Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ природных и хозяйственных условий Саратовского Заволжья на основе ландшафтно-географического, подхода 9
1.1. Природные условия основных зон Саратовского Заволжья 9
1.2. Ландшафтно-географический очерк Саратовского Заволжья 15
1.3. Анализ существующего состояния оросительных систем 19
1.4. Последствия экстенсивного водопользования в Саратовском Заволжье 27
1.5 Геологические, гидрогеологические и почвенные условия 30
1.6. Характеристика водно-солевого и пищевого режима почв в естественных условиях 42
Глава 2. Водопользование в засушливой зоне 46
2.1. Проблемы управления оросительными системами 46
2.2. Анализ существующих методов планирования водопользования на оросительных системах 58
2.3. Анализ методов определения расчетных данных, необходимых для планирования водопользования 62
2.4. Основные технические данные Энгельсской оросительной системы 74
2.5. Анализ климатических условий Энгельсской оросительной системы, влияющих на водопользование 77
2.6. Анализ эксплуатационных данных по водопользованию 82
2.7. Гидромодульное районирование при плановом водопользовании 91
2.8. Особенности режимов грунтовых вод на системе 94
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований по регулированию водного и солевого режимов орошаемых земель в Саратовском Заволжье 102
3.1. Состояние проблемы управления биологическим и геологическим круговоротами на орошаемых землях... 102
3.2. Исследования эксплуатационных режимов полива при дождевании 107
3.2.1.Опытные участки. Методика исследований 107
3.2.2. Результаты полевых измерений поливных норм... 112
3.2.3. Динамика влажности почвы на опытно-производственных участках 117
3.2.4. Расходование влаги на опытно-производственных полях в вегетационный период 121
Глава 4. Разработка предложений по оптимизации мелиоративных режимов и совершенствованию водопользования в Саратовском Заволжье 128
4.1. Оптимизация мелиоративного режима орошаемых земель в агроклиматических условиях Саратовского Заволжье 128
4.1.1. Критерии и показатели мелиоративного режима орошаемых сельскохозяйственных земель 128
4.1.2. Расчет изменения урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от природных факторов 134
4.1.3. Прогноз питательного режима почв в различных агроклиматических условиях Саратовского Заволжья... 137
4.1.4. Почвенно-экологическое обоснование оросительных норм сельскохозяйственных культур 139
4.1.5. Результаты расчетов по оптимизации мелиоративного режима люцерны в условиях Саратовского Заволжья... 142
4.2. Обобщенный метод определения потребности водопотребителей и оросительной системы в водных ресурсах 150
4.3. Метод расчета поливного режима сельскохозяйственных культур с учетом вероятностного характера погодных условий 155
4.4. Оперативное определение сроков и норм поливов, основанных на предварительных расчетах с использованием ЭВМ сезонных планов для различных сочетаний погодных условий 165
4.5. Анализ стохастического характера функционирования действующих оросительных систем 171
4.6. Модель управления водными ресурсами на Энгельсской оросительной системе 175
4.7. Методика корректировки планового водопользования 183
4.8. Экономическая оценка эффективности предложений... 191
Основные выводы и предложения 202
Библиографический список 205
- Характеристика водно-солевого и пищевого режима почв в естественных условиях
- Анализ существующих методов планирования водопользования на оросительных системах
- Расходование влаги на опытно-производственных полях в вегетационный период
- Обобщенный метод определения потребности водопотребителей и оросительной системы в водных ресурсах
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из проблем, сдерживающих социально-экономическое развитие в Саратовском Заволжье, является ухудшение мелиоративных, водохозяйственных и экологических условий, связанное с широким развитием орошения в бассейне Волги. Перед мелиоративной наукой поставлены новые сложные народнохозяйственные задачи: разработка и осуществление мер по ускорению перехода на водосберегающие технологии орошения, охрана окружающей среды, бережливое использование земельных угодий, сохранение почвенного плодородия, широкое внедрение прогрессивных способов поливов, разработка и создание технически совершенных систем, реконструкция и повышение технического уровня гидромелиоративных систем. В диссертации рассмотрены вопросы оптимизации мелиоративных режимов орошаемых земель и совершенствования водопользования на примере данного региона.
Результаты исследования могут быть использованы не только на территории Саратовского Заволжья, но и в аналогичных условиях сопредельных территорий.
Цель работы - обоснование эксплуатационных режимов на оросительных системах засушливой зоны степей. Для достижения цели были решены следующие задачи.
1. Аналитическая оценка особенностей планирования водопользования. В хозяйствах и на оросительных системах.
2. Изучение процессов планового, фактического и рас четного водопользования, состояния водозабора, водоподачи.
3. Оптимизация эксплуатационных режимов орошаемых земель.
4. Выполнение производственных исследований. Разработка и внедрение нормативных документов.
5. Уточнена методика расчета оперативных режимов орошения сельскохозяйственных культур.
Методология и методика исследований. В основу методологии положено учение Докучаева-Вильямса-Костякова о генезисе и мелиорации почв как особого природного образования, о единых циклах геологического и биологического круговоротов воды, минеральных и органических веществ, о необходимости целенаправленного управления этими круговоротами.
В основу теоретических, экспериментальных и полевых исследований положено изучение общего и частного водных балансов орошаемых земель на опытно- производственных участках с использованием методов системного анализа.
Научная новизна заключается в разработке, обосновании и применении методов и технологий регулирования эксплуатационных режимов орошаемых почв Саратовского Заволжья, включающих: оценку современного состояния мелиорации земель в Саратовском Заволжье в зависимости от применяемых систем мелиорации и земледелия; разработку и обоснование эксплуатационных режимов, обеспечивающих рациональное природопользование и экологическую безопасность мелиорации земель в различных агроклиматических зонах Саратовского Заволжья.
Защищаемые положения.
1. Анализ современного состояния мелиорации сельскохозяйственных земель в Саратовском Заволжье и оценка применяемых технологий орошения.
2. Методика обоснования мелиоративных режимов орошаемых земель на примере Саратовского Заволжья.
3. Способы управления водопользованием на оросительных системах засушливой зоны.
Практическая значимость: обобщение и анализ опыта современных технологий орошения и мелиоративного состояния орошаемых земель Саратовского Заволжья; разработка, обоснование и внедрение мелиоративных режимов орошаемых земель, обеспечивающих рациональное природопользование и экологическую безопасность мелиорации; предложения по дальнейшему совершенствованию водопользования на оросительных системах.
Реализация результатов исследований осуществлялась:
1. проведением исследований непосредственно на производственных посевах и внедрением результатов в хозяйствах и на системах зоны;
2. публикацией статей и докладами на научно-производственных конференциях.
Результаты работы используются: в учебном процессе - в лекционных курсах, производственной практике, курсовых и дипломных проектах; в научно-исследовательской работе при разработке рациональных параметров мелиоративного режима почв, проектного дифференцированного режима и техники орошения для различных почвенных, климатических, гидрогеологических и других условий. Использовались при составлении учебных пособий «Эксплуатация мелиоративных насосных станций и закрытых оросительных систем» (1993), «Средства измерения расхода и давления на оросительных сетях мелиоративных систем» (1995); «Внутрихозяйственное водопользование на оросительных системах» (1999).
Разработки автора демонстрировались на ВДНХ СССР и отмечены бронзовой медалью выставки (1975).
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному консультанту д.т.н., профессору А.И. Голованову за постоянное внимание и ценные указания, полученные при выполнении работы. 2
Исследования и внедрения выполнял в 1966-006гг. коллектив сотрудников НИС МГМИ (ЬЖЧ МГУП) при непосредственном участии и под руководством автора, который являлся в разные годы исполнителем, научным руководителем темы.
Научное руководство исследованиями по хоздоговорным темам кроме автора в разные годы осуществляли д.т.н., профессор М.Ф. Натальчук, д.т.н., профессор Е.П. Галямин, д.т.н., профессор В.А. Сурин.
Автор участвовал во всех этапах исследований и в период с 1966 по 2006 годы выполнял непосредственно следующие работы: теоретические исследования, организация и проведение исследований на опытно-производственных участках, научно-методическое руководство исследованиями, обобщение материалов исследований и написание научно-технических отчетов хоздоговорных и госбюджетных тем, разработка и совершенствование техники и технологии полива, прогноза водного режима на объектах орошения, расположенных в различных районах Советского Союза, т.е. в совхозе «Энгельс-ском» Саратовской области (1966...1981 гг.), на Энгельсской оросительной системе (1974...1980, 2005 гг), в совхозе «Коммунизм» Таджикской ССР (1989-1990 гг.), на Аркинском массиве в Киргизии (1989-1991 гг.). Последние годы (1995-2001 гг.) сотрудничал в разработке хоздоговорной тематики с институтами Союзгипроводхоз, Союзводпроект (Госкоммелиовод).
Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях МГМИ и МГУП ежегодно с 1976 по 2002 гг. Разработанные методики использованы в условиях совхоза «Энгельсский» и Энгельсской оросительной системы для планирования и осуществления внутрихозяйственного и системного водопользования. Материалы диссертации вошли в состав пособия к СПИЛ 2.06.03.85 «Методы проектирования открытых каналов оросительных систем, обеспечивающие водо- и энергосбережение», разработанного ГП СНЦ «Госэкомелиовод» (2000). Публикация. По теме диссертации в изданиях, список которых утвержден ВАК РФ, опубликовано 60 научных работ. Материалы диссертации изложены в 50 научных отчетах МГМИ и МГУП, написанных лично автором и в соавторстве.
Объем и структура. Диссертационная работа состоит из общей характеристики четырех глав, основных выводов и предложений,
Работа изложена на 226 страницах машинописного текста и имеет 40 таблиц, 38 рисунков. Библиографический список содержит 248 наименований.
Характеристика водно-солевого и пищевого режима почв в естественных условиях
Сухостепная зона отличается недостаточным естественным увлажнением особенно на юге (светло-каштановые и каштановые почвы) и неустойчивым увлажнением на севере (темно-каштановые почвы). Среднегодовая величина влажности почв в слое 0...100 см составляет (0,25...0,45) , где т — величина общей пористости, в весенний период - (0,5...0,6) 7, что дает основание говорить о наличии в северной и западной частях зоны сезонного промывного режима. /Мезенцев, 1974/.
Сопоставляя данные таблицы с типом водного режима почв, необходимо отметить, что максимальная биологическая продуктивность и содержание гумуса наблюдается в почвах, формирующихся в условиях естественного промывного режима невысокой среднегодовой интенсивности (R/LOC 0.9) (почвы Саратовского Заволжья).
Изменение водного режима в ту или другую сторону сопровождается уменьшением ежегодного прироста биомассы, содержания гумуса в почвах. В тесной корреляции с запасами гумуса находятся и все остальные свойства почв, такая тесная связь определяется значительным влиянием биохимическим процессов на миграцию химических элементов и другие почвенные процессы. Почвы степной зоны обладают огромным запасом свободной энергии, аккумулированной в гумусе, высоким содержанием илистой фракции (d 0,001 мм) и, как следствие, высокой емкостью поглощения и водопрочной структурой /Айдаров И.П., 1980/.
Приведенное краткое обобщение условий формирование почв не является исчерпывающим, оно дается только с целью освещения самых больших закономерностей и особенностей почв и необходимо для последующего рассмотрения некоторых частных вопросов формирования солевого и пищевого режимов почв в зависимости от особенностей гидротермических, геолого-гидрологических условий и свойств самих почв.
Как уже отмечалось условия территории, характеризуют общий баланс тепла и влаги, то есть соотношение двух внешних факторов воздействия на почвы. В зависимости от величины отношения R/LOc, характер миграции химических элементов будет различен: при R/LOc 1,0 протекают процессы водорастворения солей в почвах, грунтах и грунтовых водах; при R/LOc 1,0 формирование солевого режима почв определяется с одной стороны, вымыванием химических элементов, с другой - накоплением их в процессе биологического круговорота. Указанное различие в формировании солевого режима почв имеет важное значение, так как определяет не только направленность процессов аккумуляции солей, но и химизм засоления /Айдаров И.П., 1978/ Подвижность химических элементов и их миграционная способность обратно пропорциональна валентности, величине ионных радиусов и энергетических коэффициентов /Ферсман, 1934/.
В соответствии с этим наиболее распространенными в природе легкорастворимыми солями являются хлориды, сульфаты и карбонаты Na, Mg, Са Все соли, расположенные выше черты, являются токсичными для сельскохозяйственных культур, степень токсичности прямо пропорциональна их растворимости /Ковда, 1968, 1973; Костяков, 1960; Легостаев, 1953, 1959; Полынов, 1956/.
Дальнейшая судьба водно-растворимых солей тесно связана с процессами их миграции и накопления. Поступая в почвенные подземные воды, соли, в соответствии с их геохимической подвижностью, вовлекаются в геохимические и биогеохимические циклы и участвуют в почвенных процессах.
Особенности водного и теплового режимов почвы приводят к резко дифференциации водно-растворимых солей по профилю в соответствии с их геохимической подвижностью. В степной зоне в формировании солевого режима почв большую роль играют физико-химические процессы в связи с чем химизм и тип засоления зависят не только от гидрометрических условий, но и от сорбционной способности почв. Наличие относительно глубокого про-мачивания почв способствует тому, что накопление солей наблюдается не с поверхности, а с глубины 1,5...2 м в сухой степной зоне и с 2 м и более — в степной зоне.
Анализируя пищевой режим почв исследуемой зоны отметим, что основную роль в его формировании играют интенсивность сельскохозяйственного использования земель и применяемая система удобрений. Для общей оценки пищевого режима рассмотрим баланс элементов минерального питания пахотных земель.
Обобщение многочисленных данных дает общее представление об особенностях формирования пищевого режима почв и, главным образом, о валовом содержании и процессах выноса отдельных элементов питания. /Бобрицкая, 1975; Кулаковская, 1970; Лазуровский, 1977; Петербургский, 1976/. Однако, пищевой режим почв и эффективность использования удобрения определяются не только общими запасами элементов питания, но и содержанием их в доступной для сельскохозяйственных культур форме. Наиболее подвижными являются азот, кальций и магний, вынос которых резко возрастает с увеличением влажности почв, интенсивности промывного режима и уменьшением рН среды.
Анализ существующих методов планирования водопользования на оросительных системах
Плановое водопользование на мелиоративных системах осуществляется с целью получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Приоритет в разработке теоретических и практических вопросов планового водопользования принадлежит советским ученым А.Н. Костякову, И.А. Яниевскому, И.А. Шарову, Г.П. Гельцеру, СР. Оффенгендену и другим исследователям. Были выяснены основные вопросы системного и хозяйствен-ного водопользования, предложены методы орошения, способы учета потерь воды из каналов и другие.
Впервые методика планового распределения оросительной воды по системе была разработана И.А. Янишевским в 1927 г. Были предложены принципы составления и проведения планов водопользования, систематизированы нормы и сроки поливов сельскохозяйственных культур, изложены методы определения потерь воды из каналов, даны основы расчета вододеления. С того времени плановое водопользование стало основой деятельности мелиоративных систем. И.А. Шаровым в 1938 г. были разработаны правила технической эксплуатации оросительных систем, где была выдвинута идея диспетчеризации сиетем как основы оперативной деятельности при осуществлении планового во дораспределения.
Были утверждены «Методические указания по составлению и проведению планов водопользования на орошаемых землях» (1951 г.). Планирование начали осуществлять «снизу» путем определения потребности каждого водопользователя в воде с установлением расходов заборов воды в голове оросительной системы и порядка ее распределения по массивам. Составлялись хозяйственные планы водопользования по колхозам и совхозам, в которых определялись объемы, порядок и сроки подачи воды, организация проведения поливов. На основе этих планов составлялись системные планы водораспре-деления.
Вопросами совершенствования системного и хозяйственного водопользования занимались М.М. Кабаков, М.Ф. Натальчук, СМ. Перехрест, Н.Т. Лак-таев, Н.А. Орлова, Г.В. Воропаев, И.А. Чуприн, В.И. Ольгаренко, И.П. Кру-жилин, СИ. Харченко, А.Г. Галушкин, В.И. Чабан, В.Н. Рыбкин. И.Я. Гельман и другие исследователи. Водопользование в засушливой зоне значительно отличается от традиционного водопользования в районах Средней Азии. К особенностям водопользования в засушливой зоне относятся значительные изменения погодных условий по годам и внутри вегетационного периода и необходимость более точного учета требований почвы как объекта мелиорации.
При орошении значительно изменяется водный режим почв за счет накопления органического вещества и усиления влагообмена между почвой и нижележащими горизонтами. В настоящее время большое внимание уделяется вопросам охраны природы и сохранения плодородия почв. В степной зоне рекомендуются узкие пределы регулирования влажности почв. Айдаров И.П. и другие исследователи указывают, что при орошении необходимо исключить возможность снижения плодородия почв.
Для равномерной работы межхозяйственной части системы, насосных станций, сооружений и каналов необходимо иметь резервы - системные водохранилища, пруды, каскадное регулирование, резервные насосы и др. Межхозяйственная часть системы должна работать равномерно, круглые сутки в вегетационный период без сбросов оросительной воды. Подачу воды в точки выдела хозяйств необходимо обеспечить равномерно по пятидневкам, круглые сутки в период вегетации. Объемы резервных емкостей на оросительных системах засушливой зоны зависят от изменения погодных условий и надежности работы насосных станций, сооружений и дождевальных машин. При коэффициентах вариации расходов Cv = 0,1...0,15 резервные емкости должны составлять 5...8 % от объемов водоподачи за сезон, их объемы необходимо обосновать с учетом особенностей каждой системы.
Необходимо автоматизировать учет воды на системах, добиваться чтобы заборы воды и подача на поливы были с отклонениями не более Cv = 0,05. Устойчивые подачи воды на поливы к машинам обеспечивают гарантированные выходы политых площадей расчетными поливными нормами.
Достоверное соотношение подаваемой воды на поливы и выход политой площади по пятидневкам или декадам является обязательным условием планового водопользования. На системах водораспределение по точкам выдела в хозяйства необходимо проводить по дискретным величинам - расходы воды — поливные токи, обеспечивающие проведение поливов в одном месте не менее 8...20 га в сутки по периодам - пятидневкам (декадам). При этом повышается надежность работы поливной техники и согласование поливов с обработками.
Для установления лимитов подачи воды в хозяйства и для контроля водопользования необходимо составлять расчетные графики гидромодулей по недостаткам водопотребления для каждого хозяйства, для гидротехнических участков и для системы в целом для лет различной засушливости 5, 25, 50, 75, 95 % с учетом мелиоративного состояния земель
Расходование влаги на опытно-производственных полях в вегетационный период
Сезонный ход испарения с полей при различных культурах зависит от влажности почвы и условий погоды /М.И. Будыко, Пенман/. Существует сходство в сезонном ходе осредненного испарения с различных сельскохозяйственных угодий. Сезонный ход испарения с полей меняется при одной и той же культуре в различные годы. В практике планирования и осуществления водопользования на оросительных системах засушливой зоны уделяется внимание накапливания опытных данных и установлению среднесуточного расходования влаги полем (E±q) на 1 градус температуры воздуха для отдельных культур по периодам развития растений [90]. Методом водного баланса можно определить изменение влагосодержания в слоях почвы. Разность начального и конечного влагозапасов слоя почвы в сумме с осадками и поливными нормами за рассматриваемый период дадут величину суммарного испарения и влагообмена с нижележащими слоями почвы [139]. А.И. Голованов считает, что величина инфильтрационного питания составляет 10...15 % от суммарного испарения (расход воды на транспирацию и испарение почвой) при средней влажности почвы 0,8...0,85 НВ в течение вегетационного периода [105]. По данным ВолжНИИГиМа на землях Саратовского Заволжья при орошении широкозахватной дождевальной инфильтрации достигает 13...14,5 % от величин оросительных норм. Метод водного баланса орошаемого поля дает вполне репрезентативные данные. Он применим для определения средневзвешенных величин суммарного испарения и влагообмена. Точность метода водного баланса зависит от точности измерений запасов почвенной влаги. Почвы и грунты опытно-производственных участков достаточно однородны, заняты одними сельскохозяйственными культурами, следовательно, для определения изменения влагозапасов в почвах и грунтах с точностью до 10 % влажность почвы нужно измерять в 6...8 скважинах [34]. Полевые исследования по определению величин суммарного испарения и влагообмена проводились на опытпо-производ-ственных участках совхоза «Энгельсский» Саратовской области в течение 1975... 1980 гг. Поля были заняты люцерной, зерновыми и овощами, поливались дождевальными машинами ДДА-ЮОМА, «Фрегат», «Днепр» и «Волжанка».
Замеры поливных норм проводились в 5...8 точках по длине дождевального крыла каждой машины. Наибольшие отклонения от среднего слоя достигали (+43 и - 28 %) при средней поливной норме 37 мм, по длине крыла она варьировала от 27,5 до 53 мм. Коэффициенты полезного использования осадков принимались с учетом рекомендаций профессора В.В. Колпакова в зависимости от увлажненности расчетных интервалов времени, которая считалась по обеспеченности разности (Е0-Ос). Бурение скважин на влажность проводилось каждые три дня, влажность почвы определялась термостатно-весовым методом по существующим методикам. Для каждого периода вегетации устанавливали приходные статьи: используемые осадки (О) и резерв влаги в почве при увеличении активного слоя (AW) . Расходные статьи: транспирация (Тр) и испарение (И) воды растениями и почвой (Е+Тр+И). На конец расчетного периода определяли конечный запас WK0H) [12] Поверхностный сброс на опытно-производственных полях отсутствовал. При расчетном слое /z = 1,0 м, AW=0, тогда Пример расчета суммарного испарения и влагообмена приведен в табл. 3.10. По ряду наблюдений за влажность почвы с учетом среднесуточной температуры установлена корреляционная связь с расходной частью (суммарное испарение + влагообмен). Тип формулы подбирали из типовых кривых, наиболее надежной оказалась зависимость вида [47] (рис. 3.11 - 3.14) где у - суммарное среднесуточное снижение влажности почвы {E±q), м /га на 1С; х - средняя влажность почвы и грунта за рассматриваемый период с учетом осадков и поливных норм, мм или в долях НВ; а,в,с - эмпирические коэффициенты.
Корреляционный анализ связи влажности почвы со среднесуточным суммарным испарением и влагообменом (E±q) показал, что связь имеется, так для яровой пшеницы (данные 1976 г.) количественное выражение зависимости имеет вид Сумма квадратов отклонений 0,566. Суммарное испарение определялось расчетным способом с использованием данных по опытному участку и ближайшей метеостанции. Суммарное испарение зависит от погодных условий, влагозапасов почв и биологических свойств растений [62] Биологические коэффициенты принимались дифференцированно для каждого расчетного интервала, каждой культуры по сумме нарастающих температур [127]. Эти коэффициенты характеризуют отношение испарения орошаемым полем к расчетной испаряемости. В докторской диссертации А.И. Голованова приводится анализ данных по зависимости величины суммарного испарения от увлажнения корнеобитае-мого слоя. Доказано, что в интервале влажности почвы (0,7...1,0) НВ, суммарное испарение не зависит от увлажнения корнеобитаемого слоя [41]. Испаряемость Е0 рассчитывалась по методике Л.И. Зубенок [138] в зависимости от условного дефицита влажности воздуха. При расчетах пользовались координатами кривых Еодек.=f(d) представленными в табличной форме. Пример расчета суммарного испарения и влагообмена представлены в табл. 3.11. Сделана попытка рассчитать величину водообмена в зоне аэрации по результатам полевых исследований на опытно-производственных полях. Расчеты показывают, что с течением времени поток влаги в почве меняет величину и направление в связи с колебаниями температур и уровней грунтовых вод в течение вегетационного периода [82]. Выяснено, что при средней влажности почвы в течение исследуемого периода вегетации (0,7...0,85 НВ) водообмен ниже расчетного слоя 0,6...1,0 м составляет 3..21 % от величины суммарного испарения, а при влажности (0,86 НВ-НВ) 20...50 % от Е.
Обобщенный метод определения потребности водопотребителей и оросительной системы в водных ресурсах
В настоящее время существуют методы, позволяющие рассчитывать оперативные планы водопользования с учетом влияния всех значимых факторов. Применение этих методов на практике может существенно улучшить состояние водопользования. Однако эти методы требуют больших расчетов, проведение которых в современных условиях в большинстве хозяйств не обеспечено квалификацией кадров, вычислительной техникой, организационными условиями и, самое главное, не вызывается реальной материальной заинтересованностью в рациональном водопользовании и экономических результатах производственной деятельности. Это приводит к тому, что в большинстве случаев заявки на воду, подаваемые в УОС (Управление оросительной системы) ежедекадно не отвечают истинным потребностям, значительно завышены, что вызывает большие переполивы, приводящие к подъему грунтовых вод и непроизводственному сбросу неиспользованной воды за пределы оросительной системы (ОС). Отсюда возникает потребность в более жестком контроле реальной потребности в воде хозяйств - водопотребителей (корректировка заявок на воду) УОСом и более точное определение необходимого водозабора в систему. В основу такого контроля может быть положен так называемый «микро-подход», позволяющий рассчитать количество воды, которое необходимо подать на приведенный (средневзвешенный) гектар орошаемой площади. Этот показатель можно определять для достаточно больших массивов: точки водовыдела, хозяйства, оросительной системы в целом. В основе такого подхода лежит достаточно обоснованное представление о том, что на больших территориях орошаемых земель объем подаваемой за декаду равен объему водопотребления на нем. В этом случае при расчете водоподачи на севооборотный массив и водозабора в оросительную систему можно не учитывать состояние водного режима и водного баланса на конкретном орошаемом поле. Воспользовавшись «макроподходом» можно на уровне УОС производить определение объемов и расходов воды для оценки верхней границы потребностей в ней хозяйств — водопользователей и всей системы в конкретных погодных условиях текущей декады. Наличие такой методики дает в руки УОС инструмент для контроля заявок хозяйств-водопользователей и более точного распределения воды между ними.
Методика разработана и апробирована для условий Энгельсской оросительной системы. Основой методики является расчет величин дефицита водопотребления для декад разной обеспеченности по этому фактору. Методика отрабатывалась на материалах Энгельсской ОС. Площадь системы составляет 17564 га, на ней насчитывается около 350 полей при средней величине орошаемого участка 50 га. Приведем краткую иллюстрацию состояния водопользования на Энгельсской системе - сопоставление планового и фактического водопотребления. В настоящее время расходы (объем) забора воды из источника орошения и распределения ее между хозяйствами устанавливаются по системному плану, который составляется на основе хозяйственных планов водопользования. При планировании водопользования принимаются режимы орошения, рекомендованные областным производственным управлением мелиорации и водного хозяйства на основании разработок ВолжНИИГиМ. Ежегодно по результатам предыдущего года рекомендуемые режимы орошения изменяются. Оросительные нормы брутто изменялись за период 1966...1981 гг. с 3150 до 11000 м3/га (фактические). Расчетные оросительные нормы определялись по уравнению водного баланса где 77с к - коэффициент полезного действия сети каналов системы. При сравнении фактических и расчетных норм выяснено, что в сухие годы наблюдается недополив сельскохозяйственных культур, в результате недобор урожая: во влажные годы фактические нормы превышают расчетные, ухудшается мелиоративное состояние земель, происходит недобор урожая. За период 1972...1981 гг. повышенные подачи воды в систему отмечены 4 года- 1974, 1976, 1977, 1980 гг.
Превышение подачи составляло 2,5...0,5 тыс. м3/га за вегетацию. Эта вода пополняла грунтовые воды. Значительные отклонения в сторону заниженной подачи воды были в годы 1973, 1975, 1979, 1981. Из 10 лет водоподача приближалась к расчетной только в 2-х годах. Расчеты по предлагаемой методике выполняются в следующем порядке: 1. Собираются климатические данные за последние 25 лет по декадам: о температуре воздуха, осадках, относительной влажности в зоне системы. Данные одной метеостанции могут быть использованы для территории в радиусе 15...20 км. 2. Для всех лет по декадам (месяцам) за периоды апрель-сентябрь составляются балансовые расчеты по определению недостатков водопотребления где М- недостаток водопотребления; Е - водопотребление; /3 - биоклиматический коэффициент, полученный на основании экспериментальных данных; Е0 - испаряемость; Р - осадки, для расчетов принимают 3 данные метеорологический станций; AW - используемые запасы влаги из почвы при глубине грунтовых вод глубже 3 м; ±g — влагообмен
