Теоретическое обоснование водоустойчивости аридных территорий юга Узбекистана

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Вода является главнейшим лимитирующим и стратегическим ресурсом развития аридных территорий мира. Решение вопросов водообеспеченности стало важной и сложной научно-технической проблемой современности, «...к 2030 году глобальный дефицит водных ресурсов на планете достигнет 40%.... Общемировое потребление воды к 2050 году возрастёт на 55%»’. Рост населения и интенсивное развитие отраслей экономики обостряют недостаток водных ресурсов. Особенно это касается районов с ограниченными естественными водными ресурсами, где устойчивое развитие зависит от водности трансграничных рек. С обретением независимости нашей страной вопросам водоустойчивости уделяется огромное внимание. «Вода является одной из важных проблем в свете изменения климата. Для борьбы с растущими рисками и неопределенностями водных стихийных бедствий крайне необходима разработка методических и эффективных механизмов регулирования»2. Существующие технологии рационального водопользования, прежде всего для коммунально-бытового и сельского хозяйства, промышленности ещё не полностью обеспечивают водосбережение. В условиях глобального изменения климата требуется разработка усовершенствованных технических решений по улучшению гидроэколо-гического и мелиоративно-гидрологического состояния орошаемых земель аридных территорий, включающих модернизированные технологии и способы управления динамикой влажности и солевого режима в зоне аэрации, субирригацию, деминерализацию вод и мелиорацию почв, принципы борьбы с осолонцеванием и ирригационной эрозией на основе комплексного экспериментально-теоретического анализа и прогнозирования основных водохозяйственных показателей, необходимые для практического применения водохозяйственными и сельскохозяйственными организациями. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан от 29 октября 2007 года № УП-3932 «О мерах по коренному совершенствованию системы мелиоративного улучшения земель», в Постановлении Президента Республики Узбекистан от 19 апреля 2013 года №ПП-1958 «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рациональному использованию водных ресурсов на период 2013-2017 годы», в постановлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан от 20 мая 1999 года №259 «О проведении ирригационномелиоративных работ в 1999-2000 годах», от 21 июля 2003 года № 320 «О совершенствовании организации управления водным хозяйством», от 19 марта 2013 года №82 «Об утверждении положения о порядке водопользования и водопотребления в Республике Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является усовершенствование водоустойчивых гидроэкологических технологий и мелиоративно-гидрологических способов. Научная новизна исследования заключается в следующем: усовершенствована технология эффективного противофильтрацион-ного экрана на заранее заданной глубине грунтовых вод; обоснована конструкция и формула расчета каскада устройств для регулирования стока воды в реках, каналах и дренах; выявлены особенности применения природных мелиорантов, повышающих плодородие почв и водосбережение с одновременным предотвращением ирригационной эрозии на равнинных гипсоносных почвах; впервые предложены химические мелиоранты, подавляющие содовое засоление почв с образованием эффективного удобрения - чилийской селитры; разработан способ деминерализации вод; разработана технология использования природных минералов, позволяющая повысить эффективность использования атмосферных осадков, поливных и почвенных вод растениями. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Для выявления конкретных негативных гидроэкологических и мелиоративно-гидрологических процессов, необходима дифференциация территорий на основе корреляционных зависимостей между водопотреблением и водоотведением в орошаемом земледелии с учетом исторически сложившихся административных границ с единой природной основой, которое является первым опытом зонально-регионального районирования в современной терминологии. Это один из видов прикладного географического районирования и заключается в выделении природноводохозяйственных комплексов (ПВК). 2. Учитывая, что химические типы подземных вод (по классификации Курнакова-Валяшко) наилучшим образом согласуются с типами соленакопления в почвах (по классификации Ковда), для прогнозирования состояния орошаемых земель аридной зоны, фундаментальное значение играет теория метаморфизации химического состава водных ресурсов. Она позволяет уточнить сложившийся ионно-солевой состав водных ресурсов региона. 3. Одной из форм современного опустынивания территорий необходимо считать метаморфизацию химического состава вод, которая возрастает в обратном направлении (тяготеет к гидрокарбонатному типу) в следующем порядке: поверхностные и грунтовые воды верхнего ПВХР -грунтовые воды среднего ПВХР и подрайона - грунтовые воды нижнего ПВХР. Это является теоретической основой для прогнозов нового засоления (осолонцевания) почв при орошении. Установлено, что на локальных участках возможно появление содового засоления в вышеприведенном порядке (через 3-5 лет), т. е. к географическому смещению зоны гидрокарбонатных грунтовых вод в южном и юго-западном направлениях 4. Разработанные экспериментально-теоретическим методом принципы определения Нкр, являются основой для обоснования фундаментального смысла «критического интервала глубин залегания» ГВ по главному мелиоративно - гидрологическому фактору - минерализация грунтовых вод. 5. С целью предотвращения почвенной засухи и осолонцевания почв, необходимо менять идеологию мелиоративных, ирригационных и речных систем путем внедрения технологии субирригации в пределах 2- 3 г/л общей минерализации. Так как качественное изменение состава солей в зоне аэрации при длительном промывном режиме орошения на фоне естественной и искусственной дренированности приводит к усилению выноса нетоксичных солей. Данный процесс активизируется за счет вымывания сульфата кальция (гипса), который предотвращал развитие процессов осолонцевания. Это позволило разработать модернизированные устройства для регулирования стока с целью внедрения субирригации посредством управления грунтовыми водами путём придерживания депрессионной кривой в интервале критической глубины залегания ГВ. Предлагается также наиболее оптимальная формула расчета прорези водослива и каскада устройств. Данные сооружения рекомендуются устраивать также на оросительных системах и речной сети. 6. Одним из кардинальных вариантов решения водной проблемы в коммунально-бытовом хозяйстве является использование обессоленных вод промышленностью и сельским хозяйством. Которое можно осуществить на основе разработанного эколого-экономичного способа деминерализации вод, основанный на газогидратной технологии. 7. Для решения двуединой эколого-мелиоративной задачи - подавления содового засоления в сочетании с образованием азотного удобрения (чилийская селитра NaNOj), рекомендуется разработанный способ рассоления почв химическим мелиорантом. 8. В целях улучшения мелиоративно - гидрологических условий локальных зон аэрации, которое происходит за счет выклинивания (или инфильтрации) минерализованных ГВ на орошаемых участках, рекомендуется способ изоляции грунтовых вод в пределах гидрогеологических окон, предотвращающий подтопление (или иссушение) и засоление. 9. Для уменьшения физического и увеличения продуктивного испарения (транспирацию), улучшения гидроэкологических условий зоны аэрации, повышения засухоустойчивости, общей биологической активности, энергетической способности, связанности и продуктивности почв, предлогается разработанный способ мелиорации почв. 10. Для осуществления полной водооборотной технологии в схеме комплексного использования и охраны (интегрированного управления) водных ресурсов, необходимо использовать разработанные способы субирригации, деминерализации и мелиорации. 11. В целях предотвращения ирригационной эрозии на равнинных гипсоносных почвах, теоретическими и полевыми исследованиями выявлены закономерности. Они позволили рекомендовать модернизированный способ борьбы включающий, совместно с посевом сельскохозяйственных культур, внесение до нарезки извилин по дну борозды на поверхность почвы природные мелиоранты (совместно или раздельно) - вспученные обжигом вермикулит и (или) перлит, а также монтмориллонит, бентонит и каолинит. 12. Выявленные закономерности и разработанные усовершенствованные технические рекомендации рекомендуются для внедрения в идентичных аридных районах мира.