Введение к работе
Актуальность темы исследования. Подтопление земель вызывается высоким стоянием или временным подъёмом уровня грунтовых вод на территориях, прилегающих к руслам рек и другим водным объектам. Подтопленными считаются земли сельскохозяйственного назначения и земли поселений, если уровень грунтовых вод на них расположен выше критического. Для сельскохозяйственных земель критический уровень грунтовых вод, при котором эти земли считаются не подтопленными, по рекомендациям различных учёных, составляет от 1,2 до 1,4 м. Земли поселений считаются подтопленными, если их уровень располагается ближе 2,0 метров к поверхности. В отличие от подтопления затопление земель происходит в результате подъёма уровня воды в реках в период весеннего половодья, летних паводков или ветрового нагона.
Наиболее актуальными вопросы затопления и подтопления территорий являются для бассейнов малых рек, составляющих около 99 % от общего числа рек и 92—93 % протяженности гидрографической сети Российской Федерации. Земельный фонд бассейнов малых рек составляет свыше 70 % от общей площади.
Учитывая масштабы охвата территории, изучению различных аспектов функционирования водосборов малых рек в условиях их интенсивного использования посвящены исследования С.Ф. Аверьянова, А.И. Голованова, А.Д. Гумбарова, Е.В. Кузнецова, В.С. Лапшенкова, Б.А. Шумакова, Б.Б. Шумакова, в которых, наряду с формированием стока, детально изучены вопросы сельскохозяйственного использования прилегающих к ним потенциально затапливаемых и переувлажненных земель. Однако, в этих и других исследованиях до настоящего времени не нашли решения вопросы разработки мероприятий по снижению рисков вредного воздействия вод в условиях продолжающегося освоения водосборов сопровождающегося повышением плотности населения, ростом стоимости возводимых объектов. Современные тенденции освоения водосборов малых рек способствуют тому, что масштабы и тяжесть последствий затопления и подтопления территорий в их бассейнах из года в год стали возрастать. Примером этого является затопление в 2003 году 176 га сельскохозяйственных земель (пашни) и 37 га садовых и дачных участков в бассейне р. Кундрючья (приток р. Дон 3-го порядка). При этом затопление земель произошло половодьем Р=18 % обеспеченности, что недопустимо с учётом требований действующих нормативных документов.
Сложившаяся ситуация вызвала необходимость разработки комплекса противопаводковых мелиоративных мероприятий направленных на защиту потенциально затапливаемых и подтапливаемых сельскохозяйственных земель и земель поселений именно для бассейнов малых рек.
Степень разработанности темы. Предпринимаемые водохозяйственными и мелиоративными организациями до конца ХХ столетия действия по рекультивации периодически затапливаемых и подтопленных малыми реками территорий базировались на расчистке русел этих рек. Однако эти действия не дали ожидаемого положительного результата, а в отдельных случаях только усугубляли положение. Последствиями такой рекультивации стало вторичное заиление русел рек, практически полная утрата их дренирующей способности, что привело к масштабному увеличению площадей затопленных и подтопленных земель общего и сельскохозяйственного назначения, а также земель поселений даже при незначительном повышении пропускаемых по ним расходов. Снизить риски вредного воздействия вод в бассейнах малых рек позволят научно обоснованные рекомендации и методики прогнозирования затопления и подтопления земель, расчёта параметров расчистки русел на пропуск максимальных расходов весеннего половодья, распространения подпора от нерасчищенных участков рек и дренирования территорий в меженный период.
Цель исследований - снижение масштабов затопления, подтопления, заболачивания земель общего и сельскохозяйственного назначения, сохранение их биологической продуктивности на основе разработки и реализации противопаводковых мелиоративных мероприятий в руслах малых рек степной зоны.
Задачи исследований:
- провести анализ и дать оценку современного состояния водосборных территорий малых рек степной зоны;
- с применением географических информационных систем (ГИС) выполнить исследования зон затопления прилегающих к рекам земель расходами различной обеспеченности и разработать методику прогнозирования зон затопления и подтопления земель общего и сельскохозяйственного назначения с их корректировкой на влияние антропогенных факторов и характера освоения водосбора;
- обосновать состав и этапы разработки комплексного плана рекультивационных мероприятий в бассейне малой реки, критерии выбора участков и последовательность проведения противопаводковых мелиоративных мероприятий на землях общего и сельскохозяйственного назначения, затапливаемых и подтапливаемых малыми реками при пропуске расходов различной обеспеченности;
- разработать методику расчёта параметров расчистки русел малых рек на пропуск максимальных расходов, оценки дренирования земель речной поймы руслом реки в меженный период.
Научная новизна работы заключается в том, что:
- теоретически обоснована и разработана методика прогнозирования площадей затопления и подтопления земель общего и сельскохозяйственного назначения в период пропуска повышенных расходов весеннего половодья и дождевых паводков, учитывающая влияние антропогенных факторов на формирование стока малых рек cтепной зоны;
- обоснованы критерии выбора участков для разработки и этапов реализации противопаводковых мелиоративных мероприятий, направленных на снижение площадей затопления и подтопления в бассейнах малых степных рек;
- предложена методика определения параметров расчистки русел малых степных рек, обеспечивающих снижение площадей затопления и подтопления земель общего и сельскохозяйственного назначения.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в научном обосновании методов и очерёдности реализации противопаводковых мелиоративных мероприятий в бассейнах малых степных рек, направленных на снижение рисков затопления, подтопления и заболачивания земель общего и сельскохозяйственного назначения.
Практическую значимость работы составляют: методика прогнозирования затопления земель общего и сельскохозяйственного назначения в бассейнах малых рек; полученные поправочные коэффициенты, позволяющие учитывать влияние антропогенных факторов на речной сток; методики определения руслоформирующего и «безопасного» расходов и параметров расчистки русла, обеспечивающего их беспрепятственный пропуск; методика расчёта удалённости нижней границы расчистки реки от защищаемых земель; методика расчёта дренирования земель, прилегающих к расчищенным руслам малых рек. Практическая значимость исследований подтверждена результатами их внедрения в практику проектирования рекультивационных мероприятий на малых реках нижнего Дона.
Методология и методы исследований. Методологической основой исследований является системный подход к исследованиям затопления, подтопления и заболачивания земель в бассейнах малых рек степной зоны. Исследования затопления и подтопления земель выполнены с использованием общепринятых методик и аттестованного оборудования для гидрологических и инженерно-геологических исследований. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.
Положения, выносимые на защиту:
методика прогнозирования площадей затопления и подтопления земель общего и сельскохозяйственного назначения в бассейнах малых степных рек разработанная с учётом влияния антропогенных факторов на их сток;
экспериментальные зависимости по определению коэффициентов влияния основных антропогенных факторов на годовой сток малых степных рек;
рекомендации по составу и этапам разработки комплексного плана рекультивационных мероприятий, критерии выбора участков, технологий и этапов проведения противопаводковых мелиоративных мероприятий в бассейнах малых рек;
методика расчёта параметров расчистки русел малых рек, разработанная с учётом требований беспрепятственного пропуска повышенных расходов весеннего половодья и дренирования пойменных земель в меженный период.
Степень достоверности и апробация результатов подтверждается использованием стандартных методов гидрологических и инженерно-геологических исследований с применением аттестованного оборудования, официальной статистической информации о состоянии и использовании водных ресурсов в бассейнах малых рек, применением методов статистической обработки данных, широкой апробацией результатов исследований, положительными результатами внедрения в практику проектирования.
Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях учебных заведений, научно-исследовательских институтов в г.г. Новочеркасске, Краснодаре, Кемерово (2004-2013 г.). По результатам исследований опубликованы шесть статей, 2 из которых изданы в научных журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.
Похожие диссертации на Противопаводковые мелиоративные мероприятия в бассейнах малых степных рек
