Мощности слабопроницаемых отложений в разрезе зоны аэрации разделены на 11 градаций: до 2, 2-4, 4-6, ... 18 - 20 и свыше 20м. По литологии и фильтрационным свойствам слабопроницаемых отложений выделяются три группы: а-супеси, легкие суглинки, (k ~ 0,1-0,01 м/сутки), с - тяжелые суглинки и глины (k < 0,001 м/сутки), b - (промежуточная между а и с) - смесь пород групп а и с (k ~0,01-0,001 м/сутки).
|
Страницы: | 1 | 2 | 3 | |
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству