Водная эрозия на склонах Приобского плато в зоне влияния Бурлинского магистрального канала

многолетних злаковых и бобовых трав. В среднем за пять лет урожайность сена трав на темно-каштановых почвах при орошении составила 7,2 т/га, что выше, чем на контроле, на 2,49 т/га, или на 52,9%. На лугово-каштановых почвах урожайность сена трав была выше и составила при орошении 7,56 т/га, а на контроле — 4,95 т/га. Получаемый урожай сена в целом отвечал зоотехническим требованиям. Отмечается только низкое содержание переваримого протеина, что объясняется недостаточным обеспечением трав элементами питания, в частности — азотом. Показатели зольного состава вполне удовлетворительные, соотношение кальция и фосфора в сене костреца составляет 1:3, в сене люцерны — 1:6. Химический состав кормов, выращенных на темно-каштановой и луговокаштановой почвах, был одинаковым как при орошении, так и на контроле.

На основании полученных данных был разработан режим орошения культур кормового севооборота хозяйственнобытовыми сточными водами. При этом для среднесухих лет оросительная норма при поливе дождеванием должна составлять 3000 м3/га для трав и 2400 м3/га — для

зерновых культур. Рекомендуется проводить 6-8 поливов нормами 300-400 м3/га.

Заключение

Таким образом, многолетнее орошение хозяйственно-бытовыми сточными водами многолетних трав не оказывает отрицательного влияния на свойства и плодородие темно-каштановых и луговокаштановых почв. Более того, при орошении этими водами отмечается рост корневой массы многолетних трав на 58-75%, что обеспечивает повышение их урожайности в среднем на 50% по сравнению с контролем.

Библиографический список

1. Воробьева Р.П, Эффективность применения отходов в условиях агроценозов юга Западной Сибири / Р.П. Воробьева, А.С. Давыдов. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2002. 330 с.

2. Воронкова О.Ю. Экономическое регулирование земельных отношений в АПК / О.Ю. Воронкова, В.А. Кундиус. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2001. С. 87.

3. ГОСТ Р 17.4.3.07-2001: Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений. М.: Изд-во стандартов, 2001. 5 с.

УДК 631.6.02:556.013

Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев

ВОДНАЯ ЭРОЗИЯ НА СКЛОНАХ ПРИОБСКОГО ПЛАТО В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ БУРЛИНСКОГО МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА

Введение

Сооружение и эксплуатация крупных гидротехнических сооружений всегда сопровождаются значительным влиянием на отдельные природные компоненты, что в

конечном итоге приводит к изменению природной среды и условий хозяйствования. Возобновление строительства Бур-линского магистрального канала (МК) в 2002 г. сделало актуальными рассмотре-

ние влияния строящегося сооружения на прилегающую территорию и прогнозы его влияния при эксплуатации после 2010 г.

В начале трассы Бурлинский магистральный канал проходит по легкоразмы-ваемым лессовидным суглинкам и эоловым супесям Приобского плато. Рельеф местности — расчлененный, волнистоувалистый. Такие условия способствуют развитию водной эрозии. Для верхних частей водораздельных склонов характерен широкий плоскостной смыв, обусловленный стоком талых вод, в нижних частях склонов преобладают эрозионные формы балки и овраги, которые возникают даже на незначительных временных водотоках. Скорость роста оврагов на Приобском плато составляет до 2-6 м/год [1]. Наиболее интенсивный рост их происходит в период снеготаяния или обильных атмосферных осадков. Водная эрозия наносит большой вред сельскому хозяйству: в

процессе смыва и размыва происходит дальнейшее расчленение территории, разрушается почвенный покров, истощается почвенное плодородие, уменьшается площадь пахотных земель и ухудшается их качество.

В связи с этим возникла необходимость: 1) оценить наличие и текущее состояние овражных систем вблизи канала; 2) путем математического моделирования установить: достигнут ли границы влияния канала на уровни грунтовых вод (УГВ) имеющихся овражных систем.

Объектами исследования являются: 1) эрозионные формы на склонах Приобского плато в пределах Бурлинского МК; 2) Бурлинский магистральный канал.

Методы исследования обусловливаются наличием двух объектов и представляют собой комплексное сочетание методов топографического дешифрирования снимков, полевых наблюдений и инженер-но-геологических исследований, картографического зонирования и математического моделирования.

Экспериментальная часть

Эрозионные явления на территории Приобского плато изучались с использованием космических снимков QuickBird компании Digital Globe UTM [2], почвенных карт и результатов почвенных анализов исследуемой территории [3]. При проведении полевых наблюдений (2007 г.) измерение эрозионных форм рельефа производилось рулеткой, геодезической

рейкой и горным компасом. Стадии развития и степень активности эрозионных форм определялись в соответствии с рекомендациями Н.Н. Родзевич [4] по состоянию вершин и русла оврагов, координаты точек наблюдения — с помощью ОРБ-приёмника (точность ±5 м). Выделение стадий развития водной эрозии производилось по А.М. Ивлеву и А.М. Дербен-цевой [5].

Для получения прогнозируемых зон влияния Бурлинского МК после 2010 г. выполнено математическое моделирование совместного движения поверхностных и грунтовых вод данной территории [6]. Для этих целей использованы дифференциальные уравнения Буссинеска и уравнения диффузионных волн. Получено численное решение и написана программа для расчета уровней грунтовых вод (УГВ) в зоне работы канала. Входными параметрами были: планы территории с трассой канала, отметки дна канала, гидравлические параметры потока, коэффициенты фильтрации грунтов в расчетных узлах сетки, УГВ, глубина залегания водоупора и принятые коэффициенты в соответствии с физико-механическими свойствами грунтов по проекту.

Результаты и их обсуждение

Склоны Приобского плато.

В данной работе рассмотрена территория, прилегающая к двум первым бьефам Бурлинского магистрального канала, относящаяся к Обскому бассейну в пределах Приобского плато. В результате топографического дешифрирования цветных космических снимков и полевого обследования территории были выделены контура четырех овражно-балочных систем. Размеры овражных систем № 1-4 (рис. 1) соразмеримы с Бурлинским каналом, а по ширине русла, начиная с середины, значительно превосходят канал. Следует отметить положительное влияние строительства Бурлинского магистрального канала на прилегающие овражные системы, так как трасса канала в направлении «запад-восток» отсекла основную часть водосборной поверхности овражных систем № 1-3 и в направлении «север-юг» — левобережную часть водосбора овражнобалочной системы № 4.

Вершина оврага N° 1, рекультивированного по проекту, находится в хорошем состоянии (рис. 2).

Рис. 1. Нумерация овражных систем в пределах Обских террас

В 1984-1989 гг, был выполнен комплекс работ по оврагоукреплению: рубка мелколесья и кустарника, срезка грунта с бортов оврага с перемещением в насыпь оврага (1685 м3), перемещение грунта из выемки магистрального канала в засыпку оврага и его уплотнение (523250 м3), перемещение растительного грунта из отвалов МК (51550 м3). Укрепление откосов земляного полотна произведено посевом многолетних трав механизированным способом (10 га). На настоящий момент наблюдается зарастание вершины оврага кустарником (облепиха) и на фоне перехвата каналом поверхностного стока с расположенных выше земель можно говорить о низкой степени активности данной формы (0 баллов по классификации) [4].

Овраг N° 2 глубиной более 6 м, находящийся в непосредственной близости от канала, перестал испытывать прежнее воздействие дождевых и талых вод. Но обследование вершины оврага выявило использование его в качестве отстойников для отходов масло-сырного завода и канализационных вод из выгребных ям жителей п. Крутиха. Для этих целей в вершине создан каскад водоёмов, разделенных тремя перемычками (рис. 3). На момент обследования (24.07.2007 г.) началось заполнение третьей емкости при достаточно регулярном привозе отходов в цистерне (до двух раз в 1 час). Овраг ниже по створу имеет большую ширину, по дну течет ручей, впадающий в Обское водохранилище.

По данным Управления «Росприрод-надзора» по Алтайскому краю на

Рис. 2, Вершина оврага N9 1, рекультивированного по проекту

27.10.2008 г., исполняя решение Крути-хинского районного суда от 23.06.2006 г., администрация Крутихинского СС передала два водоема отстойника в пользование ООО «Старатель» (В.А. Захаров) на условиях содержания полей фильтрации в надлежащем техническом состоянии и выполнения работ по их обвалованию (договоры 2006, 2007 гг.).

Вершины оврага N° 3 в настоящее время отчасти засыпаны отходами промышленного предприятия, расположенного рядом с ними. Овраг частично изменен при жилищно-гражданском строительстве, осуществленном до 1991 г. по проекту «Орошение в бассейне р. Бурла Алтайского края, I очередь строительства». Оставшаяся часть имеет большое разветвленное, лабиринтовое русло, в форме каньонов, с вершинными перепадами около 5 м.

Овражно-балочная система N° 4 расположена вдоль Бурлинского магистрального канала 6,5 км до своего впадения в р. Крутишку. В своей нижней части имеет форму оврага с меандрирующим постоянным водотоком с многочисленной сетью левобережных склоновых оврагов, лабиринтовых и каньонообразных (рис. 4). На правом берегу отмечаются незначительные береговые овраги меньшего размера и количества, оползни, береговые промоины. В районе моста на трассе «Камень-на-Оби — Новосибирск» происходит выклинивание грунтовых вод в виде родников на 0,5 м выше уровня воды в ручье (12.05.2007 г.) (рис. 5).

27,07.07

1 водоём

2 водоём

3 водоём

Рис. 3. Каскад из трех водоемов-отстойников в вершине оврага № 2

р.ц. Крутиха

Левый край овражной системы № 4

родник

Рис, 4. Каньонообразные левобережные ветвления оврага N2 4

В четвертичных отложениях на глубине 4-5 м от поверхности наблюдаются водоносный горизонт песков мелких светлосерых (мощность 100-1 10 см), а у подошвы склона — водоупорный слой голубых глин (вскрытая мощность 30-40 см), формирующих зону разгрузки.

Выпрямление русла ручья при прокладке водопропуска под мостом сопровождалось изменением русла ручья ниже по течению и подмывом берегов, что привело к развитию мелких оползневых деформаций на обоих бортах ручья. Наблюдаемые оползни по механизму смещения — оползни скольжения (по Д. Барнесу), по глубине захвата — мелкие (по А. Колену), по количеству пересекаемых слоев — инсеквентные (по Ф.П, Саварен-скому), циркообразного типа, современного возраста, образовавшиеся на современном базисе эрозии.

В средней части своего продольного профиля овражная система сохраняет

Рис. 5. Выклинивание грунтовых вод на дне оврага № 4

большую глубину от 5 до 8 м, отвесные склоны имеет левобережные боковые ветвления в форме каньонов в северном направлении (к каналу). Общее число учтенных левобережных оврагов на отрезке продольного профиля от вершины овраж-но-балочной системы до моста составляет 21 форму. На большей части ее длины по дну протекает ручей. Дно оврага заросло березами и кустарником. На бортах наблюдаются оползневые явления, обвалы отвесных стенок, суффозия, формирование новых отвершков. Расстояние от оси канала до русла ручья на среднем участке длиной 3,5 км варьируется от 300 до 500 м.

В верхней части оврага глубина врезания профиля уменьшается до 3 м, и он превращается в низинную балку, заросшую деревьями (березы, ивы, кустарник) с ручьем на дне и водоподводящей ложбиной с березовом колком.

Согласно схеме развития водной эрозии в пространстве и во времени на исследуемой территории выделены все четыре стадии (1-1У) проявления склоновых эрозионных процессов: поверхностный

смыв, поверхностный размыв, образование оврагов, образование русел (рис. 6). [5].

Космические снимки Приобского плато (2004 г.) в разных диапазонах длин волн электромагнитного спектра позволили на уровне экспертной оценки выделить границы интенсивного поверхностного смыва почв в весенний период на южном и восточном склоне данной территории. Береговые склоны Обской террасы имеют углы наклона до 1 е и по классификации И. Брауде относятся к пологим [5].

Следует отметить, что контур слабо-смытых черноземов выщелоченных мало-гумусных среднемощных среднесуглинистых (обозначение 13 на рисунке 6) охватывает овражно-балочную систему № 4. Канал разделил почвенный контур на две части, и очевидно, что слабосмытые черноземы по левому борту канала (относительно течения воды в канале) не испытывают прежнего воздействия талых вод с вышележащего склона.

Присутствует дополнительный фактор, снизивший активность процессов водной эрозии на данной территории. Земли между овражной системой № 2 и 3, а также между овражной системой № 4 и каналом, используемые ранее под пашню, выпали из севооборотов землепользователей и являются многолетними залежами. Это уменьшает коэффициент эрозионной опасности по Вервейко по сравнению с паром (1,00) и занятым паром (0,50) до 0,01 [5].

Прогнозируемые зоны влияния Бур-линского магистрального канала.

Для оценки будущего влияния канала на овражные системы использовались результаты моделирования взаимодействия поверхностных и грунтовых вод для одного сезона эксплуатации канала при проектных условиях работы: расход —

10 м3/с, шероховатость русла — 0,02. Прогнозируемые границы зон влияния канала на грунтовые воды получены при совместной обработке исходных, прогнозных карт и выстроенных поперечных сечений. На рисунке 7 приведены зоны влияния 2-го бьефа Бурлинского магистрального канала на УГВ прилегающей территории.

Рис. 6. Водная эрозия не склонах Приобского плато в районе 1-2-го бьефов Бурлинского магистрального канала:

1 — селитебные территории; 2 — дороги; 3 — трасса канала; 4 — насосная станция, ее номер;

5 — водоемы-отстойники; 6 — овражно-балочные системы; 7 — номер овражной системы и ее индексы: * — антропогенно изменена; /-/V — стадии развития водной эрозии; 8 — площади поверхностного смыва; 9 — ручейный сток; 10 — границы почвенных контуров; индексы почв:

11 - чл, 12- ч;:;, із-|Ч*;, ы- ч£, 15-иС, 1б-*Ч£, і/-сДл|, їв- с

гВ2

ГВ2

В1

ГВ2

•ЮС

месяцы работы канала

65 432 1

Рис. 7. Фрагмент карты прогнозируемых зон влияния 2-го бьефа Бурлинского МК на УГВ при 0=10 м3/с, п = 0,02:

1 — границы землепользователей; 2 — границы зоны влияния канала на УГВ через 1-6 месяцев работы; 3 — границы угодий; 4 — трасса канала; 5 — полоса отвода земель под канал;

6 — селитебные территории п. Нрутиха; 7 — овражные системы; 8 — номера овражных систем; 9 — водоемы-отстойники; 10 — направление фильтрации

Зоны влияния Бурлинского магистрального канала на УГВ выходят за пределы полосы отвода земель по проекту и достигают водоёмов-отстойников (пикет 35+00 трассы канала) и овражно-ручей-ной системы № 4 в верхнем течении (пикеты 74+00.. .67+00) после первого месяца эксплуатации канала в проектном режиме (О = 10 м^/с, п = 0,02).

Такая ситуация требует проведения соответствующих экспертиз рисков для функционирующей системы каскадных водоемов-отстойников, овражная система которых соединена с Новосибирским водохранилищем. Представляется полезным использование созданной программы для расчетов новых положений уровней грунтовых вод при эксплуатационных режимах работы канала (О = 5 м3/с, п > 0,02) после 2010 г.

Выводы

1. Строительство Бурлинского магистрального канала улучшило эрозионное состояние прилегающих земель, так как сопровождалось работами по укреплению оврагов, а местоположение канала уменьшило площади водосбора существующих овражных систем.

2. Эксплуатация Бурлинского магистрального канала вызовет фильтрацию воды и появление зон влияния канала на УГВ прилегающих земель

3. В местах достижения зон влияния канала на УГВ границ существующих овражных систем необходимо проводить наблюдение за системами № 2 и 4 (после снеготаяния, в середине и конце эксплуатационного периода), а также решить вопрос о переносе водоемов-отстойников из зоны влияния канала.

Библиографический список

1. Путилин А.Ф. Эрозия почв в лесостепи западной Сибири / А.Ф. Путилин. Новосибирск: СО РАН, 2002. 184 с.

2. Карты Google [Электронный ресурс] / Google; изображения Terra Metrics; данные карты AND, Geocente Consulting, NFGIS, Europa Technologies. 2008. Режим доступа: http:/ /maps.google.com.

3. Почвы колхоза «Рассвет» Крутихин-ского района и рекомендации по их использованию: отчет по НИР: пояснительная записка / Львовский ордена Ленина гос. ун-т им. Ив. Франко; науч.-исслед. сектор; науч.-исслед. лаб. N° 50; зав.

лаб. М.Г. Кит ; науч. рук. Я.С. Кравчук. Львов, 1986. 50 с.

4. Родзевич Н.Н. Оценка интенсивности роста оврагов по их морфологическим признакам / Н.Н. Родзевич, Л.Е. Сетунская // Известия АН СССР. Серия Географическая. М., 1961. № 3. С. 91-95.

5. Ивпев А.М. Охрана почв / А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева. Владивосток: Дальневосточный ун-т, 1985. 100 с.

6. Кошелева Е.Д. Прогноз зон влияния Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев // Вестник алтайской науки. 2008. № 1(1). С. 195-203.