1. ЗРОШУВАЛЬНІ МЕЛІОРАЦІЇ

Вступ

Тема 1.1. Загальні відомості про зрошення і зрошувальні системи

1.1.1. Поняття про зрошення

1.1.2. Види зрошення

1.1.3. Вплив зрошення на ґрунт, рослини, мікроклімат

1.1.4. Економічна ефективність зрошення при інтенсивних технологіях

вирощування сільськогосподарських культур

1.1.5. Поняття про зрошувальну систему та вимоги до неї

Вступ

Слово «меліорація» походить від латинського melioration, що означає «поліпшення». Завдяки сільськогосподарським меліораціям поліпшується водний, повітряний, тепловий, мікробіологічний та поживний режими ґрунту, мікроклімат ділянок, що сприяє підвищенню родючості земель.

Чи знаєте ви, що…

штучне зрошування, як вид меліорації, на земній кулі стали застосовувати 3-4 тисячі років тому в Єгипті, Китаї, Іраку й Індії. В Іраку, у долині рік Тигру і Євфрату, до наших днів збереглися залишки найдавнішого зрошувального каналу Нарван, спорудження якого відноситься до періоду існування однієї з самих древніх цивілізацій

Зрошення відігравало величезну роль ще в давнину. Особливо в тих місцях, де дощів було недостатньо для повноцінного розвитку сільськогосподарських культур. Багаторічне зрошення здійснювалося в Месопотамської рівнини. Посіви регулярно поливали протягом усього вегетаційного періоду шляхом просування води через систему невеликих каналів. Що таке зрошення в Стародавньому Єгипті? Вся економіка цієї держави залежала від водних потоків Нілу. Більша частина площі угідь зрошувалася за допомогою складних систем, створених завдяки працьовитості та інженерного мистецтва. Стародавні єгиптяни практикували лиманне зрошення, використовуючи розливи ріки. Є дані про давньоєгипетському фараона Аменемхете III, який використовував природне озеро в оазисі Ель-Файюм в якості резервуара для зберігання запасів води з метою використання в посушливі періоди. Водойма регулярно наповнювався водами Нілу. Стародавніми нубійцями була розроблена форма зрошення за допомогою водяного колеса. По всьому світу вчені та археологи виявляють залишки частин зрошувальних каналів, які датуються тисячоліттями до нашої ери. У Стародавній Персії (сучасний Іран) ще в 6 тисячолітті до нашої ери вирощувався ячмінь в районах, де природних опадів було недостатньо для отримання повноцінного врожаю. Що таке зрошення? У Єгипті це були переважно системи каналів, в Азії, на Близькому Сході і в Північній Африці воно найчастіше було представлено системою з мережі вертикальних свердловин і тунелів. Іригаційні системи в стародавній Шрі-Ланці були одними з найскладніших в Стародавньому світі. Крім підземних каналів, там вперше стали будувати повністю штучні водойми для зберігання води.

Зрошувальні меліорації на території Східної Європи стали інтенсивно розвиватися на Північному Кавказі, у Поволжі, Барабинському степу, Причорномор’ї й інших районах. З ХIХ ст. особливо пильна увага на розвиток зрошення зверталися після посух, неврожаїв і голоду 1880, 1891-1892 рр. В 1913 р. було закінчене будівництво каналу для зрошення 35 тис. га земель у Голодному степу.

На території України перший випадок запровадження зрошування був зафіксований у 1915 році (с. Вишетарасівка Катеринославського уїзду - вода на полив 21 десятини городу подавалась механічним способом).

Як державна справа, меліорація земель одержала визнання в 1894 році, коли при тодішньому Міністерстві землеробства й державних активів Російської імперії був створений постійний орган - Відділ земельних покращень з технічним персоналом на місцях.

До 1913 року в Росії було меліоровано 7,2 млн. га земель, у тому числі 4,0 млн. га - зрошувались й 3,2 млн. га - було осушено. Під час Першої світової й громадянської війн меліоративна мережа занепала й до 1922 року площа меліорованих земель на цій території скоротилась до 5,2 млн. га. В період Радянської влади з 1927 – 1938 років меліоративні роботи отримали певний розвиток.

Історія розвитку зрошувальних земель в Україні:

1 етап - початковий (довоєнний) :

характеризується поверхневим способом поливу з самопливною, інколи механічною подачею води. Напередодні Великої Вітчизняної війни площа зрошуваних земель України складала 90 тис. га. У 1932 р. була побудована Дніпровська ГЕС, яка стала основою розвитку придніпровської індустрії;

2 етап22 етап - 1950-1960 роки:

характеризується розвитком дощування (ДДА, ДДН), площа зрошуваних земель України станом на 1965 р. складала 543 тис. га. У п’ятдесятих роках у Миколаївській і Херсонській областях була побудована Інгулецька зрошувальна система площею 62,7 тис. га, у 60-х роках на півдні Херсонської області – Краснознам’янська зрошувальна система площею 72,5 тис. га. Однією з найбільших зрошувальних систем України є Північно-Кримська зрошувальна система площею 358,7 тис. га; в 1967-1990 рр. у Херсонській і Запорізькій областях була побудована I черга Каховської зрошувальної системи площею 262 тис. га, вперше у практиці вітчизняного меліоративного будівництва Каховський канал було запроектовано і побудовано за схемою каскадного регулювання з автономною системою управління б’єфами, без невиробничих скидів навіть у зимовий період;

здійснювалось будівництво автоматизованих дощувальних систем з закритою зрошувальною мережею («Фрегат», «Волжанка», «Дніпро»); зрошування проводилось відповідно до науково-технічного рівня кращих зарубіжних аналогів;

4 етап – з 1997 року:

впроваджувалась система еколого-меліоративних моніторингових спостережень за станом зрошуваних земель та прогноз негативного впливу зрошування.

В успіхах, що досягла меліорація земель, значна роль належить ученим. Основоположником меліоративної науки і її визнаним авторитетом є академік О. М. Костяков. З його ім’ям пов’язана розробка наукових основ меліорації земель, організація й здійснення планів меліоративного будівництва в державному масштабі. О. М. Костяков першим ввів основні поняття і терміни в науку та практику меліорації, що зберігають свою значимість й понині. До них відносяться: класифікація меліоративних систем (відправною ідеєю якої є нерозривність інженерних і агротехнічних заходів), види осушувальних меліорацій в залежності від їхнього впливу на природні умови, норма осушення, гідромодуль і ін. Ще в ті роки, коли меліоративні роботи проводилися лише на окремих земельних масивах, а перед наукою ставилися в першу чергу завдання раціоналізації проектування, будівництва й експлуатації окремих систем, О. М. Костяков передбачав, що згодом постануть проблеми великомасштабної меліорації регіонів, що потребують пошуку біосферно-сумісних, екологічно-збалансованих технологій і засобів впливу людини на природні комплекси. Тому й нині в якості відправних положень використовують велику й різноманітну наукову спадщину О. М. Костякова та роботи його соратників і учнів І. О. Шарова, О. Д. Брудастова, О. О. Черкасова, С. Ф. Авер’янова, Б. А. Шумакова і ін..

Сільське господарство в Україні розвивається в складних природно-кліматичних умовах. Близько 50% орних земель розміщені в зоні сухих степів та лісостепу. Періодичні посухи в цих районах позначаються на врожайності, особливо зернових культур.

В районах надмірного зволоження землі заболочені, потребують очищення від каміння, чагарників, тощо.

Великі площі в Україні займають ґрунти, що зазнають водної та вітрової ерозії.

Меліорацію земель можна розглядати як науку про докорінне поліпшення всіх життєво важливих для рослин факторів зовнішнього середовища.

За призначенням розрізняють меліорації:

• зрошувальні;

• осушувальні;

• опріснювальні;

• протиерозійні.

За способом здійснення розрізняють

меліорації:

• гідротехнічні;

• агротехнічні;

• лісотехнічні;

• хімічні;

• культуртехнічні

Гідротехнічні меліорації здійснюються шляхом будівництва спеціальних гідротехнічних споруд (дамб, каналів, шлюзів), за допомогою яких землі зрошують, осушують, охороняють від ерозії, поліпшують склад ґрунтів тощо.

Агротехнічні меліорації – заходи докорінного поліпшення ґрунтів (плантажна оранка,

щілювання, залуження тощо).

Лісотехнічні меліорації – насадження лісу, чагарників, лісосмуг для захисту ґрунтів від водної та вітрової ерозії.

Хімічні меліорації – змінюють хімічний склад ґрунту і пов’язані з ним водно-фізичні властивості ґрунту – гіпсування, вапнування, піскування, торфування.

Культуртехнічні меліорації – поліпшують стан поверхні землі (знищення деревної та чагарникової порослі, корчування пеньків, очищення від каміння), а також створюють орний шар і окультурюють його (боронування, культивація тощо).

Меліорація земель є найбільш надійним заходом підвищення родючості ґрунтів, оскільки підвищує ефективність використання добрив, застосування механізації та інших заходів, спрямованих на одержання високих врожаїв сільськогосподарських культур.

Зверніть увагу!

Меліорація ефективна лише в тому випадку, коли виконують не один захід, а весь комплекс необхідних на конкретній ділянці меліоративних і пов’язаних з ними інших заходів, що забезпечують підвищення родючості ґрунту на даній ділянці

1.1.1. Поняття про зрошення

Зрошення земель – найбільш поширений вид сільськогосподарських меліорацій. Застосовується в багатьох районах України, але потреба в ньому не скрізь однакова. Так, у посушливій і сухій зонах для підтримання вологості ґрунту на заданому рівні, необхідні регулярні поливи. Це дозволяє отримувати стабільні врожаї зернових культур, збільшується виробництво овочів, картоплі, цукрових буряків, продукції тваринництва.

В інших зонах достатньо періодичних поливів у посушливі періоди – в міру потреби.

У надмірно вологій і вологій зонах, де зрошують в основному тільки овочеві культури, в окремі роки поливи зовсім не потрібні.

В основу зрошувальних меліорацій покладено гідротехнічні заходи нормування подачі води і перетворення її у ґрунтову вологу.

За принципом дії зрошення поділяється на:

- регулярне;

- одноразове.

При регулярному зрошенні ґрунт зволожується в потрібні строки і в потрібній кількості. При одноразовому зрошенні ґрунт зволожується 1 раз на рік шляхом затоплення площі. Якщо затоплення проводять ранньою весною водою весняного стоку, то таке зрошення називають лиманним, а якщо використовується вода з каналів в період паводку на річці - паводковим. Лиманне зрошення становить 9% всієї зрошуваної площі.

Запам’ятай!

Зрошення– це штучне поповнення запасів води у недостатньо зволоженому ґрунті для створення в ньому оптимального водно-повітряного і зв’язаних з ним поживного та теплового режимів, сприятливих для росту і розвитку рослин, незалежно від випадання атмосферних опадів

1.1.2. Види зрошення

Зволожувальне зрошення застосовують для створення у ґрунті необхідного водного і повітряного режимів.

Удобрювальне зрошення застосовують для внесення в ґрунт добрив з допомогою води, яка, будучи розчинником добрив, транспортує їх в зволожуючий шар ґрунту. Так само застосовується полив стічними водами, а також полив порожніми водами, що містять велику кількість зважених наносів, які відкладаються на зрошуваних землях і удобрюють їх.

Спеціальне зрошення поділяється на грунтоочисне і утеплююче.

Грунтоочисне зрошення дає змогу звільнити ґрунт від шкідливих солей, знищити шкідників сільськогосподарських культур – польових гризунів, личинок тощо.

Утеплююче зрошення застосовують для зігрівання ґрунту при поливі його водою, більш теплою, ніж сам ґрунт. Це дає подовження вегетаційного періоду рослин, захищає від заморозків.

1.1.3. Вплив зрошення на ґрунт, рослини, мікроклімат

Зрошення дуже складно впливає на фізичні, хімічні, біологічні процеси, що відбуваються в ґрунті, а також на мікроклімат полів.

Теплоємність сухого ґрунту менша, ніж вологого. У спеку поливна вода холодніша, а рано навесні та пізно восени тепліша, ніж повітря і ґрунт.

Вологий ґрунт вдень вбирає тепла більше, ніж сухий, а вночі остигає менше.

Зволоження ґрунту зменшує силу зчеплення частинок – тобто зменшує міцність глинистого і суглинистих ґрунтів; піщані ґрунти навпаки стають твердішими.

З поливної води випадають наноси, які відкладаються на поверхні. Іноді ці відклади великі, може утворюватися навіть новий штучний шар ґрунту.

Поливна вода розчиняє поживні речовини, що містяться в ґрунті і підвищує доступність їх до рослин. Зрошення стимулює процес утворення на коренях бобових культур бульбочкових бактерій, посилено розмножуються дощові черв’яки, зникають землерийки тощо.

Зрошення сприятливо позначається на мікрокліматі приземного шару повітря зрошуваної території. Температура приземного шару повітря на висоті 0,5 м вдень знижується на 6 а вночі – підвищується на 3 дає змогу захищати рослини від надмірного перегріву і від заморозків.

Достатня кількість вологи в ґрунті створює сприятливі умови для перебігу фізіологічних процесів. Усе це позитивно позначається на продуктивності сільськогосподарських культур.

1.1.4. Економічна ефективність зрошення при інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур

Зрошення земель – найбільш надійний засіб підвищення продуктивності сільськогосподарських культур. Воно стало важливою ланкою загальної технологічної схеми сільськогосподарського процесу і вносить значні зміни у сільськогосподарське виробництво. Не дивлячись на високу ефективність зрошення, ступінь його дії на рівень урожайності залежить від комплексного застосування всіх агротехнічних заходів вирощування сільськогосподарських культур.

Оцінюючи ефективність зрошення, слід враховувати ту обставину, що вода (з економічного погляду) є важливим виробничим ресурсом, який має вартість, а використання його — раціональні межі. Це означає, що максимальна віддача від зрошення досягається лише за певних обсягів використання води. Перевищення або зменшення її призводить до зниження такої віддачі відповідно до вимог закону граничного приросту результату. Але описана закономірність витримується лише за оптимальних строків поливу, оскільки саме вони значно більше впливають на зростання врожайності, ніж обсяги використання зрошувальної води. Тому важливо, щоб кожне підприємство, яке має зрошувані землі, було забезпечене необхідними приладами для вимірювання вологості ґрунту, що дасть змогу своєчасно поливати і тим самим мінімізувати обсяги витрачання води і максимізувати приріст результату. Але це можливо за умови, коли підприємство будь-коли може одержати необхідну кількість води. Тому при організації зрошуваного землеробства забезпечення достатнього водопостачання є необхідною умовою доцільності його впровадження.

1.1.5. Поняття про зрошувальну систему та вимоги до неї

Зрошувальна система повинна забезпечувати такі основні вимоги сільськогосподарського виробництва:

1. Своєчасність подавання на зрошувані площі потрібної кількості води.

2. Продуктивне використання сільськогосподарських машин і знарядь (поливні ділянки повинні бути правильної форми і оптимальних розмірів).

3. Найбільш повне використання зрошуваної площі (постійна чи пересувна, закрита чи відкрита мережа).

4. Високий коефіцієнт використання поливної води (відповідне поливне обладнання, водомірно-регулюючі пристрої тощо).

5. 

   Запам’ятай!

   Зрошувальна система – це земельна територія, обладнана каналами, спорудами і різними пристроями, що забезпечують можливість своєчасного подавання і розподілу на полях зрошувальної води для підтримання у кореневмісному шарі вологості, потрібної для одержання на поливних землях високих і сталих урожаїв.

   
   
   

   Вартість будівництва системи і щорічні експлуатаційні витрати повинні бути мінімальними.

Основними елементами регулярно діючої зрошувальної системи є:

1. Зрошувальна територія. Зрошувальною площею нетто називають площу, безпосередньо зайняту посівами сільськогосподарських культур, природними травами і насадженнями, тобто площу, з якої мають сільськогосподарську продукцію (F_нт). Зрошувальну площу нетто разом з площею відчуження під увесь комплекс споруд – під канали, насосні станції, дороги, будівлі, а також лісосмуги називають зрошувальною площею брутто (F_бр). Ступінь використання земельного фонду, зрошувальної (або взагалі меліоративної) системи характеризують коефіцієнтом земельного використання (К _з.в.):

К _з.в.=

2. Джерело зрошення (річка, озеро, водосховище, підземні води) призначене безперебійного постачання системі води у визначений час і в необхідній кількості.

3. Водозабірна (головна) споруда (шлюз-регулятор, насосна станція) призначена для забору води з джерела зрошення і подавання її в магістральний канал (трубопровід).

4. Магістральний, або головний зрошувальний канал, по якому вода з джерела зрошення надходить у розподільні канали. Магістральний канал складається з двох частин – холостої (до першого розподільного каналу) і робочої, на відрізку якої від нього відходять розподільні канали.

5. Розподільні провідні канали і трубопроводи – міжгосподарські канали, по яких вода з магістрального каналу подається для зрошення земель кількох землекористувачів, і внутрішньогосподарські, що обслуговують одне господарство або його частину (сівозміну, ділянку).

6. Регулювальна зрошувальна мережа та зрошувальне обладнання – щорічно поновлювальні або перед кожним поливом тимчасові зрошувачі, вивідні та поливні борозни та смуги, чеки тощо.

7. Водоскидна мережа каналів потрібна для відведення зливових і талих снігових вод, скидання зайвої води, що збирається після поливів.

8. Дренажна мережа призначена для збирання і відведення промивних і надлишкових грунтових вод з метою запобігання засоленню і заболочуванню кореневмісного шару.

9. Мережа доріг - призначена для доставки на поля насіння, машин, добрив, пального, вивезення врожаю тощо.

10. Гідротехнічні споруди на каналах і дорогах – шлюзи-регулятори, допоміжні насосні станції, мости для забезпечення переїзду каналів тощо.

11. Експлуатаційні будівлі та споруди – житлові будинки, майстерні, господарські приміщення тощо.

12. Захисні лісосмуги – для захисту полів від дефляції та для затінення відкритих каналів, що сприяє зменшенню витрати води на випаровування. А також від заростання їх рослинністю.

Зверніть увагу!

Зрошувальна система у технічному відношенні повинна забезпечити транспортування води по каналах системи від джерела зрошення до поливних ділянок у потрібній кількості і визначені строки, а також перетворити її в ґрунтову вологу на зрошуваних полях

За способом забору води із джерела зрошення зрошувальні системи поділяють на самопливні і з механічним водозабором. Самопливні системи застосовують тоді, коли відмітки поверхні зрошуваного масиву нижчі відміток поверхні води у джерелі зрошення і вода для поливу тече самопливом (із великих систем самопливною є перша половина Північно-Кримського каналу – від Каховки до Джанкоя).

За конструкцією або технічним виконанням зрошувальні системи поділяють на три типи: відкриті, закриті і комбіновані.

Відкриті системи складаються з відкритих земляних каналів або залізобетонних лотоків. Порівняно недорогі в будівництві, але потребують великих експлуатаційних витрат.

Закриті системи складаються з напірних або безнапірних трубопроводів, що закладаються в землі. Закриті системи практично не мають експлуатаційних витрат води, не потребують відчуження земель.

У комбінованих системах великі магастральні і розподільні канали відкриті, а менші елементи– закриті. Є основним типом при спорудженні великих зрошувальних систем.

Запамятай!

За способом поливу зрошувальні системи поділяють на системи поверхневого зрошення, дощувальні системи, рисові системи, системи лиманного, підгрунтового і краплинного зрошення

Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення зрошення.

2. Охарактеризуйте види зрошення.

3. Що таке спеціальне зрошення?

4. Поясніть вплив зрошення на ґрунт,

рослини, мікроклімат.

5. Перелічіть елементи зрошувальної системи.