Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. ЖИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ПРИРОДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ 9
Влияние на почвенный покров 10
Гидрологические последствия осушения 16
Изменение гидрогеологических условий на осушаемых и прилегающих территориях 24
Влияние на растительность и животный мир 34
Выводы 43
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ОСУШЕНИЯ ПРИПЯТСКОГО ПОЛЕСЬЯ
УКРАИНЫ 46
Краткая характеристика природных условий 46
Причины и источники заболачивания и переувлажнения земель 61
Осушительные мероприятия 65
Мелиоративная обстановка на осушаемых
землях 70
Осуществляемые природоохранные мероприятия 77
Выводы 81
ГЛАВА 3. ГйДРОГЕОЛОГО-МШРЮРАТИЕНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ
ПРИПЯТСКОГО ПОЛЕСЬЯ УКРАИНЫ КАК ОСНОВА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ 85
Принципы гидрогеолого-мелиоративного районирования 85
Гидрогеолого-мелиоративное районирование Припятского Полесья Украины 98
Крупномасштабное гвдрогеолого-мелиоративное районирование /на примере осушительной системы "Верховье Припяти"/ 125
Выводы 136
ГЛАВА 4. ТШОВЫЕ СХЕМЫ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
ПРИ ОСУШЕНИИ 137
Принципы построения типовых схем природоохранных мероприятий 137
Характеристика типовых схем природоохранных мероприятий 141
Использование гидрогеолого-мелиоративного районирования для обоснования природоохранных мероприятий 156
Выводы 179
ВЫВОДЫ И РЖ01ШДАЦШ 180
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 183
ПРИЛОЖЕНИЯ 208
Введение к работе
Актуальность проблемы. "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I...I985 г.г. и на период до 1990 г.", утвержденными ХХУТ съездом КПСС, предусмотрено дальнейшее расширение мелиорируемых площадей, в том числе осушаемых на 3,7...3,9 млн.га. В Украинской ССР в XI пятилетке предпола -гается ввести в эксплуатацию 640...580 тыс.га осушаемых земель, в том числе в Припятском Полесье - 300 тыс.га/2/. Важное место отводится мелиорации земель при реализации Продовольственной программы СССР на период до 1990 г., принятой майским /1982 г./ Пленумом ЦК КПСС/3/.
Осушительные мелиорации, направленные на превращение забо -лоченных и переувлажненных земель в высокопродуктивные сельско -хозяйственные угодья, вызывают определенные изменения в сложив -шихся природных комплексах Припятского Полесья Украины. Характер этих изменений представляет собой сложный и многоплановый про -цесс, для управления которым необходимы детальное изучение природных комплексов на мелиорируемых и прилегающих территориях и прогноз их изменения под воздействием различных типов осушительных систем. Недостаточная изученность этих проблем затрудняет разработку природоохранных мероприятий по предотвращению возможных негативных последствий осушения. Под природоохранными меро -приятиями при осушительных мелиорациях автор понимает систему мер, направленных на поддержание рационального взаимодействия между техногенной деятельностью человека и окружающей природной средой, направленную на обеспечение сохранения и восстановления природных богатств и рациональное использование природных ресурсов. В этих условиях особую актуальность приобретают вопросы , связанные с разработкой типовых схем природоохранных мероприятий и их научное обоснование.
Исследования проводились автором в соответствии с планом научных работ УкрНИИГиМа по проблеме 0Ц.034, задание 02.05 "Разработать типовые схемы природоохранных мероприятий для проектов осушительных и осушительно-увлажнительннх систем".
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключается в разработке методики обоснования типовых схем приро -доохранных мероприятий, учитывающих как конструктивные особенности осушительных систем, так и разнообразие природных условий мелиорируемых и прилегающих территорий.
Для ее реализации были обобщены многочисленные данные о характере и степени воздействия осушительных мелиорации на природные комплексы в гумидной зоне страны, выполнена оценка современной мелиоративной обстановки на территории Припятского Полесья Украины, охарактеризована эффективность осуществляемых природоохранных мероприятий, проведено гидрогеолого-мелиоративное районирование рассматриваемого региона.
Объектом исследования является Припятское Полесье Украины, в пределах которого площадь осушения составляет более I млн.га. Результаты исследования могут быть использованы для природоох -ранного обоснования осушительных систем, находящихся в аналогичных регионах Европейской части СССР.
Методика исследования заключается в комплексном анализе природной обстановки и ее изменения под влиянием осушения на основе систематизации и обобщения полевых, экспериментальных и лабора -торных данных, фондовых и литературных материалов. Полученные результаты представлены в виде комплекта карт, разрезов, таблиц , позволяющих обосновать разработанные типовые схемы природоохранных мероприятий.
Основой для написания диссертации послужили исследования автора в 1968...1983 г.г. в институте "Укргипроводхоз" по обосяо-
ванию "Схем комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов Полесской низменности /1968, 1980/, бассейнов Сты-ри, Горыни, Западного Буга, Киевской области", ТЭО инженерных мероприятий по защите от затоплений и мелиорации поймы р.Припя -ти", "Уточненного проектного задания регулирования верховья р.Припяти и осушения ее пойменных земель в Волынской области" и др.
Натчная новизна работы состоит в том, что впервые для изучаемого региона:
выполнена систематизация природоохранных приемов и раз -работала методика составления типовых схем природоохранных ме -роприятий при осушительных мелиорациях;
разработана методика использования гидрогеолого-мелиора-тивного районирования для обоснования типовых схем природоохранных мероприятий;
выполнена геофильтрационная схематизация зоны аэрации и толщи до регионального водоупора, позволившая произвести райо -нирование территории по типам дренажа и рассчитать зоны влияния осушительных систем на прилегающие территории;
произведено районирование Припятского Полесья Украины по типам водного питания болот и переувлажненных земель на основе детализации естественно-природных характеристик региона для обоснования выбора технической схемы осушения и площадей природоохранного значения.
Практическая значимость. Предлагаемые типовые схемы природоохранных мероприятий необходимы для разработки раздела "Охрана природы" проектными организациями системы Минводхоза СССР в составе схем комплексного использования и охраны водных и земельных ресурсов бассейнов рек, областей, регионов, а также технико-экономических обоснований и проектов намечаемых и реконструируе-
- 7 -мых осушительных систем для повышения их природоохранной надежности.
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработанные типовые схемы природоохранных мероприятий, учитывающие конструктивные особенности осушительных систем, а также характер и степень их воздействия на природные комплексы мелиорируемых и прилегающих территорий.
Принципы мелко-, средне- и крупномасштабной типизации гумидной зоны для обоснования выбора технической схемы осушения и типовой схемы природоохранных мероприятий.
Методика использования гидрогеолого-мелиоративного районирования как основы для разработки природоохранных мероприятий в зоне осушения.
Реализация работы. Результаты исследований использованы в "Схеме развития мелиорации и водного хозяйства Украинской ССР до 2000 г.", "Схеме охраны водных и земельных ресурсов СССР до 2000 г. Западный регион /I и П редакции/", а также в проектах отдельных осушительных систем на территории Припятского Полесья Украины.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом совещании /Ійшок, 1976 г./, методических семинарах Минводхоза СССР /Пинск, 1976 г./, Укргипро-водхоза Диев, 1982 г./, Республиканского дома экономической и научно-технической пропаганды общества "Знание" Украинской ССР Диев, 1978, 1982/, а также республиканском научно-техническом совещании /Житомир, 1983 г./.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять статей.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, выводов и рекомендаций производству, библиографии /206 наименований/. Работа изложена на страни -
- 8 -цах машинописного текста, содержит 7 рисунков и 18 таблиц на 32 страницах.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководи -телю кандидату геолого-минералогических наук В.Е.Алексеевскому за систематическую помощь и руководство в работе, а также со -трудникам лаборатории мелиоративной гидрогеологии УкрНИИГиМа кандидатам геолого-минералогических наук Г.П.Рябцевой и И.Ю.Наседкину, кандидатам технических наук И.Б.Корсунской и Н.И.Ива -нушкиной, сотрудникам сектора водохозяйственных схем института "Укргипроводхоз" и кандидату геолого-минералогических наук Л.А.Украинскому за постоянное внимание и ценные замечания.
ПАВА І. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА ПРИРОДНЫЕ
КОМПЛЕКСЫ
Вопрос о влиянии осушения на окружающую среду впервые возник в конце XIX ст. в связи с работами Западной экспедиции по осушению болот под руководством И.И.Жилинского.
В научной дискуссии приняли участие крупнейшие ученые России, такие как А.И.Воейков, В.В.Докучаев и др.
А.И.Воейков, высказываясь в пользу осушительных работ, в то же время отметил недостаточность научных исследований Полесья, необходимых для решения коренных вопросов о пользе или вреде осушения. "Было бы важно, - говорил он, - располагать сведениями о количестве испарений с пространства ныне осушенных болот до начала работ и в настоящее время. Нет никаких конкретных исследований и данных о возможном влиянии осушения Полесья на уровень вод в реках бассейна Днепра и, в частности, в Припяти. Отсутствуют ботанические исследования смены растительности из года в год на осушаемых участках" /II/.
В.В.Докучаев считал, что осушительные работы в Полесье вызовут обмеление водных путей. "По нашему мнению, - говорил ученый, - осушение болот действует... совершенно так же, как и вырубка лесов". Не возражая против возможности канализировать некоторые, даже значительные участки Полесья, Докучаев считал безусловно необходимым предварительно произвести глубокое научное исследование геологических и метеорологических особенностей края.
И.О.Левитский, положительно оценивая работу экспедиции, писал, что в Полесье важна "канализация или регулирование вод, а не осушка". "Осушение же болот, т.е. удаление воды до самого дна, принесло бы скорее вред, чем пользу" /77/.
Поставленные в ходе дискуссии вопросы не потеряли своей актуальности до наших дней. Несмотря на проведенные многочислен -ные исследования, однозначный ответ о влиянии осушения на при -родные комплексы Полесья до сих пор не получен, а опубликован -ные материалы содержат крайне противоречивые данные.
Ниже приведены результаты обобщения литературных и фондо -вых материалов, а также исследований, проводимых УкрНИИГиМом , БелНИЙМиВХом, ОДИИКИВРом, ВНИИВО, Укргипроводхозом, гидрогеоло-го-мелиоративными экспедициями и другими организациями Минвод -хоза СССР, а также институтами Академии Наук СССР по вопросу влияния осушения на основные природные комплексы гумидной зоны.
I.I. Влияние на почвенный покров
Исследованиями А.Н.Костякова, В.А.Ковды, Л.П.Розова, С.Г. Скоропанова и др. установлено, что осушение почвы вызывает ко -ренные изменения ее основных свойств, водно-воздушного, тепло -вого и гидрохимического режимов, нарушает сложившееся веками природное равновесие. Наиболее интенсивной трансформации под -вергается торф, преобразующийся под влиянием мелиорации в тор-фяно-болотную почву.
Важным следствием осушения является уменьшение торфяного слоя, которое происходит под влиянием трех групп процессов: физического уплотнения, минерализации органического вещества и механического сноса торфяной массы /ветровая эрозия/ /С.Г.Ско-ропанов, 1981 /.
Уплотнение и послестроительная осадка торфа - явления неизбежные и необходимые для активизации биологических процессов, улучшения агрономических и тепловых свойств почв /Т.Н.Кулаков-ская и др., 1978/. В первые годы после осушения болот наблюдается максимальное изменение мощности торфа - до 10...23 см еже -
- II -
годно, в последующем интенсивность этого процесса снижается до I...2 см и менее /86/. По данным П.Ильницки ЛШР/, за период более 100 лет в долине р.Нотек при преимущественном использовании торфяно-болотных почв под травами уменьшение их мощности в год составило 0,5...1,2 см. В северных странах /Норвегия, Финляндия, Швеция/, по данным Б.С.Маслова, величина изменения мощности торфа за периоды от 10 до 65 лет колеблется от 0,7 до 4,2 см в год, преобладает осадка I...2 см /86/. В условиях Мещерской низменности за 10 лет эксплуатации осушительных систем первичная осадка торфа составила в среднем 20 см, затем колебалась в пределах 0,5...1,5 см в год /Е.П.Панов, 1981/.
За 55-летний период наблюдений на Сарненской НИС /Ровенская область, УССР/ торфяная залежь с первоначальной мощностью 5,4 м в процессе сельскохозяйственного использования уменьшилась на 1,6 м, что составляет в среднем 2,7...3 см в год. При этом в линейном измерении на долю уплотнения /осадки/ приходится 1,2...1,3 см или 45$ уменьшения мощности /А.Н.Загорулько и др., 1981/. По данным С.Г.Скоропанова /1981/, на долю осадки приходится до 80$ общего уменьшения мощности торфяного слоя.
Удаление избытка влаги создает благоприятные возможности для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов и разрушения ор -ганического вещества торфа. Интенсивность его минерализации за -висит от мощности и свойств торфа, характера подстилающих пород, водного режима и сельскохозяйственного использования. Особенно интенсивно минерализация органического вещества происходит в маломощных торфяных почвах, подстилаемых рыхлыми песками, при возделывании пропашных культур. Доказано, что потери торфа от минерализации под зерновыми культурами составляют в среднем 6...7т/га в год, а под пропашными - 10 т/га /16/. Такое использование, особенно мелкозалежных торфяников, приводит к быстрому исчезновению
- 12 -торфа,выклиниванию подстилающих песчаных почв. В то же время
использование торфяно-болотных почв в качестве луговых угодий обеспечивает значительно меньшие потери торфа, составляющие в среднем 3 т/га в год /16/. Эти данные подтверждаются исследованиями на глубокозалежных /до 3,9 м/ торфяно-болотных почвах, проведенными на Сарненской ЇЇИС, где процесс минерализации торфа изучался на специальных стационарах. Результаты исследований показали, что наиболее интенсивно этот процесс происходит под пропашными культурами /7,1...10,0/, наименее - под многолетними травами /3,0...3,3 т/га в год/. В севооборотах с 20...70$ трав минерализация торфа находится, соответственно, в преде -лах 6,5...3,4 т/га в год /120/.
Одним из факторов, определяющих интенсивность минерализа -ции торфа, является водный режим. Опытами, проведенными в ус -ловиях Белорусского Полесья на мелкозалежном торфянике /А.И.Барсуков/, установлено, что при уровне грунтовых вод 60...70 см от поверхности почвы средние потери органического вещества за год составили 2,3$, а при уровне воды 130...140 см - 0,78$ или в 3 раза меньше /86/. По данным В.И.Дубровы , при среднегодовых уровнях грунтовых вод 0,7 м интенсивность разложения органики составит 2,2 т/га, при глубине 1,2 - более 6 т/га в год, а при 1,5 м - около 16 т/га в год. Увеличение интенсивности минерализации и осадки торфа при понижении уровня грунтовых вод отмечено также в работах С.Т.Вознюка, В.А.Олиневича, Д.ВДнко, Р.С.Трускавецкого и др. /16/.
На процессы минерализации торфа также влияют способы об -работки почвы, внесение удобрений, добавки минерального грунта и ряд других факторов /16, 47/.
Уменьшение мощности торфа происходит под влиянием ветро -вой эрозии. Важнейшими факторами, обусловливающими проявление
- ІЗ -
дефляции, являются климатические условия /скорость ветра, количество осадков, температура/, а также влажность, ботанический состав и степень разложения торфа. Разрушение и перенос торфа начинаются при скорости ветра более 8 м/с. По данным ряда исследователей /В.И.Белковский, Ю.И.Кришталь, В.В.Жилко, В.К.Поджа -ров, Л.М.Ярошевич и др./, в среднем вынос торфа ветром состав -ляет от I до 3 т/га в год, а при развитии пыльных бурь - до 10...20 т/га в год /16/. На украинской части Припятского Поле -сья ветровой эрозии подвержено 134 тыс.га или более 5% площади пахотных земель.
Под влиянием осушения происходит изменение и таких показателей свойств грунтов, как объемный и удельный вес, коэффициент фильтрации, влагоемкость, теплопроводность, зольность и др. По мере разложения органической массы объемный вес торфа увеличи -вается /на староосушенных землях в 2...2,5 раза/, общая скваж -ность и влагоемкость уменьшаются. Увеличиваются степень разло -жения, удельный вес, зольность. Проведенные Б.С.Масловым /1974/ специальные исследования на болотах центральной части РСФСР показали, что на предварительно осушенных болотах после их мелиорации характер изменения коэффициента фильтрации различный: за 10...13 лет он уменьшился в 1,3...2,5 раза /болота с травяным торфом/, остался практически неизменным /болота с древесно-тра-вяным торфом/ и увеличился в 1,9 раз /болота с гипновоосоковым торфом/.
Теплопроводность торфяно-болотных почв после осушения па -дает, что способствует увеличению амплитуды колебания темпера -тур и частым заморозкам на их поверхности /186/.
Изучение изменения водно-физических свойств суглинистых и супесчаных грунтов, проведенное в долине р.Солокии А.П. Тере -щенко, Б.И.Козловский, 1981/ показало, что под влиянием осуше -
- 14 -ния наблюдается вымывание глинистых и илистых частиц с верхнего горизонта почвенного разреза и аккумуляция в нижних слоях /иллю-вий/, что обусловливает изменение механического состава верхних горизонтов за счет увеличения в них песчаных фракций. Этот процесс может сказаться на обеднении почвы и развитии вредных фи -зико-геологических процессов - дефляции и суффозии почвы. В то же время иллювиальные горизонты становятся более тяжелого мех -состава, уплотняются, водопроницаемость их резко понижается. В верхней части разреза коэффициент фильтрации под влиянием осу -шения увеличился в 1,8 раза, в то время как в иллювиальном го -ризонте произошло его уменьшение в 1,3 раза. В связи с этим на определенной глубине разреза /40...50 см/ создается локальный водоупор, способствующий накоплению "верховодки", а иногда ж вторичному заболачиванию мелиорированных земель.
Вопросы загрязнения почвенного покрова мелиорируемых земель вносимыми в процессе сельхозосвоения ядохимикатами и минераль -ными удобрениями до настоящего времени изучены очень слабо.
Исследованиями УкрНЙИПа и БелНИИПа /199/ установлено, что степень загрязнения почв пестицидами зависит от интенсивности их применения, удельного веса стойких и высокотоксичных видов , от соблюдения научно обоснованной технологии их применения. Обнаруженные на некоторых "сигнальных полях" в почвах остаточные количества пестицидов во всех случаях ниже предельно-допустимых концентраций /ПДК/ /ГОСТ 17.4.2.01-81/.
Проведенное автором обобщение результатов исследований по изучению влияния осушения на почвенный покров позволяет сделать следующие выводы:
I. Осушительные мелиорации вызывают коренные изменения почвенного покрова, его водно-воздушного, теплового и гидрохими -ческого режимов, при этом наиболее интенсивной трансформации
подвергается торф, преобразующийся под влиянием осушения в тор-фяно-болотную почву.
Уменьшение мощности торфа происходит за счет уплотнения торфяной массы вследствие частичного обезвоживания, а также безвозвратных потерь, обусловленных минерализацией и эрозией. Со -крашение мощности торфа колеблется от I до 23 см в год и зави -сит от климатических условий, типа, вида, степени разложения и мощности торфа, характера подстилающих пород, глубины снижения уровня грунтовых вод, сельскохозяйственного использования и срока эксплуатации. В среднем уменьшение слоя торфа составляет І...З см в год, при этом за счет безвозвратных потерь слой торфа ежегодно уменьшается на 20...50$, остальное - за счет уплотнения.
Безвозвратные потери торфа в расчете на сухое вещество в зависимости от различных условий колеблются от 2 до 16 т/га. В среднем под многолетними травами разрушение органического вещества составляет З...^3; под пропашными - 7...12; зерновыми 6.,.9 т/га.
Осушение вызывает активизацию ветровой эрозии. На севооборотных площадях ежегодно выдувается около I т/га торфа, при возделывании пропашных культур - 2...3, а при пыльных бурях до 10 т/га.
Механический состав минеральных грунтов /супесчаных и суглинистых/ под влиянием осушения претерпевает изменения в результате выноса /суффозии/ глинистых частиц с верхних горизон -тов в нижние, что может привести к обеднению почв и развитию процессов дефляции, суффозии, а иногда и вторичного заболачивания.
1.2. Гидрологические последствия осушения По вопросу влияния мелиорации на речной сток /определяется косвенно/ существуют две различные точки зрения. С.М.Перехрест, Г.П.Кубышкия и др. считают, что в результате осушительных мелиорации речной сток уменьшается. Вторая точка зрения, которой придерживается большинство исследователей, состоит в том, что ме -лиорация в целом влияет на водный режим и речной сток положи -тельно. При этом подчеркивается, что характер этого влияния зависит от многих факторов, которые должны учитываться при его оценке: площаць бассейна, процент мелиоративной освоенности территории, вид мелиорации /осушительная или осушительно-увлажни -тельная система/, степень заболоченности территории и др. /Г.В.Богомолов, Д.М.Кац, 1973; М.Г.Мурашко и др., 1978/.
Диаметрально противоположны взгляды ученых на роль болот в формировании стока рек. С.М.Перехрест, Ю.П.Лебединский /1972 , 1979/ считают, что среднемноголетний годовой и летне-осенний стоки с увеличением заболоченности водосбора повышаются. А.Г.Булавко, Ю.М.Корчоха, И.С.Шпак /1981, 1977/ отрицают роль болот как регуляторов речного стока вследствие весьма малой водоотдачи торфа. "Естественные болота отдают аккумулированную застойную воду не на питание рек, а бесполезно испаряют ее в атмосферу , особенно в теплое время года" /А.Г.Булавко, 1981/.
По данным СОПСа АН УССР, осушение системами двойного регу -лирования и освоение осушенных земель привело к значительному уменьшению годового стока на "...осушенной площади в бассейнах многих рек, в том числе р.Остер на 56$, р.Супой на 47$, р.Ирпень на 32$, р.Ведричь на 40$, р.Вить на 26$, р.Недра на 36$"/66/. Расчеты, проведенные И.С.Шпаком /1974/ для бассейнов Супоя и йр-пеяя по методике, рекомендуемой С.М.Перехрестом /1974/, показывают, что в последующий период /1969-1975/ сток на этих реках по
сравнению с предыдущим десятилетием увеличился почти на 40$.
Анализ наблюдений за стоком на мелиорируемых водосборах Украинского Полесья /15/ и Белорусской ССР /57/ с наличием на них до 25...35$ осушенных земель показывает, что послемелиоративные изменения речного стока несущественны и в большинстве случаев лежат в пределах погрешностей оценок /± І5$/ /А.Г.Булавко, М.Г.Мурашко, В.Л.Максимчук, 1977/.
И.А.Железняк /1977/ считает, что осушительные каналы, ускоряя сброс поверхностных вод, уменьшают потери талых вод на испарение и этим увеличивают объем весеннего стока, а меженное питание возрастает за счет влаги, накопленной в бассейне.
Рассматривая режимные наблюдения за 155-летний период , В.Р.Булдей /1977/ указывает, что водность Днепра, Припяти и других рек Полесья увеличилась под влиянием осушения болот на
& . .. d>/o .
По данным О.З.Реверы /1974/, мелиоративные мероприятия на водосборе Верхнего Днепра не оказали существенного влияния на сток р.Припяти у г.Мозыря и р.Днепра у г.Киева. В ближайшие 10...15 лет наряду с освоением уже осушенных болот и заболоченных земель будут строиться новые и реконструироваться существующие системы. Это приведет к уменьшению годового стока Верхнего Днепра: в годы 75$-ной обеспеченности - до 10$, 95$-ной - до 25$.
По мнению В.С.Шебеко /1977/, осушительные мелиорации не ухудшают водоносности рек по условиям формирования стока в бассейне, но регулирование русла существенно изменяет параметры потока.
Ю.М.Корчоха и П.Д.Михальцов /1974/ считают, что возрастание годового стока с мелиорированных территорий обусловлено, во-первых, улучшением условий дренированности, во-вторых, тем, что после понижения уровня болотных вод /при наличии гидравлической
- 18 -связи с нижележащими напорными водоносными горизонтами/ происходит изменение направлений вертикального водообмена и глубинные воды начинают питать грунтовые, тем самым несколько увеличивая долю грунтового притока в реку.
М.Г.Мурашко, А.Г.Булавко и др. /1978/, обобщая данные по 50 водосборам Белорусского Полесья, где были построены мелиоратив -ные системы одностороннего действия, делают следующие выводы:
существенные изменения характеристик стока происходят тогда, когда мелиоративными работами охвачено более 6% площади водосбора;
годовой сток для большинства речных водосборов /26/ уве -личивается, по некоторым он остается без изменения;
максимальный сток в зависимости от природных характери -стик может как увеличиваться /9/, так и уменьшаться /8/;
минимальный летний, летне-осенний сток и продолжитель -ность минимального стока увеличиваются;
внутригодовое распределение стока в большинстве случаев имеет тенденцию к выравниванию. Доля весеннего стока уменьшается, лимитирующего периода увеличивается. По отдельным водосборам отмечается увеличение неравномерности стока по сезонам года;
наибольшее увеличение минимального годового и летнего стока произошло в период после начала массового осушения болот закрытой сетью осушительных систем.
Ю.М.Корчоха, Н.В.Окулик, А.С.Судас /1981/, на основании систематических наблюдений в бассейне р.Ясельды, приходят к заключению:
- болота не играют водорегулирующей роли. При возрастании
заболоченности от 10 до 40% годовой слой стока рек уменьшается
от 130...240 до 90 мм. Сток рек, имеющих большой процент забо -
лоченности, крайне неравномерно распределен внутри года, особен-
но это относится к годам с высоким половодьем;
при доле осушенных болот меньше 10$ от площади водосбора, влиянием мелиоративных мероприятий на водный режим и водный ба -ланс речных бассейнов можно пренебречь;
в периоды формирования максимальных расходов сток с ме -лиорированных территорий уменьшается в сравнении с естественным, в периоды формирования минимальных расходов модули стока возрастают;
средний годовой модуль стока с осушенных торфяников в рассматриваемом бассейне больше, чем с естественных болот.
Изучение влияния осушения на гидрологический режим и качество вод Припятского Полесья Украины проводит Украинский филиал ВДИИКИВРа /О.З.Ревера, М.Н.Паламарчук, А.И.Сергеенко-, 1981/. В результате выполненных проработок по 36 водосборам оказалось , что средний годовой сток в послемелиоративныи период не изменился /27/, либо несколько увеличился /на 16...40^/. Осушение способствует увеличению максимальных расходов воды на реках Жито -мирского Полесья на 21...41$, на других реках они уменьшились на 8...49$. Объем дождевых паводков под влиянием осушения имеет тенденцию к уменьшению в верховье Стыри, а в бассейне p.p. Тня, Уборть, Уж наблюдается увеличение стока дождевых паводков на 21...24$. Этими же исследователями установлено, что изменение качества речных вод обусловлено изменениями условий поверхностного стока, питания и разгрузки подземных вод, а также мероприятиями по сельскохозяйственному освоению осушенных земель и что основной тенденцией этих изменений является увеличение щелоч -ности вод, их минерализации и жесткости, содержания биогенных компонентов.
Г.П.Рябцева /I98I4 изучая качество поверхностных вод на староосваиваемых массивах /Троковичи в Житомирском Полесье, Вер-
- 20 -ховье Стохода - в Волынском/, отмечает, что внесение удобрений на поля сказывается на повышении содержания в воде наиболее подвижных компонентов, легкорастворимых и связанных с хлором, а именно: калия, натрия, но при этом заметно увеличивается и со -держание сульфатов.
По данным ЦНИШШВРа /199/ и ВНИИВО /194/, средняя концентрация пестицидов /хлорорганических и фосфорорганических/ и гербицидов в поверхностном и дренажном стоке на мелиорируемых землях не превышает ЦЦК этих веществ, установленных для основных видов водопользования /ГОСТ 17Л,3.04-82/. Наибольшие величины выноса биогенных элементов /к , N , Р / наблюдаются в весеннее половодье /в период внесения удобрений в почву/, при этом азот /в нитратной и аммонийной формах/ выносится в концентрациях, превышающих ПДК для рыбохозяйственных водных объектов / ГОСТ 17Л.2.04-77/, Повышенные концентрации азота /8,.Л2 мг/л и более/ в дренажном стоке объясняются дополнительным его вымыванием из минерализующихся торфяных и торфяно-болотных почв.
И.И.Лиштван, А.В.Быстрая, В.М.Гращенко и А.И.Терентьев /1981/, исследуя изменение химического состава вод р.Припяти и ее притоков под влиянием осушительных мелиорации, установили , что в поверхностных водах наблюдается увеличение концентрации ионов хлора, калия с натрием, нитратного и сульфатного. За период с 1969 г. и особенно в последние годы /1972,..1978/ наблюдается ухудшение состава вод, что несомненно является результатом деятельности человека.
И.В.Гриб /1983 г./, наблюдая за гидрохимическим режимом вод в верховье Припяти, указывает, что увеличение в 2 раза цветности воды, минерализации, содержания органического вещества и ионов железа /в 2...3 раза/ отмечается в первые 3...4 года после проведения мелиорации. Затем происходит стабилизация каче-
- 21 -ства воды, а содержание ионов железа падает ниже контроля /-0,16
мг/л/. Период до стабилизации опасен для рыбного хозяйства водохранилищ и малых водоемов. Увеличению мутности и снижению самоочищающей способности воды благоприятствуют спрямление русел и ликвидация естественных регулирующих факторов - речных извилин, омутов и др. На озерах, включенных в системы, наблюдается "цветение" воды /оз.Засвитское/.
Анализ многолетних данных Гидрометслужбы УССР по рекам Волынского Полесья /Выжевка, Турья, Стоход/, проведенный Т.Г.Корнейчуком /1982/, показал, что под влиянием осушения происходит увеличение минимальных и среднегодовых расходов рек, при этом осушение заболоченных массивов в верховьях рек практически не сказывается на уровенном режиме рек в их низовье.
Изучение формирования водного режима р.Тня /Житомирское Полесье/, выполненное И.А.Запольским /1983/, показало, что осушение болот и заболоченных земель в бассейне реки, охватившее 15$ площади, привело к изменению большинства характеристик стока. Увеличился годовой сток /73$/ и его сезонные величины /31... 92$/. Весеннее половодье более высокое, увеличение расходов воды происходит более интенсивно, а спад более медленно. Увели -чился коэффициент стока.
А.Г.Булавко /1981/ на основании материалов многолетних наблюдений на гидрологической сети Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды в районах массового развития осушительных работ /Белоруссия, Прибалтика, Украинское Полесье, Северо-Запад РСФСР, Мещерская низменность Дальний Восток/ дает следующую общую оценку гидрологических последствий осушения /табл.1/.
Анализ конкретных случаев негативных последствий осушения, проведенный М.Г.Мурашко и А.М.Романенко /1981/ показал, что они
Таблица I.I
Сводные данные о послемелиоративных изменениях характеристик речного стока
/по А.Г.Булавко, 1981/
- 23 -обычно связаны с неучтенными изъятиями речного стока на увлажне -
ние осушенных земель; с уменьшением площади водосбора реки вследствие сброса стока мелиоративной системы в другой водоприемник; с отставанием строительства водохранилищ и водоподъемных сооружений; с неудовлетворительной эксплуатацией мелиоративных систем.
Выполненное автором изучение результатов исследований по выявлению влияния осушительных мелиорации на гидрологический режим позволяет прийти к следующему заключению:
Осушительные мелиорации, в целом, оказывают благоприятное влияние на речной сток, В то же время, послемелиоративные гидро -логические изменения в каждом конкретном случае весьма различны и зависят от многих факторов, которые часто не поддаются количест -венной оценке и учету.
После строительства мелиоративных систем возрастает густота гидрографической сети, сокращается средняя продолжительность затопления пойм /кроме устьевых участков, где она увеличивается/, вследствие чего уменьшаются потери на испарение,
На мелиорированных водосборах в первые годы после осуше -ния болот годовой и особенно меженный стоки чаще увеличиваются за счет уменьшения суммарного испарения и сработки емкостных запасов грунтовых вод. В тех случаях, когда осушительная сеть вскрывает напорные подземные воды /Волынское Полесье/, увеличение годового стока может быть более существенным. После сельскохозяйственного освоения осушенных земель происходит увеличение суммарного испарения /за счет транспирации/ и соответственно снижение годового стока до первоначальной величины /иногда ниже/. При повышении уровня мелиорированности водосбора более 8...10$ наблюдается тенденция к увеличению годового стока.
Изменение объемов и максимальных расходов половодий и дождевых паводков невелики и находятся в пределах ±15%.
Минимальные месячные и суточные расходы рек возрастают вследствие улучшения условий дренирования грунтовых вод и облегчения стока летних осадков. Сокращается продолжительность пере -сыхания /перемерзання/ малых рек с мелиорированными водосборами. Сохраняется устойчиво повышенная летняя межень.
Внутригодовое распределение стока становится более выровненным за счет повышения стока межени. В речном стоке увеличивается доля подземного питания /естественные ресурсы/, что улучшает его структуру.
Наметившаяся тенденция к ухудшению качества поверхностных вод обусловлена сельскохозяйственным освоением мелиорированных земель и другими видами хозяйственной деятельности человека.
Любые мелиоративные работы, затрагивающие озера, требуют конкретного научно-технического обоснования, особенно вблизи населенных пунктов и на озерах карстового происхождения.
1.3. Изменение гидрогеологических условий на осушаемых и прилегающих территориях
Первые исследования по изучению влияния осушения на подземные воды Полесья были начаты в пятидесятые годы нашего столетия.
В 1956 г. Сарненская НИС УкрНИИГиМа впервые на Украине приступила к работам по установлению влияния осушения болот на ре -жим грунтовых вод прилегающих минеральных земель. Исследования показали, что характер влияния осушения болотных массивов на прилегающие минеральные земли зависит от глубины болота, интенсивности осушения, расстояния от болота, рельефа и геологического строения прилегающих территорий. Снижение уровня грунтовых вод на болоте на I м вызвало снижение уровня на прилегающих землях на 0,6 м на расстоянии 370 м.
Проанализировав данные наблюдений за уровнями грунтовых вод на осушительных системах Сарненской НИС и прилегающих к ним минеральных землях с 1937 по 1943 г.г., Ш.И.Брусиловский /1966/ сделал вывод, что уровень грунтовых вод на минеральных землях свя -зан с положением таковых на болоте и что незначительные колеба -ния последних незамедлительно изменяют уровень воды на минеральных землях.
Д.В.Закревским /1970/, проводившим исследования в пойме Тру-бежа, было установлено, что заметное влияние осушения на приле -гающие территории наблюдалось в первые годы проведения осушительных мелиорации. В последующем колебания уровня грунтовых вод осложнялись климатическими факторами: в засушливые годы /1963/ ускорялось его понижение, в многоводные - уровень поднимался. Максимально возможный радиус влияния осушения поймы реки Трубеж в сторону водораздела определялся в 2...3 км.
А.Г.Булавко и К.Ф.Янковский /1971/ оценили раздельное влияние на уровень грунтовых вод атмосферных осадков и мелиоративной сети. После исключения влияния осадков осушение на прилегающих к мелиорируемым землях /в притеррасной части/ сказалось в полосе до 3 км на 8 см.
А.П.Лавров, С.П.Гудак, В.Ф.Васильев, Р.А.Станкевич, В.И.Бу-чурин, Г.В.Казановский /1972/ считают, что до осушения болот в балансе грунтовых вод инфильтрация превышает испарение и форми -руется боковой отток в сторону естественных дрен, а после осушения преобладает испарение, что вызывает увеличение бокового притока со стороны прилегающих к болоту территории. Ширина зоны влияния на режим грунтовых вод составляет от I до 7...8 км. Снижение уровня грунтовых вод на расстоянии 3 км может достигнуть 50 см, а на расстоянии 5...7 км до 30 см.
А.П.Ваховский /1972/ утверждает, что осушение приводит к по-
- 26 -нижению уровня грунтовых вод и изменению всех элементов баланса '
грунтовых вод. Снижение уровня происходит особенно интенсивно в первые годы после осушения болот, а затем оно стабилизируется. С удалением от массива осушения на расстояние 300...400 м влияние его практически не сказывается /на примере Крестуновского и Глубонепкого болотных массивов БССР/.
А.П.Лавров, М.Ф.Фадеева, Г.И.Сачок, А.П.Баховский, Б.Ф.Васильев /1973/, на примере Припятского Полесья, установили, что в результате понижения уровня грунтовых вод в начальный период осушения формируется депрессия в зоне дренирующих систем, после чего создаются новые условия интенсивного водообмена по всей площади: увеличение бокового притока с прилегающих территорий, более высокое значение инфильтрационного питания и испарения.
М.В.Фадеева, Г.И.Сачок, Т.Д.Кривецкая /1973/ вывели зависимость величины понижения уровня грунтовых вод от расстояния до осушительной системы и установили закономерность ее измене -ния в годовом разрезе. При этом минимальное понижение глубин /менее 20...25 см/ отмечалось в апреле...мае при ширине зоны влияния 1,5...2,0 км; наибольшее /до 60...70 см/ - в сентяб -ре...октябре в полосе до 7...9 км. На междуречье Бобрик-Цна с удалением от дрен на 1,5 км влияние осушения сказывается с за -паздыванием на 2...6 лет, на расстоянии 3 км - через 7...10 лет. Через 10 лет после начала осушения на расстоянии 500 м от дрены уровень понизился на 0,52..,0,62 м /при норме осушения 1,2 м/.
По данным В.Р.Булдея /1973/, исследовавшего влияние Трубеж-ской осушительной системы на уровень грунтовых вод, понижение уровня на величину до 1,0 м за 10-летний период эксплуатации наблюдается на расстоянии до 16 км.
П.В.Шведовский /1974/ на опыте осушения Белорусского Полесья делает вывод о том, что радиус влияния осушительных систем
- 27 -изменяется от 0,01 до 3,0 км, а активный период снижения продолжается в течение 5 лет при абсолютном снижении уровня грунтовых вод до 1,5 м. Снижение уровня напорного горизонта более значи -тельно /в 1,5..,2 раза/, чем уровня грунтовых вод. В меженный период характерно усиление питания грунтовых вод напорными /до 5 раз/. По некоторым объектам оно возросло с 1,5 до 14 мм в год.
По данным Б.С.Маслова /1974/, осушение открытыми каналами глубиной до І м поймы р.Купавшки /Московская область/ привело к снижению уровня грунтовых вод за 7 лет эксплуатации: на пойме -на 45 см, на расстоянии 200 м от канала - на 17...25 см, 600 м -на 8 см, 1,5 км - 0. На примере осушения в бассейне р.Белой /БССР/, Б.С.Маслов делает вывод, что размеры зоны влияния осушительных систем на уровни грунтовых вод зависят от глубины кана -лов, уровнепроводности водоносных пластов и срока эксплуатации.
В.И.Бучурин и Н.Р.Ярошевич /1976/ в бассейне Немана выделяют три типа территорий с гидрогеологическими условиями, определяющими характер влияния осушения болот и заболоченных земель на режим грунтовых вод прилегающих массивов. К первому типу они относят территории болот, где торфяники подстилаются суглинками и супесями и расположены в узких и глубоких речных долинах притоков Немана. Осушение этих болот вызывает локальное снижение уровня грунтовых вод, распространяющееся на небольшие расстояния. Болота в ложбинах и котловинах водноледниковых равнин и надпойменных террас с залегающими в их основании песками мощностью 5...Юм авторы относят ко второму типу территорий. При их осушении снижение уровня на прилегающих массивах на расстоянии 0,2...0,5 км не превышает 0,2...0,4 м. Болота в пойме р.Немана и крупных притоков подстилаются мощной толщей песков /третий тип территорий/. Под влиянием осушения снижение уровня грунтовых вод может прослеживаться на расстоянии 1,5...2,0 км.
М.В.Фадеева, Г.И.Сачок,В.И.Бучурин /1976/,а также А.И.Ивиц-кий, П.В.Шведовский /1977/ отмечают, что в Белоруссии в районах широкой мелиорации /бассейны рек Припяти и Немана/ наблюдается региональное снижение уровня грунтовых вод.
Ю.М.Корчоха и П.Д.Михальцов /1977/, анализируя данные режимных наблюдений на Осиповском и Казацком массивах /БССР/ до и после осушения, установили, что под влиянием осушения увеличивав -тся амплитуда колебаний уровня грунтовых вод от 0,4...1,0 до 0,6...1,5 м. Стабилизация режима подземных вод происходит в течение 2...3 лет. По истечение этого срока режим в основном фор -мируется под воздействием таких факторов, как атмосферные осадки, испарение, температура и т.д. Понижение пьезометрического уровня напорного горизонта отмечено в скважинах на расстоянии до 9 км от объекта осушения, а уровня грунтовых вод в полосе шириной до 2 км. Величина перетока из нижележащего горизонта в среднем по бассейну Ясельды составляет 30...40 мм в год.
Б.Ю.Лясковский, П.И.Яковенко /1977/ считают, что осушительные мелиорации способствуют увеличению подземного стока и уменьшению емкостных запасов подземных вод.
Исследования И.Ю.Наседкина /1969...1981/ позволили ему установить ряд закономерностей в формировании баланса грунтовых вод Волынского Полесья УССР. При снижении уровня грунтовых вод на 0,7...1,2 м происходит увеличение инфильтрационного питания на 40...50$ и уменьшение испарения с поверхности грунтовых вод на 10...20$. Доля бокового оттока в расходной части баланса увеличивается до 50$ и более. В первые три года после начала осушения напорное питание увеличивается на 30...50$. Автором /1981/ выполнена типизация территории Западного Полесья УССР по особенностям формирования баланса грунтовых вод.
И.М.Худошин /1977/, анализируя изменение режима подземных
вод на Оконской, Верхне-Стоходской и Воронковской осушительных системах Западного Полесья УССР, определил радиус их влияния на прилегающие территории в среднем 1,0...1,2 км.
П.И.Закржевский /1979/, изучая особенности формирования и изменения стока и баланса грунтовых вод на прилегающих к осушаемому болоту "Глубонец" территориях, установил, что испарение с уровня грунтовых вод уменьшается на 10...50$ от величины, бывшей до осушения, и составляет от 10 до 50 мм. Инфильтрация в песчаных породах зоны аэрации возрастает, при наличии легких суглинков после осушения уменьшается. При положительном балансе зона влияния сокращается, при отрицательном - возрастает.
А.Х.Апьтшуль, В.С.Усенко /1979/ указывают, что при проведении осушительных работ на значительных площадях речного водосбора, последние могут оказать существенное влияние на уменьшение ресурсов подземных вод глубоких горизонтов. На отдельных объектах площадью от 200 до 700 га отрицательное влияние окажут осушительные системы с использованием вертикального дренажа.
Ф.Б.Бовтрамович /1980/, изучив влияние осушения болотного массива Полесской опытной мелиоративной станции на режим грунтовых вод прилегающих территорий, установил, что степень влияния осушения определяется водностью года. В средние по водности годы снижение достигает 25 см на расстоянии 5 км от канала, в мало -водные-снижение распространяется на 6...7 км. Действие осушительной сети достигает максимального значения в летне-осеннюю межень на первой надпойменной террасе, несколько уменьшаясь в зимнее время и принимая минимальные значения в весеннее время. На второй надпойменной террасе гидрогеологические условия подвергнуты наибольшему изменению в зимнее время, а весной зона влияния составляет всего 1,5...2 км.
В.Ф.Шебеко и В.М.Воробьев /1981/ на опыте осушения болота в
- ЗО -бассейне р.Ясельды, делают вывод, что годовая амплитуда колебания уровня увеличивается и зависит от глубины залегания грунтовых вод и состава водовмещающих пород. Для скважин на болоте среднегодовое снижение составляет 0,81 м, удаленных на расстояние 0,77 км от границ осушения - 0,20 м, 1,6 км -0,14 м. Минимальное снижение уровня грунтовых вод за счет осушения наблюдается в весенний период, максимальное - в осенне-зимний. В сезоны глубокого положения грунтовых вод на смежной с осушаемыми болотами территории сработка уровня под влиянием осушительной сети незначительная или отсутствует.
Е.П.Панов /1981/, изучая влияние осушения на водный режим в условиях Мещерской низменности, выявил, что радиус активного воздействия осушительной системы на водный режим составил 1,0... 1,5 км. Максимальное снижение уровня грунтовых вод наблюдалось в первые І...2 года после начала осушения, в последующие З...5лет происходит их стабилизация. У границы системы /0,2...0,3 км/ глубина понижения грунтовых вод достигала I,0 м и более, на склонах водораздела она значительно меньше /0,2...0,5 м/. Колебания уровня грунтовых вод на прилегающих к осушаемому массиву землях значительнее. Установлено, что для расчета понижения уровня грунтовых вод от осушения наиболее приемлемы формулы Аверьянова и Форхгеймера.
И.Б.Корсунская /1981/, анализируя фактические изменения гидрогеологической обстановки на осушаемой территории в верхо-вьи р.Стохода, установила, что длительная эксплуатация мелиоративных систем приводит к понижению уровня грунтовых вод приле -гающих земель на расстоянии не менее 500 м от границы осушаемой площади. Максимальное понижение соответствует послепаводковому периоду и составляет за десятилетний период 30...70 см. В течение вегетационного периода изменение уровня грунтовых вод опре-
- ЗІ -деляется только метеорологическими факторами, обуславливающими инфильтравдонное питание грунтовых вод /или испарение с их поверхности/.
М.Ф.Козлов /1981/, обобщая результаты исследований по отдельным осушительным системам, установил, что изменение режима подземных вод на осушаемых и прилегающих к ним территориях зависит от геоморфологической их приуроченности и гидрогеологических условий. В поймах рек, на первых, вторых, а местами и третьих надпойменных террасах влияние осушительных мелиорации сказывается в полосе шириной до 3...4 км и более. В 3...4 км от осушительных систем снижение напорных вод составляло от 0,2 до 0,46 м. Такие размеры влияния отмечались в поймах верхнего течения р.Ясельды, в поймах Припяти и Бобрика, а также Стохода и Фооы.
На вторых и третьих надпойменных террасах, а также на занд-ровых и моренно-зандровых равнинах, где грунтовые воды явной гидравлической связи с напорными водами не имеют, влияние осу -шительных мелиорации на режим грунтовых вод сказывается в полосе шириной, не превышающей 1..,2 км.
Г.П.Рябцева /1977, 1981/, изучая закономерности формирования химического состава подземных вод и их изменения под влия -нием осушения, установила, что в границах Припятского Полесья УССР не происходит стабильных отрицательных изменений в химическом составе подземных вод. Влияние осушения сказывается в эпизодическом появлении в грунтовых водах соды в вегетационный период и в общем снижении их минерализации.
В.А.Окулик /1984/, рассматривая влияние осушения и сельскохозяйственного использования земель на качество природных вод на водосборах верховья Ясельды, определила, что количественные изменения химического состава грунтовых вод обусловлены в основном
- 32 -последующим сельскохозяйственным использованием мелиорированных земель. Доля этого фактора составляет около 80$ прироста среднегодовой минерализации грунтовых вод. С увеличением длительности окультуривания торфяных почв абсолютные значения концентраций отдельных ионов /Са , Мс* , К , л/о » СЕ / растут, обнаружи -вая с фактором времени устойчивые связи.
Изучением изменений гидрогеологических условий под влиянием осушения на территории украинской части Припятского Полесья занимается коллектив гидрогеологов института УкрНИЙГиМ под научным руководством В.Е.Алексеевского /1972...1984/. Исследова -ния проводятся на типичных осушаемых массивах в поймах рек Сто-ход и Припять /Волынская область/, Грезлянской и Тнянской сие -темах /Житомирская область/, пойме р.Иква /Ровенская область / совместно со Львовской и Черниговской ГГМЭ. Методика исследований заключается в проведении режимных наблюдений на естест -венно заболоченных землях, в период строительства и эксплуатации осушительной системы.
Приведенные выше результаты многочисленных исследований позволили автору сделать следующие выводы:
Проведенные широкомасштабные осушительные мелиорации на территории Полесья оказывают определенное влияние на изменение гидрогеологических условий не только осушаемых, но и прилегающих к ним территорий. Характер и размеры этого влияния определяются геоморфологическими и гидрогеологическими условиями , геологическим строением, метеофакторами, конструкцией осуши -тельной сети, продолжительностью эксплуатации и др.
В результате осушения увеличиваются амплитуды колеба -ний уровня грунтовых вод при общем снижении их зеркала, но через 3...4 года после начала эксплуатации системы величины го -довых и сезонных амплитуд приближаются к значениям, характерным
для естественного режима грунтовых вод.
Под влиянием осушения происходит изменение соотношений приходных и расходных статей баланса грунтовых вод: возрастают инфильтрационное питание, величины бокового притока и переток напорных вод из нижележащих горизонтов. В расходных статьях баланса основное значение приобретает боковой отток в дренажную сеть. Величина испарения с уровня грунтовых вод уменьшается. Интенсивность водообмена возрастает.
В результате работы осушительной системы происходит уменьшение емкостных запасов грунтовых вод и увеличение их естественных ресурсов.
Осушительные мелиорации не оказывают стабильного отрицательного влияния на изменение химического состава и минерализации грунтовых вод. Стабилизация гидрохимического режима происходит через 3...5 лет после начала работы системы. Количественные изменения химического состава грунтовых вод обусловлены в основном последующим сельскохозяйственным использованием мелиориро -ванных земель. Доля этого фактора в увеличении среднегодовой минерализации грунтовых вод составляет около 80$.
Эксплуатация мелиоративных систем приводит к понижению уровня грунтовых вод на расстояние от 0,1 до 3,5 км, реже более, от границы осушаемой площади /при снижении уровня грунтовых вод до оптимальных для условий Припятского Полесья величин 0,3.., 0,5 м /табл.1.2/. Ширина зоны влияния изменяется в зависимости от водности года /увеличивается в межень и сокращается в период выпадения осадков/. В течение вегетационного периода изменение уровня грунтовых вод определяется в основном метеорологическими факторами.
Таблица 1.2
Величина зоны влияния осушительных мелиорации на уровень грунтовых вод прилегающих территорий /по литературным данным/
Зона влияния /км/ при величине снижения
Фактические данные уровня грунтовых вод /м/
более 0,5 0,5-0,3 менее 0,3
Имеющиеся значения 0,3-3,0 0,1-3,5 0,1-7,0
до 5-7
Чаще встречающиеся 0,5-1,5 0,3-3,0 0,6-3,0
Среднее значение 1,2 1,8 2,1
1.4. Вяияние осушения на растительность и
животный мир
Одним из важнейших экологических последствий мелиорации является изменение растительности и животного мира.
Выявлены общие закономерности изменения растительности под влиянием осушения, характер которых зависит от степени и длительности осушения, а также от биоэкологического состава фитоцено-зов. В.И.Парфеновым и Н.В.Смольским /1978/ установлено, что при интенсивном осушении смена лугово-болотных фитоценозов происходит быстро /кратковременная/, при экстенсивном - продолжительное время /длительно-временная/. Общая особенность э,тих смен заключается в том, что они протекают более или менее продолжительно с последовательным прохождением определенных фаз. Начальная фаза проявляется в изменении жизнедеятельности входящих в их состав видов растений, приводящем к снижению биологической продук-
- 35 -тивности фитоценоза. В дальнейшем последний вступает в деструктивную фазу, проявляющуюся в изменении его флористического состава и набора доминантов. Затем он полностью замещается вновь сложившимся, относящимся к иной ассоциации фитоценозом.
Под воздействием осушения покрытых лесом болот изменяется структура лесных фитоценозов, их флористический и типологический состав. Влияние сказывается также и на лесной растительности, развивающейся на минеральных, с высоким стоянием почвенно-грунтовых вод, землях, прилегающих к осушаемым объектам.
О влиянии осушения на древесную растительность на прилегающих минеральных почвах существует два противоположных мнения. Ряд ученых Д.П.Смоляк, А.В.Бойко, Н.В.Смольский, В.И.Парфенов, И.Д.Юркевич и др./ считают, что осушение резко снижает прирост в лесных ценозах. Исследования, проведенные В.И.Зерновым /І97Ч/, показали, что снижение грунтовых вод на минеральных землях до 0,5 м и даже 0,5...1,0 м не приводит к существенным отклонениям текущего прироста сосновых древостоев в долгомошном, черничном и мшистом типах леса по сравнению с контрольными участками, что объясняется высокой способностью адаптации сосны к изменившимся условиям водного режима.
Дискуссионным остается вопрос необходимости проведения в условиях Полесья лесоосушительных мелиорации.
А.Н.Алымов, Н.М.Грисюк, Я.В.Коваль, А.И.Охримчук /1979 , 1983/ считают, что лесоосушительная мелиорация не дает ожидаемого эффекта, т.к. экологические потери не компенсируются результатами дополнительного прироста лесосырьевых ресурсов»
Л.А.Ганечко, В.И.Леонов /1983/ подсчитали, что стоимость побочной продукции леса /ягоды, грибы, орехи и др./, которую можно получать на протяжении всего периода выращивания лесонасаждений /50...120 лет/, превышает стоимость древесины, зато-
- 36 -тавливаемой от рубок ухода и рубок главного пользования.
Ф.Н.Турчак, Г Д. Белый, В.А.Бузун, В.П.Краснов, ЇЇ.Н.Мястков-ский /1983/ утверждают, что высокая эффективность гидролесомелиорации, определяемая размерами дополнительного прироста древесины, не может быть достигнута повсеместно посредством только одного осушения. Ведение лесного хозяйства на осушенных землях должно быть построено на принципах непрерывного и рационального лесопользования.
С другой стороны, А.И.Михович /1983/ делает вывод о том,что в результате снижения уровня грунтовых вод на осушаемых лесных площадях происходит изменение экологических условий в лучшую для лесных насаждений сторону. Исключение составляют только самые бедные верховые болота с сосновым режолесьем и самые богатые низинные болота с высокопродуктивными черноолынанниками.
Исследования, выполненные Институтами ботаники АН УССР и экспериментальной ботаники АН БССР /199/, позволили выявить следующие тенденции изменения растительного покрова под воздействием осушительной мелиорации:
влияние осушения определяется типом водного питания почв, степенью их увлажненности, возрастом леса, породным составом;
наиболее сильно осушение сказывается на заболоченные низинные леса, представленные в основном черной ольхой и березой. Ольха увеличивает прирост, формируется ольхово-березово-сосновый древостой;
после осушения переходных заболоченных лесов улучшается древостой, повышается бонитет до II...Ш класса и в результате формируются сосновые и березово-сосновые кустарничковые сообщества;
продуктивность верховых болотных лесов после осушения практически не повышается;
- влияние снижения уровня грунтовых вод /УГВ/ на суходольные леса зависит от величины понижения, типов леса, почв,их водного питания. Леса на почвах атмосферного питания не реагируют на снижение УГВ. Снижение УГВ в средневодных лесах /атмосферно-грунтового питания/ приводит к уменьшению прироста. При снижении УГВ на 20...30 см продуктивность кисличных, снышевых, крапивных и папоротниковых типов леса снижается от 0,2...0,5 класса бонитета. Однако со временем, после адаптации корневой системы к новым условиям, можно ожидать восстановление продуктивности лесных насаждений. При снижении УГВ на 70...80 см продуктивность может снизиться на 0,5...1,0 класса. Старое поколение насаждений /дуб, ольха черная, ель/ продуктивности не восстанавливает. Новое поколение /сосна, береза, ольха/ будет высокопродуктивным, а из коренных пород - в пределах прежней продуктивности.
При снижении УГВ на 20...30 см в мшистых, брусничных, вересковых типах леса отмечается снижение прироста насаждений на 20...30$. Однако через 5...7 лет по мере нарастания корней происходит восстановление первоначального прироста. При большем снижении УГВ прирост не восстанавливается.
В лесах, произрастающих на суглинистых и глинистых почвах, прирост восстанавливается полностью, даже при понижении УГВ на 70...80 см.
По данным Е.П.Панова /1981/, в условиях Мещерской низменности, влияние осушительной системы на низкорасположенные участки положительно в любые по увлажненности годы /увеличение продуктивности заболоченных лугов на 14$/, на возвышенные /склоны, гривы/ - только во влажные. После осушения зона воздействия системы на продуктивность лесных биоценозов ограничена расстоянием 150...200 м, которое в свою очередь делится на 2 пояса -
- 38 -повышения и снижения древостоя.В первом поясе /шириной 50...70м/, /высотой над уровнем осушаемого массива 0,7...1,1 м/ прирост сосняков по диаметру в первые 5 лет увеличился на 30..65$ , в последующие - на 18...25$ в сравнении с неосушенными;во втором /шириной 80...150 м и высотой 2,5 м / он снижался на 10...20$. Для еловых лесов увеличение продуктивности отмечалось до высоты 0,6м, уменьшение - 1,6 м. Во влажные годы указанные изменения меньше.
Многие исследователи связывают с осушением уменьшение площадей клюквенников. По данным С.И.Шабаровой, С.Н.Козьякова и др. /66/, площадь клюквенных болот в УССР сократилась с 92,8 до 23,0 тыс.га, а государственные и кооперативные заготовки ягод составляют лишь 1800...2300 т в год. Э.М.Шерлинг /1978/ для решения вопроса обеспечения населения ягодой предлагает создание плантаций.
Исследования Д.В.Дубины /1983/ показали, что осушительные мелиорации вызвали значительные изменения фяоры водоемов: сокращаются площади местопроизрастания редких и реликтовых видов растений /альдрованда пузырчатая, болотноцветник щитолистный, водяной орех, марсилия четырехлистная, сальвиния плавающая и др./ и расширяются у видов, характерных для эвтрофных водоемов и гид-рогалофитов. Около 20 видов /13$ общего количества водной флоры/ находятся под угрозой исчезновения.
Животный мир - последнее звено в цепи природы, подвергающееся изменению вследствие хозяйственной деятельности человека. Исследования, проведенные Институтами зоологии АН УССР и БССР /199/, показали, что наиболее резко хозяйственная деятельность человека проявляется на прибрежных видах животных, водоплавающих птицах, куликах, а также земноводных и беспозвоночных. При иссушении болот исчезают чайки, крачки, утки, часть куликов, доминируют полевой жаворонок, желтая и белая трясогузки. В результате уменьшения кормовых угодий сокращается численность копытных жи-
- 39 -вотных и бобров. Однако, при условии возобновления кустарниково-
древесной растительности и достаточной глубине воды бобры постепенно заселяют мелиоративные каналы. После проведения водорегулирующих работ резко сокращается численность водяной крысы. Поскольку она является одним из основных кормовых объектов таких хищников, как горностай, хорь, ласка, лисица, енотовидная собака и др., то происходит снижение их численности. В результате мелиорации наблвдается сокращение численности видов мышевидных грызунов при увеличении количества оставшегося вида.
Под влиянием мелиорации улучшаются условия существования беспозвоночных животных на осушенных неосвоенных болотах, увеличивается общая численность и суммарное число видов /дождевые черви, диплоподы и др./. На освоенных болотах наблвдается возрастание численности вредных растительноядных насекомых, появляются новые виды, обитающие на дерново-подзолистых почвах: щелкуны,чернотелки, совки и др. /135/,
Осушительная мелиорация приводит к снижению численности паразитов и к обеднению паразитофауны. Осушение способствует ограничению очагов клещевого энцефалита, туляремии и пироплазмоза крупного рогатого скота, резкому снижению /в 1,5 раза/ гнуса и связанных с ним трансмиссивных заболеваний. Осушение лесных формаций вызывает снижение численности иксодовых клещей - основных переносчиков возбудителей болезней /НО/.
Таким образом в результате осушительных мероприятий:
Коренным образом изменяются или полностью уничтожаются естественные фитоценозы. Характер изменений зависит от степени и длительности осушения, а также от исходного видового состава растительных ассоциаций. Общее направление изменения фитоцено-зов под влиянием осушения приведено в табл. 1.3.
Понижение уровня грунтовых вод /УГВ/ менее 0,5 м в боль-
Таблица І.З
Основные направления смен лесоболотнои растительности в результате осушительных мелиорации / по данным Института экспериментальной ботаники АВ БССР, 1982/
Типы болот и фитоцено-зов
Изменение фитоценозов после интенсивного осушения
Верховые болота. Сосняки сфагновые, пушицево-сфагновые, кустарничко-во-сфагновые
Переходные болота.Сосняки и березняки осоково-сфагновые, кустарничко-во-сфагновые, березняки пушицево-сфагновые
На кочках деградируют сфагнумы, которые замещаются пятнами зеленых мхов. Резко сокращается развитие, ухудшается плодоношение клюквы. Усиливается развитие и распространение багульника, Кассандры
Рецессивные растения: осоки вздутая, топяная, ложносытевая, вейник незамечаемый, хвощ болотный, горичник болотный, белокрыльник, некоторые виды сфагнумов. Уменьшается обилие клюквы, подбела, сабельника, пушицы, осоки шершавоплодной. Акцессивные растения: багульник, голубика, брусника, черника, плауны, щитовники, зюзник, полевица, грушан-ка, майник, некоторые виды мхов. Появляется обильное возобновление березы пушистой, которая постепенно замещается березой бородавчатой. Формируются ассоциации сосняков или березняков багульниково-долгомошно-сфагно-
продолжение табл.І.З
Типы болот и фитоцено-зов
Изменение фитоценозов после интенсивного осушения
Низинные болота. Березняки и ольсы осоковые, болот-но-папоро тниковые
Сосняки и березняки дол-гомошные на минеральных или оторфованных почвах
Сосняки и березняки черничные на минеральных почвах
вые, травяно-мшистые. Рецессивные растения: осока черная, двутыченковая, пузырчатая и др.,те-липтерис болотный, хвощи, горичник болотный, некоторые виды мхов. Акцессивные растения: крапива, черника, вербейник, таволга, зюзник , щитовник игольчатый, злаки, зеленые мхи, ель, крушина, рябина. Формируется ассоциация березняков и черно-олыпанников осоково-травяные, тавол-гово-крапивные, травяно-папоротни-ковые
Резко увеличивается обилие мхов , черники, брусники. Формируются сосняки , долгомошно-черничные
Увеличивается обилие зеленых мхов, снижается обилие черники. Формируются сосняки чернично-мшистые и зе-леномощные
шинстве случаев не приводит к снижению продуктивности леса, но может вызвать временное снижение прироста; при понижении УГВ в пределах 0,5...1,0 м изменение продуктивности может быть положительным /прирост повышается/, нейтральным /прирост остается
-42-.
без изменений/ и отрицательным /прирост понижается/; при понижении УГВ более чем на 1,0 м происходит снижение продуктивности , исключение составляют фитоценозы на автоморфных почвах,
3, Осушительные мелиорации оказывают на естественную расти
тельность Полесья как положительное, так и отрицательное воздей
ствие /134/, Положительными последствиями являются обогащение
состава фитоценозов на мелиорируемых землях более ценными в кор
мовом отношении видами мезофильных травянистых растений, повыше
ние продуктивности определенных категорий и типов болотных лесов
/в частности на гидроморфных торфяно-болотных почвах/. Отрица
тельными последствиями осушительной мелиорации являются сокраще
ние количества местообитаний видов растений естественной флоры и
количества соответствующих типов естественных фитоценозов, а так
же сплошное уничтожение на обширных площадях лугово-болотных и
болотных фитоценозов, которые в ряде случаев можно и целесообраз
но использовать для хозяйственных целей в естественном состоянии.
Отрицательным является и возможность полного уничтожения отдель
ных видов редких растений и редких типов фитоценозов и угроза со
кращения генофонда растительного мира. К негативным последствиям
следует отнести снижение продуктивности лесных фитоценозов на по-
лугидроморфных почвах /при понижении УГВ больше, чем на I м/,
4. При проведении осушительных мелиорации происходит значи
тельное обеднение структуры зооценозов, снижается численность ря
да полезных видов, исходные доминирующие группы сменяются новыми
видами. Однако с медищшской и ветеринарной точек зрения осушение
болотных массивов следует рассматривать как позитивное явление.
1.5. Выводы
Анализ выполненных исследований позволил установить следующее:
Широкомасштабная осушительная мелиорация оказывает определенное влияние на изменение всех природных комплексов гумидной зоны: почвенного покрова, гидрологических и гидрогеологических условий, растительности и животного мира, что является закономерным природным процессом. Однако, оценка этих изменений у разных исследователей различна, а часто и противоречива, что осложняется еще и тем, что изменения, вызванные мелиорацией накладываются на весьма динамическую систему, находящуюся под влиянием многочисленных факторов и в первую очередь климатических и антропо-генных.
Характер и интенсивность изменений основных компонентов природной среды зависят от геоморфологических и гидрогеологических условий, геологического строения территорий, типа водного питания болот и переувлажненных земель, технического состояния мелиоративной системы и последующего сельскохозяйственного использования мелиорированных земель.
Изменения, происходящие в природных комплексах под влиянием осушения, носят различный характер:
изменения, неизбежно наступающие при проведении мелиорации /осадка и минерализация торфа, смена растительных сообществ и фаунистических комплексов и др./. Эти изменения прогнозируются заранее и для их частичного предотвращения в проектах разрабатывается комплекс природоохранных мероприятий;
изменения /чаще отрицательные/, связанные с ошибками в проектировании, строительстве, эксплуатации и последующем сельскохозяйственном освоении мелиорированных земель /переосушение
- 44 -почв, загрязнение поверхностных вод и др./. Для предотвращения таких явлений необходимо строгое соблюдение норм строительства и правил эксплуатации мелиоративных систем, изложенных в соответствующих нормативных документах;
- изменения, связанные с недостаточным уровнем знаний экологических связей между разными компонентами природной среды и часто являющиеся непредвиденными. Для изучения этих последствий необходима постановка комплексных и долгосрочных работ по контролю за их изменением под влиянием мелиорации.
Наиболее заметное изменение ряда компонентов природной среды происходит в период строительства мелиоративной системы и первые 2...7 лет ее эксплуатации /изменение режима и качества грунтовых вод, стоковых характеристик рек, осадка торфа, снижение продуктивности некоторых типов лесов и др./. В последующий период по ряду компонентов наступает стабилизация или они приближаются к естественным условиям /уровенный и химический режим грунтовых вод, годовой расход рек, восстановление продуктивности некоторых типов лесов и др./. Для части компонентов процессы изменения необратимы /смена болотной растительности, изменение условий обитания некоторых видов животных и др./.
Нарушение природной обстановки происходит не только в контурах мелиоративных систем, но и на прилегающих к ним землях. Радиус влияния системы находится в прямой зависимости от природных условий и конструктивных особенностей сооружений и изменяется от 0,1 до 3,5 км и более. Природоохранные мероприятия необходимо предусматривать как на самой системе, так и на примыкающих к ним территориях.
Всесторонний анализ изменений, происходящих в природной среде под влиянием осушительных мелиорации, может быть использован в качестве научной основы для разработки природоохранных
мероприятий при осушении заболоченных земель Припятского Полесья
Украины,
Выполненное обобщение свидетельствует о необходимости дальнейшего изучения проблем влияния осушительных мелиораоди на природные комплексы. При этом наименее изученными остаются следующие вопросы:
сдерживания процессов минерализации и эрозии торфа;
установления водорегулирующей роли торфяных болот;
влияния мелиорации на режим малых рек;
формирования и динамики дренажного стока и его гидрохимического режима;
количественной оценки влияния мелиорации на водные ресурсы подземных вод в региональном плане;
установления доли напорного питания в увлажнении заболоченных территорий;
влияния мелиоративных систем на природные компоненты прилегающих территорий /почвы, растительность, грунтовые и напорные воды и др./;
комплексной оценки проведенных осушительных мелиорации для определения их эффективности.
