Экологические проблемы подтопления территории Ставропольского края

Экологические проблемы подтопления территории Ставропольского края

Магистрант 1 года обучения Географического факультета специальности: Экология и природопользование, в Ставропольском Государственном университете Кононенко Оксана

Основным лимитирующим фактором успешного ведения сельскохозяйственного производства в крае, характеризующимся обилием тепла, всегда была влага, т.к. годовое количество осадков здесь не превышает 300 - 600 мм, а испаряемость составляет 800 - 1500 мм в год.

В связи с чем, более 50 лет назад на Ставрополье развернулось интенсивное ирригационное строительство. При этом, разрабатываемые в то время проекты мелиоративного освоения территории, часто не учитывали ее природных особенностей: слабую дренированность почво-грунтов, сравнительно близкий к поверхности уровень грунтовых вод с высокой минерализацией, наличие колоссальных запасов водорастворимых солей в почвообразующих породах, и уже изначально базировались на ряде ошибочных концепций:

предусматривалась верхняя схема орошения, когда каналы, регулирующие водоемы, и вся распределительная сеть закладывались по господствующим гипсометрическим отметкам, с тем, чтобы сократить расходы на подачу воды; 

гидроизоляция каналов оросительно - обводнительных систем в большинстве случаев не предусматривалась, на это не хватало средств; 

режим орошения предусматривал заведомо высокие оросительные нормы; 

со строительством дренажа запаздывали или не закладывали его совсем.

Общая площадь дренажных систем в крае охватывает более 200 тыс.га орошаемых земель. Однако к настоящему времени дренаж уже не работает по разным причинам на территории свыше 100 тыс.га. 

Активная хозяйственная деятельность человека привела к снижению дренирующей способности рек, вследствие зарегулирования поверхностного стока путем строительства на них необоснованно большого количества запруд и водоемов, заиления и захламления рек. 

И негативные процессы не замедлили сказаться - почти повсеместно отмечается подъем уровня грунтовых вод. Полвека назад на большей части края грунтовые воды залегали на глубинах 20 - 80 м, а на востоке края, в районе Терско - Кумского междуречья - в пределах 10 - 20 м, сейчас грунтовые воды оказались в пределах 0 - 7 м от поверхности, т.е. уже практически превышены экологически допустимые глубины. 

Подтоплены не только орошаемые, но и прилегающие к ним богарные земли, в том числе более 600 населенных пунктов - по данным Северо-Кавказского инженерно-геологического центра (ранее - ПНИИИС - производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве). При этом, подтопление 59 городов и населенных пунктов представляет значительную опасность. В этот перечень вошли г.г. Ставрополь, Невинномысск, Пятигорск, Железноводск, Ессентуки, Благодарный, Изобильный, Светлоград, с. Кочубеевское и др.

Мировой опыт ирригационного строительства показал, что богарные земли, приуроченные к орошаемым массивам, выполняют роль "сухого дренажа" и подвергаются подтоплению и засолению в значительно большей степени, чем мелиорированные. 

Исследованиями ПНИИИС уже в 1990 г. было выявлено более 2 млн. га богарных земель с установившимся гидроморфным режимом почвообразования, т.е. с уровнем грунтовых вод от 0 до 3 м. Таким образом, на 1 га орошаемых земель в крае приходится более 5 га подтопленных богарных. 

В последние годы из-за недостатка финансирования почти повсеместно сократились орошаемые площади: с 466,6 тыс.га в 1990 г. до 401 тыс. га в 1996г., 379 тыс.га в 1998г., 366, 6 тыс. га в 1999 г., 359,3 тыс. га в 2000 г., 348 тыс. га в 2001 г. и менее 300 тыс. га в 2006 г. 

Тем не менее, начавшееся подтопление земель, в т. ч. в пределах населенных пунктов, сохраняется. Этому способствует, в первую очередь, инженерная необустроенность населенных пунктов. 

На орошение в крае отбирается до 3,5 млрд. куб. м воды, из которых более 43 % идет на непроизводительные потери - инфильтрацию из каналов, гидроизоляция которых отсутствует или пришла в негодность. 

Процесс подтопления территории края носит неравномерный характер. В наибольшей степени этому бедствию подвержены: Апанасенковский, Арзгирский, Андроповский, Георгиевский, Изобильненский, Ипатовский, Кочубеевский, Красногвардейский, Курский, Левокумский, Минераловодский, Предгорный, Нефтекумский, Новоалександровский и Труновский районы, поскольку на территории этих районов направлен основной сток грунтовых вод, формирующихся в пределах Ставропольского плато. 

Комплексные наблюдения за состоянием земель, динамикой уровней и минерализацией первого от поверхности водоносного слоя и засоления пород в горизонте аэрации на территориях, расположенных в зоне влияния Право - Егорлыкской, Лево - Егорлыкской и Кумо - Манычской оросительно - обводнительных систем и Большого Ставропольского Канала, выявили объективную взаимосвязь между наличием ирригационных систем и процессами подтопления и вторичного засоления земель. 

Отмечено, что эти явления наиболее отчетливо прослеживаются на участках, расположенных по рельефу ниже канала или крупного водоема, т. е. в зоне подкомандной территории. Площадь таких земель в крае составляет 1500 тыс. га, в т. ч. 800 тыс. га пашни. 

Процесс формирования техногенных водоносных горизонтов на территории края еще далек от завершения, и в настоящее время наблюдается устойчивый подъем уровня грунтовых вод (УГВ). 

Наблюдения за состоянием земель в Ставропольском крае, отслеживание динамики негативных процессов с целью оперативного выявления, предупреждения и устранения неблагоприятных факторов, связанных с подтоплением, осуществлялись Ставропольским научно - производственным центром мониторинга земель и экосистем с 1993 г. на полигонах, расположенных в Ипатовском и Левокумском районах. 

С 1996 г., в соответствии с "Программой мониторинга земель Ставропольского края на 1996-2000 годы" и постановлений глав районных администраций, ключевые участки для наблюдения за состоянием земель были заложены в ГПЗ "Большевик" Ипатовского района в зоне влияния Право - Егорлыкского канала, АО "Агрозоопродукт" Александровского района в зоне 3-ей очереди Большого Ставропольского Канала, КСХП "Урожайненский" Левокумского района на территории, прилегающей к Терско - Кумской оросительно - обводнительной системе, КСХП "Правда" Изобильненского района в зоне Лево - Егорлыкской оросительно - обводнительной системы и ОПХ "Михайловское" Шпаковского района в зоне антропогенного воздействия г.г. Ставрополя и Михайловска в зоне транзита и разгрузки регионального грунтового потока.

В рамках "Программы мониторинга земель и экологического контроля почв особо охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации - Кавказские Минеральные Воды на 1998-2002 г.г." в 1998 г. были заложены дополнительные ключевые участки на орошаемых землях в системе Большого Ставропольского Канала: территория у озера Тамбукан Предгорного района, в поселке Ульяновский и СХП "Овощевод" Минераловодского района. 

Обследование земель осуществлялось в соответствии с "Методическими указаниями по обследованию подтопления земель", 1996 г., разработанных специалистами Госкомзема и РосИМЗа. Для отслеживания динамики уровня грунтовых вод (УГВ) заложены стационарные наблюдательные скважины. Замеры УГВ производились ежемесячно, определялась их минерализация, проводилась ежегодная солевая съемка почвенного покрова. 

Слабая дренированность территории, а также постоянная фильтрация из каналов, оросителей, и потери при орошении формируют основные составляющие приходной и расходной части водного баланса и определяют, тот или иной уровень грунтовых вод, вызывая подтопление и засоление подкомандных площадей. 

1998, 1999, 2000, 2001 г.г. характеризовались практически полным отсутствием атмосферных осадков и высокими температурами воздуха в летний период, однако уровни грунтовых вод остались, практически, на прежней установившейся отметке. 

Наблюдения за динамикой уровней и минерализацией первого от поверхности водоносного горизонта и засоления пород зоны аэрации на восьми ключевых участках, организованных в 1996 г., продолжались до 2005 года.

В пределах ключевого участка N 1 в ГПЗ "Большевик" выделено пять зон, на которые оказывает влияние оросительно-обводнительная система левой ветви Право-Егорлыкского канала. Наиболее высокие уровни зеркала грунтовых вод - 0,50-0,65 м в мае-июне-отмечены в пятой зоне, расположенной в пределах территории левого и правого склонов балки и реки Большая Кугульта. По степени минерализации грунтовые воды относятся к слабо- и среднесолоноватым с величиной сухого осадка 2,169-4,072 г/л. Право-Егорлыкский канал на территории Ипатовского района был введен в эксплуатацию в 1960 г. Зеркало грунтовых вод здесь 46 лет назад не поднималось выше 20 - 80 м от поверхности. Затем в грунтовые воды стала поступать оросительная вода за счет инфильтрации из канала и оросительной сети. По архивным данным в начальный период скорость подъема уровней составляла 2,5 м в год, затем этот процесс несколько замедлился, в настоящее время на землях ГПЗ "Большевик" УГВ в среднем установился в пределах от 2,0 до 4,8 м. Химический анализ грунтовых вод свидетельствует об увеличении их минерализации.

По ключевому участку N 2 в АО "Агрозоопродукт" Александровского района наблюдалось снижение уровней грунтовых вод до 5-7 м, что связано с изменением условий питания водоносного горизонта, т. к. орошение с 2001 года здесь не проводилось. В Александровском районе орошение ведется с 1974 года. С этого же периода отмечается подъем УГВ. Согласно имеющимся фондовым материалам 1983 г. наблюдаются два периода повышения УГВ: с 1974 по 1983 г.г. скорость подъема зеркала грунтовых вод составляла 0,5 - 1,0 м/год, затем - 0,3 - 0,5 м/год. В настоящее время в пределах ключевого участка N 2 в АО "Агрозоопродукт" Александровского района УГВ составляет 0,5 -7 м.

Орошение в пределах ключевого участка N 3 в СПК "Урожайненский" Левокумского района осуществляется на фоне открытого и закрытого дренажа, часть наблюдаемого участка не орошается. Амплитуда колебаний УГВ в течение года в пределах 0,35-1,85 м. По степени минерализации грунтовые воды характеризуются как слабоминерализованные с рН -7,4 -7,6 и соленые, с сухим остатком 16,1 %. Как показали наблюдения,в результате эксплуатации Терско - Кумского канала (1962 - 1970 г.г.) произошло нарушение естественного режима грунтовых вод в зоне его влияния, сформировался техногенный водоносный горизонт. На начало орошения (1962 г.) залегание уровней первого водоносного горизонта составляло 10 - 18 м, сейчас УГВ в пределах КСХП "Урожайненский" Левокумского района, где расположен ключевой участок N 3, находится на отметках 1,8 - 3,0 м.

На ключевом участке N 4 в СПК "Правда" Изобильненского района отмечено снижение уровней грунтовых вод вследствие отсутствия орошения, что доказывает непосредственное влияние поливных вод на состояние режима УГВ. Химический анализ грунтовых вод выявил превышение ПДК по содержанию свинца. Ключевой участок N 4 расположен на землях СПК "Правда" Изобильненского района, которые входят в зону действия 1-ой очереди Лево - Егорлыкской оросительно - обводнительной системы. Система охватывает 10 хозяйств Красногвардейского, Новоалександровского и Изобильненского районов. В эксплуатацию площади вводились постепенно, начиная с 1973 г. С 1995 г. орошение на ключевом участке не выполнялось. Заполнение канала практически не осуществлялось. Согласно фондовых материалов скорость подъема зеркала грунтовых вод с 1973 по 1983 г.г. составляла 0,5 - 1,0 м/год, затем 0,3 - 0,5 м/год. В настоящее время УГВ находится в пределах 3,0 - 5,4 м, до начала орошения было 50 - 70 м.

Ключевой участок N 5 в ОПХ "Михайловское" Шпаковского района приурочен к водоразделу и склонам балок. Водоносный горизонт формируется за счет атмосферных осадков и потерь из водонесущих коммуникаций, расположенных на командных отметках. Амплитуда колебаний уровней грунтовых вод в цикле наблюдений составила 1,65 м. Химический анализ выявил превышение ПДК по содержанию свинца. Ключевой участок N 5, расположенный на землях ОПХ "Михайловское" НПО "Нива Ставрополья" (СНИИСХ), приурочен к эрозионно-аккумулятивной поверхности с сетью балок широтного направления. Сток балок зарегулирован многочисленными прудами. Максимальные уровни наблюдаются весной - в начале лета, минимальные - зимой. Зеркало грунтовых вод на участке, расположенном вблизи г.г. Ставрополя и Михайловска, установилось на уровне 2,1-3,3 м.

Наблюдения выявили объективную взаимосвязь между наличием ирригационных систем и процессами подтопления и вторичного засоления земель. Отмечено, что эти явления наиболее отчетливо прослеживаются на участках, расположенных по рельефу ниже канала или крупного водоема, т. е. в зоне подкомандной территории. 

Процессы деградации и опустынивания земель представляют собой серьезную социальную и экологическую проблему общества как результат нерационального природопользования, осложненного напряженностью естественных факторов и хозяйственной деятельностью. На одной и той же территории часто развивается несколько негативных процессов: подтопление, водная и ветровая (дефляция) эрозия, засоление и осолонцевание, активное подщелачивание почвенных растворов, увеличение площади переуплотненных и каменистых земель и т.д. Интенсивность этих процессов не ослабевает, а нарастает. 

Индекс аридности Ставропольского края равен 0,26 - 0,65. Из всей территории опустынивания края 15,6 % характеризуются в сильной степени, 33,2% - в средней и 51,2 % - в слабой степени опустынивания (по данным Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации -ВНИАЛМИ). 

По ориентировочным расчетам, с использованием методики ВНИАЛМИ, потери годичной продуктивности сельхозугодий из-за опустынивания в Прикаспии составляют 26, 4 млн. ц к. ед., в том числе по Ставропольскому краю 6,4 млн. ц к. ед. по всем сельхозугодьям, на пашне потери составили 4,9, на пастбищах - 1,4, на сенокосах - 0,11 млн. ц к. ед.