Ю. Д. Федотов мелиоративная география конспект
| Вид материала | Конспект |
- Живописец Федотов Павел Андреевич, 93.55kb.
- Учебное пособие Саратов 2011 Рецензен, 369.27kb.
- Основная образовательная программа по специальности «география» 050103 (032500), 45.08kb.
- Формирование экономических понятий при изучении географии мирового хозяйства, 29.04kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине "география северного кавказа" для студентов,, 265.46kb.
- Программа по дисциплине опд. Ф. 11 "Экономическая, социальная и политическая география", 377.43kb.
- География для среднего (полного) общего образования, 253.55kb.
- Рабочая программа учебного курса «Социальная и экономическая география мира», 488.27kb.
- Лобановой Татьяной Анатольевной. Тема урок, 102.01kb.
- Конспект учебного занятия по курсу «Краеведение», 6 класс Тема, 453.8kb.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Выделите основные этапы в развитии мелиоративного преобразования окружающей природной среды.
2. Оцените вклад в развитие мелиоративной науки в России работ В. В. Докучаева, А. И. Воейкова, А. Н. Костякова.
3. Расскажите о возникновении мелиоративной географии. Назовите предмет и объект мелиоративной географии.
4. Назовите основные принципы мелиоративно-географических исследований.
5. Какие методы применяют мелиоративно-географических исследованиях?
2. ВОДНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ
2.1. Водные мелиорации: основные виды и эколого-хозяйственное значение.
2.2. Потребность в водных мелиорациях.
2.3. Оценка природных условий для водных мелиораций.
2.4. Техника и способы проведения осушительных мелиораций.
2.5. Техника и способы проведения оросительных мелиораций.
2.6. Водохранилища как средство водных мелиораций.
2.1. Водные мелиорации: основные виды и эколого-хозяйственное значение
В
Заболоченные земли
одная мелиорация – один из основных видов мелиораций, способ связанный с перараспределением влаги в ландшафте. Свыше 50 % поверхности суши занимают аридные и семиаридные земли. Значительная часть этой территории страдает от недостатка влаги. С другой стороны значительная часть земель, расположенных в лесной зоне, в поймах рек страдает от избыточного увлажнения. Избыток влаги нередко сочетается с недостатком тепла в воздухе и почве и слабой аэрацией почв. Здесь же в лесной зоне расположены огромные массивы заболоченных земель. Нередко избыток влаги в одни периоды чередуется с недостатком ее в другие периоды. Как избыток, так и недостаток влаги сказывается на продуктивности сельскохозяйственных культур. Кроме того, необходимо отметить, что водные ресурсы на Земле распределены крайне неравномерно. Гидрологический режим многих рек неустойчив в течение года. Распределение речного стока неблагоприятно для сельского хозяйства.
К водным мелиорациям относят орошение, осушение и обводнение.
Г
Обводнение земель
идромелиорации позволяют устранить диспропорцию в отношении природных факторов и создать оптимальный режим тепла и влаги, необходимый для земледелия. Значение водных мелиораций заключается в следующем: 1) обеспечивают оптимальный режим тепла и влаги в ландшафте; 2) способствуют резкому повышению биологической продуктивности земель (производство зерна, хлопка, овощей, кормов, фруктов, винограда, бахчевых культур); 3) улучшают санитарное состояние территории; 4) позволяют создать запасы поверхностного стока.
2.2. Потребность в водных мелиорациях
Гидромелиоративные мероприятия известны уже давно. В Египте, Китае, Индии, Средней Азии, Месопотамии оросительные каналы, плотины, дамбы создавались 2 – 3 тысячелетия назад. К началу ХIХ в. площадь орошения составила 8 млн. га, к концу ХХ в. 250 млн. га [4]. Сейчас основная доля сельскохозяйственной продукции во всем мире выращивается на мелиорированных площадях.
Сейчас мелиоративное строительство основывается на современной технической базе с применением строительных машин и материалов. В настоящее время во всем мире построено множество водохранилищ и небольших прудов, прорыты оросительные каналы.
Природные условия ландшафтов, в первую очередь увлажненность территории определяют потребность в гидромелиорациях. При оценке естественной увлажненности территории используют метод гидротермических коэффициентов. При расчетах чаще всего используют коэффициенты Г. Т. Селянинова, Д. И. Шашко, Н. Н. Иванова, С. Л. Миркина, коэффициент испарения А. М. Алпатьева, индекс сухости М. И. Будыко.
Разные сельскохозяйственные культуры нуждаются в неодинаковом количестве влаги в разных зонах увлажнения и в разные периоды вегетации. Для этих целей рассчитывается норма орошения. Норма орошения – общее количество воды, которое должно быть дано определенной культуре за весь вегетационный период. Вегетационный период – период года, в течение которого растут (вегетируют) растения. Норма орошения определяется по формуле А. Н. Костякова [2]: М = Е – Ро – W + Ео [м3/га], где Е – общее водопотребление, Ро – количество осадков, поступающее в активный слой почвы, W – запасы влаги в активном слое почвы (0,5 – 1,0 м), Ео – испарение с поверхности почвы. W = Wо – W1, Wо – влага в почве в начале вегетационного периода, W1– влага в почве в конце вегетационного периода. Различают поливы вегетационные и влагозарядковые. При орошении важное значение имеет режим орошения. Режим орошения – это норма и сроки орошения.
Для детальных расчетов норм орошения необходимо знать потребность растений во влаге. Методы определения потребности растений во влаге: 1) по испаряемости; 2) по запасам влаги; 3) по тепловому балансу; 4) по коэффициенту водопотребления.
Для осушения территории важным показателем является норма осушения. Норма осушения – расчетная глубина залегания грунтовых вод. Она зависит от времени года, типа почв, сельскохозяйственных культур. Например, рекомендуемая норма осушения на торфяных почвах для овощных культур 60 – 100 см, для садов – 110 – 120 см.
2.3. Оценка природных условий для водных мелиораций
Для проведения водных мелиораций необходима оценка природных условий той или иной территории. Единой методики оценки территории для целей гидромелиорации нет, но существующие методики близки. Методика крупномасштабных исследований включает следующие исследования: 1) инженерно-геологические; 2) геоморфологические; 3) гидрогеологические; 4) микроклиматические; 5) гидрологические; 6) почвенные; 7) геоботанические.
Инженерно-геологические исследования включают анализ геологического строения территории (тектоника, стратиграфия и литология отложений), водно-физических свойств почвогрунтов (плотность, пористость, объемный вес скелета, водопроницаемость, воздухопроводимость, влажность и др.).
Геоморфологические исследования включают изучение типов и форм рельефа, крутизны и экспозиции склонов, амплитуды высот, показатели расчлененности рельефа, линии поверхностного стока, проявления экзогенных процессов и др.
Гидрогеологические исследования направлены на изучение уровня и режима грунтовых вод, их минерализации и химического состава, глубины залегания водоупоров.
Микроклиматические исследования включают изучение температуры воздуха и почвы, режима выпадения атмосферных осадков, влажности воздуха, определение сумм активных температур воздуха за период со средними суточными температурами воздуха выше 10 оС, продолжительность безморозного периода и др.
Гидрологические исследования направлены на изучение поверхностных водных объектов (скорость течения воды, расход воды, минерализация и химический состав воды, озерность и заболоченность водосборов, средневзвешенный гидравлический уклон и др.).
Почвенные исследования включают изучение кислотности, щелочности, содержания гумуса, основных элементов питания (N, P, K), макро- и микроэлементов, влажности, щебнистости и смытости почвы и др.
Геоботанические исследования направлены на изучение естественной растительности.
Результатом отраслевых исследований для целей гидромелиорации являются карты (инженерно-геологическая, геоморфологическая, гидрогеологическая, почвенная, геоботаническая, комплексная) и подробное покомпонентное описание территории строительства мелиоративного объекта.
При среднемасштабных и мелкомасштабных исследованиях значительных площадей и недостатке фактического материала используется ландшафтный подход. Отдельные ландшафты подробно изучаются, затем изученные данные распространяются на всю территорию исследования. Результатом исследования является оценочная ландшафтная карта.
- Техника и способы проведения осушительных мелиораций
Осушение – система инженерных мероприятий, направленная на снижение уровня грунтовых вод, а также удаление излишков воды из почв и горных пород. Оно осуществляется в целях улучшения водно-воздушного режима почв, повышения их плодородия, оздоровления местности, добычи торфа, устройства дорог и других инженерных коммуникаций. Различают два вида осушения: 1) регулирование поверхностного стока и поступления избыточных поверхностных вод; 2) регулирование оттока и притока избыточных грунтовых вод. Выделяют три способа осушения: 1) открытый дренаж – искусственное понижение уровня грунтовых вод путем создание открытых дрен – канав, траншей (рис. 3); 2) подземный дренаж – искусственное понижение грунтовых вод путем их подземного отвода по трубам; 3) обваловывание – создание земляных валов для отвода поверхностного стока. Подземный дренаж в зависимости от использованного материала бывает: 1) гончарный (используются керамические трубы); 2) деревянный (используются бревна и доски); 3) каменный (используется камень); 4) бетонный (используются бетонные трубы); 5) пластмассовый (используются пластмассовые трубы); 6) земляной (или кротовый).
Основными видами осушения являются: осушение болот, осушение заболоченных земель, польдерное осушение (рис. 4). Специфичным видом осушения является польдерное осушение. Польдерными системами осушения называются такие системы, в которых осушаемая территория защищена от затопления насыпными валами. Польдериый способ осушения позволяет управлять удалением стока с обвалованной территории и использовать воду в засушливые периоды на увлажнение почвы. На заболоченных почвах, подстилаемых песчаными отложениями с хорошей водопроницаемостью мощностью до 25 – 30 м, применяется комбинированная схема осушения – сеть открытых каналов, проложенных через 400 – 600 м, и впадающих в них малоуклонных или бсзуклонных дрен, что позволяет уменьшить глубину каналов.
Рис. 3. Разрез дренажной траншеи: 1 – дренажный (фильтрующий) слой щебня; 2 – тренажная труба; 3 – водопроницаемый грунт (песок); 4 – плодородный слой земли (дерн).
Кроме естественных условий, пригодных для строительства польдерных систем, такие условия можно создавать при помощи деятельности человека. Особенно расширяется строительство польдсрных систем зимнего незатопляемого типа. Польдерные системы летнего затопляемого типа проектируют в исключительных случаях – для использования земель под посевы многолетних трав, выдерживающих длительное затопление. Польдерные системы расположены в поймах Днестра, Днепра, Десны и Припяти.
Рис. 4. Польдерная система осу-шения (Л. П. Зеленка, Ю. А. Юшкаускас, 1962): 1 – насосная станция, 2 – магистральный канал, 3 – отводящие каналы, 4 – ог-радительная дамба, 5 – водо-приемник, 6 – граница водосбора, 7 – поперечное сечение земляной дамбы.
Осушительная система включает следующие основные элементы: 1) регулирующая осушительная сеть – дрены для отвода избыточной влаги с массива осушения; 2) проводящая собирательная сеть – водоотводные и магистральные каналы, производящие отвод воды за пределы площади осушения; 3) водоприемник (искусственный водный объект, река, ручей); 4) оградительная сеть – ловчие каналы для отвода грунтовых и поверхностных вод со смежных территорий; 5) шлюз-регулятор (рис. 5).
Рис. 5. Схема самотечной осушительной системы (К. Н. Дьяконов, В. С. Аношко, 1995): 1 – водоприемник, 2 – магистральный канал, 3 – нагорный канал, 4 – открытый коллектор, 5 – закрытый коллектор, 6 – открытые осушители, 7 – закрытые осушители (дрены), 8 – дорога, 9 – устье, 10 – шлюз-регулятор, 11 – смотровой колодец, 12 – мост, 13 – труба переезда, 14 – водохранилище, регулирующее сток.
Рис. 6. Мелиоративный канал (К. Н. Дьяконов, В. С. Аношко, 1995): 1 – кавалькар, 2 – глубина канала, 3 – заложение откосов, 4 – дно, 5 – глубина воды, 6 – откос, 7 – бровка, 8 – берма.
2.5. Техника и способы проведения оросительных мелиораций
Орошение – система мероприятий направленных на искусственное увлажнение почвы и поверхности растений путем подачи воды из водного источника (наземного или подземного).
По методам подачи и распределения воды на поля выделяют следующие способы орошения: 1) аэрозольное; 2) поверхностное; 3) дождевание; 4) внутрипочвенное; 5) подземное; 6) лиманное.А
Аэрозольное орошение
эрозольное (или мелкодисперсное) орошение направлено на улучшение микроклимата полей. Специальные установки создают мельчайшие капли воды. Во время заморозков при таком увлажнении повышается температура приземного слоя воздуха. Этот способ применяется в садах, виноградниках, в теплицах.
Поверхностное орошение – вода самотеком поступает на поливную площадку и впитывается в почву, создавая в ней запасы влаги. Существует несколько разновидностей этого способа, главные из них – затопление, напуск и бороздной полив (рис. 6).
Рис. 6. Классификация поверхностных способов полива (Б. Г. Штепа, 1975): А – сплошное затопление, Б – напуск по полосам, В – полив по бороздам, Г – выборочное затопление.
При затоплении участок поля (чек) заливается слоем воды глубиной 10 – 15 см. Таким образом, например, выращивают рис.
П
Рисовые чеки
ри поливе напуском вода самотеком распределяется равномерно тонким слоем по поверхности длинных полос и в процессе движения проникает в почву. Длина полос от 75 до 300 м, ширина от 1,8 до 7,2 м, высота земляных валиков – 10 – 15 с. При бороздном способе вода поступает по бороздам и проникает в почву в боковом направлении. Этот способ используется для полива овощных, технических и кормовых культур.
При орошении дождеванием вода поднятая насосами из источников орошения разбрызгивается при помощи специальных машин в виде дождя (рис. 7). Существует три вида дождевальных систем: стационарные, полустационарные и передвижные. Для орошения используются как правило такие поливальные установки как «Фрегаты» и «Волжанки».
Рис. 7. Орошение дождеванием
Внутрипочвенное орошение позволяет увлажнять корневые системы сельскохозяйственных растений и создавать оптимальную влажность почвы, вносить с водой минеральные удобрения. По способу подачи воды такое орошение может быть: вакуумным (вода поступает в почву в силу сосущих свойств почвы – адсорбции), безнапорным (в почве происходит капиллярное движение воды), напорным (вода поступает в почву под гидродинамическим напором). Внутрипочвенное орошение применяют в теплицах, садах, огородах и виноградниках.
П
одземное орошение осуществляется подачей воды снизу капиллярным путем из заложенных в почве на глубине 40 – 50 см от ее поверхности специальных труб, которые имеют отверстия. При подземном орошении почвенная корка не образуется.
Лиманное орошение применяется при наличии естественного поверхностного стока (рис. 8). На поверхности стока сооружаются земляные валы или дамбы высотой от 0,5 до 2,0 м. Стекающие с водосбора талые или паводковые речные воды задерживаются на полях и поглощаются почвой, а излишки воды сбрасываются по концам боковых дамб или через водоспуски, устраиваемые в дамбах. Продолжительность стояния воды не большое (до 10 суток), глубина затопления лиманов до 0,8 м.
Рис. 8. Схема лиманного орошения: 1 – коренной борт долины; 2 – река; 3 – плотина; 4 – лиман 1-го яруса; 5 – лиман 2-го яруса; 6 – лиман 3-го яруса; 7 – надпойменная терраса; 8 – склон (В. Б. Михно, 1984)
Оросительная система включает следующие основные элементы: 1) источник орошения (участок реки, искусственный водный объект, подземные воды); 2) водозаборное сооружение или насосная станция; 3) главный (магистральный) канал; 4) распределительные каналы; 5) временная оросительная сеть (выводные и поливные борозды); 6) водоотводная сеть для сброса излишней воды и дренажа на участках с близким залеганием уровня грунтовых вод; 7) шлюз-регулятор (рис. 9).
Рис. 9. Оросительная система (К. Н. Дьяконов, В. С. Аношко, 1995): 1 – источник орошения, 2 – головное сооружение, 3 – магистральный канал (АБ – холостая часть, БВ – рабочая часть), 4 – межхозяйственные распределители, 5 – хозяйственные распределители, 6, 7 – распределители участков, 8 – временные оросители, 9 – водозаборная сеть, 10 – дороги, 11 – арматура оросительной сети, 12 – полезащитные полосы, 13 – вспомогательные устройства.
2.6. Водохранилища как средство водных мелиораций
Важный элемент водных мелиораций – искусственные водные объекты. К ним относят водохранилища, пруды, копани, речные каналы. Водохранилища – искусственный водоем с замедленным водообменном, емкостью более 1 млн. м3, уровневый режим которого искусственно изменен и постоянно регулируется гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов воды (рис. 10). Водохранилища подразделяются: по генезису на речные долинные, наливные, смешанные, озера-водохранилища, водохранилища на временном водотоке; по форме на пойменные (русловые), долинные, озеровидные, водохранилища сложной формы; по характеру регулирования стока различают водохранилища многолетнего, сезонного (годичного), месячного, недельного и суточного регулирования; по трофности и выраженности процесса евтрофирования на дистрофные, олиготрофные, мезотрофные, евтрофные, полиевтрофные и гиперевтрофные; по качеству воды (сапробности) на олигосапробные (чистые), альфасапробные (слабо загрязненные), бетасапробные (средне загрязненные) и полисапробные (сильно загрязненные). Первые водохранилища появились в 3-м тысячелетии до н. э., но лишь во второй половине ХХ в. создание водохранилищ приобрело планетарный характер. Влияние водохранилищ на природу окружающих ландшафтов значительное и многостороннее.
Рис. 10. Водохранилище
Позитивная роль водохранилищ заключается в обеспечении водой и регулировании ее использования для орошения сельскохозяйственных земель, водоснабжения населенных пунктов, обводнения пастбищ, энергоснабжения экономики.
Негативное влияние водохранилищ проявляется в следующем: 1) подтоплении и заболачивании прилегающих территорий; 2) изменении русловых процессов; 3) изменении микроклимата; 4) изменении растительного покрова прилегающих ландшафтов. Для устранения неблагоприятных последствий осуществляются такие мелиоративные мероприятие как строительство защитные дамб, устройство для прохода рыбы, дренаж в зоне избыточного подтопления.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
- Как определяется потребность в водных мелиорациях?
- Что включает в себя оценка природных условий для гидромелиораций?
- Что такое подземный дренаж? Какие виды подземного дренажа Вы знаете?
- Назовите основные элементы осушительной системы.
- Перечислите основные способы орошения.
3. ЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕЛИОРАЦИИ
3.1. Потребность в земельных мелиорациях, их хозяйственное
значение.
3.2. Противоэрозионные мелиорации.
3.3. Химические мелиорации.
3.4. Культуртехнические мелиорации.
3.5. Рекультивация земель.
- Потребность в земельных мелиорациях, их хозяйственное
значение
Земельные мелиорации – система технических и организационно-хозяйственных мероприятий по улучшению почвенно-земельных ресурсов. Объект воздействия земельных мелиораций почвенно-земельные ресурсы.
К земельным мелиорациям относят следующие виды и разновидности (табл. 2).
Т а б л и ц а 2
Основные виды и разновидности земельных мелиораций
| Вид мелиорации | Разновидность мелиорации |
| Почвозащитная | Противоэрозионная |
| Противодефляционная | |
| Культуртехническая | Землеочистная |
| Планировочная | |
| Почвоулучшающая | Оструктуривающая |
| Мульчирующая | |
| Химическая | Солеобогатительная |
| Кислоторегулирующая | |
| Почвоукрепляющая | |
| Санитарно-дезинфекционная | |
| Рекультивационная | Подготовительная Горно-техническая Биологическая |
П
очвенный покров представ-ляет собой глобальную почвенно-экологическую систему. С точки зрения жизни человека почва играет исключительно важное значение. Главной особенностью почвенно-земельных ресурсов является их количественная и качественная ог-раниченность. В настоящее время во всем мире используется около 10 % (1,5 млрд. га) земель. Общая площадь Склоновые овраги потенциально пригодных для земледелия земель составляет 3,2 млрд. га. Особое значение среди земель имеют сельскохозяйственные земли, к которым относят пашни, пастбища, сенокосы и многолетние насаждения. Состояние многих сельскохозяйственных земель в настоящее время неудовлетворительное (заболоченность, закустаренность, эродированность, завалуненность, закочкаренность).
Наличие больших площадей неудобных земель, малопродуктивных угодий, мелкоконтурность пахотных земель понижает продуктивность земельного фонда, а также требует вовлечения в хозяйственный оборот новых площадей, а интенсификация земледелия требует также химизации почв (рис. 11).
Рис. 11. Мелкоконтурность сельскохозяйственных полей на космофотоснимке
В задачи земельных мелиораций входят: 1) борьба с водной и ветровой эрозией почв, с засолением заболачиванием, кислотностью почв; 2) культуртехнические мероприятия – очистка земель от камней, почек на заболоченных землях, планировка полей, приведение их в пригодное для использования состояние, рекультивация земель; 3) повышение плодородия почв путем внесения удобрений, рациональной агротехнической обработки почв. Таким образом земельные мелиорации направлены на расширение площади сельскохозяйственных земель и улучшении качества почв.