Оцінка гідролого-меліоративного стану масивів зрошення

Поняття гідрогеологічного процесу об'єднує питання про живлення, стік, поширення підземних вод у загальному кругообігу води, їх кількісні і якісні зміни у взаємодії з гірськими породами, грунтово-рослинним шаром та біосферою, атмосферою і гідросфе­рою. Характер і напрям природного гідрогеологічного процесу може значно змінитися під впливом господарчої діяльності людини.

У зрошуваних районах природний гідрогеологічний процес здебільшого дуже змінюється. Регулювання цього процесу стано­вить одне з найголовніших завдань сільськогосподарських меліорацій у системі землеробства.

Зрошувальна система призначена подавати її розподіляти воду в посушливих зонах. Під час розподілу води іригаційними спору­дами, при проведенні поливів, неминучі втрати води на фільтра­цію (так звані іригаційні втрати), через що на зрошуваних маси­вах завжди спостерігається підйом ґрунтових вод першого від поверхні водоносного горизонту. Внаслідок цього характерні змі­ни режиму підземних вод на зрошуваних масивах полягають у збільшенні приходних статей водно-сольового балансу за рахунок іригаційних втрат води; у підйомі рівнів ґрунтових вод та збіль­шенні напорів підземних вод; у зміні хімічного складу підземних вод; у збільшенні запасів підземних вод.

Ці зміни режиму підземних вод викликають перебудову при­родного гідрогеологічного процесу.

З'ясуємо детальніше основні риси формування гідрогеоло­гічного процесу зрошуваних територій.

Головним штучним зовнішнім фактором, що впливає на форму­вання гідрогеологічного процесу, є подача на зрошувані землі зро­шувальної води. Вода від джерел а зрошення п одається магістраль­ним каналом, розподіляється по площі мережею менших каналів і різними способами (залежно від способу зрошення) виливається п; і поверхню землі. На своєму шляху від джерела зрошення до і грунту, що зрошується, у всіх каналах, де вода стикається з при­родними породами, частина її просочується у грунт і утворює «трати на фільтрацію.

Під час розподілу води на зрошуваних ділянках практично неможливо точно дозувати кількість води, а тому деяка її частина, вверх тієї кількості, що втрачається на випаровування, поверхневий стік і споживається рослинами, також просочується в глибші Шари зони аерації, тобто знову становить втрати на фільтрацію.

У міру насичення грунту вологою, якщо загальна її кількість перевищує певну межу, що визначається граничною польовою вологоємністю грунту, зайва вода інфільтрує крізь товщу зони аерації до ґрунтових вод, утворює іригаційні втрати і стає додатковим джерелом живлення грунтових вод.

Низхідний рух води на зрошуваних землях відбувається за рахунок інфільтрації атмосферних і зрошувальних вод. Досягаючи природного рівня грунтових вод, інфільтраційна волога утворює іригаційно-грунтові води.

Конкретна геологічна будова зрошуваних земель зумовлює характер розвитку цих процесів у просторі і часі, але загальний їх результат виявляється у піднятті рівня іригаційно-грунтових вод.

Підняття рівня іригаційно-грунтових вод, у свою чергу, викликає збільшення напірного градієнта потоків грунтових і зв'язаних з ними глибоких напірних вод, що розтікаються від зрошуваної території. Отже, дальше формування рівнів і напорів підземних вод відбувається в тісному зв'язку між низхідним інфільтраційним і іотоком і боковим відтоком підземних вод і визначається головним чином останнім.

В інших районах зрошення (Південноукраїнський степ) умови для стоку вод дуже несприятливі. У цих місцевостях боковий відтік не зрівноважує додаткового живлення іригаційно-грунтових вод, і рівні їх весь час наближаються до поверхні землі. Слід зазначити, що наближення рівня іригаційно-грунтових вод до земної поверхні сприяє підвищенню іригаційних втрат, отже, інтенсивність підняття рівня з часом зростає.

Наближення рівня іригаційно-грунтових вод до земної поверхні на певну глибину, яку називають критичною, зумовлює різке зниження випаровування з рівня грунтових вод. Внаслідок цього дальше зростання рівня уповільнюється або припиняється, але виникає дуже негативне явище — відкладення солей у грунтово-рослинному шарі, що зумовлює розвиток вторинного засолення.

Якщо ж іригаційні втрати перевищують можливості бокового відтоку підземних вод і випаровування, тобто водний баланс зали­шається позитивним, зростання рівнів іригаційно-ґрунтових вод продовжується аж до виходу їх на земну поверхню і відбувається заболочення земель.

Зміна водного балансу зрошуваних територій зумовлює зміну кількості солей у підземних водах і в цілому зміну сольового балансу.

У природних умовах нагромадження та перерозподіл солей у грунтово-рослинному шарі і в породах зони аерації відбувається протягом тривалого часу ґрунтоутворення: внаслідок дії різнома­нітних факторів створюється рівновага — природний сольовий баланс.

Іригаційні води, за рідким винятком, порівняно слабо мінералізовані (містять солей не більш як 0, 3—0, 5 г/л). Якщо після початку зрошення відбувається інтенсивний низхідний рух іригаційних вод, у зоні аерації порушується природна сольова рівновага: легко­розчинні солі з порід переходять у воду. Через це мінералізація іригаційно-грунтових вод збільшується порівняно з мінераліза­цією природних ґрунтових вод. Коли, в міру підвищення, рівень іригаційно-грунтових вод наближається до земної поверхні на вели­чину, меншу критичної глибини, і починається інтенсивне випаро­вування з їх поверхні, у грунтово-рослинному шарі починають відкладатися мінеральні солі, тобто починає розвиватися вторинне засолення грунтів, що може призвести до утворення солончаків і солонців.

Таким чином гідрогеологічний процес у межах зрошуваних територій дуже тісно пов'язаний з режимом поверхневих зрошу­вальних вод і визначається величиною і характером розподілу іригаційних втрат у просторі і в часі.

Якщо в умовах зрошення не забезпечується боковий відтік води, що досягла водоносних горизонтів у вигляді іригаційних втрат, розвиток гідрогеологічного процесу неминуче супроводжує­ться негативними наслідками зрошення — вторинним засоленням або заболоченням грунтів.

Тому виникає потреба штучного регулювання гідрогеологічного процесу з метою запобігання розвитку згаданих негативних явищ.