Бекбаев Р.К., д.т.н., Жапаркулова Е.Д., к.с-х.н.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства

г.Тараз, Казахстан

ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ИРРИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА РАЗМЕРЫ ВОДОЗАБОРА И ВОДООТВЕДЕНИЯ

Эффективность орошения главным образом предопределяется техническим уровнем оросительной системы, т.к. неудовлетворительное техническое состояние оросительных систем и орошаемых земель неизбежно приводят к переполиву или недополиву сельскохозяйственных культур. В результате этого резко ухудшается почвенно-мелиоративное состояние орошаемых земель, замедляются темпы роста сельскохозяйственных культур и снижается продуктивность орошаемого гектара.

В Мактааральском районе, подача воды на орошаемые земли осуществляется распределителями 1-го порядка: К-11, 13, 15, 16б, 17, 18, 18а, 19, 20, 21, 25, 26, 28, 30, 34, забирающими воду непосредственно из МК Достык [1]. Головные водозаборы всех распределителей армированы железобетонными сооружениями инженерного типа. Общая протяженность межхозяйственных распределителей составляет 117,24 км. При этом около 95,6% межхозяйственных и 79,2% внутрихозяйственных каналов выполнены в земляном русле, в полувыемке – полунасыпи (рисунок 1). Дамбы каналов заросли сорной растительностью и при создании необходимых горизонтов наблюдается сильная фильтрация воды. Русла каналов сильно деформированы, а большинство гидротехнических сооружений требуют ремонта или замены. Лотковые и облицованные сети подверглись разрушению (нарушены стыковочные швы, появились трещины, повреждены или смещены бетонные плиты и т.д.), поэтому их КПД приближаются к каналам, проходящим в земляном русле.

Опыт эксплуатации ирригационных систем показывает, что технический уровень ирригационных систем характеризуется коэффициентом полезного использования воды. Величина данного показателя зависит не только от КПД оросительной сети, но и КПД технологии бороздкового полива (основной способ полива в Южном Казахстане), который предопределяется водно-физическими свойствами почв, элементами техники полива, качеством планировки, размерами поливных норм [2].

Согласно данным Южно-Казахстанской ГГМЭ, КПД магистрального канала Достык изменяется в пределах 0,8-0,85. Средневзвешенный КПД систем межхозяйственных и внутрихозяйственных каналов по Махтааральскому массиву составляет 0,69, Жетысайскому – 0,71, Асык-Атинскому – 0,57 (таблица 1)

Из представленных материалов следует, что на орошаемых массивах, от водозабора до орошаемого поля, на испарение и фильтрацию теряется от 42 до 53% воды, а в целом по району – 46%.

Таблица 1 – Показатели КПД оросительной сети в Мактааральском районе

№ п/п	Массивы	КПД каналов		КПД оросительной сети
		МК «Достык»	Межхозяйственные и внутрихозяйственные
1	Махтааральский	0,8-0,85	0,69	0,57
2	Асык-Атинский	0,8-0,85	0,57	0,47
3	Жетысайский	0,8-0,85	0,71	0,58
По району		0,8-0,85	0,66	0,54

Вместе с тем, КПД ирригационных систем или коэффициент использования воды (КИВ) на орошаемых землях, кроме показателей КПД магистральных и межхозяйственных каналов, внутрихозяйственной оросительной сети, учитывает КПД техники полива [2]:

КПД_о.с.= η_мс х η_вс х η_тп

где КПД_о.с - коэффициент полезного использования воды при ее транспортировке от водозабора до растений (корнеобитаемых слоев почв);

η_мс – КПД межхозяйственной сети;

η_вс - КПД внутрихозяйственной сети;

η_тп – КПД элементов техники полива.

Установлено, что в условиях Мактааральского района, при поливах сельскохозяйственных культур потери воды на сброс, испарение и инфильтрацию доходят до 30% от размеров водоподачи на поле. Следовательно, КПД элементов техники полива равен 0,7. Используя данный параметр, расчетным путем определены показатели КПД оросительной системы по массивам и в целом Мактааральскому району (таблица 2).

Таблица 2 – КПД оросительной системы по массивам орошения и Мактааральскому району

№ п/п	Массивы орошения	КПД		КПД оросительной системы
		оросительной сети	элементов техники полива
1	Махтааральский	0,57	0,7	0,40
2	Асык-Атинский	0,47	0,7	0,33
3	Жетысайский	0,58	0,7	0,41
По району		0,54	0,7	0,38

Анализ приведенных данных показывает, что потери оросительной воды по массивам орошения составляют от 59 до 67%, а в среднем по Мактааральском району – 62%. Используя данные КПД оросительной сети определены потери воды на каналах, которые в 2008 г при объеме водозабора 685,7 млн.м³ составили 315,42 млн.м³ (таблица 3). В 2009 г объем водозабора возрос и составил 778,9 млн.м³. Поэтому объемы потерь в каналах увеличились и составили 358,29 млн.м³.

Таблица 3 – Объемы потерь оросительной воды в вегетационный период по Мактааральскому району

Годы	Площадь орошения. га	Объем водозабора		Потери воды на каналах, млн.м^3	Объем водо-подачи, млн.м^3	Объем потерь на поле, млн.м^3	Объем водоподачи на поле (нетто)
		млн.м^3	м^3/га				млн.м^3	м^3/га
2001	136842	552,1	4034	254,0	298,1	89,43	208,67	1525
2002	136842	644,6	4710	296,5	348,1	104,43	243,67	1781
2007	138767	1016,33	7324	467,51	548,82	164,65	384,17	2768
2008	138767	685,7	4941	315,42	370,28	111,08	259,20	1868
2009	138767	778,9	5613	358,29	420,61	126,18	294,43	2122

Сравнительный анализ приведенных в таблице 3 показателей показывает, что накопление влаги в корнеобитаемом слое при объемах водозабора 4941 м³/га и 5613 м³/га составляет соответственно 1868 м³/га и 2122 м³/га. Следовательно, потери воды с 1 га орошаемого поля изменяются в пределах 3073 - 3491 м³/га. В условиях Мактааральского района, сбросная и фильтрационная вода отводится за пределы массива орошения коллекторно-дренажной сетью (КДС).

Коллекторно-дренажная сеть на Голодностепском массиве орошения представлена системами межхозяйственных открытых коллекторов в земляном русле. Основными из них являются: Восточный сброс, Западный коллектор, Северный сброс, Тугайный коллектор и Концевой сброс. Вода из этих коллекторов попадает в Шардаринское водохранилище и коллектора Сардобинский`, Каройский, Д-3, Жетысайский, Кызылкумский и Арнасайский, сбрасывающие коллекторно-сбросную воду в Центральный Голодностепский коллектор (ЦГК). Вода из ЦГК в свою очередь, собранная с территории Узбекистана и Казахстана сбрасывается в Арнасайское понижение.

Выход из строя СВД и ухудшение технического состояния КДС привело к снижению дренированности орошаемых земель, поэтому не обеспечивает отвод инфильтрационных вод за пределы массивов (таблица 4). Например, в 2008 году, при объеме потерь воды 426,5 млн. м³ или 3073 м³/га, объем отведенных коллекторами вод составил 158,6 млн.м^3.. В результате этого объем не отведенных инфильтрационных вод составил 267,9 млн. м³ или 1931 м³/га. Аналогичная ситуация имеет место и в 2009 году.

Таблица 4 – Объемы дренажно-сбросных вод

Годы	Объем водозабора, млн.м^3	Потери воды по Махтааральскому массиву		Дренажно-сбросной сток	Разница (объем накопления инфильтрационных вод)
		млн.м^3	м^3/га	млн.м^3	млн.м^3	м^3/га
2008	685,7	426,5	3073	158,6	267,9	1931
2009	778,9	484,47	3491	235,4	249,07	1795

Сравнительный анализ результатов изменения объемов коллекторно-дренажных вод показывает, что наибольшие их показатели приходятся на период промывки. К примеру, по Восточному коллектору, с марта по май месяцы объем коллекторно-дренажных вод составил 21.439 млн. м³ или 48,8% от их годового объема (таблица 5). В вегетационный период, объем коллекторно-дренажных вод составляет 40,2% от годового объема, а во вневегетационный период происходит его снижение и составляет 4,832 млн. м³. Аналогичный характер изменения объемов коллекторно-дренажных вод получен и по другим коллекторам.

Таблица 5 – Объемы коллекторно-дренажных вод в Мактааральском районе,

№ пп	Наименование коллекторов	Периоды			За год
		III-V (промывка)	VI-IX (полив)	X-II
1	Восточный	21,439 48,8	17,655 40,2	4,832 11,0	43,926 100
2	Сардоба	9,63 64,0	4,84 32,1	0,587 3,9	15,057 100
3	Д-3	8,995 65,3	4,236 30,8	0,535 3,9	13,766 100
4	Западный	8,924 34,9	15,479 60.5	1,197 4,6	25,601 100
5	Южный	3,894 68,1	1,732 30,3	0,092 1,6	5,718 100
6	Жетысайский	2,944 64,3	1,632 35,7	0 0	4,576 100
Сумма по 6 коллекторам		55,826 51,4	45,574 42,0	7,243 6,6	108,643 100
Всего по району		86,873 54,8	63,364 40,0	8,342 5,2	158,579 100
Количество вымытых солей, тыс.тонн		320-400	150-200	30-50	500-600

Из представленных материалов видно, что установленный характер изменения объемов коллекторно-дренажных вод для отдельного коллектора, характерен и в целом для Мактааральского района. В период промывки объем коллекторно-дренажных вод составляет 86,873 млн. м³ или 54,8% от годового объема этих вод по району, а в период полива сельскохозяйственных культур объем коллекторно-дренажных вод составляет 63,364 млн. м³ или 40% суммы годового дренажного стока. Объем коллекторно-дренажных вод во вневегетационный период по району составляет 5,2% от их годового объема.

Результаты изучения динамики колебания коллекторно-дренажного стока показывают, что в период промывки их амплитуда резко возрастает (рисунок ). Например, по данным Южно-Казахстанского ГГМЭ, в Мактааральском районе, в 2008 году амплитуда колебания в период промывки достигала 21,4 м³/с.

Рисунок – Динамика колебания дренажного стока

Из приведенных данных видно, что в дальнейшем, идет снижение размеров дренажного стока, ее продолжительность зависит от срока первого полива. Проведение вегетационных поливов увеличивают амплитуду колебания дренажного стока и предопределяется режимом орошения сельскохозяйственных культур. С окончанием поливного сезона происходит снижение размеров интенсивности дренажного стока.

Таким образом, снижение дренированности ирригационных систем Мактаральского района не обеспечивает отвод всего объема инфильтрационных потерь оросительных вод. В результате этого происходит подъем уровня залегания грунтовых вод, а при их высокой минерализации неизбежно засоляются орошаемые почвы.

Литература

1. Отчет о мелиоративном состоянии орошаемых земель Южно-Казахстанской области за 2009 г. – Шымкент, 2010. – 70 с.

2. Ибатуллин С.Р., Бекбаев Р.К., Вышпольский Ф.Ф. Методы водосбережения и снижения капиталовложений на реконструкцию оросительных систем. Водное хозяйство Казахстана, № 4, 2009, С 2-9.