Особенности устройства территории в районах орошаемого земледелия

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ТЕРРИТОРИИ В РАЙОНАХ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

В России около 5,7 млн га орошаемых земель, главным образом на Северном Кавказе, в Нижнем и Среднем Поволжье, на юге Западной Сибири, в некоторых районах Дальнего Востока и Нечерноземной зоны. Нормально функционирующая оросительная сеть обеспечивает:

- забор воды из источника;

- транспортировку ее к орошаемому массиву;

- доставку воды к отдельным предприятиям;

- распределение воды между производственными подразделениями, севооборотами, полями;

- перевод ее в корнеобитаемый слой почвы;

- сброс излишней воды с орошаемой территории.

Перечисленные функции выполняют отдельные элементы оросительной сети, и для каждой из них характерна определенная группа мероприятий по организации территории. Это обусловливает специфику землеустройства в районах орошаемого земледелия.

По мере освоения объекта ирригации на отдельные очереди строительства разрабатываются проекты межхозяйственного землеустройства, охватывающие, как правило, административные районы.

В дальнейшем, при внутрихозяйственном землеустройстве, рассматриваются:

- графическая схема фактического размещения оросительной сети, схсмм ее реконструкции и перспективного размещения;

- план ирригационных мероприятий и ожидаемые результаты его осуществления, размеры реконструируемой территории и вновь осваиваемых орошаемых угодий;

- способы орошения, марки дождевальных машин;

- расположение земель по гидромодульным зонам (зонам разного режима орошения), число, нормы и сроки поливов;

- рекомендуемая система планового водопользования, организация очередности подачи воды на угодья.

Проекты составляют в масштабе 1 : 10 000 с сечением рельефа 0,5—1,0 м. В необходимых случаях масштаб может быть крупнее, а сечение рельефа меньше.

При межхозяйственном землеустройстве предусматриваются организация новых землевладений и землепользовании, реорганизация действующих с соблюдением следующих требований:

- землепользование должно включать участки, удобные для орошения и в достаточном количестве;

- земли хозяйства необходимо размещать в едином массиве, за исключением горных или отгонных пастбищ;

- землепользование должно быть связано с одним хозяйственным распределителем с обособленным водопользованием;

- число распределителей и точек водовыдела должно быть минимальным;

- границы хозяйств и производственных подразделений согласовываются с зонами командования распределительных каналов;

- при установлении трасс каналов и границ не должны создаваться неудобства для использования неорошаемых земель;

- необходимо предусмотреть оборотное (повторное) использование оросительной воды.

В проектах межхозяйственного землеустройства устраняют недостатки землепользования и водопользования. Основные из них —чересполосица водопользования (когда вода транзитом проходит по территории землепользовании), чрезмерная длина холостой части каналов (что приводит к дополнительным потерям воды на фильтрацию и испарение), наличие нескольких точек водозабора для одного землепользования, обеспечение нескольких землепользователей водой из одного канала.

При внутрихозяйственном землеустройстве количество, размеры и размещение производственных подразделений и хозяйственных центров определяются одновременно с размещением оросительной сети. Земельные массивы крупных производственных подразделений складываются из площади 2—3 бригад и колеблются в пределах 600—3000 га в зависимости от внутрихозяйственной специализации. В них включают как орошаемые, так и неорошаемые земли. Границы подразделений устанавливают по внутрихозяйственным распределителям с учетом зон их командования и располагают таким образом, чтобы поливные и богарные земли образовывали крупные компактные массивы. Каждое производственное подразделение должно иметь свой во-довыдел.

Уровень грунтовых вод на месте расположения населенных пунктов должен быть не выше 1,5 м, а крупные каналы в земляном русле располагаться не ближе 200 м от усадьбы. Рельеф местности и уклоны (не более 0,06) должны быть пригодны для организации полива приусадебных участков. Не допускается транзит воды через населенные пункты, каждый из которых обеспечивается отдельным водовыделом. Водоснабжение усадеб нельзя связывать с оросительными каналами, так как при этом воду придется пропускать по сети круглый год, что приведет к подъему, грунтовых вод и ухудшению мелиоративного состояния земель.

Имеются особенности в размещении усадеб рисоводческих хозяйств. Населенный пункт размещают не ближе 1,5 км от посевов риса, что вызвано как санитарно-профилактическими, так и мелиоративными требованиями. В этой полосе размещают другие орошаемые и неорошаемые угодья и севообороты. Под новые усадьбы используют, как правило, так называемые «выключки» — участки, не орошаемые или непригодные по каким-либо причинам для полива.

Выделяемое сельскохозяйственному предприятию количество воды является основой для определения размера орошаемых площадей. Лимиты и сроки подачи воды оказывают влияние на подбор сельскохозяйственных культур и способ полива.

Грунтовые воды опасны для сельскохозяйственных растений при критическом подъеме и процессах вторичного засоления верхнего слоя почвы. Поэтому размеры массивов с различным их уровнем влияют на площади и размещение орошаемых севооборотов.

Механический состав почв во многом определяет солевыносливость растений. На тяжелых почвах она меньше, чем на легких (во влажных условиях). Но и сами культуры обладают различной солеустойчивостью. Поэтому в севооборот их подбирают в зависимости от механического состава почв, степени засоленности и солеустойчивости растений.

Используется два способа проектирования севооборотов — подбор приемлемого участка для заданного набора культур и, наоборот, подбор культур в зависимости от конкретных природных условий орошаемого массива, на котором предполагается размещение севооборота. В любом случае орошаемый севооборотный массив должен состоять только из поливных земель.

Зерновые севообороты на орошаемых землях обычно имеют размеры 1500—2000 га и более, рисовые — 700—900, овощные и кормовые — 400—500 га. Площади орошаемых пастбищ и сенокосов зависят от наличия и емкости водоисточников, подходящих для полива массивов, потребности хозяйства в кормах.

При определении состава и площадей угодий и севооборотов необходимо:

- установить размер орошаемых и богарных угодий;

- рассчитать потребность в оросительной воде и экономическую эффективность ее использования для ирригации того или иного вида угодий или севооборотов;

- обосновать набор и размещение сельскохозяйственных культур на орошаемых и богарных землях;

- разместить орошаемые площади и оросительную сеть.

При проектировании нужно выдержать рациональное соотношение между площадями орошаемых и богарных земель. Наличие в хозяйстве только поливных угодий приводит к очень неравномерной загрузке рабочей силы и техники, особенно во время посевных и уборочных работ.

Под орошаемые угодья и севообороты выделяют лучшие земли среднего и тяжелого механического состава с небольшим равномерным уклоном. Песчаные, а также подстилаемые галечником почвы малопригодны для использования под орошение из-за низкого содержания органических веществ и малой влагоемкости. Легкие почвы целесообразно отводить под дождевание.

Поверхностное (самотечное) орошение и дождевание имеют ряд отличительных особенностей, которые влияют на размещение угодий и севооборотов. Поверхностный полив используется на уклонах не более 0,01—0,03, дождевание —до 0,05—0,08. Дождевание более экономично на уклонах менее 0,001; его применение возможно на безуклонной местности и даже при обратных уклонах, а также на маломощных почвах, где самотечное орошение недопустимо или ведет к значительному снижению плодородия. Севообороты, орошаемые дождеванием, можно размещать на посадочных почвогрунтах при близком залегании грунтовых вод, на массивах с легкими и сильноводопроницаемыми почвами.

Вместе с тем дождевальные агрегаты требуют свободных от препятствий массивов и выделения на местности участков правильной геометрической формы. Топографические контуры обычно имеют разнообразную конфигурацию, поэтому размещать орошаемые дождеванием угодья и севообороты следует таким образом, чтобы по краям массивов не оставалось малопригодных для использования небольших участков неправильной формы. Не следует допускать «вырезание» участка для орошения в центре неорошаемого компактного массива, так как это делает невозможным правильное его использование.

К размещению орошаемых угодий и севооборотов предъявляются следующие требования:

- под орошаемые угодья и севообороты выделяют лучшие земли, но без ущерба для использования прилегающих богарных угодий;

- взаимное расположение водного источника для4 орошения угодий и производственных центров должно обеспечивать минимум капитальных и ежегодных затрат;

- орошаемые севообороты и угодья размещают с учетом существующей и проектируемой сети каналов;

- система каналов, которые подают воду на севооборотные массивы и угодья, должна иметь минимальную длину;

- орошаемые севообороты и угодья совмещают с зонами командования соответствующих внутрихозяйственных распределителей;

- каждый севооборот (угодье) должен иметь одну точку водозабора, то есть быть самостоятельной единицей водопользования;

- учитываются природные особенности орошаемого земельного массива — характер рельефа, уклоны местности, уровень грунтовых вод, механический состав и водопроницаемость почвогрунтов, засоленность почв, минерализация грунтовых вод;

- на территории севооборота используется не более двух марок дождевальных машин и установок; не рекомендуется проектировать одновременно и дождевание, и поверхностный полив.

На каждый орошаемый севооборот и угодье разрабатывается план водопользования, размещают поливные участки и участковые каналы. Участковый распределитель является постоянным каналом последнего порядка; из него производится орошение полей и участков. Поливным участком называется часть поля, орошаемая из постоянного канала последнего порядка; по своим характеристикам он должен быть пригоден для эффективного полива, использования сельскохозяйственной техники и рабочей силы.

Размещение полей и поливных участков зависит от способа полива и характеристик земельного массива. При поверхностном (самотечном) орошении используется два способа проектирования, которые зависят от схем размещения временных оросителей (продольной или поперечной).

Продольную схему применяют при небольших уклонах (до 0,002), поперечную — на больших и предельных для самотечного орошения (от 0,007 до 0,02). При уклоне 0,002—0,007 допустимы обе схемы. Временные оросители и поливные борозды (полосы) целесообразно направлять по наибольшему уклону, который имеется на территории поля или поливного участка. Это повышает производительность труда поливальщика, способствует более равномерной подаче воды. В то же время следует учитывать опасность ирригационной эрозии. Временные оросители обеспечивают поступление до 100 л воды в 1 с, что при уклонах 0,003—0,005 весьма опасно. Чтобы избежать размыва почвы, их направляют под углом к горизонталям, уменьшая тем самым уклон русла оросителя. В поливные же борозды подается от 0,5 до 2 л воды в 1 с, что даже на предельных для поверхностного орошения уклонах размыва не вызывает. Поэтому борозды и полосы всегда стремятся размещать вдоль основного уклона местности, а направление временных оросителей по отношению к горизонталям варьируется для достижения допустимого уклона русла.

На малых уклонах местности (при продольной схеме) временные оросители устраивают вдоль уклона, в этом же направлении размещают борозды; для связи между ними создают выводные борозды. При поперечной схеме временные оросители идут поперек уклона под некоторым углом к горизонталям, а борозды — по возможности ближе к наибольшему уклону. В данном случае необходимости в выводных бороздах нет, так как поливные борозды и полосы берут начало из временных оросителей.

Устройство территории севооборотов начинают с размещения полей и поливных участков. Поливной участок должен иметь одинаковые условия на всей территории — равномерный уклон, почвы с одинаковой водопроницаемостью (однородным механическим составом), одну экспозицию склона и одинаковый уровень залегания грунтовых вод.

Поле может состоять из нескольких поливных участков. Границы полей и поливных участков должны проходить по рубежам смены уклонов местности, водопроницаемости почв, экспозиции склонов и уровня залегания грунтовых вод, совмещаться с постоянными каналами и другими линейными элементами местности.

Временные оросители проектируют прямолинейными и параллельными, но при сложном рельефе не следует допускать чисто геометрического их размещения. Границы полей, поливные участки согласуют с направлением временных оросителей, совмещают с участковыми распределителями и каналами водосборной сети.

Поля и поливные участки проектируют в следующем порядке:

- определяют величину уклона местности в направлении полива и на ее основе выбирают схему размещения временных оросителей;

- в направлении полива размещают поливные борозды и полосы;

- при продольной схеме перпендикулярно бороздам или под углом, близким к прямому, размещают выводные борозды, а затем перпендикулярно бороздам или под углом, близким к прямому, располагают временные оросители. При поперечной схеме перпендикулярно бороздам Vn;I под углом, близким к прямому, проектируют временные оросители;

- перпендикулярно временным оросителям или под углом, близким к прямому, размещают участковый канал.

Одной из сторон поля или поливного участка является участковый канал. При продольной схеме он размещается вдоль горизонталей, а временные оросители — вдоль уклона; при поперечной участковый канал проектируется поперек горизонталей, а временные оросители — поперек уклона. Протяженность временного оросителя зависит от уклона и водопроницаемости почв. Исходя из этих характеристик, определяется его допустимая длина в каждом конкретном случае; превышение ее ведет к увеличению потерь воды на фильтрацию. Для производственного использования сельскохозяйственной техники эта длина должна быть не менее 400 м.

Количество временных оросителей в поле определяется расстоянием между ними. При продольной схеме оно зависит от длины выводной борозды, составляющей от 70 до 200 м. При поперечной схеме расстояние между временными оросителями равно длине поливной борозды (полосы). Их протяженность, как и длина временных оросителей, обусловливается водно-физическими свойствами почв и уклонами местности. С точки зрения площади, занимаемой под временные оросители, эффективнее использовать поперечную схему. Их количество на единицу площади в этом случае в 1,5—2 раза меньше; кроме того, отсутствуют выводные борозды. В результате отводимая для них площадь сокращается на 40—50 %. Не допускается транзитное размещение временных оросителей, когда они доставляют воду на два поля или поливных участка.

Размеры поливных участков в хозяйствах, возделывающих зерновые культуры, составляет 40—60 га, рисосеющих — 20— 25 га (8—30 га в старых рисосеющих районах). Ширина поливного участка должна быть не менее 400—600 м, при сложном рельефе — не менее 200 м; желательное соотношение сторон 1:2—1:3. Для каждого поливного участка проектируется обособленная подача воды. Если уклоны местности и водопроницаемость почвогрунтов позволяют создавать борозды длиной 300— 500 м (при слабой водопроницаемости и значительных уклонах), можно вообще обойтись без временных оросителей, заменив их постоянными каналами и организуя подачу воды в поливные борозды из секций вспомогательных борозд.

Водосборная и коллекторно-дренажная сети состоят из каналов, служащих для сброса излишних вод с территории полей, аварийных и концевых сбросов на постоянных каналах. Эта сеть прокладывается в виде групповых (севооборотных) сбросов, принимающих воду из участковых каналов, с полей и поливных участков. Для отвода излишней воды в период снеготаяния, атмосферных осадков и возможных потерь из временных оросителей целесообразно не проектировать специальный водосборный канал, а размещать его на месте внутреннего кювета дороги, располагаемой на противоположной участковому каналу стороне в конце временных оросителей. Внутрихозяйственный групповой сброс подает воду в хозяйственные и далее в межхозяйственный сброс. Минимальное расстояние между сбросными каналами составляет 800 м; они соединяют между собой концевые части участковых распределителей. Концевые сбросы проектируют у постоянных каналов с расходом воды более 250 л/с (рис. 38).

Коллекторно-дренажная сеть служит для перехвата и отвода с орошаемой территории грунтовых вод. Состоит она из первичных и групповых дрен; последние примыкают к коллектору. На территории поля дрены, как правило, закрытые. Коллекторы состоят из открытых каналов, но при глубине более 4 м могут быть и закрытыми. Прокладывают их по границам полей и севооборотных массивов.

Большое значение в условиях ирригации имеет использование полезащитных лесополос. Перечислим основные факторы их положительного воздействия.

1.  Снижается скорость ветра на 40—50 %, благодаря чему дождевальные машины становятся менее уязвимыми. При скорости ветра более 4 м/с они не обеспечивают равномерный полив. Общепризнанные нормы потерь воды при скорости ветра 1,5 м/с — 5 %, при скорости 5 м/с — 25 %. При большем значении этого показателя дождевание вообще нецелесообразно.

2.  Снижаются испарение (на 20 %) и температура воздуха, повышается его влажность, улучшаются условия снегозадержания, что дает дополнительно до 500 м воды на 1 га.

3.  Затенение каналов сокращает испарение с их .поверхности (примерно 3,5 м на 1 км длины канала). Камыш в тени лесополос обычно не растет, количество других сорных растений снижается до 40 %, а их масса — на 60 %.

4. Лесополосы имеют большое санитарно-гигиеническое значение. Запыленность воздуха в них в 10—15 раз меньше, чем в окружающей степи. Обычно они — единственное подходящее место для отдыха работников. Кроме того, при наличии лесополос в десятки раз уменьшается количество личинок в каналах.

Рис. 38. Размещение оросительной.

5. Понижается уровень водосборной сетей грунтовых вод. Древесная растительность питается водой из капилляров или грунтовых вод и по эффективности сравнима с дренажем глубиной 2—3 м; ее воздействие сказывается вплоть до глубины 5—6 м. В зависимости от возраста и ширины насаждений уровень грунтовых вод снижается на 0,3—1,6 м.

6.  Интенсивность заиления прудов в степных условиях достигает 2—4 % в год. При сложном рельефе в пруды с распаханным водосбором ежегодно поступает 12—25 см наносов, а при наличии лесополос — только 4—8 см. На облесенных прудах ежегодное испарение с поверхности уменьшается на 20 см.

7.  Под воздействием полезащитных лесных полос урожайность зерновых на орошении повышается до 30 %, пропашных культур — на 20—40, овощей — 35—85, многолетних трав — до 50 %.

При размещении полей и постоянных каналов учитывается желательное направление полезащитных лесополос; поля своей длинной стороной располагаются перпендикулярно направлению вредоносных ветров. Лесополосы на орошаемых землях размещают вдоль основных постоянных каналов — хозяйственных, внутрихозяйственных, некоторых участковых и водосбросных, соблюдая рекомендуемые расстояния между ними.

Размещаются лесные полосы, как правило, в 2—3 рада с одной стороны канала, по границам полей и севооборотов. Посадки не должны мешать технике при очистке и ремонте каналов. Вдоль закрытого трубопровода проектируют однорядные лесополосы. При широтном и близком к этому расположении каналов для лучшего затенения их располагают с южной, юго-западной и юго-восточной сторон, при меридиональном — как с западной, так и с восточной.

На рисовых системах неудачно расположенные лесополосы могут затенять посевы и снижать урожайность до 30 %. Их следует располагать в меридиональном направлении, а вдоль каналов, идущих в широтном направлении, — только с южной стороны. Во всех случаях расстояние до посевов риса должно быть не менее 20—25 м.

Основные полевые дороги проектируют по границам полей, вдоль участковых распределителей, водосбросных и сбросных каналов. Желательно совмещать переезды через каналы с водовы-пусками, перегораживающими устройствами и другими гидросооружениями. На территории севооборотов размешают эксплуатационные дороги, предназначенные для наблюдения за состоянием оросительной сети, проведения ремонтных работ.

В целом размещение дорог в условиях орошения носит подчиненный характер и зависит от размещения полей, поливных участков, ирригационной сети.

В рисоводческих хозяйствах размещение полей имеет свои особенности. Рис поливают затоплением; поля в севооборотах делят на карты, карты — на чеки. Последние создаются для при участкового сброса. В пределах поля дороги замыкаются в кольцо.

При дождевании. Проектирование полей и поливных участков, по сути, сводится к размещению дождевальных машин, агрегатов и устройств. В первую очередь определяют марку дождевальной машины. При этом учитывается рельеф местности и величина уклонов, сезонная норма производительности, пространственные параметры дождевальной машины (длина и ширина дождевального облака), конфигурация орошаемого участка, водопроницаемость почв.

Выбор дождевальной машины производится по допустимому уклону местности. Затем сравнивается размер поля с сезонной производительностью машины; она должна быть равна или кратна площади поля. После этого изучаются длина и ширина дождевального облака; в соответствии с его размерами производится наложение дождевальных машин на план и сравнение с конфигурацией орошаемого массива. Интенсивность дождя машины не должна превосходить водопроницаемости почв.

При размещении машин длина каналов и трубопроводов должна быть минимальной. Границы полей размещают таким образом, чтобы внутри их не было препятствий, мешающих передвижению дождевальных машин. Обычно их проектируют прямоугольными.

Современные широкозахватные дождевальные машины фронтального и кругового действия затрудняют размещение полей при неправильной конфигурации массива орошаемого севооборота. Вместе с тем каждая марка имеет несколько модификаций с разными шириной и длиной захвата, соотношением сторон и площадью. Использование различных типоразмеров дает возможность приспособить машины к особенностям конфигурации севооборота.

На массиве поля в течение всего вегетационного периода рекомендуется применять дождевальную технику одной марки. Вместе с тем возможна замена дождевальной машины на поле в разные годы, если это связано с ротацией культур в севообороте. Такая замена должна быть предусмотрена в конструкции оросительной сети.

При размещении полей используют два метода. Первый основан на привязке посевов к определенной дождевальной технике. В этом случае подбирают местоположение севооборотного массива, который должен отвечать размещению полей с учетом технических и экономических показателей данного типа машин. Второй, напротив, предполагает выбор для севооборотного массива в зависимости от его особенностей, соответствующей марки дождевальной машины. Пространственные характеристики ее должны точно соответствовать форме и размеру массива.

После размещения полей и дождевальных машин намечают по поверхности земли нулевого уклона; колебания допускаются не более чем на 5 см. Чем сложнее рельеф и больше уклоны, тем меньше размер и площадь чеков. Оросительные нормы колеблются обычно от 8000 до 15 000 м на 1 га и более.

На полях, засеянных рисом, поддерживается определенный уровень воды, причем на каждое поле она подается самостоятельным распределителем. Почвы должны иметь тяжелый механический состав, спокойный рельеф. Оросительная система проектируется с двухсторонним регулированием почвенной влажности.

Первичным элементом рисовой системы является чек. Площадь его колеблется от 0,5 до 6—12 га. Для удержания воды чеки ограничиваются валиками. В каждом чеке имеются водовпуск в чек и водовыпуск из него в сброс.

Проектирование начинается с карт. Длина карты составляет 400—1200 м в зависимости от рельефа, ширина 150—250, иногда до 400 м. Площадь карт на инженерных системах 10—35 га, и в пределах одного поля они примерно равновелики. Карты должны иметь прямоугольную форму с параллельными сторонами. При сложном рельефе допускаются непараллельность сторон и их излом с углом не менее 120°.

Длинная сторона карты размещается при спокойном рельефе (уклон до 0,0025) вдоль уклона, перпендикулярно горизонталям. Чеки должны быть по возможности сквозными от картового оросителя до картового сброса. Ороситель устанавливают на длинной стороне карты, сброс — на противоположной. При расположении длинных сторон карт вдоль уклона (продольная схема размещения картовых оросителей) оросители могут быть одностороннего и двухстороннего командования, а сброс обслуживает одну или две карты.

При уклонах более 0,0025 оросители и сбросы проектируют вдоль горизонталей, поперек уклона (поперечная схема). Чтобы уменьшить объем планировочных работ, иногда создают цепочки чеков между картавыми оросителем и сбросом. Такая цепочка, однако, затрудняет работу поливальщика по затоплению чеков и поддержанию уровня воды.

Водоотводная сеть состоит из картовых сбросов и внутрихозяйственных сбросов (коллекторов), обслуживающих севооборотные массивы. Дренажная сеть проектируется в случаях, когда сбросная и оградительная сети не могут обеспечить достаточное осушение рисовых полей. Оградительная сеть перехватывает фильтрационные воды и понижает их уровень.

Поля рисового севооборота отделяют друг от друга оградительными каналами; такие же каналы устраивают по периметру севооборотов.

Полевую дорожную сеть размещают, как правило, на коротких сторонах карт, то есть вдоль участкового распределителя и севооборотную систему каналов и трубопроводов. Для обеспечения напора в сети трубопроводов используют передвижные и стационарные насосные станции с различными напором и производительностью. При размещении передвижных насосных станций определяют места площадок для них. Такие станции обеспечивают орошение участков от 25—50 до 150—200 га.

При дождевании могут использоваться не только передвижные, но и стационарные системы. Полив в этом случае производится дальнеструйными дождевальными аппаратами.

Расстояние между поливными трубопроводами устанавливается в 1,5 раза больше радиуса захвата дождевального аппарата, между дождевальными аппаратами — 1,72 этого радиуса. Длина поливного участка при этой технологии достигает 1200—1500 м, ширина — 1000 м.