Содержание к диссертации
Введение
1 Проблема современного состояния сельскохозяйственных земель Краснодарского края 12
1.1 Краткая характеристика современного состояния сельскохозяйственных земель 12
1.2 Природно-климатические факторы бассейна 19
1.3 Анализ причин, обуславливающих подтопление сельскохозяйственных земель степной зоны Краснодарского края 24
1.4 Проблемы обработки подтопляемых почв сельскохозяйственных земель бассейна 28
1.4.1 Оценка состава мелиоративной техники, используемой для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления 33
1.5 Анализ мероприятий по охране от подтопления сельскохозяйственных земель 43
Выводы по главе 50
2 Обоснование влияния дефицита влаги на урожайность степного агроландшафта Кубани 52
2.1 Теоретическое обоснование влияния дефицита влаги на урожайность основных культур 52
2.2 Исследование дефицита водопотребления сельскохозяйственных культур в условиях периодического переувлажнения почв 76
2.3 Разработка мелиоративных мероприятий и прогнозирование антропогенных изменений агроландшафтов под влиянием подтопления и переувлажнения 81
2.4 Почвенно-мелиоративные исследования агроландшафтов бассейна типовых участков и стадии их деградации в условиях переувлажнения 83
2.5 Обоснование причин переувлажнения и подтопления сельскохозяйственных земель в Усть-Лабинском и Кореновском районах 85
Выводы по главе 87
3 Методика полевых исследований сельскохозяйственных земель в бассейне р. Кирпили 89
3.1 Методика выбора и обоснования исследований типовых участков подтопленных и переувлажненных сельскохозяйственных земель 89
3.2 Методика оценки распространения подтопления от воздействия основных климатических характеристик 100
3.3 Методика оценки антропогенного воздействия подтопления на биометрические параметры сельскохозяйственных растений 107
Выводы по главе 112
4 Обоснование комплексных мероприятий для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления и переувлажнения 113
4.1 Основные принципы выбора системы мелиоративных приемов для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления 113
4.2 Теоретические основы формирования машинно-тракторных агрегатов для обоснования мелиоративных приемов при охране земель от подтопления 114
4.3 Разработка комплексных мероприятий по охране сельскохозяйственных земель от подтопления с учетом особенностей возделывания основных культур 119
4.3.1 Анализ направлений разработки мероприятий при охране сельскохозяйственных земель от подтопления и переувлажнения 120
4.3.2 Разработка минимальной и «нулевой» технологии обработки почвы периодически подтопляемых сельскохозяйственных земель 122
4.4 Обоснование комплекса мелиоративных машин и машин для обработки почвы при охране сельскохозяйственных земель от подтопления 124
4.4.1. Обоснование технологических комплексов машин при возделывании озимых культур по озимым зерновым предшественникам 124
4.4.2 Обоснование системы мелиоративной обработки почвы при возделывании озимых культур после раноубираемых предшественников 132
4.5 Производственные исследования обработки почв для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления и переувлажнения 134
4.6 Разработка программного обеспечения оптимизации мероприятий для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления. Экономическая эффективность 143
4.6.1 Разработка математической модели по оптимизации мероприятий для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления 143
4.7 Экономическое обоснование комплекса мелиоративных машин для восстановления плодородия подтопленных почв и снижения энергозатрат 157
Выводы 160
5 Разработка способов охраны сельскохозяйственных земель от подтопления и результаты исследований 163
5.1 Разработка способа охраны сельскохозяйственных земель от поверхностного подтопления в бассейне р. Кирпили 163
5.2 Способ охраны сельскохозяйственных земель от деградации почв 165
5.3 Мониторинг влажности почв на опытных полигонах бассейна р. Кирпили 167
5.4 Оценка запасов общей и продуктивной влаги в почве полигонов на посевах озимых сельскохозяйственных культур 169
5.5 Исследование фильтрационных свойств почв на опытных полигонах 175
5.6 Исследование продуктивности озимых культур в зависимости от степени и длительности переувлажнения 177
5.7 Исследование влияния типов подтопления сельскохозяйственных земель на урожайность основных культур 182
5.7.1 Исследование влияние подтопления на урожайность сахарной свеклы 186
5.7.2 Исследование влияния природных и антропогенных факторов на динамику подтопления в Тимашевском районе 192
Выводы 197
6 Комплекс мероприятий по улучшению отвода дренажно-сбросных вод с кубанской рисовой системы в Краснодарском крае 199
6.1 Гидравлические исследования дренажно-сбросных каналов 199
6.2 Комплекс мероприятий по улучшению отвода дренажно-сбросных вод с Кубанской рисовой системы в Краснодарском крае 203
6.3 Обоснование параметров самотечного водоотвода для охраны и экологической безопасности сельскохозяйственных земель 208
6.4 Эколого-экономическое обоснование комплекса мероприятий по улучшению отвода дренажно-сбросных вод 212
6.5 Прогноз социально-экономических и экологических последствий при сохранении сложившейся обстановки, без проведения комплекса мероприятий 214
6.6 Разработка схемы генерального плана 215
6.6.1 Основные технические решения схемы генерального плана 216
Общие выводы 223
Литература 226
Рекомендации по применению мелиоративного комплекса для охраны сельскохозяйственных земель от подтопления и переувлажнения 248
Приложения 249
Приложение 1 249
Приложение 2 251
- Проблемы обработки подтопляемых почв сельскохозяйственных земель бассейна
- Методика оценки распространения подтопления от воздействия основных климатических характеристик
- Обоснование технологических комплексов машин при возделывании озимых культур по озимым зерновым предшественникам
- Обоснование параметров самотечного водоотвода для охраны и экологической безопасности сельскохозяйственных земель
Проблемы обработки подтопляемых почв сельскохозяйственных земель бассейна
В комплексе мероприятий по охране сельскохозяйственных земель от подтопления и переувлажнения существенное значение имеют технологии обработки почв и характер выполняемых мелиоративных работ.
Обработка почвы при возделывании сельскохозяйственных культур является наиболее ёмкой статьёй энергетических и материальных затрат /180/. Различные виды обработок обеспечивают не только разное качество подготовки почвы корнеобитаемого слоя, необходимое для заделки семян сельскохозяйственных культур и условий для последующего развития корневой системы, но и существенно меняют её водно-воздушный режим /18/.
Как отмечают ученые /31,42/, в сложившихся условиях степной зоны землепользования в бассейне р. Кирпили. возникает необходимость дифференциации приёмов обработки почвы в технологиях возделывания различных сельскохозяйственных культур.
Как показал анализ результатов хозяйственной деятельности сельхозтоваропроизводителей, земли которых расположены в указанном бассейне, наибольшее место в структуре землепользования — до 40% занимают озимые зерновые культуры. Например, это особенно наглядно представлено в Динском районе (таблица 1.6). Применяемые технологии возделывания озимых культур включают в себя поверхностную и глубокую обработки почвы, выполняемые в разном сочетании в зависимости от предшественника.
При изучении системы машин, применяемом в сельскохозяйственном производстве большинство хозяйств бассейна р. Кирпили установлено, что для обработки почвы в основном используют однооперационные машины и орудия: плуги, плоскорезы, чизели, бороны дисковые, игольчатые, зубчатые, культиваторы. Они, как правило, оснащены одним типом рабочих органов и лишь в некоторых случаях почвообрабатывающие агрегаты оснащают боронами или катками. Однако даже с такими приспособлениями по сути машины остаются од-нооперационными.
Применяемые технологические операции вытянуты в цепочку, довольно длинную по времени. Для получения требуемого качества обработки почвы приходится выполнять многократные проходы машинных агрегатов по одному и тому же месту.
Помимо чисто экономических потерь - дополнительные затраты топлива, труда, перерасход заработной платы, происходит переуплотнение верхних слоев почвы, что нарушает водно-воздушный режим корнеобитаемого горизонта, приводит к резкому снижению вертикальной фильтрации, как следствие, слабому оттоку поверхностной влаги в нижние горизонты почвы, особенно при значительных атмосферных осадках или таянии снегов. В подавляющем большинстве, как показал наш анализ, никаких мелиоративных работ в таких случаях технологии возделывания озимых сельскохозяйственных культур не предусматривают.
Результаты проведённых нами полевых исследований по определению показателей физико-механических свойств подтопляемой почвы, свидетельствуют о разной дифференциации плотности почвы в пахотном горизонте и ниже лежащих слоях. Исследования выполнялись в бассейне р. Кирпили агрофирме «Луч-ИНК» Динского района Краснодарского края.
Так, если в пахотном, корнеобитаемом слое - 0,20-0,3Ом, плотность почвы находится в пределах 1,10—1,22т/м , то в слоях более 0,30м плотность увеличивается в 1,3—1,5раза. Капиллярная связь почвенных горизонтов в этом случае нарушается, что естественно приводит к накоплению влаги в верхней их части, возникновению подтопляемых участков в период выпадения большого количества осадков и таяния снегов.
Столь существенную разницу в плотности почвы в слое 0-0,50м можно объяснить её переуплотнением ходовыми системами энергонасыщенных тракторов и широкозахватных сельскохозяйственных машин, имеющих большую массу, а также использованием приемов обработки почвы, при которых создается уплотненная подошва на дне обрабатываемого слоя, как например, при лемешно-отвальной вспашке.
Возделывание сельскохозяйственных культур в бассейновой зоне ведется, как правило, по тем же технологиям, что и в степной зоне края, не подверженной подтоплению.
Проведенными исследованиями установлено, что в хозяйствах районов, расположенных в бассейне р. Кирпили, возделывание наиболее важных сельскохозяйственных культур - озимых зерновых ведется по следующим технологическим схемам.
Вариант 1. Технология возделывания озимых зерновых культур после занятых паров и зерновых культур.
Вариант 2. Технология возделывания озимых зерновых культур после пропашных предшественников.
Вариант 3, Технология возделывания озимых зерновых культур по черному пару после колосовых предшественников.
Вариант 4. Технология возделывания озимых зерновых культур после колосовых предшественников.
Анализ технологических операций, выполняемых, в каждом варианте технологий показал, что в них не в полной мере учитываются вероятность переувлажнения, и подтопления замкнутых пониженных участков полей в период после посева культур и последующей вегетации растений.
Исследованиями ученых /171,173/ установлено, что возникновение локального подтопления пониженных участков агроландшафтов происходит в осенне-зимний и весенний периоды, когда невозможно проведение каких-либо агромелиоративных приёмов, поскольку эти участки находятся, как на краях полей, так и внутри массивов, засеянных озимыми культурами, а влажность почвы не позволяет использовать машинные агрегаты для проведения осушительных работ.
Таким образом, проведение агромелиоративных мероприятий для снижения негативного влияния подтопления при возделывании озимых культур возможно и целесообразно лишь в период предпосевной подготовки почвы и в момент их посева. В период вегетации вода из пониженных мест может отводиться лишь по открытым каналам или бороздам в предварительно устроенные коллекторные каналы, которые целесообразно устраивать на краях полей в местах расположения подтопляемых участков.
В структуре посевных площадей землепользователей Азово-Кубанского бассейна значительный удельный вес кроме озимых зерновых культур занимают яровые и пропашно-технические культуры /4/.
Исследованиями установлено, что применяемые технологии возделывания пропашных и яровых культур, используемые в хозяйствах бассейна р. Кир-пили, отличаются большим набором энергоёмких технологических операций, выполняемых в жесткие агротехнические сроки и энергоёмкостью, чем при возделывании озимых зерновых культур.
Несмотря на это, при возделывании пропашно-технических культур, таких как кукуруза, свекла, подсолнечник, соя и других, более важно, а главное для этого имеются технологические возможности (поскольку подготовка почвы под их посев начинается осенью) включать комплекс агромелиоративных мероприятий, предусматривающий устройство в осенний период в местах понижений полей каналов глубиной 0,5-0,6м и более, а так же кротовый дренаж с обязательным выводом устьев дрен в каналы и безотвальное глубокое рыхление почвы.
Устранение уплотненной подпахотной подошвы обеспечивает вертикальную фильтрацию скапливающихся осадков с пахотного горизонта в нижележащие слои почвы, откуда они по кротовым дренам, представляющим безтрубчатый дренаж, отводятся в устроенные временные каналы за пределы полей.
В весенний период основной задачей обработки почвы должна быть максимальная просушка почвы путем применения глубокорыхлителей с целью обеспечения условий для предпосевной подготовки почвы и посева пропашно -технических культур.
Методика оценки распространения подтопления от воздействия основных климатических характеристик
Для выявления особенностей климата на полигонах в период IV квартал - первое полугодие 2007г нами использованы данные по осадкам и температуре воздуха, которые наиболее существенно влияют на водный режим почвы. Произведено сравнение показателей этих элементов в указанный период со среднемноголетними величинами. Результаты сравнения приведены в таблицах 3.1-3.5. Использованы данные наблюдений по 5 метеостанциям, которые расположены в изучаемом бассейне (МС г. Усть-Лабинска, МС г. Краснодара, МС г. Кореновска, МС г. Тимашевска и МС г. Приморско-Ахтарска) /1,2/.
Период наблюдений определен 9 месяцами, из них 3 месяца - это IV квартал 2006г и первое полугодие 2007г. Обусловлено это тем, что, как показали исследования в предшествующие годы /114,116,118/, именно в эти месяцы формируется и развивается переувлажнение почв в данном регионе.
Переувлажнение почвы происходит далее из-за того, что резко снижается такая расходная статья, как испарение. Замедленная фильтрация влаги в почве, превалирование выпадающих осадков над испарением способствуют возникновению и развитию переувлажнения почвы.
Рассмотрим особенности этих основных климатических характеристик по 5 вышеуказанным метеостанциям.
По данным МС г. Усть-Лабинск видно /1,2/, что количество осадков в IV квартале 2006 г в целом выпало близко к норме, по месячным осадкам были большие различия. Следует отметить обильные осадки, выпавшие в ноябре и значительный недобор их в октябре и в декабре. В I квартале 2007 г осадки в целом также близки к норме, но следует отметить превышение её в марте. Во II квартале осадки в целом близки к норме, но ни один из месяцев заметно не выделяется ни в большую, ни в меньшую сторону о нормы.
По температурному режиму (температура воздуха) IV квартал 2006г был несколько (на 1-2С) теплее соответствующих среднемноголетних данных. I квартал 2007г был также несколько теплее, особенно январь, когда превышение многолетних данных составило 7,1 С. Во II квартале 2007г этот показатель, особенно в мае и июне месяцах, также превышал среднемноголетнюю норму; лишь температура апреля были чуть ниже нормы.
Таким образом, можно отметить, что основные показатели климата данного региона в период с конца 2006г - 1-е полугодие 2007г, были близки к сред-немноголетним.
Результаты наблюдений за осадками и температурой воздуха, полученные на Кореновской МС и приведённые в таблице 3.2, показали, что в IV квартале 2006г осадков было больше нормы.
Особенно по этому показателю выделяется ноябрь, в течение которого выпало 101,6мм, что на 54,6мм больше, чем норма. Первый квартал 2007г в данном регионе отличается большим увлажнением - при норме 121мм выпало 201мм, или на 80мм больше. Рост осадков наблюдался в январе и марте. Второй квартал в целом был близок к среднемноголетним показателям, но при этом следует отметить превышение нормы в мае (на 17,4мм) и значительный недобор их в июне (- 22,6мм).
Температура воздуха в данном регионе в IV квартале 2006г была на 1-2С выше среднемноголетней. В I квартале 2007г она была также выше нормы, особенно в январе — когда превышение достигло 7,8С. Во втором квартале из 3 месяцев 2 месяца были теплее, лишь в апреле был незначительный недобор тепла.
Таким образом, основные климатические показатели исследуемого периода в данном регионе не имеют экстремальных величин за исключением марта, когда выпала двойная норма осадков.
Осадки и температура воздуха по метеостанции «Круглик» (г. Краснодар) /1,2/ характеризуют погодные условия Динского района, в котором находится часть бассейна р. Кирпили. Их количественная характеристика приведена в таблице 3.3.
Из приведённых в таблице 3.3 данных по осадкам видно, что в целом в IV квартале 2006г они близки к среднемноголетней норме. Однако обращает на себя внимание значительное (на 61мм) превышение месячной нормы в ноябре и недобор их в октябре и декабре. Первый квартал 2007г характеризуется значительным ежемесячным превышением нормы, которое достигло 60мм. Особенно значительное превышение нормы осадков наблюдалось в январе (на 30мм). II квартал 2007г для данной территории характерен значительным недобором осадков - при норме за квартал 172мм выпало 83мм, т. е. половина нормы. Особенно мало выпало осадков в мае - 19,2мм при норме 5мм (30%). Данные по температурному режиму воздуха показывают, что значительная часть исследуемого периода была на 2- 3С теплее по сравнению со среднемноголетними показателями.
Таким образом, изучаемая территория по данным МС «Круглик» в конце 2006г и первом полугодии 2007г была несколько лучше увлажнена в осенне-зимний период при очень неоднородном выпадении осадков. П квартал 2007г характеризуется значительным недобором осадков - 88мм при норме 172мм.
По данным Тимашевской метеостанции количество осадков в этом регионе в IV квартале 2006г было заметно больше (на 26%) среднемноголетней нормы. Особенно выделился ноябрь, когда сумма осадков была выше нормы в 2,5 раза. Более увлажнённым был и I квартал 2007г, когда при норме 120мм выпало 185мм.
Наибольшее превышение нормы наблюдалось в марте. II квартал 2007г характеризуется значительным недобором осадков - их выпало 65мм при среднемноголетней норме для этого периода 143мм. Особенно большой недобор осадков был в июне - при норме 61мм выпало 10мм. При этом температура воздуха превышала норму на 1,2-2,3С в IV квартале 2006г, на 2,0-7,8С в I квартале 2007г и на 2,6-3,0С во втором квартале.
Таким образом, в целом данный регион характеризуется значительной неравномерностью выпадения осадков; по отдельным месяцам и кварталам превышение среднемноголетней нормы достигало 150-250%. Однако в целом рассматриваемый период по количеству осадков превысил среднемноголетнюю норму лишь на 22мм. При этом практически весь период наблюдений был теплее нормы на 1-2С. Выделялся на этом фоне январь, средняя температура воздуха которого превышала норму на 7,8С. Результаты наблюдений за основными элементами климата, полученные на Приморско-Ахтарской метеостанции, приведены для изучаемого периода в таблице 3.5.
Из данных таблицы 3.5 видно, что IV квартал 2006г по осадкам в целом несколько влажнее по сравнению со среднемноголетними показателями. Но осадки выпадали крайне неравномерно: если октябрь был близок к норме, то в ноябре наблюдалась двойная норма, а в декабре выпала половинная норма. В первом квартале 2007г в целом количество выпавших осадков незначительно превышает норму, а из месяцев наиболее влажным был январь, то во втором квартале наблюдался заметный (22мм) недобор осадков. Особенно большой недобор их был в июне (40 % от нормы).
Наблюдения за температурой воздуха показали, что этот показатель по всем месяцам изучаемого периода был выше среднемноголетней нормы, т. е. теплее. Превышение, в основном, составляло 1-3С за исключением января 2007г, когда оно достигло 7,5С.
Таким образом, основные показатели климата рассматриваемого региона в целом близки к среднемноголетним. Однако имеются отдельные месяцы, которые значительно отличаются от средних норм. Такими являются: по осадкам - ноябрь 2006г (выпала двойная норма), а по температуре - январь 2007г (наблюдалось + 4,7С при норме - 2,8С).
Обоснование технологических комплексов машин при возделывании озимых культур по озимым зерновым предшественникам
При возделывании озимых зерновых культур важную роль играет предшественник. Наиболее распространенным предшественником озимых зерновых культур являются зерновые, зернобобовые и пропашные технические культуры.
Обработка почвы в технологии возделывания озимых культур, как правило, начинается в летние месяцы - июнь, июль, возможно август (уборка сельскохозяйственных культур на силос) и продолжаются до их посева (октябрь месяц). К моменту начала обработок почвы под озимые культуры, как показали наши наблюдения, возможны две основные ситуации на земельных массивах, предназначенных для их посева /69,71/.
Ситуация 1. Замкнутые понижения не содержат воды на поверхности поля, почва высохла, произошло её обесструктуривание.
Ситуация 2. Замкнутые понижения сохраняют воду на поверхности поля, их обработка не проводилась, и посев сельскохозяйственных культур не осуществлялся.
Для указанных ситуаций возможны следующие варианты технологических схем, обеспечивающих отвод воды или недопущение их подтопления.
Ситуация 1. Для полей не содержащих к моменту обработки почвы воды в пониженных местах поля.
Вариант 1.
Перед сплошной обработкой поля — на всех замкнутых понижениях поля проводится глубокое рыхление почвы глубокорыхлителями ГР-1-60 или ГР-2-60 на глубину до 0,6м. Расстояние между проходами агрегата должно составлять 1,8-2,0м.
Целесообразно включать в глубокое рыхление неподтопляемую часть поля - примерно до половины длины прохода по пониженному участку с каждой стороны до канала, в который отводятся излишки воды (рисунок 4.1).
После устройства глубоких щелей с разрыхленным основанием проводится вспашка почвы пониженного участка плугом чизельным ПЧН-3,2 в перпендикулярном глубокому рыхлению направлении. Схема отвода воды приводится на рисунке 4.2. Глубина обработки 0,20-0,22м.
В дальнейшем на всей площади поля выполняется лущение, включая и ту его часть, на которой выполнена предварительная обработка пониженных мест.
Последующие технологические операции обработки почвы и посева озимых культур выполняется по принятой технологии.
Вариант 2.
Аналогично работам, выполняемым в варианте 1, проводят агромелиоративные работы - глубокое рыхление почвы на глубину до 0,6м глубокорыхли-телями ГР-1-60 или ГР-2-60 без разрыва между проходами. Однако, вслед за глубоким рыхлением выполняют сплошную обработку стерни на всей площади поля комбинированными агрегатами типа АПК или дискаторами типа «БДМ-АГРО». В данном варианте технологической схемы исключается чизельная обработка пониженного участка (технологическая схема №2).
Дальнейшие работы выполняются в соответствии с принятой технологией возделывания озимых культур.
Вариант 3.
В случае расположения пониженного участка у края поля вдоль его линии, плужно-роторным каналокопателем МК-17, МК-23 устраивается канал, длина которого перекрывает длину пониженного участка на 10-15м. Агрегат должен двигаться так, чтобы его правая сторона была направлена в сторону поля. В этом случае грунт с русла канала будет распределяться ротором в левую сторону на дорогу или в лесную полосу, правая сторона канала будет находиться на одном уровне с поверхностью поля.
По пониженному месту нарезаются кротовые дрены тупикового типа кро-тователем типа КН-1М с обязательным выводом устьев дрен в русло канала. Начало дрен располагают за пониженным участком на 4-5м в глубину поля (рисунок 4.5). Междренные расстояния принимается равными 2-4м. Глубина заложения дрен — 0,4-0,5м. Последующие обработки почвы должны проводиться в перпендикулярном трассам дрен направлении. Это сохраняет вертикальные щели и полости дрен от засыпания мелкофракционной почвой.
Наиболее целесообразно в данном случае последующую сплошную обработку почвы на всей площади поля, включая и пониженные участки, выполнять комбинированными почвообрабатывающими агрегатами АПК-3-01 или диска-торами типа «БДМ-АГРО» - БДМ-Зх2 (рисунок 4.6).
Все последующие работы выполняются в соответствии с принятой технологией возделывания озимых культур.
Ситуация 2. Для полей, на которых в пониженных участках к моменту обработки сохраняется вода.
Технологическая схема №4
При наличии воды в замкнутых понижениях необходимо проведение мелиоративных работ с целью отвода воды за пределы поля.
В случае, когда затопленное понижение находится в центре (глубине) поля, необходимо устраивать по краю поля коллекторный сбросной канал глубиной 1-1,2м и шириной по верху 1,5-2,0м одноковшовыми экскаваторами типа Э-602, Э-603.
От затопленного понижения экскаватором ЭО-2621 или плужно-роторными канавокопателями МК-17, МК-23 прокладывают канал или каналы (в зависимости от площади подтопляемого участка) для отвода воды из пониженного места поля, соединяя его обязательно со сбросным коллектором.
После удаления воды из понижения подсушивают почву. При достижении относительной влажности почвы 20-22% в пахотном слое (0-0,25м) начинают выполнение мелиоративных работ по одной из следующих технологических схем.
Поля, обработанные по технологической схеме №4, целесообразно, если позволяет севооборот, отводить под посев яровых или пропашно-технических культур, проводя в течение осенне-зимнего периода мониторинг за пониженным участком, не допуская в нем накопления воды.
Ввиду возможного «заплывания» или обесструктуривания верхнего слоя почвы весной, перед началом выполнения операций в технологии возделывания пропашно-технических культур, целесообразно провести глубокое рыхление пониженного участка поля на глубину 0,5-0,6м.
Технологическая схема №5
Кротовые дрены при реализации, данной технологической схемы устраивают через 2-4м в направлении перпендикулярном водоотводящим каналам. Устройство дрен начинают по мере подсыхания почвы (при относительной влажности не более 24%). Устья дрен должны быть выведены в русло каналов.
При наличии двух водоотводящих каналов устраивают дрены тупикового типа (рисунок 4.5) с выводом устьев дрен в разные стороны, для исключения лишних маневров машинно-тракторного агрегата. После окончательного подсыхания верхнего горизонта почвы проводят отвальную вспашку лемешными плугами. Направление вспашки принимают поперек ранее устроенных кротодрен, что исключит их засыпание мелкокомковатой почвой.
Разделку пласта после вспашки не проводят, так как крупноглыбистая структура верхнего горизонта почвы позволит лучше отводить из понижений поверхностную воду в кротовые дрены и каналы.
Эту схему также целесообразно использовать при возделывании пропашно-технических культур, что дает возможность после выполнения комплекса мелиоративных мероприятий и обработок почвы вести мониторинг за состоянием пониженных участков, не допуская в них накопления воды.
Обоснование параметров самотечного водоотвода для охраны и экологической безопасности сельскохозяйственных земель
Кирпильский лиман располагается в северо-западной зоне Краснодарского края, является крупнейшим в Центральной группе Приморско-Гривенской системы лиманов, занимает площадь 7280га со средними глубинами от 0,7 до 1,1м, и максимальной глубиной 1,8м. При максимальной расчетной отметке уровня воды 0,5м (Б.С.) объем водохранилища 200 млн.м .
Лиман является промежуточным водоприемником дренажно-сбросных вод, поступающих с водосбросной площади 551,6 тыс. га (в том числе 78 тыс. га рисовых систем), по рекам Кирпили, Понура Гречаная балка и Джерелиевскому коллектору. Конечным водоприемником является Азовское море.
Водоотвод из лимана в море осуществляется в основном по коллектору Чапаевское гирло (ВК), имеющему расчетную пропускную способность 30 м3/с, при потребной расчетной пропускной способности 115 м/с.
Фактический водоприток в лиман в периоды массовых сбросов превышает возможности водоотвода более чем в 5 раз.
Расчетные отметки уровней воды в лимане по месяцам года регламентируются "Временным положением по эксплуатации концевого сооружения магистрального сброса Марьяно-Чебургольской оросительной системы", согласованным "Кубанрыбводом", "Краснодаррыбпромом" и утвержденным "Крайвод-хозом" в 1972г. Согласно этому положению расчетные уровни воды в лимане могут колебаться от 0,29м (в июне) до 0,5м (в январе-феврале).
Фактические отметки уровней воды в период массовых сбросов (преимущественно в мае-ноябре) значительно превышают расчетные значения, достигая 1,13м и выше. Возникающий подпор воды распространяется вверх по рекам, коллекторам, подтапливая населенные пункты, хозяйственные объекты, сельскохозяйственные угодья, нанося ущерб населению, муниципальной и федеральной собственности в Приморско-Ахтарском, Калининском, Красноармейском, Тимашевском и других районах края.
Только в названных районах подтапливается до 40-50 тыс. га земель (в том числе до 15-20 тыс. га рисовых чеков).
Межрайонный масштаб проблемы, прогрессирующий социально-экономический и экологический ущерб, вследствие её нерешенности, предопределили настоятельную необходимость улучшения водоотвода из лимана Проблема решается поэтапно, отдельными очередями. Это позволяет доступными финансовыми затратами улучшать ситуацию, приближаясь к конечной цели.
По рабочему проекту I очереди восстановлено разрушенное водосбросное сооружение из лимана в ВК - Чапаевское гирло (без увеличения пропускной способности), реконструирован устьевой участок ВК. Строительные работы I очереди практически завершены. В результате, ликвидирована опасность смыва железнодорожного и автодорожного мостов, обеспечена надежная эксплуатация существующего ВК расходом 30м /с.
В соответствии с утвержденной, в составе рабочего проекта I очереди, схемой генерального плана, увеличение расчетного расхода водоотводного тракта, от лимана до моря с 30м /с до требуемых 115м /с, предусматривается за счет строительства нового главного водоотводного коллектора ГВК расходом 85м /с.
После рассмотрения множества вариантов планового положения трассы ГВК, принят вариант с длиной ГВК 17,5 км, предложенный администрацией Приморско-Ахтарского района.
По принятому варианту на длине 13,7 км (78% от общей протяженности) трасса проходит по существующим водным объектам (пролив "Золотые ворота", лиманы: "Золотой", "Кругленький", "Дворникиевский", многочисленные карьеры, Садковское гирло), значительная часть которых нуждается в расчистке. На длине 3,8 км (22%) трасса проходит по заболоченным целинным участкам, представленным в виде отдельных перемычек, разделяющих используемые водотоки.
Основными параметрами строительства ГВК в полном развитии являются:
1. ГВК, расходом 85м /с, длиной 17,5км.
2. Бетонная водосливная плотина на ПК 119+50, длиной 170м, шириной по верху 4,5м.
3. Автодорожный ж/б мост на ГВК ПК 136+00 шириной проезжей части 7м, длиной 54м.
4. Причал на Северном канале (взамен разрушаемого при строительстве ГВК на ПК 142+50).
5. Объекты службы эксплуатации, подъездные дороги, вынос и восстановление коммуникаций попадающих в зону строительства и другие объекты.
Функциональное назначение бетонной водосливной плотины на ГВК -автоматический сброс избыточных объемов воды из лимана при подъеме уровня воды выше 0,5м. Основное поддержание уровней воды в лимане осуществляется регулированием щитов на водосбросном сооружении из лимана в Чапаевское гирло, через ГВК сбрасывается лишь избыточный расход. Строительство автодорожного моста и подъездных дорог с твердым покрытием общей протяженностью 2,13км вызвано разрушением сложившейся транспортной схемы строительством ГВК.
Строительство ГВК намечается поэтапно, с увязкой с финансовыми возможностями и контрольным наблюдением за реальной эффективностью построенной части.
Рассматриваемый рабочий проект П очереди предусматривает первый этап строительства ГВК обеспечивающий пропуск по нему расхода воды 20м3/с. В проекте рассмотрен также вариант строительства на расход 40м /с, который отклонен из-за высокой стоимости строительства (в 2 раза выше стоимости по принятому варианту). По принятому варианту, проектом II очереди предусматривается соединить между собой в одну безразрывную водную цепь все используемые водоемы и водотоки, произведя вырезку сечения ГВК только на перемычках, разделяющих водотоки. По самим водотокам никаких работ не предусматривается, учитывая, что фактическая пропускная способность их в самых узких местах обеспечивает пропуск расхода 20м /с при отметке уровня воды в лимане 0,5м.
По объектам И очереди предстоит выполнить следующие основные профильные объемы работ: выемка грунта всего 395,10 тыс.м , в том числе земснарядами ЛС-27 - 252,43 тыс.м3, экскаваторами 142,67 тыс.м3, насыпь и обратная засыпка - 93,95 тыс.м , бетонные и железобетонные работы - 1180,0м , в том числе сборный железобетон - 690,0м3, металлоконструкции - 25,71 тон, укладка камня, щебня, гравия, песка и других гравийных материалов-8,61 тыс. м3.
Продолжительность строительства П очереди (с учетом остановок на период нереста рыб и гнездования птиц) 32 месяца.
Реализация проекта II очереди увеличит на 20м /с возможности водоотвода из Кирпильского лимана, снизит масштабы подтопления земель, населенных пунктов, хозяйственных объектов.
Реализация всех проектов улучшения водоотвода из Кирпильского лимана на полное развитие обеспечит возможность поддержания отметок уровня воды в лимане в расчетном режиме (от 0,25 до 0,5м). По данным ОАО «Кубаньводпроект» это даст возможность исключить из эксплуатации целый ряд сбросных насосных станций в Красноармейском и Калининском районах и полученной экономией окупить затраты на строительство в течение 6 лет .
