Russian Federation
UDC 631.671.1
CSCSTI 68.31
Russian Classification of Professions by Education 35.06.01
Russian Library and Bibliographic Classification 40
Russian Trade and Bibliographic Classification 5607
BISAC TEC003000 Agriculture / General
The development of the reclamation and water management complex of the Republic of Crimea depends on the effective implementation of targeted measures in a number of areas: legislative, economic, technological and scientific. For the effective functioning of the reclamation systems of the Crimea, it is necessary to substantiate the optimal reclamation regimes of irrigated lands for various agro-reclamation areas of the Republic of Crimea, providing expanded reproduction of soil fertility on reclaimed lands, saving all types of resources used and preventing environmental damage. In order to reduce unproductive losses of irrigation water, it is necessary, switching to resource-saving technologies in irrigation, to actively use software and hardware systems for water distribution management at all levels of the reclamation water management complex of the Crimea, as well as for operational irrigation management on irrigated lands of the Republic of Crimea
the North Crimean Canal, the structure of crops, irrigation regime, estimated availability of moisture deficiency, filtration losses, adaptive water-saving technologies
Развитие Республики Крыма как региона с современными курортными, промышленными, сельскохозяйственными кластерами возможно только на основе эффективно функционирующего мелиоративного водохозяйственного комплекса. Центральным звеном мелиоративной водохозяйственной системы Крыма, несмотря на непростые современные обстоятельства, был и остаётся Северо-Крымский Канал (СКК), построенный в Советское время.
Рисунок 1. Мелиоративный водохозяйственный комплекс Крыма.
По замыслу своих создателей, СКК должен был обеспечивать водой оросительные системы Херсонской и Крымской областей общей площадью 299,5 тыс. га.
Таблица 1 – Поливные земли по оросительным системам (проектные данные) [1].
|
Области, оросительные системы |
Севообороты |
Всего, тыс. га |
|
|
Полевые + сады и виноградники |
Рисовые |
||
|
Херсонская |
109,85 |
21,33 |
131,18 |
|
Краснознаменская |
29,62 |
10,39 |
40,01 |
|
Чаплинская |
8,54 |
- |
8,54 |
|
Каланчанская |
9,57 |
7,59 |
17,16 |
|
Херсонская с Чулаковской |
62,12 |
3,35 |
65,47 |
|
Крымская область |
137,67 |
30,61 |
168,28 |
|
Красноперекопская |
30,09 |
13,09 |
43,18 |
|
Раздольненская |
12,9 |
6,20 |
19,10 |
|
Джанкойская |
34,98 |
1,96 |
36,94 |
|
Красногвардейская |
20,46 |
- |
20,46 |
|
Сакская |
9,78 |
- |
9,78 |
|
Нижнегорская |
16,09 |
9,36 |
25,45 |
|
Кировская |
9,37 |
- |
9,37 |
|
Ленинская |
4,0 |
- |
4,0 |
|
Итого: |
247,52 |
51,94 |
299,46 |
В настоящее СКК имеет длину магистральной части 369,2 км, межхозяйственные ветки СКК общей длиной 1500 км. В составе гидротехнических сооружений на СКК находится 363 насосные станции. А, по мере развития водохозяйственной и мелиоративной инфраструктуры Крыма общая площадь потенциально орошаемых земель, с использованием Днепровской воды, возросла до 401,5 тыс. га. [2].
Природные условия, структура землепользования, развитость и особенности мелиоративной инфраструктуры определяют потребности в воде отдельных сельхозтоваропроизводителей, объёмы воды, транспортируемые как непосредственно на поле, в пределах орошаемых участков, садах, виноградниках, рисовых чеках, так и в внутрихозяйственной и межхозяйственной оросительной сети. Объёмы транспортируемой на поле определяются оросительными нормами, устанавливаемыми в соответствии со структурой севооборотов или водопотреблением многолетних культур, с учётом современных и перспективных потребностей в воде. Использование поливных земель Северо-Крымского канала по проекту приведено в таблице 2.
Таблица 2 – Проектная структура посевов на орошаемых землях, получающих воду из СКК [1].
|
Культуры |
Херсонская обл. Всего тыс. га |
Крымская обл. Всего тыс. га |
Итого тыс. га |
|
|
Озимая пшеница |
34,54 |
27,30 |
61,84 |
|
|
Кукуруза на зерно |
4,44 |
6,89 |
11,3 |
|
|
Яровые зерновые |
5,94 |
8,91 |
15,30 |
|
|
Рис |
12,13 |
16,02 |
25,15 |
|
|
Сахарная свекла |
1,95 |
- |
1,95 |
|
|
Подсолнечник |
1,24 |
- |
1,24 |
|
|
Овощи |
3,85 |
12,65 |
16,50 |
|
|
Картофель |
1,28 |
5,81 |
7,09 |
|
|
Бахча |
1,30 |
- |
1,30 |
|
|
Кормовые корнеплоды |
3,08 |
3,91 |
6,99 |
|
|
Кукуруза на силос |
19,66 |
19,62 |
39,28 |
|
|
Многолетние травы и культурные пастбища |
30,95 |
33,95 |
64,9 |
|
|
Однолетние травы |
1,22 |
2,16 |
3,33 |
|
|
Сады |
2,98 |
11,60 |
14,58 |
|
|
Виноградники |
4,99 |
17,51 |
22,50 |
|
|
Планировка |
1,88 |
1,95 |
3,83 |
|
|
Всего: |
131,18 |
168,28 |
299,5 |
|
|
Повторные посевы |
27,51 |
26,09 |
53,60 |
|
В настоящее время режимы орошения для культур на конкретных участках полевых севооборотов, садов, виноградников или риса устанавливаются с учётом водопотребления сельскохозяйственных культур для средне-сухого года и расчётной обеспеченности 75% (по дефициту влаги) рисунок 2.
Для установления расчётных значений поливных и оросительных норм, режимов орошения используются как правило декадные значения дефицита влаги.
Декадные значения дефицита влаги в корнеобитаемом слое почвы, водопотребление культур, поливные и оросительные нормы определяются на основе ретроспективного анализа метеоданных (по материалам метеостанций: Владиславовка, Нижнегорск, Джанкой, Ищунь, Воронки, Клепинино, расположенных в Крыму, и станций Каховка, Бехтеры, Аскания-Нова Херсонской области), а также с учётом гидрофизических свойств почв, прогноза динамики грунтовых вод на орошаемых участках, особенностей применяемой оросительной техники и технологии, наличия иди отсутствия дренажа и других мелиоративных и водохозяйственных условий. Сроки и нормы поливов назначаются так, чтобы влажность корнеобитаемого слоя почвы, находилась в пределах диапазона регулирования от значений предполивной влажности до предельно полевой влагоёмкости. Сроки и нормы поливов для севооборотов увязываются графиком гидромодуля, рисунки 3, 4.
Рисунок 2. - Расчёт режима орошения по Голованову (капуста, картофель, кукуруза 75%) [3].
Рисунок 3. - Неукомплектованный график гидромодуля орошения севооборотного участка на площади 8117 га (Салгирская оросительная система).
Рисунок 4. - Укомплектованный график гидромодуля орошения севооборотного участка на площади 8117 га (Салгирская оросительная система).
Основные элементы режима орошения (ординаты гидромодуля (л/с/га), осреднённые оросительные нормы (м3/га), продолжительность оросительного периода) по оросительным системам СКК приведены в таблице 3.
Таблица 3. – Основные элементы режима орошения по оросительным системам СКК
|
Оросительные системы |
Метеостанция |
Средняя оросительная норма, м3/га |
Максим. ордината гидромодуля, л/с/га |
Поливной период |
|
Крымская область |
||||
|
Ленинская |
Владиславовка |
2900/3130 |
0,342 |
22.IV-30.IX |
|
Кировская |
Владиславовка |
2920/3170 |
0,324 |
26.IV-27.IX |
|
Нижнегорская |
Нижнегорск |
3020/3270 |
0,340 |
22.IV-30.IX |
|
Джанкойская |
Джанкой |
3350/3540 |
0,380 |
24.IV-30.IX |
|
Красноперекопская |
Ишунь |
3360/3500 |
0,338 |
22.IV-30.IX |
|
Раздольненская |
Воронки |
3160/3310 |
0,355 |
22.IV-05.Х |
|
Красногвардейская |
Клепинино |
3350/3620 |
0,360 |
22.IV-30.Х |
|
Херсонская область |
||||
|
Каланчакская |
Ишунь |
3720/3750 |
0,380 |
22.IV-30.IX |
|
Чаплинская |
Аскания Нова |
3600/3620 |
0,385 |
26.IV-30.IX |
|
Краснознаменская |
Бехтеры |
3060/3070 |
0,320 |
27.IV-30.IX |
|
Херсонская |
Н-Каховка |
3030/3110 |
0,330 |
16.IV-25.IX |
Средние оросительные нормы без осенней влагозарядки садов и виноградников по Крымской области составляют 2900…3360 м3/га, максимальные ординаты гидромодуля 0,32…0,38 л/с/га, по Херсонской области средняя оросительная норма несколько выше 3020…3860 м3/га, ординаты гидромодуля 0,31…0,41 л/с/га.
Проектные значения оросительных норм для риса в зоне СКК составляют 18,6…20,4 тыс. м3/га, соответственно, ординаты гидромодуля в период затопления после обработки гербицидами от 2,218 до 3,067 л/с/га.
Следует отметить, что по данным метеостанций Крыма засушливость климата возрастает (растут потенциальные дефициты увлажнения и снижаются коэффициенты увлажнения), причём те годы, которые по архивным рядам определялись как имеющие низкую повторяемость, в ближайшие 30 лет будут встречаться с большей частотой, рисунок 5.
Рисунок 5. Тенденции изменения среднегодовой температуры (по данным метеостанций Симферополь, Керчь, Феодосия, ВНИИГиМ, Корнеев И.В.) [6]
Выявленные тенденции изменений климата на полуострове свидетельствуют о том, что при обосновании проектных решений нельзя использовать традиционные подходы при определении расчётных обеспеченностей дефицита влаги поскольку это может привести к неприемлемым экономическим издержкам. Дефициты влаги и режимы орошения необходимо устанавливать в ходе анализа результатов многолетних прогнозных расчётов, ориентированных на весь период жизни проекта или цикл смены технических укладов.
Другим важнейшим условием, определяющим эффективность функционирования водохозяйственной системы Крыма, является минимизация потерь воды на фильтрацию и испарение с водной поверхности, неизбежно возникающих при транспортировке воды на всех уровнях мелиоративной водохозяйственной инфраструктуры, (от поля до магистральной ветки СКК).
Фильтрационные потери воды из канала установлены на основе расчётов и данных режимных наблюдений, натурных и лабораторных исследований, а также определения потерь объёмным и гидрометрическим способам. Фильтрационные потери воды по двадцати выделенным участкам СКК с учётом существующей и проектируемой противофильтрационной защиты приведены в таблице 4., а по эксплуатационным участкам в таблице 5.
Таблица 4. – Фильтрационные потери из СКК
|
№ участка |
Мероприятия |
Пикетаж |
Длина, км |
Удельный расход, л/с/км |
Общие потери, л/с |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
I – III |
Без мероприятий |
0-700 |
70 |
85 |
5950 |
|
IV |
|
700-900 |
20 |
28 |
560 |
|
V |
Без мероприятий |
900-1240 |
34 |
28 |
952 |
|
Суглинок. зуб |
1240-1350 |
11 |
13 |
143 |
|
|
Бетонный экран несплошной |
1350-1356 |
0,6 |
4,5 |
28 |
|
|
Бетонный экран |
1356-1470 |
11,4 |
6 |
68 |
|
|
VI |
Без мероприятий |
1470-1570 |
10 |
22 |
220 |
|
VII |
Бетон с плёнкой |
1967-1985 1655-1640 |
4,3 |
6 |
26 |
|
Без мероприятий |
1570-1967 1985-2075 |
48,7 |
20 |
974 |
|
|
VIII |
Глиняный экран |
2110-2120 2230-2240 |
2 |
3,5 |
7 |
|
Без мероприятий |
2075-2110 2120-2230 2240-2367 |
27,2 |
20 |
544 |
|
|
Бетон |
2367-2380 |
1,3 |
6 |
8 |
|
|
IX |
Глин. экран |
2520-2540 |
2 |
5,3 |
11 |
|
Бетон |
2380-2420 |
4 |
45 |
180 |
|
|
-//- |
2446-2460 |
1,4 |
5 |
7 |
|
|
Без мероприятий |
2420-2446 2460-2520 25402570 |
11,6 |
12 |
487 |
|
|
Х |
Глин. экран |
2693-2700 |
0,7 |
5,3 |
4 |
|
Без мероприятий |
2570-2693 |
12,3 |
18,0 |
221 |
|
|
XI |
Глин. экран |
2700-2707 |
0,7 |
5,3 |
4 |
|
Бетон |
2735-2747 2770-2780 |
2,2 |
3,8 |
9 |
|
|
Без мероприятий |
2707-2735 2747-2770 2780-2800 |
7,1 |
6,5 |
46 |
|
|
XII |
Бетон |
2783-2853 2870-2880 2907-2945 |
6,4 |
4,0 |
26 |
|
Без мероприятий |
2800-2887 2853-2870 2880-2907 |
3,7 1,7 2,7 |
85 27 62 |
315 46 171 |
|
|
XIII |
Бетон |
2997-3005 |
0,8 |
3,6 |
3 |
|
Без мероприятий |
2945-2997 6005-3020 |
5,2 1,5 |
5,1 93 |
26 140 |
|
|
XIV |
Без мероприятий |
3020-3080 |
6,0 |
3,2 |
19 |
|
Бетон |
3080-3265 |
18,5 |
3,6 |
67 |
|
|
XIV-XX |
Бетон |
3265-3660 |
39,5 |
3,6 |
142 |
|
Итого: |
0-3660 |
366 |
11,404 |
|
Таблица 5. – Потери воды из СКК по эксплуатационным участкам
|
№ участка |
Пикеты |
Длина участка, км |
Осреднение потери на 1 км канала, л/с |
Фильтрационные потери на 1км канала |
Потери на всем участке, млн.м³ |
% к итогу |
|
|
За сутки |
За весь период тыс.м³ |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
I |
0-522 |
52,2 |
85 |
7344 |
1395 |
72,8 |
38,4 |
|
II |
522-1080 |
56,8 |
46 |
3980 |
752 |
42,1 |
22,2 |
|
III |
1080-1680 |
60,0 |
19 |
1640 |
312 |
18,7 |
9,8 |
|
IV |
1680-2422 |
74,0 |
22 |
1900 |
361 |
36,7 |
41,1 |
|
V |
2422-3080 |
64,0 |
25 |
2160 |
410 |
26,2 |
13,7 |
|
VI |
3080-3660 |
60,0 |
3,6 |
311 |
59 |
3,5 |
1,8 |
|
|
Итого: |
366 |
31,4 |
2732 |
519 |
190,0 |
100,0 |
Вопрос установления возможных фильтрационных потерь из оросительных каналов на фоне длительного отсутствия воды в них и определения оросительных норм брутто остается достаточно актуальным.
Так в 2023 году в Республике Крым планировалось выращивание риса на площади 2748 га, но в связи с техногенной катастрофой на Каховском водохранилище, водоподачу на участки систем рисовых севооборотов удалось сохранить только на 344 га, из них на территории землепользования ООО «Штурм Перекопа» (Красноперекопский район) – на 221 га.
Применение адаптивной водосберегающей технологии дифференцированного режима орошения риса в условиях дефицита водных ресурсов региона, при которой существенно снижаются потери воды на фильтрацию позволило:
- Обеспечить возможность орошения риса в принципе и оптимизировать водоподачу на рисовых системах там, где это было возможно в сложных условиях водообеспечения северной части степного Крыма в 2023 году. При этом уменьшить объем водоподачи и, соответственно, оросительную норму брутто до 24,18 тыс. м3/га при плановых 38 тыс. м3/га.
- Обеспечить сохранение урожайности риса на уровне около 9 т/га.
- Экономический эффект от внедрения данной технологии в 2023 году составил порядка 1,1 миллиона рублей или около 4,8 тыс. руб /га.
Важной составляющей потерь оросительной воды являются потери на испарение с водной поверхности, как при ее транспортировке в межхозяйственной оросительной сети, так и при осуществлении поливов на полях.
Испарение с водной поверхности СКК на характерных участках канала от 0 до 135 км по месяцам использованы материалы учёта непосредственных потерь с испарительных бассейнов гидрометеорологических станций Аскания-Нова и Новая Каховка. Испарение воды за сезон по выделенным характерным участкам Северо-Крымского канала приведено в таблице 6. Испарение увеличивается, начиная с апреля, достигает максимума в июле, затем постепенно снижается и в октябре становится таким же, как и в начале сезона.
Таблица 6. – Потери воды из СКК на испарение.
|
На участке |
На 1 км канала |
||||
|
Длина участка км |
Объём потерь на участке, тыс. м³ |
Потери м³/с |
% к итогу |
Объём тыс. м³ |
Потери м³/с |
|
61 |
5481 |
0,296 |
37,8 |
89,8 |
0,005 |
|
147 |
6324 |
0,342 |
43,6 |
43,8 |
0,002 |
|
61 |
1011 |
0,054 |
6,9 |
16,6 |
0,001 |
|
97 |
1715 |
0,092 |
11,7 |
17,5 |
0,001 |
|
366 |
14531 |
0,784 |
100 |
- |
- |
Потери на испарение за сезон определены в объёме 14,5 млн. м³. Расчётный расход на испарение, отнесённый к голове канала, составляет в среднем за сезон 0,784 м³/с. На канале от 136 до 366 км, где нет метеостанций, оборудованных испарителями, приняты месячные нормы, исчисленные по расчётным формулам.
ВЫВОДЫ
- Развитие мелиоративно-водохозяйственного комплекса Республики Крым, в свою очередь, зависит от эффективного осуществления целенаправленных мероприятий по ряду направлений: законодательного, экономического, технологического и научного характера.
- В настоящее время, для эффективного функционирования мелиоративных систем Крыма, необходимо обоснование оптимальных мелиоративных режимов орошаемых земель для различных агромелиоративных районов Республики Крым, обеспечивающих расширенное воспроизводство плодородия почв на мелиорируемых землях, экономию всех видов используемых ресурсов и не допускающих ущерба окружающей среде.
- Для снижения непроизводительных потерь оросительной воды, необходимо, переходя на ресурсосберегающие технологии в орошении, активно использовать программно-аппаратные комплексы управления водораспределением на всех уровнях мелиоративного водохозяйственного комплекса Крыма, внедрять оперативное управление внутрихозяйственной сетью, поливами на орошаемых землях Республики Крым (в степной части полуострова, при выращивании зерновых, овощей, садов, предгорной, на системах капельного орошения для виноградников, для водооборотных систем при выращивании риса).
1. Vodoobespechenie sel'skohozyaystvennoy otrasli Kryma: tekuschaya situaciya i perspektivy / V.I. Lyashevskiy, A.P. Tischenko, N.E. Volkova, N.M. Ivanyutin //Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya. 2016. № 4(64). S. 120–125.
2. Golovanov A.I. Melioraciya zemel' / Pod red. A.I. Golovanova. 2‑e izd., ispr. i dop. SPb.: Lan', 2015. 832 c.
3. Otchet o nauchno-issledovatel'skoy rabote po teme: «Razrabotka nauchno-metodicheskogo obosnovaniya i opredelenie perspektivy snizheniya deficita vodnyh resursov respubliki Krym dlya effektivnogo obespecheniya vodoy oroshaemyh zemel' sel'skohozyaystvennogo naznacheniya s uchetom ispol'zovaniya normativno-ochischennyh stochnyh vod» T. 1. M.: FGBNU «FNC VNIIGiM im. A.N. Kostyakova», 2023.
