Управление водным режимом на осушительно-увлажнительных мелиоративных системах
Национальная академия наук Беларуси

РУП "НПЦ НАН Беларуси по земледелию"

Республиканское научное дочернее унитарное предприятие

gatewayВ Республике Беларусь в сельскохозяйственном использовании находится около 2,9 млн. га мелиорированных земель. На четверти этих земель построены осушительно-увлажнительные системы (ОУС), которые служат не только для осушения, но и для увлажнения почв в засушливые периоды вегетации. По характеру воздействия на водный режим осушительно-увлажнительные системы подразделяются на системы с предупредительным (576,2 тыс. га) и увлажнительным (176,7 тыс. га) шлюзованием.

На ОУС с предупредительным шлюзованием производится задержание местного стока в проводящей и регулирующей сети с помощью закрытия затворов подпорных сооружений после снижения уровней грунтовых вод до весенних норм осушения (при которых обеспечена возможность качественно проводить механизированные полевые работы), а также открытие/закрытие затворов подпорных сооружений в вегетационный период в зависимости от складывающихся метеорологических условий и мелиоративного (технологического) состояния осушенных земель.

Осушительно-увлажнительные системы с увлажнительным шлюзованием осуществляют не только задержание стока с собственного водосбора, но и подачу воды из внешних водоисточников (водохранилищ, рек, прудов, транспортирующих каналов) на увлажнение с целью поддержания уровней грунтовых вод на полях в требуемых для возделывания сельскохозяйственных культур диапазонах в соответствии с принятой технологией увлажнения осушаемых земель.

Технологии управления уровнями грунтовых вод на конкретных осушительно-увлажнительных системах (ОУС) базируются на стандартных действиях — открытии или закрытии затворов водорегулирующих сооружений, подаче воды из водоисточника на системах с гарантированным увлажнением в зависимости от складывающихся метеоусловий и мелиоративного состояния осушаемых земель. Различие между технологиями состоит в объеме привлекаемой информации, ее организации и обработки для принятия решения об управлении.

С учетом конструктивных особенностей и имеющихся ресурсных возможностей осушительно-увлажнительных систем целесообразно использовать две альтернативные технологии управления водным режимом, различающиеся по объему и степени организации используемой информации для принятия управленческих решений и воздействий на ОУС.

EMS

Упрощенная технология предполагает управление водным режимом без инструментального контроля параметров водного режима. Для принятия решений об управленческих воздействиях необходимо минимальное количество оперативной информации. Решение по сезонному управлению затворами подпорных сооружений с использованием количественных показателей («конец сева», «ожидаемое отсутствие осадков», «прогнозируемые обильные осадки», «подготовка к уборочным работам») принимается опытными специалистами на основании визуального контроля уровней воды в каналах и анализа прогноза метеорологической обстановки. Упрощенная технология управления водным режимом окупается ростом продуктивности мелиорированных земель.

Инструментально поддерживаемая технология базируется на контроле за уровнями воды в каналах и уровнями грунтовых вод на участках регулирования, информации по характеру рельефа и типу увлажняемых почв, структуре использования мелиорированных земель и прогнозу погодных условий. Для инструментальных измерений параметров водного режима объект регулирования должен быть обустроен соответствующими сооружениями и снабжен реперной информацией. Инструментально поддерживаемая технология управления водным режимом почвы эффективна на ОУС с достаточным ресурсом при средних и высоких организационно-хозяйственных возможностях предприятий по эксплуатации и пользователей мелиоративных систем.

  1. Рекомендации. Проектирование устройств для оперативного контроля водного режима на осушительно-увлажнительных системах. — Мн.: РУП «Институт мелиорации». — 2008.
  2. Рекомендации. Способы оперативного контроля водного режима почвы и принятие решений по его регулированию на мелиоративных системах. —  Мн.: РУП «Институт мелиорации». — 2007.
  3. Ресурсно-сметные нормы «Работы по техническому уходу на мелиоративных системах и сооружениях». — Мн.: МСХП РБ. — 2008.
  4. Справочник нормативов трудовых и материальных затрат для ведения сельскохозяйственного производства. — Мн. «Белорусская наука» .— 2006. 
Шкала выбора технологии управления водным режимом почвы
Профессиональный уровень специалистов и организационно-технические возможности предприятий Ресурс ОУС
высокий средний низкий очень низкий
Высокие 2 2; 1 1 О
Средние 2; 1 1 О О
Низкие 1 О О  

 Примечания: 1 — упрощенная (без инструментального контроля) технология управления водным режимом почвы; 2 — инструментально поддерживаемая технология управления водным режимом почвы; О — осушительно-увлажнительная система эксплуатируется как осушительная.

Технологическая схема управления водным режимом почвы без инструментального контроля
№ п/п Операции технологического процесса Срок проведения операции
1 Расконсервация подпорных сооружений, осмотр, выявление дефектов и их устранение, подготовка к пропуску половодья. Затворы подпорных сооружений открыты. Начало снеготаяния.
2 Прогнозная экспертная оценка предстоящего половодья по имеющемуся снежному покрову на основании визуального обследования объекта. Ранневессенний период (от начала снеготаяния до устойчивого перехода дневных температур воздуха выше 0 °С)
3 Визуальная оценка мелиоративного состояния земель на пониженных участках. Глазомерное определение уровней воды в каналах. Анализ прогноза метеорологической обстановки. Предпосевной период (от устойчивого перехода дневных температур воздуха выше 0 °С до начала весенне-полевых работ )
4 Принятие решения о закрытии затворов подпорных сооружений. Реализация принятого решения

 — В весенних условиях, близких к среднемноголетним, при снижении уровня воды в каналах (УВК) регулирующей сети до 60—70 см от бровки канала на сенокосах и до 70—80 см от бровки на пастбищных угодьях и на полях с зерновыми культурами.

 — При малоснежной зиме и низких УВК — на пике или на спаде половодья.

 — При многоводном половодье и засушливой весне после завершения весенне-полевых работ.

 — При многоводном половодье и дождливой весне затворы остаются открытыми.

5 Визуальный контроль технического состояния подпорных сооружений, устранение обнаруженных неисправностей. В течение вегетационного периода.
6 Анализ текущей метеорологической обстановки и ее прогноза. Оценка изменений технологического (мелиоративного) состояния земель. На основе визуального контроля принятие решений об открытии или закрытии затворов подпорных сооружений (при наличии гарантированного водоисточника подаче/сбросе воды). Реализация принятых решений. В течение вегетационного периода (при неблагоприятных погодных условиях — засуха, дожди).
7 Открытие затворов подпорных сооружений на осеннее-зимний период. При близких к поверхности УГВ

 — перед налом уборочных работ. При глубоких УГВ

 — конец вегетационного периода (от завершения уборочных работ до устойчивого перехода минимальных температур воздуха ниже 0 °С)

8 Консервация подпорных сооружений на зимний период. Осень — начало зимнего периода (после открытия затворов подпорных сооружений на зиму)

 

Технологическая схема управления водным режимом почвы с инструментальным контролем параметров водного режима
№ п/п Операции технологического процесса Срок проведения операции
1 2 3
Подготовка объекта для управления водным режимом почв
1 Уточнение границ участков регулирования Предварительно до начала технологического процесса регулирования водного режима
2 Выбор на открытой проводящей сети опорных сооружений для контроля УВК на каждом участке регулирования. Установка реперных наблюдательных колодцев для контроля УГВ на каждом участке регулирования.
3 Определение расчетных отметок поверхности почвы участков регулирования
4 Геодезическая привязка опорных сооружений и наблюдательных колодцев к расчетным отметкам поверхности почвы участков регулирования. Нанесение на водпостах реперной информации
5 Подготовка исходной информации: границы требуемых диапазонов изменения УГВ на участках регулирования в зависимости от почвы и сельскохозяйственных культур.
6 Оценка и восстановление до требуемого уровня работоспособности подпорных сооружений с точки зрения поддержания требуемых УВК
7 Оценка ресурса водоисточника, определение возможных схем водоподачи в течение вегетационного периода в год 75 % обеспеченности осадками
Управление водным режимом
1 Расконсервация подпорных сооружений, осмотр, выявление дефектов и их устранение, подготовка к пропуску половодья. Затворы подпорных сооружений открыты Начало снеготаяния
2 Прогнозная экспертная оценка предстоящего половодья по имеющемуся снежному покрову на основании визуального обследования объекта Ранневесенний период (от начала снеготаяния до устойчивого перехода дневных температур воздуха выше 0 °С)

3

Визуальная оценка мелиоративного состояния земель на пониженных участках. Контроль УГВ в реперных колодцах. Анализ прогноза метеорологической обстановки.

Предпосевной период (от устойчивого перехода дневных температур воздуха выше 0 °С до начала весенне-полевых работ)

4 Принятие решения о закрытии затворов подпорных сооружений. Реализация принятого решения При малоснежной зиме и глубоких УГВ — на пике или на спаде половодья.
5 Контроль мелиоративного состояния (УВК, УГВ) на участках регулирования. Принятие решений о положении затворов подпорных сооружений:
— при подъеме УГВ за пределы верхней границы безопасного диапазона в случае обильных атмосферных осадков принятие решения об открытии затворов подпорных сооружений. Реализация принятого решения
 — при снижении УГВ до середины безопасного диапазона принятие решения о закрытии затворов подпорных сооружений. Реализация решения.
 — на ОУС с гарантированным источником при снижении УГВ ниже траектории средних отметок безопасного диапазона после закрытия затворов — подача воды из водоисточника и поддержание УВК в верхних бьефах подпорных сооружений на отметке верха закрытого затвора.
Еженедельно в течение вегетационного периода
При многоводном половодье и засушливой весне после завершения весенне-полевых работ.
6 Анализ текущей метеорологической обстановки и ее прогноза. Анализ режима УГВ на участках регулирования. Открытие затворов подпорных сооружений. Реализация принятых решений. При близких к поверхности УГВ — перед налом уборочных работ. При глубоких УГВ — конец вегетационного периода (от завершения уборочных работ до устойчивого перехода минимальных температур воздуха ниже 0 °С)
7 Консервация подпорных сооружений на зимний период Осень — начало зимнего периода (после открытия затворов подпорных сооружений на зиму)