Еколого-меліоративні закономірності формування якості води в магістральному каналі Інгулецької зрошувальної системи

Ватаман А., Селецька Т. - студенти 5 к. ГМФ
Морозов В.В. - к. с.-г. н., професор
Волочнюк Є.Г. - к. с.-г. н, доцент

Проведення іригаційних поливів мінералізованою водою викликає розвиток процесів деградації грунтів. Родючість чорноземів південних і темно-каштанових грунтів в зоні Інгулецького зрошуваного масиву (ІЗМ) знижується. Більшість поливів проводиться водою, що викликає вторинне засолення та осолонцювання грунтів, фізичну та хімічну їх деградацію, негативно впливає на розвиток сільськогосподарських культур. Грунти масиву потребують проведення систематичних ландшафтно-меліоративних і агромеліоративних заходів. У більшості випадків в Інгулецькому магістральному каналі (ІМК) не досягається заплановане співвідношення вод річок Інгулець і Дніпро, особливо останніми роками. У поєднанні з поступовим погіршенням природних поверхневих вод та збільшенням частки Інгульця у формуванні поливної води це стало причиною погіршення її якості у МК. Мінералізація поливної води в магістральному каналі у більшості випадків перевищує 1000 мг/л, а на початку чи в кінці вегетаційного періоду може досягати 2300-2700 мг/л.
Внаслідок скорочення поливів та зменшення об’ємів води, що надавалася до МК, середня мінералізація поливної води зросла останніми роками до 1,1-1,6 г/л (рис. 1). Згідно класифікації ДСТУ 2730-95 "Якість води для зрошення" за вмістом токсичних солей поливи такою водою можуть викликати вторинне засолення зрошуваних грунтів.

Дослідженнями встановлено, що зі зниженням забезпеченості років атмосферними опадами погіршується якість поливної води. Це визначається зниженням потреби у воді користувачів із зростанням водності року, що в свою чергу викликає зменшення витрат до системи та збільшення частки р. Інгулець порівняно дніпровської у її формуванні. Із іншого боку у більш багатоводні роки збільшується стік річки, що також впливає на зростання його частки у поливній воді. Мінералізація води в МК в свою чергу залежить від впливу всіх цих факторів. За допомогою двофакторного аналізу досліджувалася сила впливу витрат та хлоридів у р. Інгулець на вміст хлоридів у магістральному каналі  в  меженний  період. Сила взаємного впливу факторів за 1996-2004 рр. становила 15,6 %. При цьому найбільшу частку має взаємозв’язок витрат ГНС та р. Інгулець. Низький відсоток організованих факторів на залежність якості води у МК при дисперсійному аналізі вказує на різноманітні умови формування її як у різні роки, так і протягом року внаслідок короткочасної дії природних та штучних факторів.

Рис. 1 - Середня мінералізація води в Інгулецькому магістральному каналі за період досліджень

Витрати до магістрального каналу визначаються кількістю одночасно працюючих насосних агрегатів на Інгулецькій та Явкінській насосних станціях. За роки досліджень їх кількість змінювалася від 1 до 9 (із 12-ти, що є на насосних станціях). Аналізом динаміки мінералізації зрошувальної води в Інгулецькому магістральному каналі від витрат  ГНС  виявлено, що  загальна  тенденція взаємопов’язана з забезпеченістю вегетаційного періоду атмосферними опадами. Встановлено, що найменша мінералізація води в магістральному каналі забезпечується у маловодні роки, коли працює лише 1-2 насосних агрегатів ГНС (рис. 2). Це пояснюється малими витратами річки Інгулець та найбільшим забором дніпровської води із середньою мінералізацією 0,45-0,5 г/л. Для забезпечення в магістральному каналі мінералізації води менше 0,7 г/л необхідна робота 7-9 насосних агрегатів, 0,7-0,8 г/л - 5-6. Мінералізація 1 г/л в середні та маловодні роки забезпечується роботою не менше як 3-ма насосами, а в багатоводні - 5-6.

Таким чином, найбільш несприятливим для формування води в МК є багатоводні роки, коли мінералізацію 1 г/л можна досягти лише при роботі 6 насосних агрегатів. В середні за водністю роки її можна забезпечити роботою 3-4 агрегатів, в маловодні - 2 агрегатами.

Отримано залежність вмісту хлоридів у поливній воді від витрат ГНС у різні за забезпеченістю атмосферними опадами вегетаційні періоди, що також має ступеневий вигляд (рис. 3). Концентрація хлоридів до 3 мекв/л (1 клас придатності до зрошення за ДСТУ 2730-94 [1]) може забезпечуватися роботою 9 та більше насосних агрегатів, що за період досліджень є дуже рідким випадком. Роботою 3-4-х насосних агрегатів їх вміст підтримується на рівні 6-9 мекв/л, 2-х - 8-12, 1-го - 10-16 у різні за водністю роки. Характерною особливістю є перевищення рівня хлоридів у маловодні роки у порівнянні із

 Рис. 2 - Залежність мінералізації в Інгулецькому МК від витрат ГНС

Рис. 3 - Залежність концентрації хлоридів в Інгулецькому МК від витрат ГНС

 багатоводними, що відбувається під впливом неорганізованих скидів шахтних вод. В сучасних умовах функціонування системи 1-й клас якості поливної води за концентрацією хлоридів фактично не досягається. Другий клас придатності є переважаючим і забезпечується у багато- та маловодні роки роботою більше 2-х насосних агрегатів, в середні роки - 1-го.

Розроблені моделі впливу режиму роботи ГНС на якість поливної води у різні за забезпеченістю атмосферними опадами вегетаційні періоди вказують на зменшення кількості водорозчинних солей у воді при збільшенні витрат до системи. У маловодні роки їх кількість при роботі одного насосного агрегату перевищує інші види років. Під впливом при цьому малих витрат у річці Інгулець та збільшенні витрат до системи якість поливної води поліпшується більшими темпами та при роботі 3-4-х насосних агрегатів якість води покращується інтенсивніше, ніж у інші роки.

2.7. Висновки

1. Джерело зрошення Інгулецької зрошувальної системи - річка Інгулець характеризується нестаціонарними гідрологічним і гідрохімічним режимами, пов’язаними з антропогенним впливом Кривбасу та р. Дніпро, сучасне фактичне змішування дніпровської та інгулецької води в магістральному каналі не відповідає проектним вимогам.

2. На якість зрошувальної води у магістральному каналі ІЗМ суттєво впливають хлориди у воді річки Інгулець (11,5 %), витрати (21,3 %), режим роботи ГНС (21,3 %), а також фактори взаємодії витрат та хлоридів (39,6 %), витрат річки та ГНС (39,6 %), хлоридів у воді річки та витрат ГНС (53,2 %). Інгулецьку водогосподарську систему можна вважати нестійкою і чутливою до зміни як організованих, так і неорганізованих факторів впливу. За експрес-показник якості зрошувальної води ІЗС доцільно прийняти хлориди як інгредієнт, що має тісний кореляційний зв’язок із мінералізацією води та іншими іригаційними показниками.

3. На сучасному етапі функціонування Інгулецького водогосподарського комплексу для забезпечення споживачів якісною зрошувальною водою необхідно забезпечити одночасну роботу чотирьох насосних агрегатів ГНС. На початковому етапі роботи Інгулецької системи (квітень) потрібно збільшувати кількість насосних агрегатів для відкачування мінералізованої призми на ділянці ГНС-гирло в найкоротший час, що забезпечить добру якість поливної води до періоду стиглості сільськогосподарських культур (травень - червень).