КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ГРУНТОВЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
В ЗОНЕ БУРЛИНСКОГО
МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА
Монография
Барнаул
Издательство АГАУ
2010
УДК 744.4:514.18
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой математики и прикладной информатики в экономике Алтайской академии
экономики и права А.А. Цхай;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой мелиорации и рекультивации земель института природообустройства АГАУ А.С. Давыдов.
Кошелева Е.Д. Компьютерное моделирование взаимодействия
грунтовых и поверхностных вод в зоне Бурлинского магистрального
канала: монография / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев. – Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2010. – 238 с.
ISBN 978-5-94485-175-8
В научном издании на основе системного подхода рассматриваются
объекты исследования, процессы взаимодействия грунтовых и поверхностных вод, существующие математические модели их совместного
движения. Для выбранной системы дифференциальных уравнений
предлагается численная и компьютерная реализация. На примере зоны
Бурлинского канала детально моделируются проектные режимы его
работы, устанавливаются зоны влияния канала на уровни грунтовых
вод и водные режимы почв прилегающей территории. Для целей компьютерного моделирования исследуются особенности эксплуатационного режима работы канала и его состояние перед пуском системы.
Предназначено для специалистов, занимающихся научными исследованиями в области гидрологии, гидротехники, гидромелиорации,
научных работников в области информатики, решающих прикладные
гидролого-экологические задачи, проектировщиков, руководителей
эксплуатационных служб, землепользователей и студентов.
ISBN 978-5-94485-175-8
 Кошелева Е.Д., Кошелев К.Б., 2010
 ФГОУ ВПО АГАУ, 2010
 Издательство АГАУ, 2010
Содержание
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ........................................ 5
ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................... 6
1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ОБЪЕКТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ ..................................................................... 10
1.1. Системный подход – основа научного исследования ... 10
1.2. Система стока на речном водосборе ............................... 11
1.3. Бурлинский магистральный канал
как элемент Бурлинской ООС ................................................ 18
1.4. Почвы и агроландшафты как системные объекты......... 20
1.5. Информационная база и методы исследования ............. 29
2. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ........................................... 42
2.1. Геоморфология .................................................................. 42
2.2. Климат................................................................................ 45
2.3. Геология ............................................................................. 48
2.4. Гидрогеология ................................................................... 57
2.5. Гидрология ........................................................................ 60
2.6. Почвенно-растительный покров ...................................... 71
2.7. Природно-техногенные процессы ................................... 74
3. МЕЛИОРАТИВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ........................................... 83
3.1. Системные проблемы мелиорации.................................. 83
3.2. Состояние и проблемы гидромелиоративных систем
на Алтае .................................................................................... 86
3.3. Гидромелиорация в зоне влияния Бурлинской ООС ..... 92
3.4. История проектирования Бурлинской ООС
и строительства МК ................................................................. 98
4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
И ПРОГНОЗЫ............................................................................. 109
4.1. Проектный режим работы Бурлинского МК .................. 110
4.1.1. Прогнозируемые гидравлические
параметры канала .................................................................. 110
4.1.2. Прогнозируемые фильтрационные потери ............... 116
4.1.3. Моделирование взаимодействия УГВ
с водным потоком ................................................................. 127
4.1.4. Прогнозируемые зоны влияния канала ..................... 136
3
4.1.5. Мониторинг агроландшафтов зон влияния
Бурлинского МК .................................................................... 156
4.2. Эксплуатационные режимы работы
Бурлинского МК ...................................................................... 159
4.2.1. Этапы воздействия канала на прилегающую
территорию ............................................................................ 159
4.2.2. Современное состояние Бурлинского МК ................ 162
4.2.2.1. Изменение рельефа местности
и сопутствующие процессы ............................................... 162
4.2.2.2. Процессы зарастания канала
растительностью ................................................................. 165
4.2.2.3. Деформация русла
под действием экзогенных процессов .............................. 180
4.2.3. Прогнозируемые гидравлические параметры
канала ..................................................................................... 188
4.2.4. Прогнозируемые фильтрационные потери ............... 192
4.2.5. Моделирование взаимодействия УГВ
с водным потоком ................................................................. 195
4.2.6. Прогнозируемые зоны влияния канала ..................... 196
4.2.7. Планирование измерений УГВ
после пуска системы ............................................................. 199
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .......................................................................... 203
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................... 205
ПРИЛОЖЕНИЕ .......................................................................... 238
4
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
Термины:
ГТК – гидротермический коэффициент А.П. Сляднева
КПД – коэффициент полезного действия
МК – магистральный канал
НС – насосная станция, здесь – насосная станция бывшего
массива орошения
НС1 – первая насосная станция, здесь – станция водозабора
НС2, НС3, НС4 – 2, 3, 4-я насосные станции, здесь – станции
перекачки
НПУ – нормальный подпертый уровень, характеристика водохранилища
НУВ – нормальный уровень воды в канале, проектная величина
ООС – оросительно-обводнительная система
ПК – пикет, разметка трассы канала по длине через 100 м
УВ – уровень воды
УГВ – уровень грунтовых вод
ЭГП – экзогенные геологические процессы.
Организации:
АГАУ – ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный
университет»
АлтГУ – Алтайский государственный университет
АлтГТУ – Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
ИВЭП СО РАН – Учреждение Российской академии наук
Институт водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН
СС – сельский совет
ТОО – товарищество с ограниченной ответственностью
5
Посвящается светлой памяти
Чуракова Дмитрия Семеновича
ПРЕДИСЛОВИЕ
Сооружение крупных инженерно-мелиоративных объектов,
как правило, сопровождается значительным влиянием на отдельные природные компоненты, что в конечном итоге приводит к изменению природной среды и, следовательно, к изменению условий хозяйствования.
Обеспечение сбалансированного решения социально-экономических задач, сохранение природно-ресурсного потенциала и
благоприятной окружающей среды в целях удовлетворения потребностей человека является весьма сложной задачей. В соответствии с законом РФ «О мелиорации земель» осуществление
мелиоративных мероприятий не должно приводить к ухудшению состояния окружающей природной среды [192].
Одним из основных этапов решения экологических проблем
в инженерно-мелиоративной деятельности является переход от
констатации фактов ухудшения состояния агроландшафтов,
объектов мелиорации к экологически обоснованному эффективному управлению антропогенными воздействиями на всех уровнях: от поля, агроландшафта до бассейна реки в целом. Необходимо предвидеть заранее последствия любого вмешательства в
природную среду [193].
Моделирование совместного движения грунтовых и поверхностных вод имеет целью прогноз изменения уровней грунтовых вод вблизи поверхностных водотоков: рек во время паводков, каналов при их эксплуатации, водоемов, водозаборов. Результаты таких прогнозов востребованы в мелиорации и водном
хозяйстве при определении зон подтопления и вторичного засоления земель вдоль каналов, зон паводковых подтоплений, размеров депрессионных воронок дренажно-водозаборных скважин.
Основой компьютерного моделирования взаимодействия
грунтовых и поверхностных вод является математический аппа6
рат, базирующийся на законах гидродинамики подземных вод и
методах решения систем дифференциальных уравнений, а также
языковая среда, в которой была реализована программа. Подробный обзор математического аппарата и методы решения выбранной авторами системы дифференциальных уравнений приведены в первой главе монографии, где также нашли отражение
принципы системного подхода к рассмотрению объектов исследования.
Объектом компьютерного моделирования является зона
строительства Бурлинского магистрального канала, особенности
гидрогеологического строения и водообмена которой учитываются при модельных расчетах. Природная характеристика объекта моделирования приводится во второй главе монографии,
гидромелиоративная характеристика и история строительства
канала – в третьей.
Важной особенностью компьютерных реализаций математических моделей является возможность точного количественного
прогнозирования в пространстве и времени не только естественных природных процессов, но и возможность анализа с их
помощью любых инженерных решений. Результаты решения
управленческих задач на разработанной модели позволяют оптимизировать режимы эксплуатации, систему наблюдений, исходя из наблюдаемого (либо прогнозируемого) воздействия техногенных факторов на природные экосистемы.
Целью создания компьютерной реализации математической
модели является мобильные и качественные прогнозы. В связи с
возобновлением строительства Бурлинского магистрального канала в 2002 г. (Алтайский край, РФ) и планируемой сдачей объекта в 2010 г. обнаружение противоречий при сравнении будущих последствий функционирования канала в непосредственной
близости от данного инженерного сооружения и задач сохранения почв земель сельскохозяйственного назначения представляется вопросом, имеющим правовое и социально-экономическое
значение.
Четвертая глава посвящена компьютерному моделированию
проектных и эксплуатационных режимов работы канала и прогнозам, основанным на результатах моделирования.
7
Существующий проект сооружения опирается на нормы проектирования и не содержит моделирования взаимодействия воды в канале с грунтовыми водами территории. В результате
компьютерного моделирования функционирования четырех
бьефов во время первого сезона эксплуатации для проектных
гидравлических характеристик канала построены карты гидроизогипс с интервалом в 1 месяц (24 карты), установлены границы влияния канала на уровни грунтовых вод (4 карты) и на водный режим почв прилегающих территорий (2 карты). Прогнозируемые зоны влияния канала на уровни грунтовых вод и водные
режимы почв прилегающих агроландшафтов выходят за пределы полосы отвода земель по проекту. Установленные площади,
подверженные влиянию канала в первый сезон эксплуатации,
потребуют ежегодного мониторинга.
Изучение текущего состояния канала было необходимо для
целей моделирования его эксплуатационных режимов и мониторинга уровней грунтовых вод. При исследовании учитывался
опыт эксплуатации Кулундинского магистрального канала, запроектированного в то же время и теми же проектными организациями, а также опыт исследования его зоны влияния и прогнозы, выполненные ИВЭП СО РАН (Винокуров, 1985).
Основываясь на системном подходе, в работе комплексно
использовались методы инженерно-геологических исследований, гидрологических расчетов, компьютерного (математического) моделирования и прогнозного анализа.
Компьютерное моделирование, теоретические обобщения и
выводы выполнены в период сотрудничества с международной
кафедрой ЮНЕСКО «Экологическое образование в Сибири» при
АлтГТУ в 2004 г. в рамках гранта Президента РФ для поддержки
ведущих научных школ РФ (№ НШ-22.2003.5), во время работы в
АГАУ (2004-2010 гг.) и в ИВЭП СО РАН (2009-2010 гг.).
Экспериментальная часть представленных в монографии исследований выполнялась: во время полевых испытаний проницаемости грунтов методом налива в скважины на геологоизыскательской практике в составе второго бурового отряда
(«Алтайгипроводхоз», 1986 г.); в экспедициях по ландшафтному
планированию (АГАУ, АлтГУ, 2004 г.) и изучению состояния
русла Бурлинского магистрального канала и прилегающей тер8
ритории (АГАУ, 2007 г.); при рекогносцировочном обследовании канала в 2009 г. в рамках государственного контракта
№ 08/20 ИВЭП СО РАН «Исследование современного состояния и научное обоснование методов и средств обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственного комплекса в
бассейнах рек Оби и Иртыша» [102]. Установлены коэффициенты шероховатости русла канала на 01.08.2007 и 27.07.2009 гг.,
характер эрозионных процессов, протекающих на его откосах и
прилегающей территории: составлены карты-схемы шероховатости русла 4 бьефов и карта эрозионной опасности.
Результатами работы являются численно реализованная математическая модель взаимодействия поверхностных и грунтовых вод в зоне магистрального канала. Модель вошла в сборник
региональных программ, предложенных учеными Алтайского
края агропромышленному комплексу [295]. Созданная программа, прошедшая государственную регистрацию, позволяет моделировать различные варианты эксплуатации канала и получать
карты гидроизогипс территории [252].
Реализация модели взаимодействия потока воды в канале и
уровней грунтовых вод на прилегающей территории представляет научный интерес, имеющий практическую ценность, и демонстрирует новые возможности в применении информационных технологий в водном хозяйстве.
Авторы выражают благодарность А.А. Цхаю, д.т.н., профессору, заведующему международной кафедрой ЮНЕСКО «Экологическое образование в Сибири» при АлтГТУ и А.Т. Зиновьеву, к.ф.-м.н., заведующему лабораторией гидрологии и геоинформатики ИВЭП СО РАН за научное обсуждение и содействие
в проведении исследований.
9
1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ
ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Системный подход —
основа научного исследования
Системный подход – направление методологии специальнонаучного познания и социальной практики, в основе которого
лежит исследование объектов как систем (Блауберг, 1976; Садовский, 1976).
Наиболее краткое и ёмкое понятие «системы» принадлежит
Л. Берталанфи (1968), рассматривающего систему как комплекс
элементов, находящихся во взаимодействии. Он же первым
предложил термин «системный подход», создавая первую программу построения общей теории систем (Берталанфи, 1969,
1973).
«Исследовать какой-либо объект системно – значит исследовать его как целое, обладающее некоторой структурой, состоящее из многих взаимосвязанных элементов» [91, с. 33]. Любая
система обладает способностью делиться на подсистемы и входить в системы высшего порядка, обладающие большим содержанием, чем сумма, содержащая подсистему (Аверьянов, 1985).
Система сама по себе – это субъективное образование, зависящее от наблюдающего за объектом, так как все аспекты анализа формируются извне, и получающая при рассмотрении
структура определяется целью исследования (Гедич, 1975).
«Принцип системности … требует рассмотрения любого
объекта как системы и, в свою очередь, как элемента более
масштабной системы, а также учета взаимосвязей между элементами и субсистемами, обеспечивающими целостность объекта – системы» [146, с. 82].
Как отмечал Л.Н. Гумилев, «любая теория или концепция
держится на предпосылках, справедливость которых не вызывает возражений у научного сообщества» [84, с. 275]. В науке известно довольно большое число принципов системного подхода
(Вартовский, 1988; Клир, 1990 и др.). По-разному сформулированные, но в любом изложении они являются абстракциями, т.е.
10
обладают высокой степенью общности и пригодны для любых
приложений. Принципов системного подхода необходимо придерживаться при выполнении любых системных исследований
(Гедич, 1975).
В данной работе мы опираемся на следующие принципы, позволяющие выстроить логику научного познания:
– принцип причинности: всякое изменение состояния системы связано с определенной совокупностью условий (причин),
порождающих это изменение. Раскрытие причин явлений делает
возможным их предсказание и воспроизведение. Причина изменения состояния системы всегда лежит вне системы. Чтобы понять поведение системы, необходимо выйти из системы в надсистему;
– принцип оптимальной эффективности: максимальная эффективность функционирования достигается на грани устойчивости системы, но это чревато срывом системы в неустойчивое
состояние;
– принцип квалитета: качество и эффективность системы могут быть оценены только с точки зрения надсистемы. Качество
системы: обобщенная положительная характеристика, выражающая степень полезности системы для надсистемы. Под эффективностью понимается нормированный к затратам ресурсов
результат действий или деятельности системы в определенном
интервале времени.
Системный подход предполагает вычленение системы из окружающей среды, оценивание внешних и внутренних связей,
разделение системы на уровни и осуществление поиска ее оптимальной структуры или обнаружение имеющихся закономерностей или противоречий.
1.2. Система стока на речном водосборе
Грунтовые и поверхностные воды являются компонентами
системы стока на речном водосборе, где присутствуют практически все основные процессы гидрологического цикла вод суши. Современные представления о механизме формирования
стока раскрываются в ряде работ Л.С. Кучмента, Б.С. Маслова
(2009) и др. [154, с. 18-20; 155, с. 9-17].
11
В самом общем виде на водосборах (рис. 1.1) поступающая в
виде жидких осадков вода (1) частично перехватывается растительностью – кронами деревьев и травяным покровом (2).
Рис. 1.1. Схема стока на речном водосборе
Стекая по стволам деревьев (3), значительная ее часть достигает поверхности водосбора, а оставшаяся – испаряется (4). Дождевые осадки на поверхности водосбора начинают впитываться почвой и просачиваться в более глубокие слои (5). После заполнения поверхностных понижений (поверхностное задержание), вода стекает вдоль речных склонов, создавая склоновый
сток (6) и попадает в речную сеть (7). Попавшая в почву вода,
передвигающаяся вдоль склона, создает внутрипочвенный сток
(8) и тоже попадает в речную сеть. Вода, не попавшая в речную
сеть, испаряется (9) либо просачивается в более глубокие слои
грунта, достигает уровня грунтовых вод и совершает движение
вместе с ними, формируя грунтовый сток (10). При образовании
талого стока рассмотренная схема дополняется процессами выпадения снега, формирования снежного покрова, испарения,
12
снеготаяния и задержания воды в снеге. Зона A на рисунке 1.1
демонстрирует взаимодействие грунтовых вод и вод руслового
стока.
При строительстве магистральных каналов на водосборах
возникают поверхностные искусственные водотоки, определяющие новые составляющие водного баланса данной территории: водозабор, транзитный сток, потери воды на фильтрацию с
дальнейшим ее просачиванием в грунтовые воды, потери на испарение с вновь образуемой водной поверхности и т.д.
При моделировании процессов на водосборе в зависимости
от решаемых задач может быть различна полнота охвата процессов 1-10, или акцент может ставиться на моделировании поверхностного (6), речного (7) или талого стока, или на изучении
процессов транспирации влаги растениями (4), другими словами
– на любом процессе гидрологического цикла (рис. 1.1). Кроме
того, модели могут различаться по характеру связи входных и
выходных данных и по используемому математическому аппарату (рис. 1.2) (Кучмент, 1983, 1993; 2008; Гельфан, 2007; Корень, 1991; Михайлов, 2000; Полянин, 2003 и др.).
Рис. 1.2. Классификация моделей стока
13
В детерминированных моделях заданным входным данным
соответствует единственное решение, например, в виде временной и (или) пространственно-распределенной функции. В гидрологии они представлены следующими видами:
а) модели типа «черный ящик», где устанавливается зависимость между, например, осадками и рядами стока, при этом
получаемые коэффициенты уравнений не имеют физической
сущности;
б) динамические модели с сосредоточенными параметрами: модель гидрологического института (Великобритания) для
определения часовых значений речного стока; реакция водосбора на выпавшие осадки в горных районах в умеренном климате
TOPMODEL (Великобритания); модель половодья НЕС-1
(США); модель формирования дождевого стока, снегонакопления и снеготаяния HBV (Швеция); модель Гидрометцентра России (Корень, 1991); модель формирования гидрографа стока на
равнинных реках (Жидиков, 1982), горных реках и водохранилищах Гидрометцентра России [230-232]; модель лесного водосбора (Назаров, 1988); модели стока в различных географических условиях (Абальян, 1976; Бураков, 1978; Фалько, 2002),
модели ИВЭП СО РАН [59, 234-236, 311] и др.
в) динамические модели с рассредоточенными параметрами: Европейская гидрологическая система (сокращённо –
SHE), отражающая процессы гидрологического цикла; SHETRAN
(университет Ньюкасл, Великобритания) и МIKE-SHE (Датский гидравлический институт), описывающие процессы гидрологического цикла, транспорт наносов и растворенных веществ;
модель с распределёнными параметрами гидрологического института Великобритании (IHDM); двумерная гидрологическая
модель САSС2D (США) с распределёнными параметрами, имитирующая гидрологическую реакцию водосбора на выпадающие
осадки с типичным размером расчётных ячеек в 30-150 м; двумерная физико-математическая модель В.Н. Демидова и
Л.С. Кучмента, учитывающая поверхностный и подповерхностный сток на склонах водосбора, сток в русловой сети, влагоперенос в зоне аэрации, перехват осадков растительностью с расчётными ячейками 1 км2 (Демидов, 1975, 1977, 1978, 1979; Кучмент, 1983, 1993; Назаров, 1990).
14
В стохастическом моделировании на входе используются
законы распределения эмпирической или аналитической вероятности гидрологических характеристик, а на выходе получается закон распределения исследуемой величины. Отсюда вытекает основное применение стохастических моделей – в гидрологических расчётах при водохозяйственном строительстве и проектировании (СП 33-101-2003).
В стохастическом моделировании может применяться весь
набор математических моделей, подобных детерминированному
подходу. В последнее время наибольшее распространение получили динамико-стохастические модели, где компьютерные
программы осуществляют построение кривых распределения
вероятностей характеристик речного стока по статистическим
характеристикам входных величин и учёте эмпирических связей
стока с метеорологическими факторами (Кучмент, 1993, 2008;
Виноградов, 1988; Болгов, 2005; Гельфан, 2007 и др.). Модели
имеют следующую структуру обработки данных: «генератор погоды» (имитация) – характеристики стока – кривые распределения стока. Подробный перечень основных особенностей существующих динамико-стохастических моделей формирования
стока со случайными входами приведен в монографии
А.Н. Гельфана [62, с. 13-16].
Положительная сторона в использовании данного моделирования заключается в том, что статистические характеристики и
зависимости, полученные на основе рядов метеорологических
элементов более устойчивы, чем характеристики и зависимости,
построенные по рядам стока. Кроме того, разнообразное сочетание метеорологических элементов при сравнительно небольшом
диапазоне изменений приводит к существенно большим колебаниям стока. В связи с этим по сравнительно коротким рядам метеонаблюдений могут быть установлены величины стока, определение которых путём непосредственных наблюдений потребовало бы гораздо большего периода времени.
В гидрологии изучение, математическое описание и компьютерное моделирование движения грунтовых и поверхностных
вод может так же выполняться как в рамках моделирования стока или выступать в качестве отдельно формулируемой задачи.
15
Начиная с 60-х годов ХХ в. в практике гидрологических расчетов формирования подземных вод получил распространение
аналитический метод, позволяющий определять питание грунтовых вод сверху, инфильтрацию осадков, испарение грунтовых
вод, разность между притоком и оттоком грунтовых вод в горизонтальном направлении, перетекание их в вертикальном направлении (Лебедев, 1963, 1976; Полубаринова-Кочина, 1977;
Веригин, 1977; Аверьянов, 1982). В основу аналитического метода положено решение дифференциальных уравнений неустановившегося движения подземных вод в разных геологогидрологических условиях. В инженерных технологиях существовало много различных приближенных способов интегрирования. С.В. Аверьянов нелинейное дифференциальное уравнение
заменил линейным, при этом ошибка расчетов не превышала
20% (Маслов, 2009).
В это же время возможности, предоставляемые развитием
компьютерных технологий, позволили на основе дифференциальных уравнений плановой фильтрации Буссинеска получать
эффективные численные решения. Но при этом влияние поверхностного стока задавалось заранее или рассчитывалось по независимым формулам (Жернов, 1971, Рыбакова, 1980, Ломакин,
1982 и др.).
Аналогично в ряде моделей для расчетов течений в системах
открытых русел, основанных на одномерных уравнениях СенВенана, фильтрационным питанием пренебрегали либо рассчитывали его по эмпирическим формулам (Атавин, 1975 и др.).
Обзоры трудов по математическому моделированию взаимодействия поверхностных и подземных вод приведены в монографиях (Кучмент, 1983; Антонцев, 1986 и др.). Наиболее ранняя работа на данную тему принадлежит Р. Фризу, который
предложил трехмерную модель фильтрации вдоль русла реки
(1972).
Основываясь на работах [176, 206, 229, 306], С.Н. Антонцев,
Г.П. Епихов, А.А. Кашеваров в монографии «Системное математическое моделирование процессов водообмена» (1986) рассматривают принципы построения моделей взаимосвязанных
16
процессов динамики поверхностных и подземных вод в региональном масштабе и их основные уравнения:
1) уравнения фильтрации Буссинеска (УФБ) для описания
фильтрации несжимаемой жидкости в области G(x, y, z), где
z – высота, ограниченная водоупором и положением свободной
границы жидкости – уровнем грунтовых вод;
2) одномерные уравнения фильтрации Буссинеска вдоль линий тока (ОУФБ), где область фильтрации в плане разбивается
на ленты тока Ωi , которые начинаются на водоразделе и заканчиваются на водотоках или водоемах;
3) уравнение влагопереноса в ненасыщенной зоне (УВП), где
фильтрация представляется многофазным течением жидкой и
газовой фазы и справедливы следующие утверждения: скелет
грунта не деформируем, давление газовой фазы принимается
равным атмосферному, движение воды в почве происходит под
действием гравитационных и капиллярных сил и закон Дарси
справедлив при любом насыщении грунта;
4) уравнения течений в открытых водотоках Сен-Венана
(УСВ) для описания неустановившегося медленно изменяющегося течения для двух искомых функций уровня воды в реке z(s,
t) и расхода потока Q(s, t), где t – время, s – пространство, определяемое координатами x, y;
5) уравнения диффузионных и кинематических волн (УДВ,
УКВ), подходящие для большинства рек и каналов, получаются
в результате ряда допущений и упрощений уравнения СенВенана, как-то: представление скорости потока в виде однозначной зависимости от глубины h, совпадение знака уклонов
дна и свободной поверхности воды и т.д.;
6) уравнения склонового стока на поверхности водосбора,
наиболее полно описываемые двумерными уравнениями СенВенана.
В данной работе при моделировании совместного движения
грунтовых и поверхностных вод использовалась система уравнений фильтрации Буссинеска (УФБ) и уравнения диффузионных волн (УДВ).
17
1.3. Бурлинский магистральный канал
как элемент Бурлинской ООС
Бурлинская оросительно-обводнительная система относится
к незавершенным крупным мелиоративным системам Алтайского края и имеет несколько проектов разных лет создания с отличающимися проектными показателями (рис. 1.3) [11, 12, 103].
Рис. 1.3. Схема Бурлинской ООС в 1978-1991 гг.:
1 – часть территории Алтайского края; 2 – магистральный канал;
проектные массивы орошения очередей строительства: 3 – первой,
4 – второй; 5 – третьей; 6 – лиманное орошение
Изменения в экономических возможностях, мелиоративных
потребностях землепользователей и в структуре собственности
к 2003 г. по сравнению с 1990 г. привело к пересмотру институтом «Алтайводпроект» целей системы, объемов и местоположений площадей орошения. Русло реки Бурлы будет использоваться в качестве водотока для перераспределения обской воды в
целях наполнения системы Бурлинских озер (подача расхода
18
5 м3/с), а также в перспективе в Немецком районе возможен переход с подземных вод на озерные воды в качестве источника
орошении (подача расхода 10 м3/с) [274].
Зона влияния Бурлинской ООС располагается в пределах
Бурлинского речного бассейна, части Обского бассейна
(рис. 1.4) и характеризуется сложным сочетанием, взаимной
вложенностью и пересечением природных, технических и социально-экономических, административных систем [25, 26].
В административном отношении зона влияния Бурлинской
ООС на территории Алтайского края лежит в пределах 4 районов: Крутихинский, Панкрушихинский, Хабарский, Бурлинский. Магистральный канал, являющийся началом Бурлинской
ООС, соединяющий Обской и Бурлинский бассейны, располагается в Крутихинском районе Алтайского края.
Рис. 1.4. Административное районирование и водосборные бассейны
зоны влияния Бурлинской ООС:
1 – бассейн р. Бурлы; 2 – бассейн р. Оби; 3 – другие речные бассейны;
4 – среднегодовой поверхностный сток, мм; 5 – граница РФ;
6 – граница Алтайского края; 7 – граница административных районов
Алтайского края; 8 – Бурлинский магистральный канал
В случае перехода Немецкого национального района с подземных вод на озерные источники орошения для уже имеющих19
ся площадей, зона влияния системы будет захватывать северную
приграничную часть Кулундинской бессточной области, и она
будет функционировать не только как обводняющая система, но
и оросительная (мелиоративная).
1.4. Почвы и агроландшафты как системные объекты
Системный подход к изучению природных объектов и начало
формирования ландшафтного подхода в сельскохозяйственной
деятельности были заложены в 1883-1889 гг. естествоиспытателем, основателем генетического почвоведения В.В. Докучаевым
в представлениях о природных единствах. Им сформулированы
следующие основные положения.
1. Почва – это естественно-историческое тело, которое образуется при взаимодействии факторов почвообразования: материнской породы, растительности и животных, климата, рельефа,
геологического возраста страны.
2. Если известны факторы почвообразования, то границы тех
или иных почв могут быть выявлены с подлинно научной точностью (Докучаев, 1883).
3. Изучать почвы, их генезис, свойства и управлять их плодородием необходимо в неразрывной связи с факторами почвообразования (Докучаев, 1892).
Учение о широтных (горизонтальных) и вертикальных «естественно-исторических» зонах составило главное содержание
русской научной школы в физической географии (Докучаев,
1899а, 1899б). В.В. Докучаев настаивал на необходимости разработки комплекса агрономических и лесомелиоративных мероприятий, которые соответствовали бы особенностям той или
иной зоны (Докучаев, 1951). В 1892 г. в книге «Наши степи
прежде и теперь» был изложен план борьбы с засухой, поразившей черноземную полосу России в 1891 г., который предусматривал комплекс мер воздействия на всю природу степной зоны
(Докучаев, 1892).
Данные исследования были продолжены многочисленной
плеядой его учеников и последователей (Неуструев, 1930; Раменский, 1938; Фридланд, 1972; Николаев, 1987; Каштанов,
1974, 1992, 1994 и др.).
20
Используя современные понятия, можно резюмировать, что в
основе почвообразовательного процесса лежит совокупность
процессов взаимодействия почвенных фаз (твердой, жидкой, газовой и живой), а также обмен веществ и энергий между почвой
и другими природными телами (растительность, атмосфера,
грунтовые воды, почвообразующие породы) (Роде, 1947, 1972).
В результате активной деятельности человека появился еще
один фактор почвообразования – хозяйственная деятельность
человека, и в конце ХХ в. он стал носить глобальный характер
(Ганжара, 2001). Воздействие на почвообразовательный процесс
осуществляется как прямо (например, мелиоративные мероприятия), так и опосредованно через влияние на биосферу, атмосферу и гидросферу.
Оросительно-обводнительные системы, в том числе и Бурлинская ООС, являются частью хозяйственной деятельности человека и влияют в первую очередь на водный режим, затем,
опосредованно, – и на остальные режимы почв (рис. 1.5).
То, что является факторами почвообразования для целостной
системы «почвы», при переходе к надсистеме приобретает вид
компонентов.
Природной надсистемой по отношению к почвам является
ландшафт, включающий в себя и систему «почвы». Одно из
первых научных определений ландшафта дал в 1913 г. российский географ Л.С. Берг, понимая под ландшафтом гармоничное
сочетание природных компонентов (рельефа, климата, почв,
растительного покрова), очерченное естественными границами
(Берг, 1958).
В дальнейшем представление о ландшафте развивалось
(Troll, 1950; Раменский, 1938; Григорьев, 1956; Саушкин, 1946;
Солнцев 1963; Сочава, 1963; Арманд, 1975 и др.). На настоящий
момент понятие географического ландшафта может быть описано следующим образом: конкретная территория, однородная по
своему происхождению и истории развития, обладающая единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, единообразным сочетанием гидротермических
условий, почв, биоценоза и закономерным набором морфологических частей – фаций и урочищ.
21
ПОЧВЫ
СВОЙСТВА И
РЕЖИМЫ ПОЧВ
ФАКТОРЫ
ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
Материнские породы
Рельеф
Физикомеханические
свойства
Водные свойства
и режим
Грунтовые и
поверхностные воды
Климат
Солевой режим
Тепловые свойства и режим
Биологические, растительные сообщества
Хозяйственная деятельность
человека
ОРОСИТЕЛЬНООБВОДНИТЕЛЬНЫЕ
СИСТЕМЫ
Биологические
свойства и питательный режим
Воздушные свойства и режим
Рис. 1.5. Влияние оросительно-обводнительных систем
на факторы почвообразования и режимы почв
Хозяйственная деятельность человека внесла изменения в
большинство природных ландшафтов Земли, сохранив, однако,
естественные факторы развития. Для обозначения ландшафта,
измененного деятельностью человека, используется термин «антропогенный ландшафт». Разновидностью антропогенного
ландшафта является культурный (Cаушкин, 1946) и техногенный (Федотов, 1985) ландшафты. А если деятельность человека
связана с сельскохозяйственным производством, то используется термин «агроландшафт», под этим подразумевают антропогенно измененные природные ландшафты, в пределах которых
наблюдается тесное взаимодействие природных компонентов с
элементами систем земледелия и организации территории.
22
Под агроландшафтом также понимается участок земной поверхности, обычно ограниченный естественными рубежами, состоящий из комплекса взаимодействующих природных компонентов и элементов системы земледелия с признаками единой
экологической системы. На рисунке 1.6 представлена структура
агроландшафта, составленная в соответствии с исследованиями
(Лопырев, 1995, 2001; Преображенский, 1972; Диденко, 1999;
Каторгин, 2002).
А.Н. Каштанов (1992) определяет агроландшафт как «сложную территориальную экологическую и биоэнергетическую
систему, где все взаимосвязано и сбалансировано. Одновременно же это и база для сельскохозяйственного производства».
Агроландшафты
Природная подсистема
Компонентная
Рельеф
Подстилающие
породы
Микроклимат
Подземные и
грунтовые воды
Поверхностные
воды
Почвы
Антропогенная подсистема
Морфологическая
Компонентная
Культурные,
синантропные
растения и
животные
Условно
ненарушенные
комплексы
Слабонарушенные
комплексы
Строения,
дороги,
каналы,
насосные
станции,
оросительные
трубопроводы,
дренаж т.п.
Антропогенные
комплексы
Минеральные и
органические
удобрения
Техногенные
комплексы
Растительный
покров
Вода при
орошении
Рис. 1.6. Структура агроландшафта
23
Морфологическая
Богарное
земледелие
Садоводствоогородничество
Пастбищное
животноводство
Орошаемое
земледелие
Лиманное
орошение лугов
В отличие от природного комплекса агроландшафт формируется в результате взаимодействия косной, биокосной естественной основы и антропогенного использования с искусственно налагаемыми и поддерживаемыми агроценозами (Зворыкин, 1984).
В природопользовании, где предметом исследования является характер использования человеком природы, применяется
термин «природно-антропогенная система» (Бауэр, 1971; Куражсковский, 1969). Различают рациональное и нерациональное
природопользование, которое отличается по содержанию, когда
речь идет о неисчерпаемых, исчерпаемых (невосполнимых –
восполнимых) ресурсах (Реймерс, 1990). Почвы относятся к исчерпаемым восполнимым ресурсам. С точки зрения охраны ресурсов (охраны земель) необходимо направлять усилия на поддержание их продуктивности, плодородия, а эксплуатация (земледелие, сельское хозяйство) должна обеспечивать экономически эффективную, комплексную безотходную технологию и сопровождаться мероприятиями по предотвращению ущерба
смежным видам ресурсов и заниматься вопросами улучшения
земель (мелиорация, рекультивация земель).
Подобно понятиям природных и природно-антропогенных
систем в географии также разрабатывались положения о геосистемах (Сочава, 1963; Исаченко, 1965; Арманд, 1975 и др.).
В.С. Преображенский расширяет понятие геосистемы, создавая
учение о геотехнических системах и агроценозах. Открывается
возможность понимать и исследовать земли, используемые в
сельском хозяйстве как природно-производственные объекты,
состоящие из двух взаимодействующих блоков: природного и
сельскохозяйственного (Преображенский, 1966, 1988; Ретеюм,
1972).
В терминах «природно-антропогенной системы» и «геосистемы» агроландшафт является интегральной территориальной геосистемой культивационного (сельскохозяйственного) типа, состоящей из двух взаимодействующих подсистем – природной и
антропогенной, а также набора более мелких природно-сельскохозяйственных геосистем, в совокупности решающих проблемы
продовольственного обеспечения (Шальнев, 1997; Диденко,
1999).
24
В результате хозяйственной деятельности природная подсистема антропогенезируется, происходит изменение ее структуры,
возникают зачастую негативные ответные реакции на хозяйственное воздействие: эрозия почв, вторичное оглеение, вторичное засоление почв, замена видового состава растительности и
т.д. В идеале оптимизация природно-сельскохозяйственной среды должна приводить к высокой продуктивности и к динамической устойчивости сельского хозяйства. Рядом исследователей
отмечается усиливающаяся зависимость природной подсистемы
агроландшафта от постоянно увеличивающейся антропогенной
энергии (Pimentel, 1980, 1983; Шальнев, 1998).
Почвоведение, агробиология, агроклиматология, агрохимия,
агрофизика, агрономия, мелиорация и другие сельскохозяйственные науки, так или иначе, занимаются изучением компонентов агроландшафта.
В нашей стране в последнее время часто используется ландшафтно-региональная основа в исследованиях (Мильков, 1978;
Рябчиков, 1972; Сомова, 1979; Николаев, 1987 и др.), ландшафтный подход в изучении агросистем (Володин, 1999; Кирюшин, 1996; Котлярова, 1999; Постолов, 1999 и др.). Почвенная съемка в США уже многие годы проводится с ландшафтных
позиций (Kellog, 1951, Stallings, 1957).
В целом, ландшафтный подход является ветвью общего системного подхода, в основе которого лежит идея целостности исследуемых объектов и единства их внутренней динамики (Преображенский, 1988; Демек, 1977). Суть ландшафтного подхода
состоит в системном анализе взаимодействия природной и антропогенной составляющих в современных ландшафтах и оценке результатов изменений и последствий в окружающей среде.
В результате интеграций подходов разработан ряд концепций
на ландшафтной основе: формирования высокопродуктивных
экологически устойчивых агроландшафтов и совершенствования систем земледелия на ландшафтной основе [123]; ландшафтной контурно-мелиоративной системы земледелия (Каштанов, 1992); ландшафтного земледелия (Храмцов, 1996); адаптивно-ландшафтных систем земледелия (Кирюшин, 1996). Накопленный опыт позволяет вывести сельскохозяйственное землепользование на качественно новые уровни, названные ланд25
шафтными (Храмцов, 1996), ландшафтно-экологическими (Теплицын, 1995), системно-экологическими (Годзевич, 1993).
Бурлинский магистральный канал, являясь гидротехническим сооружением, выполненным на отчуждаемых под канал
землях, представляет собой геотехническую систему. На границе отвода земель происходит взаимодействие двух систем: агроландшафтов хозяйств Крутихинского района и геотехнической
системы – магистрального канала. Карта-схема, приведенная на
рисунке 1.7, выполнена с использованием работ [24, 25, 32, 108].
Для специфических задач по прогнозированию воздействий
магистрального канала, проходящего через земли сельскохозяйственного пользования, важно выявить закономерности взаимодействия компонентов агроландшафта и геотехнической системы и смоделировать результаты такого взаимодействия при различных режимах работы канала.
При этом под агроландшафтами понимаются антропогенно
измененные природные ландшафты, в пределах которых наблюдается тесное взаимодействие природных компонентов с элементами систем земледелия и организации территории (обозначения землепользователей 1-6, 8 на рис. 1.7).
Поскольку характер землепользования в пределах ландшафтной однородности определяет характер антропогенного изменения территории в процессе производства сельскохозяйственной
продукции, то границы фермерского землепользования будут
дробить территорию на более мелкие однородные агроландшафтные «единства» (обозначение «Ф» на рис. 1.7). В связи с
этим мы можем характеризовать агроландшафты прилегающих
территорий, структурируя их по двум критериям: по землевладению и внутри землевладений – по характеру использования
земель (12А и 12Б на рис. 1.7). Кроме того, рассматривание агроландшафтной структуры на уровне почвенных контуров позволяет решать вопросы охраны земель. Выявление несовпадения границ природных ландшафтов и сложившихся агроландшафтов имеет большой практический потенциал для оптимизации землепользования (Кочергина, 2007; Смоленцева, 2007), но
не являются предметом текущего исследования.
26
27
Рис. 1.7. Агроландшафты, граничащие с Бурлинским МК:
1 – пашня; 2 – залежи; 3 – сенокосы; 4 – сенокосы коренного улучшения; 5 – пастбища; 6 – пастбища коренного
улучшения; 7 – леса; 8 – лесополосы; 9 – колки; 10 – кустарник; 11 – болота низинные осоковые;
12 – границы (А – землепользований, Б – угодий); 13 – обрывы;
обозначения землепользователей на карте-схеме:
1 – ТОО «Рассвет»; 2 – ТОО «Яблочное»; 3 – ТОО «Подборный»; 4 – ТОО «Боровое»;
5 – администрация Крутихинского СС; 6 – администрация Подборнинского СС; 7 – администрация
Прыганского СС; 8 – Панкрушихинский мехлесхоз; Ф – крестьянское (фермерское) землепользование
В связи с вышесказанным термин «агроландшафт» будет использоваться далее для обозначения природного комплекса, состоящего из природных фаций (уровень почвенных контуров),
закономерно сочетающихся в пространстве и антропогенно измененных сельскохозяйственной деятельностью.
Структура использования земель, прилегающих к Бурлинскому магистральному каналу, выглядит следующим образом
(преимущественный вид землепользования указан первым):
ТОО «Рассвет» – пашня, залежи, пастбища, лесополосы; ТОО
«Яблочное» – пашня, залежи, сенокосы, лесополосы; ТОО
«Подборный» – пашня, сенокосы, пастбища, пастбища коренного улучшения, лесополосы; ТОО «Боровое» – пашня, пастбища;
администрация Крутихинского СС – пастбища, залежи; администрация Подборнинского СС – пастбища; администрация Прыганского СС – пастбища, пашня; фермерские хозяйства – пашня.
Агроландшафтами не являются земли Панкрушихинского мехлесхоза (землепользователь 8 на рис. 1.7), селитебные территории населенных пунктов Крутиха, Подборное, Прыганка. Поскольку одной из целей данной работы является установление
границ зон влияния канала, то в данном разделе площади угодий
не приводятся.
В рамках данной работы будут рассматриваться вопросы
фильтрации воды из канала, прогнозы изменения УГВ на прилегающей территории, прогнозы изменения водных почвенных
режимов прилегающих земель. Учитывая принцип причинности
в системном подходе, для выявления связей, осуществления
предсказаний необходимо обозначить и обязательно рассматривать целостную «надсистему», в которую входят в качестве
«элементов» почвы и грунтовые воды данной территории. Рассмотрение проблемы на уровне агроландшафтов позволяет выходить на уровни управления, которые определяют в конечном
итоге морфологическую составляющую антропогенной подсистемы агроландшафтов (рис. 1.7).
28
1.5. Информационная база и методы исследования
Данная работа опирается на следующие научные источники:
- данные из научных статей, книг, журналов, монографий,
опубликованных тезисов и докладов научных конференций, авторефератов и диссертаций;
- официальные документы – кодексы, законы, бассейновые соглашения, целевые программы правительства РФ [55, 93, 192, 193];
- статьи сотрудников ИВЭП СО РАН по Бурлинской ООС
[86, 87, 227];
- проектная документация институтов «Ленгипроводхоз»,
«Алтайгипроводхоз», «Алтайводпроект» по строительству Бурлинской ООС разных лет исполнения [162-168, 173, 225, 253-255,
273, 274];
- отчеты по НИР выполненные ЛГМИ для опорных разрезов
на ключевых участках для 1 и 2 очередей орошения, материалы
ЛГВХ, ЗСГВХ РФ [222, 223];
- материалы литологических разрезов, карт, научных статей
сотрудников Сибирского научно-исследовательского института
гидротехники и мелиорации (СибНИИГиМ), выполненные для
мелиоративных систем зоны Сибири: Алейской ОС, Барлыкской
ОС, Боргойской МС, системы Хакасии и проектируемой Бурлинской ОС [65];
- почвенные карты АлтайНИИГипрозема (1:500000, 1:100000),
почвенные описания к картам и материалы почвенных разрезов,
полуразрезов, прикопок, выполненные в 1986 году Львовским
госуниверситетом для хозяйств Крутихинского района Алтайского края [210-212];
- сельскохозяйственные карты Сибземкадастрсъемки и изданные на их основе атласы с картами различного масштаба
[24-27];
- гидрологические ежегодники Западно-Сибирского регионального научно-исследовательского гидрометерологического
института наблюдений с 1936 по 2007 гг.;
- материалы гидрогеологических изысканий на территории
Крутихинского района под проектировавшиеся массивы орошения, выполненные автором в составе 2-го бурового отряда экспедиционной партии института «Алтайгипроводхоз» (1986 г.);
29
- полевые материалы 6 экспедиций по изучению трассы Бурлинского магистрального канала и прилегающих территорий в
апреле-июле 2007, июле 2009 гг.;
- космические снимки Земли 2005-08 гг. на сайтах http://maps.
google.com, http://earth.google.com.
На основе системного подхода, в работе комплексно используются методы аналогов, топографического дешифрирования
снимков, инженерно-геологических исследований, расчетноаналитические и методы математического моделирования и
прогнозного анализа.
Метод аналогов предполагает изучение аналогичных систем
и каналов, строительство которых уже завершено и имеется
многолетний опыт их эксплуатации.
Алейская оросительная система с 1934 г. взаимодействует с
природными системами различного уровня (Казанцев, 1976).
Длительный и успешный опыт эксплуатации выявил и ряд сопутствующих негативных явлений: подъем уровня грунтовых
вод, вторичное засоление, подтопление инженерных сооружений, жилых районов; заболачивание. Начиная с 1984 г. учеными
АГАУ разрабатывались программы мелиоративных исследований на территории Алтайского края. Объектами исследований
были черноземы южные, каштановые, лугово-черноземные почвы Алейской оросительной системы I и II очереди (Бурлакова,
1986, 1988; Морковкин, 1991 и др.).
Рядом ученых и научных коллективов выполнялось различное мелиоративное районирование области влияния Кулундинского канала: почвенно-мелиоративное (Ковалев, 1967; Угланов,
1979), гидрогеолого-мелиоративное (Акуленко, 1979), гидродинамическое (Федосова, 1978б), агрогеологическое (Мосиенко,
1972), ландшафтно-индикационное (Викторов, 1976; Винокуров,
1985, 1986; Цимбалей, 1983, 1985 и др.), природно-мелиоративное (Винокуров, 1988). Это позволило взглянуть на объект исследования с точки зрения многоотраслевой направленности.
Кроме того, выполнялся анализ гидрографии и водных ресурсов
в зоне Кулундинского канала и рек Алтайского региона, а также
анализ влияния водохозяйственных объектов на окружающую
среду (Чураков, 1982, 1991, 1993).
30
Гидрогеолого-мелиоративные особенности Бурлинской ООС
и проектировавшихся ранее участков орошения освещались в
работах О.Г. Воробьева, Э.Г. Крылова, Г.А. Скобина, Ю.Н. Акуленко, М.И. Рыжковского, П.А. Ляшенко, Е.Д. Кошелевой
[11, 12, 222, 223]. Аспекты гидрологии и поверхностного стока
р. Бурлы рассматривались в трудах [134, 222, 227, 272, 273].
Обширный фактический и многосторонний материал по
Алейской ООС и Кулундинскому каналу способствовал формулированию научной проблемы работы, а наработанные подходы
были учтены в анализе структуры будущего влияния Бурлинского канала. При изучении разных аспектов взаимодействия
Бурлинского магистрального канала с прилегающими территориями использовались как методы полевых наблюдений, так и
вычислительные методы и методы математического моделирования.
Картографирование, применяемое в данном исследовании в
средах ГИС (ArcGIS) и САПР (Компас 3D), отображающее многофакторную ландшафтную и геотехническую информацию, дало возможность наиболее удобного обзора характеристик на
большой площади и сопоставления их значений в разных частях
рассматриваемой территории. С другой стороны, путём интерполяции становится возможным определение значения характеристик в любой отдельной точке. Итогом картографического
анализа в обозначенной области исследования является установление ареалов воздействий антропогенных и природных
факторов. Формой прогноза являются тоже соответствующие
карты ситуаций будущего.
В соответствии с ландшафтно-интерпретационным картографированием производство работ по изучению овражной эрозии на склонах Приобского плато нами выполнялось в 4 этапа
(Коновалова, 2005). На 1-м этапе создавалась ГИС территории
исследования, основанная на топографических картах, космических снимках различного разрешения. На 2-м – готовились материалы для проведения экспедиционных работ, производится первичная обработка данных, затем на 3-м этапе создавалась легенда
карты в соответствии с поставленными научно-прикладными задачами. В заключении реализовывались алгоритмы совместной
обработки данных этапов 1 и 3 в среде ArcGIS.
31
Поскольку крупные овражные системы различимы на космических снимках, то в качестве ГИС в первом шаге использовалась версия Google Earth (http://earth.google.com), предназначенная для свободного пользования. При топографическом дешифрировании цветных космических снимков спутника QuickBird
компании Digital Globe UTM (GoogleMaps) нами были выявлены
границы четырёх овражно-балочных систем. Подготовленные
материалы были использованы для планирования и проведения
экспедиционных работ. При реализации четвертого этапа использовались также результаты почвенных анализов (гранулометрический состав, гумус, pH водное, рН солевое) исследуемой
территории [210].
При проведении полевых исследований склонов Бурлинского канала измерение эрозионных, суффозионных и просадочных форм рельефа производилось рулеткой и геодезической
рейкой, измерение углов наклона и азимутов простирания – с
помощью горного компаса. При детальном изучении отдельных
форм рассматривались их продольный и поперечный профиль,
линейные размеры, глубина и стадия развития. Стадия развития
и степень активности эрозионных форм определялись в соответствии с методическими рекомендациями, изложенными в работах [198, 242, 256]. Координаты точек наблюдения определялись
с помощью GPS-приёмника (точность ±5 м). В группе эрозионных форм рельефа нами учитывались крупные промоины, эрозионные рытвины и овраги. При определении опасности развития и распространения эрозионных и просадочных форм мы
придерживались подхода, заложенного в рекомендациях из
СНиП 22-01-95 «Геофизика опасных природных воздействий»
(СНиП 22-01-95). Предложенные в рекомендациях критерии
были адаптированы исходя из особенностей развития процессов
водной эрозии на склонах берм канала.
При изучении степени зарастания русла канала в законсервированном, нерабочем состоянии использовались рекомендации для определения коэффициента шероховатости по характеру растительности, изложенные во «Временной методике
оценки ущерба, возможного вследствие аварии гидротехнического сооружения» (2001). Данная методика разработана ОАО
«Научно-исследовательский институт энергетических сооруже32
ний», «Научно-техническим центром энергонадзора за плотинами и энергосооружениями», АО институтом «Гидропроект»,
ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева».
При проектировании каналов в соответствии с требованиями
СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения» гидравлический расчет каналов в зависимости от принятой схемы водораспределения необходимо производить для установившегося (равномерного или неравномерного) или нестационарного режима движения воды. Для определения гидравлических характеристик потока для новых проектных расходов при
заданной геометрии канала, в соответствии с подходами принятыми в гидравлике, использовались итерационные методы (Чоу,
1969; Железняков, 1981; Чугаев, 1982). Нормальные глубины
наполнения канала hн = f (m, b, n, i, Q) при известных значениях
заложения откоса m, ширины канала по дну b, коэффициента
шероховатости русла n, уклона i и расхода Q при равномерном
движении воды были найдены расчетно-итерационным способом с использованием современных компьютеров и программного обеспечения класса «электронные таблицы» (Excel).
Моделирование неравномерного безнапорного установившегося движения воды в канале выполнялось в пять этапов:
1 – выбор математической модели движения воды в русле и ее
численная реализация; 2 – программирование и подготовка
электронного рельефа местности; 3 – моделирование процесса
движения воды в компьютерной среде; 4 – разработка формы
представления результатов; 5 – итоговый анализ.
Выбрана модель течения на основе одномерных нестационарных уравнений Сен-Венана, для решения которых постановка задачи содержит уравнение неразрывности:
∂W ∂Q
+
= 0,
∂t
∂x
и уравнение движения:
2
∂Q ∂  Q 2 
 ∂ (δ + h)  gn Q Q
+ 
= 0,
 + gW 
+
43
∂t ∂x  W 
 ∂x  WR
где t – время, с;
x – продольная координата вдоль русла, м;
33
(1.1)
(1.2)
W – площадь живого сечения, м2;
Q – расход, м3/с;
g – ускорение свободного падения, м2/с;
δ – отметка дна, м;
h – глубина потока, м;
n – коэффициент шероховатости;
R – гидравлический радиус, м.
Для решения этих уравнений (1.1) и (1.2) должны быть известны функции:
w = w( x, h), n = n ( x ) , δ = δ ( x), q = q( x, t ),
где w – площадь сечения, м2;
x – продольная координата вдоль русла, м;
h – глубина, м.
Заданные начальные условия:
W ( x,0 ) = W0 ( x ) , Q ( x,0) = Q0 ( x ).
Заданные граничные условия:
∂W
= 0.
W ( 0, t ) = W (t ), Q (0, t ) = Q (t )
∂x x = x
k
Для численной реализации использовался один вариантов
неявного метода расщепления по физическим процессам,
имеющий второй порядок аппроксимации по пространственной
переменной. Расчеты проводились с шагом по x – 4,9 м и с шагом по t – 20 с. Установление процесса при стационарных граничных условиях достигалось за 2000000 с.
Написанная программа предназначена для определения гидравлических параметров потока и может быть использована:
1) для определения гидравлических параметров каналов;
2) для оценок потока на заиляющие и размывающие скорости;
3) для расчета гидравлических параметров потока естественных водотоков.
При определении прогнозируемых потерь использовались
подходы разных авторов (Костяков, 1960; Зайдельман, 1996; Бакашев, 1973), в том числе и методика расчета фильтрационных
34
потерь, предложенная в монографии ИВЭП СО РАН (Винокуров,
1985). При этом для приведения неоднородного грунта к однородному слою рассчитывались средневзвешенные коэффициенты
фильтрации для зоны аэрации по рекомендациям, изложенным в
справочном пособии ВНИИ ВОДГЕО к СНиП 2.06.15-85 «Инженерная защита территории от затоплений и подтопления» [224].
В завершение подсчитаны потери по формулам Н.Н. Павловского в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.15-85 [262].
В прогнозном анализе опирались на разработанную терминологию и методологию прогнозирования в природопользовании (Емельянов, 2004), вводя временные и территориальные
единицы прогнозирования. Выполняемый в работе прогноз по
своему характеру является исследовательским, нацеленным на
определение характера изменений природной подсистемы агроладшафтов в зоне влияния канала исходя из тенденции развития
ситуации в прошлом и настоящем. Поскольку исследование
прошлого и настоящего является неотъемлемой частью прогнозного анализа, это предопределило необходимость рассмотрения проекта «Орошение в бассейне р. Бурлы. 1-я очередь
строительства» в исторической ретроспективе.
Численное моделирование совместного движения поверхностных и грунтовых вод было начато в 2004 г. для моделирования течения р. Оби по гранту Президента РФ для поддержки ведущих научных школ РФ (№ НШ-22.2003.5) (Цхай,
2002). Математическая модель, которой придерживались в рамках данной работы, основана на численных моделях процесса
водообмена в гидролитосфере [6, 20, 92]. Предложенное математическое описание движения подземных и поверхностных вод
является, во-первых, достаточно полным, во-вторых, реализуемым на доступных компьютерах, в-третьих, позволяющим в условиях Алтайского края собрать необходимую эмпирическую
информацию. Полученные результаты приведены в авторских
публикациях [131-133, 136-139, 141, 143].
Пространственная схема расчетной области приведена на рисунке 1.8, разностная сетка численного решения краевой задачи
– на рисунке 1.9.
35
Г
P2
P1
B2
P4
B1
P3
Рис. 1.8. Пространственная схема расчетной области:
Г – граница расчетной области; P1-P4 – русла рек; B1, B2 – водоемы
Рис. 1.9. Разностная сетка численного решения краевой задачи
Модель. Для описания фильтрации грунтовых вод используется уравнение Буссинеска в следующем виде:
∂H ∂ 
∂H  ∂ 
∂H 
µ
=  Tx ( x, y, H )
 + V ( x, y , t ) , (1.3)
 +  Ty ( x , y , H )
∂t ∂x 
∂x  ∂y 
∂y 
где x, y – декартовы координаты вдоль поверхности Земли, м;
t – время, с;
H – абсолютная отметка уровня подземных вод, м;
Tx, Ty – водопроводимость в направлениях x и y, м2/сут.
Tx, Ty определяются как:
 k x zkp − zn , H ≥ zkp
 k y zkp − zn , H ≥ zkp


Tx = k x ( H − zn ) , zn < H < zkp ; Ty = k y ( H − zn ) , zn < H < zkp ,


0, H < zn
0, H < zn


где kx, ky – коэффициенты фильтрации в направлениях x, y , м/сут.;
zn – отметка подошвы слоя, м;
zkp – отметка кровли слоя, м.
(
)
(
36
)
 µ * , H ≥ zkp
,
**
 µ , H < zkp
µ=
где µ* – коэффициент упругоемкости горизонта – количество
воды в единице объема водоносного пласта, которое
может быть выделено при снижении гидростатического
давления в нем на 1 кгс/см2;
µ** – коэффициент гравитационной водоотдачи;
V(x,y,t) – известный источник (сток), м3/с.
Характеристики приводились к единой размерности времени
и длин – секунды и метры соответственно.
Для определения течения в реках и каналах используется
уравнение диффузионных волн, являющихся упрощением уравнений Сен-Венана и применяемым для расчетов уровня воды в
равнинных реках. При этом предполагается, что сеть рек можно
представить в виде дерева (но не в виде графа).
∂ω ( s, z ) ∂ 
 ∂z  
(1.4)
= ψ ( s, z )ϕ    + d ,
∂t
∂s 
 ∂s  
где s – координата вдоль русла реки, м;
z – уровень воды в реке, м;
ω – площадь поперечного сечения потока, м2.
2
ψ = ω R 3 / n,
где n – коэффициент шероховатости Маннинга;
R – гидравлический радиус, м.
ϕ ( p) =
p sign( p ).
Боковой приток d:
d = d1 + d 2 + d3 ,
где d1 – склоновый сток;
∂H 

d 2 = − Tn ( x, y , H )
– поступление из грунтовых вод
∂n 

(здесь n – нормаль к руслу реки);
d3 – осадки и испарение.
37
Для моделирования уровня воды в водоемах используется
балансовое соотношение, где суммирование ведется по всем рекам, впадающим в водоем и вытекающим из него:
∂z
∂H


λ = − v∫  Tn ( x, y , H )
(1.5)
− d1  ds − ∑ (ψϕ )i + V λ ,
n
∂t
∂


i
где z – уровень воды в водоеме, м.
Граничные условия для H выглядят следующим образом:
а) на границе Г:
∂H
−Tn ( x, y, H )
+ B0 ( x, y ) H = B0 ( x, y ) H G ,
(1.6)
∂n
где n – нормаль к границе Г;
B0 – коэффициент водообмена;
HG – постоянное значение абсолютной отметки.
б) на руслах рек:
∂H
Tn ( x, y, H )
= α z − H ± ± α0 H − − H + ,
(1.7)
∂n
где индексы «–» и «+» соответствуют левому и правому берегам
водотока;
n – нормаль к руслу реки.
Граничное условие для уравнений течения в реках записывается в виде:
χ z + (1 − χ )ψϕ = Φ, χ ∈ [ 0...1].
(1.8)
(
)
(
)
Таким образом, в работе приведен один из вариантов математической модели течения подземных и поверхностных вод, пригодной для численной реализации. При численном решении
строится стандартная ортогональная сетка, как показано на рисунке 1.8. Узлы для H располагаются в центре ячеек, русла рек
(каналов) аппроксимируются отрезками, проходящими по сторонам или по диагоналям ячеек. Для данной задачи возможно
использование модификации конечно-разностного метода [176],
позволяющего аппроксимировать дифференциальные уравнения
не хуже метода конечных элементов, при этом сохраняя высокую экономичность (Цхай, 2005; Кошелева, 2005, 2007, 2009).
Алгоритм были реализован в виде компьютерной программы
и протестирован на реальных объектах.
38
Тест № 1. В качестве первоначальной проверки были проведены расчеты для случаев, в которых решением являются аналитические функции. Численные вычисления показали близость
аналитического и приближенного решений, а в случаях, когда
решение являлось кусочно-линейной функцией (с разрывами
производных H на руслах рек) – погрешность являлась величиной того же порядка, что и ошибки округления.
Тест № 2. Проведен расчет модельного варианта течения в
прямом канале (Цхай, 2002). Максимальная разница между численным и аналитическим способом расчета не превысила 0,1%.
Тест № 3. В качестве теста (Кошелева, 2005в) была выбрана
задача течения большой реки с поворотом на 90° и с одной непрерывно работающей скважиной (рис. 1.10).
Дополнительной сложностью является наличие значительной
разницы в характерных пространственных масштабах. Расчеты
проводились в пространственной области 24x24 км с неравномерным шагом сетки. Уровень воды в реке в начальный период
полагался равным 100 м, а уровень подземных вод – 90 м. Получено пространственное распределение уровня подземных вод
через 1 месяц и достаточно детальная картина гидроизогипс в
районе скважины.
Таким образом, была проверена работоспособность реализованного алгоритма для нахождения нестационарного движения
подземных и поверхностных вод, в том числе на задачах с достаточно сложной геометрической структурой.
Компьютерная программа для моделирования совместного
движения подземных и поверхностных вод в речном бассейне
пригодна также для расчетов зоны влияния канала. Данная программа вошла в сборник программ научного обеспечения агропромышленного комплекса (Цхай, 2005), прошла государственную регистрацию (приложение) [252], была использована в работах ИВЭП СО РАН по государственному контракту № 08/20
«Исследование современного состояния и научное обоснование
методов и средств обеспечения устойчивого функционирования
водохозяйственного комплекса в бассейнах рек Оби и Иртыша»
(2009) [102].
39
40
7 000
7 500
8 000
8 500
9 000
9 500
10 000
10 500
11 000
11 500
12 000
12 500
13 000
13 500
14 000
14 500
15 000
15 500
17 000
94
97,5
516
98,5
999,5
9
500
98
598
98,5
99
99,5
97
96,5
95,75
95,5
16 000
17 500
18 000
18 500
19 000
19 500
16 220
16 230
16 240
16 250
16 260
16 270
16 280
16 290
16 300
16 310
16 320
16 330
16 340
16 350
16 360
16 370
16 380
16 390
16 400
16 410
16 420
16 430
16 440
16 450
16 460
16 470
16 480
16 490
16 500
16 510
16 520
16 530
16 540
16 550
16 560
16 570
16 580
16 590
16 600
16 610
16 200
7 000
16 150
99,5
97
96,5
16 250
95,5
16 350
95,75
95,5
16 500
9 000
16 450
97
96,5
95,5
16 550
95,75
16 650
10 000
16 600
94
94
16 700
16 800
11 000
16 750
16 850
16 290
16 950
12 000
16 275
16 270
16 265
16 260
16 300
16 295
16 290
16 285
16 280
16 325
16 320
16 315
16 310
16 305
16 350
16 345
16 340
16 335
16 330
16 375
16 16
370
900
16 365
16 360
16 355
16 400
16 395
16 390
16 385
16 380
16 425
16 420
16 415
16 410
16 405
16 450
16 445
16 440
16 435
16 430
16 465
16 460
16 455
16 300
16 320
13 000
16 310
87
88
89
89,5001
89,99001
90,01
91,001
91,4999
92,001
92,5001
93,001
93,5001
94,001
95,5001
95,75
96,5001
97,001
97,5001
98,001
98,5001
99,001
99,5001
99
16 330
16 340
14 000
16 350
16 370
15 000
16 360
99,5
16 380
94
16 000
16 400
16 410
9998,5
99
17 000
16 420
94
95,75
94
97
9896,5
95,5
95,75
97,5
98,5
95,5
99,5
95,75
96,5
97
95,5
94
99,5
98,5
97,5
95,5
95,75
99
98
94
95,5
97,5
98,5
96,5
98
97
95,75
99
96,5
99,5
97 94
98
97,599 97,5
9798,5
96,5
99,5
16 390
95,5
95,75
Рис. 1.10. Результаты тестовых расчетов № 3 «река + скважина»
16 400
99,5 99
9998,5
98,5
97
95,75
97,5
9896,5
96,5
97
97
97,5
95,5
95,5
95,75
95,75
97
96,5 94
95,75
97,5
95,5
98
98,5
9494
99
96,5
95,5
95,75
8 000
16 300
99,5
98,5
97,5
98,5
98
16 430
16 440
16 450
18 000
При оценке будущих почвенно-мелиоративных условий
вблизи Бурлинского магистрального канала огромное значение
имели работы в области почвоведения (Ковда, 1947, 1954, 1981,
1989; Антипов-Каратаев, 1953; Розанов, 1959 и др.) и мелиорации земель (Аверьянов, 1978; Айдаров, 1985; Голованов, 1993;
Маслов 1981, 1994, 2009 и др.). В данном исследовании были
полезны также результаты работ ряда научно-исследовательских организаций Алтайского края.
1. Алтайского филиала Сибирского НИИ гидротехники и мелиорации, где были разработаны и внедрены рекомендации при
проектировании, строительстве и эксплуатации мелиоративных
систем [15, 65, 287, 288, 301].
2. Института почвоведения и агрохимии СО РАН: в Кулундинской степи, где были проведены лизиметрические исследования для изучения водного баланса в системе: почвы – грунты
зоны аэрации – грунтовые воды (Панин, 1977; Угланов, 1980,
1981 и др.).
3. ИВЭП СО РАН, где были проведены ландшафтно-индикационные исследования мелиоративного фонда земель в различных природных зонах Алтайского края, составлен ряд специализированных карт и даны прогнозы изменения природных условий под влиянием мелиорации (Винокуров, 1980, 1986; Цимбалей, 1983, 1985).
4. Алтайского государственного аграрного университета, где
изучались процессы антропогенной трансформация плодородия
Алтайских черноземов в системе агроценоза (Бурлакова, 1986,
1988; Морковкин, 1991), исследовался гранулометрический состав (Татаринцев, 1988, 2003, 2005), теплофизические свойства
почв [279] и режимы орошения культур [199].
5. Алтайского института мониторинга земель и экосистем,
где осуществлялись наблюдение и контроль над природными
факторами и делались прогнозы изменений окружающей среды
(Пудовкина, 1997; Поляков, 2003 и др.).
41
2. ПРИРОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Геоморфология
Бассейн Бурлы площадью 12,5 тыс. км2, обводняющийся по
проекту «Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края», находится в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности. Являясь частью обширной территории Обь-Иртышского
междуречья, бассейн располагается в северо-восточной части
Кулундинской степи в пределах Алтайского края (9482 км2),
Новосибирской области РФ (1018 км2) и Павлодарской области
республики Казахстан (2069 км2) [218, 273].
Вытянутая с северо-востока на юго-запад территория влияния Бурлинской обводнительно-оросительной системы шириной
45 км и длиной более 500 км в пределах Алтайского края представляет собой ряд граничащих друг с другом геоморфологических структур второго порядка: слабовозвышенного Приобского
плато, Кулундинской аллювиальной равнины, Аж-Булатской и
Карасукско-Баганской озерно-аллювиальных равнин (рис. 2.1).
Геоморфология рассматриваемой территории представлена в
работах Г.В. Занина (1958), В.И. Кравцовой (1959), Ю.М. Миханкова (1960), О.М. Адаменко (1974, 1976), Е.М. Николаевской (1978), М.Н. Губанова (1978), С.А. Сладкопевцева (1978),
В.C. Арефьева (1991), А.Г. Демина (1993), сотрудников института «Алтайводпроект» при проектировании системы [199, 218,
273, 274] и ученых ИВЭП СО РАН при обосновании продолжения строительства Бурлинской обводнительно-оросительной
системы (Пурдик, 2001; Жерелина, 2001, 2003).
Бурлинский магистральный канал, являющийся частью Бурлинской обводнительно-оросительной системы, располагается
на северо-востоке рассматриваемой территории в пределах Приобского плато. Он начинается водозабором на Обском водохранилище, в долине р. Оби, пересекает водораздельный увал и заканчивается в долине современной р. Бурлы водовыпуском в
оз. Прыганское.
42
Рис. 2.1. Геоморфологическая схема
и административное районирование зоны влияния Бурлинской ООС
[21, 25, 52, 273]:
административные районы: 1 – Крутихинский;
2 – Панкрушихинский; 3 – Хабарский; 4 – Немецкий; 5 – Бурлинский;
6 – границы районов;
морфологические структуры второго порядка: 7 – границы
структур; 8 – Приобское плато; 9 – Карасукско-Баганская
озерно-аллювиальная равнина; 10 – Кулундинская аллювиальная
равнина; 11 – Аж-Булатская озерно-аллювиальная равнина;
гидрология: 12 – водосборный бассейн р. Оби; 13 – древняя долина
стока; 14 – современная долина р. Бурлы; 15 – русла древних потоков;
генетические типы четвертичных отложений: а – аллювиальные;
va – эолово-аллювиальные; la – озерно-аллювиальные
Приобское эрозионно-аккумулятивное плато, приподнятое в
результате неотектонических движений во второй половине
четвертичного периода, характеризуется наличием вытянутых с
северо-востока на юго-запад долин древнего стока, к одной из
них приурочено русло современной р. Бурлы [273]. Абсолютные
отметки на Приобском плато в пределах Бурлинского магистрального канала меняются от НПУ Обского водохранилища
113,7 до 190 м на водоразделе р. Обь – р. Бурла.
43
В Крутихинском районе выделяются долины небольших рек
и ручьев (с севера на юг: Масляиха, Крутишка, Разбойная, Суетка), примыкающих на юге к юго-восточной стороне БурлинскоКулундинского водораздела и относящихся к Обскому бассейну. Первый и второй бьефы Бурлинского магистрального канала
расположены между бассейнами малых рек Масляиха и Крутишка.
Долина р. Оби ограничивает зону влияния канала с востока. В
связи с постройкой водохранилища пойменная и 1-я надпойменная обская терраса были залиты водой, и только наиболее высокие участки ее сохранились в виде небольших островков. Вторая
и третья надпойменные террасы характеризуются бугристохолмистым эоловым рельефом или плоским рельефом с редкими
мелкими ложками, озерами и заболоченными впадинами.
Водораздел Бурлинско-Кулундинского увала Приобского
плато характеризуется слаборасчлененным рельефом с неглубокими понижениями и западинами, местами заболоченными. Для
верхней части водораздела характерен широкий плоскостной
смыв, обусловленный стоком талых вод, для нижней части в
сторону Обского водохранилища характерны эрозионные овраги и балки, а в сторону бассейна р. Бурлы – болотистые участки.
Долина стока р. Бурлы занимает одну из древних долин стока
и характеризуется гривно-лощинным рельефом с большим количеством озерных котловин. Абсолютные отметки в истоке реки 188 м. Плоское днище с отчетливо террасированными склонами заросло сосновым бором, а при понижении высоты гряд –
березовыми и осиново-березовыми колочными лесами. В результате эоловых процессов кое-где поверхность днищ приняла
бугристо-грядовый рельеф с высотой песчаных гряд до 6-8 м.
Гривы ориентированы в северо-восточном направлении и имеют
овальную форму. В междюнных понижениях в пределах древней долины стока широко развиты болота и озера, являющиеся
реликтами русла и стариц отмершей древней реки.
Современная долина р. Бурлы, сформировавшаяся в среднепозднечетвертичный период, вытянутая с северо-востока на
юго-запад, унаследовала древнюю ложбину стока. Луговая пойма р. Бурлы в верхнем течении сложена заиленными песками.
Пойма местами заболочена, двухсторонняя, шириной 0,2-0,3 км.
Русло современной реки от истока до озера Прыганского слабо
выражено, имеет ширину 2-3 м.
44
2.2. Климат
Климатические характеристики, климатические нормы и
климатические комплексные показатели зоны влияния Бурлинского магистрального канала базируются на материалах многолетних наблюдений наиболее близко расположенной к нему метеостанции г. Камня-на-Оби [7, 24-26, 274]. Представление климатических показателей многолетних наблюдений (норм) и
комплексных показателей в картографической форме дает возможность наиболее удобного общего обзора климатических характеристик на большой площади и позволяет интерполировать
их значения в любом отдельном пункте (Алисов, 1969; Будыко,
1971; Борисов, 1975).
Резко континентальный климат является результатом климатических процессов на юге Западной Сибири и Северного Казахстана [7]. Юго-западный перенос воздушных масс из Казахстана вызывает циркуляцию воздушных потоков, приводящую к
периодической смене направления ветров на противоположные.
Зима здесь продолжительная, малоснежная и морозная, с редкими снегопадами, метелями и буранами, длительностью 4-5 месяцев – с ноября по март. Средняя дата образования устойчивого снежного покрова 9 ноября по данным метеостанции Каменьна-Оби [25]. Наиболее холодным месяцем года является январь,
со средней суточной температурой воздуха минус 19,9°С и абсолютным минимумом в отдельные годы минус 53°С. В конце
марта устойчивые морозы прекращаются, учащаются оттепели,
начинается оседание и таяние снежного покрова.
В первой половине апреля количество солнечной радиации,
приходящей на землю, резко возрастает, воздух днем начинает
прогреваться, и формируется весенний режим погоды с характерной для него переменчивостью. Средняя дата нарушения устойчивого снежного покрова по наблюдениям метеостанции
Камня-на-Оби – 12 апреля [25]. Весной среднесуточная температура воздуха переходит через 0°С 14 апреля, через плюс 5°С –
28 апреля, а через плюс 10°С – 12 мая.
Лето наступает в среднем в третьей декаде мая и продолжается 3-4 месяца. Таким образом, продолжительность теплого периода года с температурой более 0оC составляет в среднем
45
189 дней. Самый жаркий месяц года – июль. Среднемесячная
температура июля плюс 19,0°C, максимальная в отдельные годы
достигает плюс 39°C. В среднем температура более плюс 10оC
держится 127 дней. Наиболее теплый период года со среднесуточной температурой воздуха больше плюс 15°C продолжается
88 суток. Температура воздуха неустойчивая; жаркие дни нередко сменяются холодными. Отдельные, самые поздние заморозки отмечены в середине июня, в среднем 27 мая.
Осенью мощные вторжения с севера со стороны Баренцева и
Карского морей холодного воздуха вызывают быстрое похолодание и наступление зимы. Претерпевает изменения температура воздуха и в течение суток. Наибольшая из средних суточных
амплитуд колебаний температуры воздуха летом наблюдается в
августе месяце (26,3°C). Максимальная суточная амплитуда
температуры воздуха зафиксирована в январе и составляет
33,6°C. Частые заморозки в конце августа начале сентября (в
среднем 11 сентября) являются первым признаком осени, приближение которой характеризуется переходом средней суточной
температуры воздуха через плюс 10°C во второй декаде сентября. Продолжительность безморозного периода составляет в
среднем 118 дней. В отдельные годы в первой половине сентября бывает много по-летнему жарких дней с температурой воздуха плюс 20-30°С. Во второй половине сентября на общем фоне
понижения температуры и ухудшения погоды часто наблюдаются кратковременные возвраты тепла.
Температурный режим почвогрунтов находится в тесной зависимости от их механического состава, степени увлажнения, а
также от высоты местности и плотности снега зимой. На возвышениях почва промерзает на глубину в 2-3 раза большую, чем в
более заснеженных понижениях. Максимальные температурные
нагрузки испытывает 20-40 см поверхности почвы. С увеличением глубины слоя контрасты температур в почве уменьшаются
и на глубине 1,6-1,8 м от поверхности отрицательные температуры практически не встречаются. Средняя глубина промерзания грунтов составляет 210 см.
Бурлинский магистральный канал располагается в восточной
части полузасушливой зоне увлажнения VI [218, 253], характе46
ризующейся коэффициентом увлажнения 0,55-0,77 и суммой
осадков за год 375 мм, в теплый период – 240 мм (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Карта-схема гидромодульных районов
и зон увлажнения [25; 253]:
гидромодульные районы: 1 – I; 2 – II; 3 – границы районов;
зоны увлажнения: 4 – границы зон; 5 – номер зоны; 6 – индекс зоны;
границы: 7 – административных районов; 8 – Алтайского края
c Новосибирской областью; 9 – РФ с Казахстаном
Верхняя часть водосбора в пределах ленточного бора и лесостепи характеризуется достаточным, но неустойчивым увлажнением. Гидротермический коэффициент Сляднева (ГТК)
(Сляднев, 1958) здесь близок к единице (0,9), радиационный баланс составляет 32-36 ккал. Испарение с водной поверхности
водоемов в верхней половине водосбора в теплый период года
(апрель – октябрь) составляет по данным больших испарителей
500-540 мм за год.
Начиная со второй половины 70-х годов XX в. наблюдается
потепление климата. За период с 1976 по 2006 гг. потепление
для России составило 1,4°C [54]. В настоящее время ряд исследований направлен на изучение региональных проявлений гло47
бальных климатических изменений, а также изменений биоклиматического агроклиматического потенциала Алтайского края.
Установлено, что реальная ландшафтная зональная граница в
связи с потеплением смещается либо к северу, либо к югу от
климатического рубежа (Барышникова, 2003). Трансформация
климата приведет к увеличению уже имеющегося дефицита влаги на территории Бурлинского бассейна (Алюшинская, 1974).
Согласно большинству современных прогнозов тенденция к
потеплению, характерная для XX в., сохранится и в XXI столетии. По сравнению с современным уровнем прогнозируется увеличение глобальной средней температуры к 2025 г. на 1°C [273].
Изменения климатических характеристик неизбежно приведут к
изменению ресурсов речного стока, их распределению во времени и по территории, изменению требований к водным ресурсам, условиям эксплуатации водохозяйственных систем.
2.3. Геология
Геолого-стратиграфические аспекты территории Юго-Западной Сибири, особенности геологического строения Алтайского
края отражены в литературе [106], (Кравцова, 1959; Малолетко,
1963; Адаменко, 1974, 1976; Маринин, 1991 и др.).
Геолого-стратиграфические особенности зоны влияния Бурлинской ООС выявлялись в процессе инженерно-геологических
изысканий институтов «Ленгипроводхоз», «Алтайгипроводхоз»
и «Алтайводпроект» и анализировались в схеме комплексного
развития бассейна р. Бурлы [163-168, 254, 273].
В связи разработкой в 80-е годы ХХ в. проектов по переброски части стока сибирских рек на юг, в Казахстан и Среднюю
Азию рядом ученых были выполнены работы по оценке рельефа
Западной Сибири и геологического строения для целей мелиорации (Николаев, 1970, 1976; Угланов, 1980, 1981). Границы
распространения первых от поверхности водоупоров, границы и
индексы типичных мелиорируемых комплексов мелиорируемой
толщи зоны влияния Бурлинской ООС указаны на рисунке 2.3,
48
литологические колонки типовых комплексов в зоне строительства Бурлинского магистрального канала – на рисунке 2.4.
Рис. 2.3. Фрагмент схематической карты распространения первых
от поверхности водоупоров и мелиорируемых комплексов
в зоне влияния Бурлинской ООС (Угланов, 1980):
1 – границы первых от поверхности водоупоров;
2 – границы мелиорируемых комплексов пород надводоупорной толщи;
3 – индексы мелиорируемых комплексов;
возраст пород: РZ – кристаллические породы палеозоя;
P3nk – глины некрасовской серии олигоцена; N1pv – неогеновые глины
павлодарской свиты; N2kč – неоген-нижнечетвертичные глины
кочковской свиты
Мелиоративная специфика определяет границы изучения и
картирования обводненности и строения на глубину до водоупорных пород [175]. В начале 1-2-го бьефов Бурлинского магистрального канала, в пределах надпойменных террас р. Оби,
первым от поверхности водоупором являются кристаллические
породы палеозоя (РZ), залегающие на глубинах до 30 м, сменяемые затем неогеновыми нижнечетвертичными глинами коч49
ковской свиты (N2kč). На водоразделе глины располагаются на
100-метровых глубинах, а в долине древнего стока – на глубине
30 м от поверхности земли.
Еще одним важным понятием при рассмотрении геологического строения территории для целей землепользования и мелиорации является зона аэрации. Гидрогеологическое обследование зоны аэрации бассейна р. Бурлы выполнялись институтом
СибНИИГиМ при обследовании Кулундинской зоны Алтайского края (Акуленко, 1978; Федосова, 1978).
Рис. 2.4. Типичные мелиорируемые комплексы надводоупорных пород
в зоне строительства Бурлинского МК:
по материалам литологических разностей
Западно-Сибирской равнины (Угланов, 1980):
1 – лёссовидные суглинки; 2 – суглинки; 3 – супеси; 4 – пески;
5 – глины; 6 – кристаллические породы;
индексы генезиса и возраста отложений:
saQ3-4 – субаэральные верхнечетвертичные и современные,
saQ1-2krd – лёссовидные суглинки нижне- и среднечетвертичные
краснодубровской свиты, lаQ2-3krs – озерно-аллювиальные среднеи верxнечетвертичные карасукской свиты, lаQ2-3ks – то же
касмалинской свиты, laQ2kl – то же кулундинской свиты,
laN2 – озерно-аллювиальные неогеновые (плиоцен),
PZ – кристаллические породы палеозоя
50
Возраст и литологический состав первых от поверхности горизонтов зоны аэрации Бурлинской ООС указан на геологических картах (Адаменко, 1974, 1976; Арефьев, 1991; [25, 26]). В
начале и до середины трассы Бурлинского магистрального канала четвертичные отложения представлены субаэральными отложениями лессовидных суглинков, супесей со слоями погребенных почв, песков, глин нижнего и среднего отдела, затем –
озерно-аллювиальными песками, супесями, суглинками среднего и верхнего отдела четвертичного периода.
Бурлинский магистральный канал и котлованы под насосные
станции вскрывают первые от поверхности слои четвертичных
отложений. Выделенные в процессе инженерных изысканий
инженерно-геологические элементы грунтов (ИГЭ) на трассе
канала, а также их гранулометрический состав, состояние и физико-механические свойства приведены на рисунках 2.5, 2.6, в
таблицах 2.1, 2.2 [53, 186, 168, 225].
Анализ геолого-стратиграфического описания типов отложений в зоне влияния Бурлинской ООС и магистрального канала,
типичных литологических колонок зоны аэрации, геологических
разрезов трассы показывает, что наличие просадочных лессовых
суглинков и супесей Приобского плато, подверженных экзогенным геологическим процессам, создаст угрозу развития водной
эрозии на стенках, бермах канала и прилегающей территории.
Коэффициенты фильтрации грунтов, вскрываемых и расположенных под днищем канала варьируются в следующих пределах: глины – 0,001 м/сут.; суглинки – 0,1; супеси – 0,2-0,3; пески
– 1,5-1,8 м/сут.
Пески Приобской террасы в начале трассы с коэффициентами фильтрации 15,4-17 м/сут. обусловили необходимость проектирования противофильтрационного экрана на первых 1,35 км, а
подстилающие породы вне экрана с коэффициентами фильтрации 0,1-1,8 м/сут. ведут к неизбежным потерям воды и подъему
УГВ на прилегающих территориях.
51
Ðàññòîÿíèÿ
Ïèêåòû
Ïëàí
òðàññû
115,0
0
6à
6á
6à
6á
6à
Ìîñò
ÏÊ 23+16
6à
6á
6â
6á
6â
10à
10á
6á
10å
10â
âåðõ
äàìáû
10à
10å
6á
10å
10â
1
áåðìà
10à
10â
6á
10ã
10â
10á
10å
10â
3
áåðìà
2
áåðìà
10à
10â
10à
10á
10å
10â
10ã
10á
10å
10â
10á
10å
10â
11à
10á
10à
10â
10å
10â
11à
ÍÑ ¹4
ÏÊ130+00
Ìîñò
ÏÊ89+73
ÍÑ ¹3
ÏÊ 82+00
ÍÑ ¹2
ÏÊ 13+50
Рис. 2.5. Продольный профиль 1-, 2- и 3-го бьефов Бурлинского МК [168, 224]
500 500 350 150 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500
5
10
15
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130
Íѹ1 ïàøíÿ Íѹ2
Íѹ3
7Å
79Å05'
75Å27'
ïàøíÿ
ïàøíÿ
1110 ì
1100 ì
2733 ì
2897 ì
1170ì
1300ì
2350ì
äíî
125,0
ÍÓ10
3
2
1
120,0
130,0
135,0
140,0
145,0
150,0
155,0
160,0
165,0
170,0
175,0
180,0
185,0
190,0
Àáñ.
âûñîòû, ì
195,0
ÍÑ ¹1
ÏÊ 2+40
52
53
Ïëàí
òðàññû
Ðàññòîÿíèÿ
Ïèêåòû
165,0
170,0
175,0
180,0
185,0
190,0
Àáñ.
âûñîòû, ì
195,0
ÍÑ ¹ 4
ÏÊ130+00
âåðõ
äàìáû
10à
10å
10â
10à
10â
10å
10â
ìîñò
ÏÊ184+00
1
áåðìà
10á
10â
âåðõ
äàìáû
10å
10á
10â
10à
10á
10å
10â
âåðõ
äàìáû
10ã
10â
10ã
10e
10ã
10â
10å
10â
10e
10ã
10à
10ã
10â
10å
10à
10å
10à
11à
10á
10å
11à
Рис. 2.6. Продольный профиль 4-го бьефа Бурлинского МК [168, 225]
500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 200
130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 302
13Å30'
28Å 20'
5Å08'
13Å10'
10Å24'
48Å08'
29Å26'
20Å35'
44Å40'
480ì
3340ì
660ì
1390ì
955ì
1950ì
1295ì
1266ì
1921ì
1506ì
1500ì
987ì
äíî
ÍÓ10
Ð-1
ÏÊ162+40
10à
10â
11à
ìîñò
ÏÊ264+25
54
Обозначение
слоя
1
4a
4в
4г
6а
6б
6в
6г
6’а
6`б
6`в
6`г
10а
10б
10в
10г
10е
10а’
10б’
11а
10
3
1
11
10-2
3
2-1
2
2,5
4,8
1
1,4
1-0,5
5
6
29
44
8
8
11
57
3
12
35
44
2,5
4,8
0,5-0,25
4
2
1
16
3
2
1
14
2
1
1
4
1
1,4
0,25-0,1
13,2
25,8
6
16
47
20
11
37
55
20
8
47
43
25
13,2
26,8
24,4
29,9
7
25
6
1
10
26
15
3
10
19
7
4
24,4
29,9
0,1-0,05
Гранулометрический состав %
0,05-0,01
31,4
23,0
8
34
8
4
26
13
8
2
28
8
6
5
31,4
23
0,01-0,005
5,9
3,4
9
4
4
1
14
3
5
2
18
4
4
1
5,9
3,4
21,6
10,7
10,7
10
13
5
3
23
11
5
2
3
9
4
4
< 0,005
Таблица 2.1
1,74
1,72
2,01
1,62
2,05
1,87
γу
11
2,73
2,65
2,71
2,75
2,68
2,68
2,71
2,69
2,70
2,68
2,72
2,69
2,73
2,7
2,67
2,68
2,69
2,74
1,9
1,73
1,99
2,11
2,07
1,96
2,00
2,00
1,69
1,34
γо
12
1,88
1,88
Удельный вес,
т/м3
1,57
1,64
1,6
1,8
1,70
1,57
1,64
1,62
γск
13
1,57
1,45
Объемный вес,
т/м3
Показатели физико-механических свойств грунтов трассы Бурлинского МК
Объемный
вес скелета, т/м3
55
Обозначение
слоя
1
4a
4в
4г
6а
6б
6в
6г
6’а
6`б
6`в
6`г
10а
10б
10в
10г
10е
10а’
10б’
11а
Коэффициент
пористости
ε
15
0,74
0,83
0,60
1,05
0,56
0,52
0,723
0,64
0,701
0,574
0,571
0,678
0,639
0,686
Пористость,%
n
14
42,0
45,0
37,6
51,0
35,9
36,1
41,4
39
41,2
36,1
41
39
40,6
Коэффициент водонасыщенности
0,68
0,25
0,9
0,95
0,95
0,95
0,92
0,86
0,44
0,86
0,54
σг
16
0,74
0,97
Естественная
влажность,%
24
17
6
24
19
-
17,6
9,3
19
20,7
W
17
20
30
Полная
влагоёмкость, %
26
24
26
24
20,5
20,9
22,2
38,3
Wг
18
27
31
Предел
текучести, %
40
29
20
34
20
-
34
19
33
19
W1
19
25
Предел пластичности, %
20
17
16
19
13
19
15
17
14
Wр
20
17
Число
пластичности, %
20
12
4
15
7
-
15
4
16
5
Wn
21
8
Показатель
консистенции
-
0,1
<0
0,36
0,75
-
<0
<0
0,13
1,3
B
22
0,37
Модуль
деформации,
кг/см2
110
300
250
230
110
300
170
160
137
60
50
190
E
23
140
110
300
245
Угол внутреннего
трения, º
φº
24
12
26
33
22
15
26
33
25
27
26
33
20
23
22
26
13
14
20
C
25
0,2
0
0
0,2
0,06
0
0
0,2
0,08
0
0
0,18
0,05
0,38
0,09
0,1
0
0,53
Сцепление,
кг/см2
Продолжение табл. 2.1
Kф
26
0,2
1,9
17
0,1
0,2
1,8
3,2
0,1
0,2
1,9
15,4
0,1
0,3
0,05
0,16
1,5
0,1
0,3
0,001
Коэффициент
фильтрации,
м/сут.
Таблица 2.2
Экспликация к продольным профилям
Бурлинского магистрального канала
Обозначения
6а
6б
6в
10а
10б
10в
10г
10е
11а
Описание слоев
Суглинки легкие и средние, пылеватые бурые с линзами, прослоями глин, песков и супесей, местами
карбонатизированы и ожелезены
Супеси легкие и тяжелые, пылеватые, бурые, твердые с линзами, прослоями песков и суглинков, местами карбонатизированы и ожелезены
Пески пылеватые и мелкие глинистые, желтоватокоричневые и серые, иногда с, прослоями суглинков,
маловлажные, средней плотности
Суглинки легкие и средние, редко тяжелые, пылеватые, лессовидные, бурые и коричневые, полутвердые
до мягкопластичных с прослоями песков и супесей
Супеси легкие и тяжелые, пылеватые, лессовидные,
бурые, буровато-серые, коричневато-желтые, твердые до пластичных, ожелезенные, часто с включением карбонатов и органики черного цвета
Суглинки легкие, средние, тяжелые, лессовидные,
желтовато-серые, голубовато-серые, темно-серые,
бурые, тугопластичные до тяжёлопластичных, местами карбонатизированы и ожелезены с включением
органики черного цвета, иногда с небольшим количеством мелкой гальки, маломощными линзами водонасыщенных песков
Супеси тяжелые, лессовидные, серые и буроватосерые, пластичные и текучие, с прослоями торфа
мощностью 3-5 мм и мелких слюдинистых песков,
иногда с включение гравия и мелкой гальки
Пески пылеватые, мелкие, глинистые, слюдинистые;
желтые, желтовато-серые и бурые; плотные и средней плотности; маловлажные, влажные и водонасыщенные; ожелезенные с прослоями суглинков и супесей мощностью до 10 см
Глины легкие, пылеватые, редко тяжелые, коричневые, серые, полутвердые до тугопластичных, часто
карбонатизированы и ожелезены
56
2.4. Гидрогеология
В гидрогеологическом отношении зона влияния Бурлинской
ООС относится к юго-восточному крылу Западно-Сибирского
артезианского бассейна и расположена в пределах Верхнеобского артезианского бассейна второго порядка (Розин, 1977). Гидрогеологические условия в бассейне отличаются большим разнообразием и сложностью. Отдельные его части существенно
различаются между собой глубинами залегания подземных вод,
степенью их минерализации и химическим составом, водообильностью водоносных горизонтов и общими ресурсами воды
(Трофимов, 1980).
Результаты гидрогеологических исследований Алтайского
края были представлены в трудах Д.И. Абрамовича (1960),
Б.Ф. Маврицкого (1962), А.М. Малолетко (1963), Е.В. Щербань
(1970), Б.П. Ставицкого, В.М. Матусевича (1967), Е.В. Пиннекер
(1977), П.С. Панина, Т.Н. Елизаровой (1977), Ж.И. Федосовой
(1978, 1978) и др.
Гидрогеолого-мелиоративные особенности Бурлинской ООС
отражались в публикациях Ю.Н. Акуленко, М.И. Рыжковского,
П.А. Ляшенко, Е.Д. Кошелевой [11-13, 16]. При проектировании
Бурлинской ООС для обоснования технического проекта сотрудниками ЛГМИ Э.Г. Крыловым, Г.А. Скобиным были пройдены около 30 опорных разрезов на ключевых участках проектировавшихся массивов орошения [222, 223].
На рисунке 2.7 приведено усредненное литологическое
строение и гидродинамические условия для наиболее типичной
территории Хабарского района в пределах Приобского плато
[11, 12].
По условиям дренированности территории выделены четыре
гидродинамические зоны I-IV, отличающиеся положением пьезометрического уровня (ПУ) относительно уровня грунтовых
вод (УГВ).
При описании грунтовых и подземных вод бассейна р. Бурлы
и зоны влияния канала исходя из стратиграфической принадлежности, генезиса, а также условий залегания водовмещающих
пород, в толще мезо-кайнозойских отложений (верхний и средний гидрогеологический этаж) выделяются:
57
- водоносные горизонты: безнапорные современных отложений QIV; безнапорные, иногда напорные касмалинской QII-IIIks,,
карасукской QII-IIIkrs свит; напорные кочковской свиты NI-IIkč; напорные павлодарской свиты NI-IIpv; напорные таволжанской свиты NI-IItv; напорные знаменской Рzn,; высоконапорные верхнемеловых отложений КII сымской свиты; высоконапорные нижне- и
верхнемеловых отложений КI-II леньковской и покурской свит;
- водоносные комплексы (высоконапорные): алтымской Рat и
новомихайловской Рnm свит; верхнемеловых отложений КII
ганькинской, славгородской, ипатовской, кузнецовской свит;
- воды спорадического распространения (ненапорные, верховодка): верхнечетвертичных и современных отложений QIII-IV;
нижне- и среднечетвертичных отложений краснодубровской
свиты QI-IIkrd.
В зоне влияния Бурлинского магистрального канала происходит закономерное распределение уровней подземных вод всех
горизонтов относительно рельефа. Более высоким отметкам соответствуют области питания, более низким – области дренирования потоков. В большей степени данная закономерность проявляется для водоносных горизонтов кайнозоя, расположенных
в верхней гидродинамической зоне. Для областей питания характерна выпуклость пьезометрической поверхности водоносного горизонта и падение напора воды с возрастанием глубины
скважин, которое объясняется наличием нисходящих фильтрационных токов сквозь подстилающие водоупорные пласты. Пьезометрическая поверхность водоносного горизонта области дренирования вогнута, и по мере возрастания глубины происходит
возрастание напора и водообильности скважин из-за восходящих фильтрационных токов через перекрывающие водоупорные
породы [273].
В соответствии с гидродинамическими картами СибНИИГиМа
в пределах Бурлинского магистрального канала выделяются две
противоположно направленных группы потоков: БурлинскоКулундинского междуречного массива Приобского плато и
древней долины стока р. Бурлы [65]. Причем область влияния
канала для потоков Приобского плато, расположенных юговосточнее водораздела, является областью питания, а для потоков древней долины стока, расположенных северо-западнее водораздела, – областью транзита.
58
Рис. 2.7. Типовые гидродинамические схемы
в пределах Приобского плато (Хабарский район) [11, 12]:
1 – типовые гидродинамические зоны: I – естественно
хорошо дренированная, ПУ ниже УГВ на 15-20 м; II – естественно
слабо дренированная, ПУ в диапазоне ниже УГВ на 1-15 м, и выше
на 1-3 м; III – естественно слабо дренированная, ПУ выше УГВ на 2-3 м;
IV – естественно не дренированная, ПУ постоянно выше УГВ;
литология: 2 – пески; 3 – суглинки; 4 – глины; 5 – региональный
водоупор; границы пород; 6 – разного геологического возраста;
7 – литологические; уровни вод: 8 – грунтовых; 9 – напорных
Для гидродинамических условий Приобского плато (начало
канала) и именно Бурлинско-Кулундинского междуречного
массива характерна его приуроченность к высоким формам
рельефа, сложенным лессовидными суглинками краснодубровской свиты QI-IIkrd с линзами и прослоями тонкозернистых и
пылеватых песков. Водопроводимость пород краснодубровской свиты низкая, чаще всего 10-50 м2/сут., коэффициенты
фильтрации суглинков колеблются от 0,005 до 0,3 м/сут., песков – 1,0-4,5 м/сут.
59
Водовмещающими породами в древней долине стока р. Бурлы являются аллювиально-озерные и аллювиальные осадки касмалинской и карасукской свит (QII-III ksm + krs). Ввиду пестроты
литологического состава водовмещающих пород, водопроводимость их меняется от 10 до 700 м2/сут. Коэффициенты фильтрации песков касмалинской свиты также колеблются в широких
пределах – от 1,0 до 30 м/сут., в среднем от 5 до 10 м/сут. (Федосова, 1978б).
Уровни грунтовых вод в 1-, 2-, 3-м бьефах канала находятся
большей частью глубже 10 м; уклоны лежат в диапазоне от
0,0008 на водоразделах до 0,01 на склонах. Скорость оттока –
1-5 мм/сут. Преобладает вертикальный водообмен. Участки плато характеризуются весьма слабой дренированностью по причине низкой водопроводимости пород, несмотря на глубокое залегание грунтовых вод. По оценке Ж.И. Федосовой (1978), орошение в таких условиях неизбежно приведет к подъему уровня
грунтовых вод и ухудшению мелиоративной обстановки. В
4-м бьефе УГВ устанавливаются на глубинах до 3 м и, в сочетании с низкой дренированностью территории, будут влиять на
гидрогеологические условия при эксплуатации канала.
За последние 50 лет, по данным гидрогеологической службы
Алтайского края и Новосибирской области, отмечено периодическое повышение уровня грунтовых вод, регистрируемое раз в
10-15 лет [273].
2.5. Гидрология
Бурлинский магистральный канал располагается в уникальном в гидрологическом отношении месте в соответствии
со своим инженерным предназначением. Он соединяет Новосибирское водохранилище с озером Прыганским и объединяет бассейн Оби с речным бассейном р. Бурлы, расположенным в бессточной области Обь-Иртышского междуречья. С
севера и юга территория дренируется малыми реками Масляиха, Крутишка и ручейно-балочными системами, впадающими в Обское водохранилище.
60
Река Обь, имеющая общую площадь водосбора 2990000 км2, в
том числе в пределах края – 209500 км2, образуется при слиянии
рек Бии и Катуни, пополняясь затем основными притоками левобережья (реки Песчаная, Ануй, Чарыш, Алей, Барнаулка,
Касмала, Кучук) и правобережья (реки Чемровка, Большая речка, Бобровка, Лосиха, Повалиха, Чумыш, Иня и др.).
Водосборный бассейн равнинной части Верхней Оби в пределах Приобского плато по типу русла и особенностям руслового процесса относится к Приобскому степному району (Брюханов, 1996). Притоки р. Оби относятся к группе рек смешанного
питания: снегового, дождевого и грунтового. Летом в питании
притоков, берущих начало в горах, участвуют талые ледниковые
воды, а зимой реки целиком переходят на грунтовое питание.
Континентальность климата определяет такие закономерности
гидрологического режима, как многоводность теплого времени
года и наличие длительной межени холодного зимнего периода
(Шенберг, 1996). На водомерном посту пункта Камень-на-Оби,
где площадь водосбора Оби достигает 216000 км, среднегодовой
расход равен 1560 м3/с. Наименьший расход 181 м3/с отмечался
21 февраля 1969 г., наибольший 13100 м3/с фиксировался 19 мая
1937 г. [25].
Водозабор в магистральный канал осуществляется из Новосибирского водохранилища, созданного в 1959 г. для выработки
электроэнергии и для поддержания судоходных глубин в нижнем бьефе. В настоящее время оно практически потеряло свое
энергетическое значение, водные ресурсы верхнего и нижнего
бьефов используются для целей ирригации, водоснабжения и
рекреации. Среднегодовой расход в створе гидроузла составляет
1670 м3/с, созданный напор равен 19,8 м [46, 47, 56, 245]. Минерализация воды достигает 200 мг/л. Величины коэффициентов
водообмена Новосибирского водохранилища, относящегося к
водохранилищам с сезонным регулированием стока, в средние
по водности годы равны 7, в маловодные – 5, в многоводные –
9-9,5 (Савкин, 2000).
Из наиболее существенных параметров влияния водохранилища на природную среду в первую очередь следует выделить
переработку берегов по протяженности водохранилища. При
400-километровой протяженности абразионных берегов и 15 км2
61
общих потерь земли до сих пор наблюдается интенсивное, без
стабилизации, разрушение берегов в нижней озеровидной части
водохранилища. Во вторую очередь следует отметить изменение
численного и видового состава гидробионтов. Оно проявляется
во вспышках численности сине-зеленых водорослей и цветении
воды на обширных участках акватории водоема, из-за недостаточной очистки сточных вод городов Бийска, Рубцовска, Барнаула, достигающих акватории водохранилища и, как следствие
этого, повышенного содержания биогенных элементов: азота,
фосфора, железа [120]. По всей протяженности водохранилища
и в его нижнем бьефе наблюдаются процессы самоочищения
воды от загрязняющих веществ за счет деструкции органики и
повсеместной аккумуляции токсинов гидробионтами в донных
отложениях (Савкин, 2000).
Предназначением Бурлинского магистрального канала является подача воды в озеро Прыганское, из которого вытекает
р. Бурла. Относящаяся к рекам местного стока с площадью водосбора 12800 км2 и длиной в пределах края 489 км, р. Бурла
имеет статус реки федерального значения, как и Обь [98]. Исток
реки с абсолютной отметкой 220 м находится в 8 км к северовостоку от с. Долганка Крутихинского района. Устье реки имеет
отметки 94 м, и в многоводные годы ее сток заканчивается в
бессточном горько-соленом озере Большой Ажбулат на территории Республики Казахстан, а средне- и маловодные годы – в
озере Большое Топольное Бурлинского района Алтайского края
[25]. Уклоны реки составляют в верхнем течении 0,7%, в нижнем – 0,13, при общем среднем уклоне 0,26%.
Основные притоки р. Бурлы: Паньшиха (левый, длина 22 км),
Курья (Аксениха, левый, длина 55 км), Чуман (правый, 70 км).
Все притоки, за исключением Паньшихи, летом пересыхают.
На водосборе расположено 282 озера с общей площадью зеркала 425 км2. Встречаются обширные болота-займища. В верховьях река протекает по Алеусскому ленточному бору с сосновыми, осиново-березово-сосновыми и осиново-березовыми лесами. В нижнем течении – через крупные пресные озера (Хомутиное, Песчаное, Хорошее, Кривое) и займища, где и теряет
большую часть стока.
62
У Бурлинских озер большие по площади зеркала воды, а сами озера мелководные, в 2-3 м глубиной, очень редко – 5 м.
Практически весь объем годового стока Бурлы накапливается в
озерах. Многоводные года бывают крайне редко: 5- и 6-летние,
а порой 10-летние циклы маловодных лет сменяются двумятремя многоводными годами. В маловодные годы озера заполняются водой по цепи сверху вниз. Нижним озерам (Б. Травное,
Кривое, Б. Топольное) воды не хватает. В такие годы они высыхают. Имея самое большое по площади зеркало (12 тыс. га) и по
объему воды (более 300 млн м3), оз. Большое Топольное пересыхало полностью трижды: в 1870, 1942, 1982 гг.
Река Карасук (Новосибирская область РФ) берёт начало и течёт в широкой долине по южной части Западно-Сибирской равнины; теряется среди бессточных озёр. В высокую воду у с. Карасук-Казах она соединяется через р. Чуман с р. Бурлой. Длина
ее – 531 км, площадь бассейна – 11,3 тыс. км2.
Поскольку подача обской воды через Бурлинский магистральный канал призвана решить вопросы обводнения бассейна
Бурлы, остановимся на водном и уровенном режиме реки подробнее.
Особенности водного режима р. Бурлы определяются принадлежностью ее к замкнутому стоку Обь-Иртышского междуречья. На посту с. Хабары «Госгидрометеослужба» ведет наблюдения за водным режимом Бурлы более 70 лет. Линейный
тренд многолетних среднегодовых расходов носит убывающий
характер (рис. 2.8). Интегральная кривая годового стока демонстрирует колебания водности с малым неустойчивым периодом
в 5-6 или 8-9 или 10-11 лет и синусоидальную гармонику с
большим периодом (рис. 2.9). С 1979 по 2007 гг. наблюдается
уменьшение водности реки.
За расчетный период на нормированной интегральной кривой
модульных коэффициентов годового стока выделяются 16 циклов различной продолжительности: 8 многоводных и 8 маловодных фаз (рис. 2.10). Можно сделать вывод о том, что ряд наблюдений состоит из полного цикла колебания водности, причем 2007 г. относится к последней маловодной фазе. Начиная с
того же 1979 г. нормированная интегральная кривая модульных
коэффициентов годового стока попадает в область ниже нуля.
63
Внутригодовое распределение среднемноголетнего годового
расхода 2,50 м3/с за расчетный период найдено методом реального года (Q1985 = 2,49 м3/с) и представлено на рисунке 2.11.
9
8
Q (м куб./с)
7
6
5
4
3
2
1
Q ср. год.
Q cр. мн.
2006
2001
1996
1991
1986
1981
1976
1971
1966
1961
1956
1951
1946
1941
1936
0
Линейный тренд
y = 2,436x + 4,3387
2
Σ Qi ср. год.
Линейный (Σ Qi ср. год.)
2004
2000
1996
1992
1988
1984
1980
1976
1972
1968
1964
1960
1956
1952
1948
1944
R = 0,9921
1940
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
1936
Σ Qi ср. год.
Рис. 2.8. Изменение водности р. Бурлы по створу с. Хабары
(1936-2007 гг.) с наложенным линейным трендом
Линейный (Σ Qi ср. год.)
Рис. 2.9. Интегральная кривая годового стока р. Бурлы по створу
с. Хабары (1936-2007 гг.) с наложенным линейным трендом
64
6
5
4
3
Σ ki -1
2
1
2004
2000
1996
1992
1988
1984
1980
1976
1972
1968
1964
1960
1956
1952
1948
1944
1940
-1
1936
0
-2
-3
-4
Рис. 2.10. Нормированная интегральная кривая
модульных коэффициентов годового стока р. Бурлы по створу с. Хабары
(1936-2007 гг.)
80
Cредний по водности год
Очень маловодный 1968 г.
Q ср. месячные, м куб./с
70
60
Очень многоводный 1993 г.
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
месяцы
Рис. 2.11. Гидрограф стока р. Бурлы в створе с. Хабары
(1936-2007гг.)
65
12
В соответствии со СП 33-101-2003 для длинного ряда наблюдений выделяют пять интервалов водности и экстремальными
являются очень многоводный год c расходом Q1993 = 8,42 м3/с
(1,36% обеспеченности) и очень маловодный год Q1968 = 0,023 м3/с
(98,63% обеспеченности).
По данным Государственного гидрологического института
для средних и крупных рек России из-за климатических изменений происходит увеличение водности в зимний период на
45-55% [54, с. 140]. В монографии все ряды стока разбиваются
на два периода: 1931-1977 и 1978-2005 гг., ориентируясь на
аномальное поднятие Каспийского моря в 1978 г., и производится расчет среднемноголетних значений расхода и их сравнение.
Хотя р. Бурла не является рекой средней или крупной, все же
представляется интересным сравнить тенденции в ее стоке с выявленными тенденциями по России. На рисунках 2.12 и 2.13
представлены среднемесячные расходы р. Бурлы по створу
с. Хабары за зимние месяцы ноябрь и декабрь (1936-2007 гг.).
Если тренд за ноябрь имеет отрицательное значение, то действительно, тренд за декабрь растет вверх, поэтому используя методику ГГИ, имеет смысл оценить характер изменения водности
для р. Бурлы. Поскольку сравнивать следует сравнимое, весь
период наблюдений разбивается на два ряда: с 1936 по 1977 гг.
(42 года) и с 1978 по 2006 гг. (29 лет). Для каждого ряда рассчитывается отдельно среднемесячные и среднегодовые значения
расходов и относительное отклонение ∆Qотн по формуле, %:
Q − Q1
∆Qотн = 2
× 100,
Q2
где Q2 – среднемноголетнее значение расходов за период (19792006 гг.);
Q1 – среднемноголетнее значение расходов за период (19361978 гг.).
Действительно, с ноября по апрель среднемесячные расходы
увеличиваются на 50-500% за последний период (табл. 2.3), но
само абсолютное изменение среднемесячного расхода в зимний
период близко к нулю: от 0,07 в декабре до 0,00 м3/с феврале.
Реально ощутимое абсолютное увеличение среднемесячного
расхода наблюдается в апреле – месяце паводка: 2,15 м3/с.
66
67
0,01
0,03
218,4
0,02
1978-2006 гг.
∆Qотн., %
∆Qабс., м3/с
0,00
I
1936-1978 гг.
1936-2006 гг.
Расчетный
период
0,00
56,4
0,01
0,01
0,00
II
0,10
510,5
0,12
0,02
0,00
III
2,15
16,2
15,46
13,30
14,67
IV
-2,12
-19,6
8,71
10,83
7,67
V
0,02
0,6
2,89
2,87
3,29
VI
-0,06
-5,7
1,05
1,11
1,78
VII
-0,06
-11,3
0,49
0,55
0,77
VIII
-0,07
-19,9
0,29
0,37
0,53
IX
Среднемесячные расходы Qср. мес., м3/с
-0,04
-10,3
0,36
0,40
0,65
X
Изменение стока р. Бурлы за выбранные расчетные периоды
0,05
16,8
0,32
0,27
0,52
XI
0,07
136,0
0,12
0,05
0,13
XII
Таблица 2.3
-0,02
-0,7
2,49
2,50
2,50
Qср. год, м3/с
р. Бурла - с. Хабары (ноябрь 1936-2006 гг.)
1,4
y = -0,0003x + 0,3098
1,2
1
0,8
0,6
0,4
Q ср. мес., м куб./с
2004
2000
1996
1992
1988
1984
1980
1976
1972
1968
1964
1960
1956
1952
1948
1944
1940
0
1936
0,2
Линейный (Q ср. мес., м куб./с)
Рис. 2.12. Среднемесячные расходы р. Бурлы за ноябрь (1936-2006 гг.)
р. Бурла - с. Хабары (декабрь 1936-2006 гг.)
0,4
y = 0,0017x + 0,022
0,3
0,2
Q ср. мес., м. куб./с
2004
2000
1996
1992
1988
1984
1980
1976
1972
1968
1964
1960
1956
1952
1948
1944
1940
0
1936
0,1
Линейный (Q ср. мес., м. куб./с)
Рис. 2.13. Среднемесячные расходы р. Бурлы за декабрь (1936-2006 гг.)
В мае, июле, августе, сентябре, октябре за период с 1978 по
2006 гг. наблюдается падение стока на 0,02-0,07 м3/с. Среднегодовые расходы за последний период также имеют тенденцию к
уменьшению, что согласуется с отрицательным трендом на рисунке 2.8. Таким образом, потепление климата пока не увеличи68
ло водность бассейна существенным образом, наблюдается рост
паводочных расходов и небольшая тенденция к уменьшению
стока в летне-осенний период.
Весеннее половодье реки длится 110-115 дней. В многоводные и средние по водности годы скорость продвижения фронта
половодья достигает 50 км в сутки, сток в этот период колеблется в пределах 75-95% от годового стока.
В любой год 90% объема годового стока проходит по р. Бурле весной за 2-3 недели. С конца июня русло Бурлы пересыхает
и распадается на множество отдельных плесов от истока до озера Малое Топольное. В нижнем течении идут большие потери
весеннего стока на аккумуляцию и испарение в поймах, что вызывает уменьшение максимальных и средних расходов половодья по длине реки. Очевидно, что основным источником питания этой реки являются талые воды.
Подъем уровня воды на участке реки у с. Хабары весной доходит до 2-3,5 м, ниже 1-2,5 м. В весеннее половодье наблюдается резкий подъем и продолжительный спад воды, который
продолжается иногда до середины июля. Продолжительность
летне-осеннего периода – в среднем 128 дней, в многоводные
годы – 97, в маловодные годы – 135 дней. На этот период приходится 4-27% от годового стока. Уровни воды носят устойчивый характер из-за повышенного грунтового питания, свойственного данной реке.
Зимняя межень со стоком 1-0% от годового наступает 22 октября в маловодные годы, 12 ноября – в средние по водности
годы и 12 декабря – в маловодные годы. Часты случаи сплошного промерзания, а в период ледохода – заторы льда. Зимой река
периодически промерзает на перекатах, часто образуются наледи. Бессточный период составляет 50-150 дней. С начала ноября
до середины апреля на реке ледостав. Толщина льда доходит до
1-1,5 м. В межень в верхнем течении есть питание грунтовыми
водами.
Опасные гидрологические явления для бассейна р. Бурлы могут выражаться при пропуске весеннего паводка через сооруже69
ния озер-водохранилищ Песчаное, Хорошее, М. Топольное.
Наиболее подвержено наводнениям с. Хабары в период прохождения весеннего паводка.
В целом можно сказать, что сток формируется в основном за
счет талых снеговых вод, дождевые осадки дополняют снеговое
питание. Грунтовое питание поддерживает сток в истоке в межень. В нижнем течении имеют место большие потери весеннего стока на аккумуляцию и испарение в поймах, что вызывает
уменьшение максимальных и средних расходов половодья по
длине реки. Эти особенности режима реки Бурлы схожи со стоком других рек Южно-Алтайского региона на участках с равнинным рельефом (Чураков, 1993).
Выполненный анализ водности р. Бурлы по гидропосту
с. Хабары показывает, что начиная с 50-х годов XX в. наличествует тенденция к уменьшению водности реки. Вызвано это резким увеличением распаханности территории водосборного бассейна в период освоения целинных и залежных земель, а также
уменьшением лесистости водосборной площади р. Бурлы.
Согласно данным многочисленных исследований прогнозируется резкое увеличение минимальных зимних расходов воды
и уменьшение максимумов и объемов весеннего половодья в
районах Западной Сибири. Источником напряженности в системе водного хозяйства р. Бурлы является хронический недостаток естественного стока.
В 2000 г. на Алтае было заключено Бассейновое соглашение
о рациональном использовании, восстановлении и охране вод
р. Бурлы и сформирован бассейновый Совет для работы над
проектом «Разработка и распространение системы общебассейновых природоохранных мероприятий в бассейне реки Бурла».
Институтом экологических и водных проблем Алтайского края
была дана рекомендация на завершение строительства Бурлинской оросительно-обводнительной системы [122]. По данным
(Пурдик, 2001) предварительные ландшафтно-экологические
исследования позволяют считать гидромелиоративное освоение
бассейна р. Бурлы рациональным и перспективным подходом.
70
2.6. Почвенно-растительный покров
В соответствии с картой почв Алтайского края, выполненной
Л.М. Бурлаковой, Т.А. Пудовкиной [25], почвами территорий,
прилегающих к Бурлинскому магистральному каналу, являются
черноземы обыкновенные и дерново-подзолистые почвы Бурлинского бора (рис. 2.14).
Рис. 2.14. Схема почв зоны влияния Бурлинской ООС [25]:
1 – дерново-подзолистые; 2 – лугово-черноземные, луговые,
пойменные, часто засоленные; 3 – черноземы выщелоченные;
4 – черноземы обыкновенные; 5 – черноземы южные;
6 – темно-каштановые почвы; 7 – каштановые; 8 – солонцы и солончаки
По карте почвенного районирования Алтайского края (Базилевич Н.И., Карманова И.И. и Розанова А.Н., 1959) канал в основной своей части проходит в подзоне обыкновенных черноземов Кулундинско-Приобского почвенного округа (рис. 2.15).
В первой половине канал располагается на землях почвенного района (11) – черноземов обыкновенных среднегумусных и
черноземов выщелоченных, во второй половине – в почвенном
районе (13) черноземов обыкновенных малогумусных маломощных и лугово-черноземных солонцевато-солончаковатых
почв с солонцовыми комплексами и солодями.
71
По данным почвенного обследования на прилегающей к
1-2-му бьефам территории сформировались слабосмытые почвы
[210, 211].
Для компьютерных моделей, используемых в данном исследовании, интерес представляет информация о гранулометрическом составе земель. В соответствии с картами гранулометрического состава почвы этой территории среднесуглинистые, песчано-крупно-пылеватые (Татаринцев, 1998, 2003, 2005). Это согласуется и с данными геологических изысканий.
Природная растительность на территории Крутихинского
района видоизменена сельскохозяйственным освоением земель.
Рис. 2.15. Фрагмент карты почвенно-географических районов
(Розанов, 1959):
границы: 1 – административная Алтайского края; 2 – почвенных зон;
3 – почвенных подзон; 4 – межзональных почвенных районов;
почвенное районирование: 5 – Кулундинско-Приобский почвенный округ;
6 – зона каштановых почв;
зона черноземов: 7 – подзона южных; 8 – подзона обыкновенных;
9 – номера почвенных районов, межзональные почвенные районы;
10 – дерново-подзолистые боровых ложбин древнего стока:
11 – лугово-аллювиальные пойм и низких боровых террас р. Оби
Наиболее естественная растительность свойственна району
соснового бора на песках ложбин древнего стока, обладающему
72
разнообразием, обусловленным грядово-бугристым рельефом
[216]. Сосны с коврами лишайников из рода Cladonia и представителями псаммофильной флоры (Festuca Becken, Koelena glauca, Artemisia campestris и др.) занимают наиболее высокие и сухие места. В небольших понижениях более густого бора появляются мхи и встречаются лесные виды цветковых: Vaccinium
vitis-idaea, Pyrola virescens, Ramischia secunda, Chimaphila umbellata, Moneses uniflor. Ниже, по склонам гряд, в сосновом лесу
появляются осина и береза с покровом из папоротников и мезофильных трав. В низинах среди боров располагаются сырые березняки с осиной и влаголюбивым высокотравьем (Filipendula
ulma-ria, Cicuta rirosa, Carex gracilis, Phragmites communis и
т.д.), тростниковые и сфагновые болота и озерки.
Дренированная густой сетью долин, балок и ложбин, слабоволнистая равнина Кулундинско-Бурлинского междуречья
(10-й район южной лесостепи – колочная степь [216] и 13-й почвенный район (Розанов, 1959) отличается хорошо выраженным
лесостепным ландшафтом, в котором большое участие принимают березовые колки, развитые на серых лесных и осолоделых
почвах степных микрозападин. Природные кормовые угодья
представлены следующими типами: солонцеватые и солончаковатые луга на плоских террасах ложбины древнего стока (Puccmellia tenmssima, Alope-curns lentncosus, Aneurolepidium Paboanum, A. dasystachys, LimommnGmehnii, Odontites serotina) производительностью 8-9 ц/га; растительность солонцов и солончаков
(Artemisia nitrosa, Festuca sulcata, Puc-cinellia tenuissima, Plantago salsa, Petrosimonia Litwinowi и др.) на низких уровнях террас
с производительностью 2-3 ц/га; разнотравно-типчаковые степные пастбища (Festuca sulcata, Koelena gracilis, Slipa capillata,
Poa stepposa, Medicago falcala, Galium verum и др.) по склонам
долинно-балочной сети производительностью 5-6 ц/га; сильно
выбитые степные пастбища по выгонам близ селений (Festuca
sulcata, Carex stenophylla, Artemisia austriaca, Potentilla bifurca,
Ceratocarpus arenarius и др.) производительность 3-4 ц/га; разнотравно-злаковые и злаково-разнотравные луга по опушкам
колков и балочных лесков (Calamagrostis epigeios, Bromus
incrmis, Poa angustifolia, Phlomis tuberosa, Vicia cracca, V. unifuga, Filipendula kexapetala, Libanotis intermedia, Inula salicina и
73
др.) с производительностью при сенокосном использовании
10-15 ц/га; злаково-разнотравные лугово-степные пастбища и
сенокосы, встречающиеся по склонам северной экспозиции и в
нижней части склонов южной экспозиции производительностью
при сенокосном использовании 8-10 ц/га.
Лугово-черноземные почвы с комплексами солончаков и солонцов, прилегающие к 4-му бьефу Бурлинского магистрального канала, имеют установившийся выпотной и десуктивновыпотной водный режим из-за близкого стояния грунтовых вод
и плохой дренированности территории. Земли 13-го почвенного
района будут испытывать дополнительное угнетение под воздействием будущей фильтрации воды из канала на данной территории.
2.7. Природно-техногенные процессы
В зоне строительства Бурлинского магистрального канала
широкое распространение имеют экзогенные процессы, представленные смывом почв, ветровой и овражной эрозией. Интенсивность современных эрозионных процессов (смыв, размыв,
дефляция) значительная – 8-15 м3/га в год [27]. Ветровая эрозия
проявляется на ветроударных склонах и на участках с лёгкосуглинистым и супесчаным механическим составом почв. Ей подвержено 15-25% пашни [99].
Сложенное легкоразмываемыми лессовидными суглинками и
эоловыми супесями, Приобское плато характеризуется расчлененным волнисто-увалистым рельефом. 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. Густота и плотность овражных форм возрастают по направлению к долине Оби
от 0,5 и менее до 2,1-5,0 ед/км2 с густотой овражной сети от
0,1 и менее до 0,51-1,3 км/км2 [28].
Скорость роста оврагов на Приобском плато составляет от
2,5-4,1 м/год (Ивонин, 1983) до 2-6 м/год (Путилин, 2002). Наи74
более интенсивный рост их происходит в период снеготаяния
или обильных атмосферных осадков. Изучение закономерностей
развития оврагов, выявление их стадий и количественная оценка
позволяет определять целесообразные противоэрозионные мероприятия в зависимости от природных условий и вида антропогенной нагрузки (Зорина, 2003). По атласу природных опасностей и рисков данная территория относится к умеренно опасной категории (2 балла), предполагая чрезвычайные ситуации
муниципального и межмуниципального уровня: сокращение
площадей пашни, изменение площадей полей, потери плодородного слоя, угроза значительных разрушений на урбанизированных территориях [28].
Другой опасностью, свойственной лессовым просадочным
породам Приобского плато эолово-делювиальных и эоловопролювиальных отложений краснодубровской свиты нижнегосреднего плейстоцена, являются карстовые образования, которые встречаются довольно часто в лёссовых просадочных породах вдоль всего левобережья р. Оби (Трепетцев, 1959, 1959;
Ивонин, 1983; Швецов, 1984; Платонова, 2000). Неравномерные
вертикальные деформации, возникающие при увлажнении в естественных условиях или при определённом напряжении, способствуют развитию оврагообразования и оползневых процессов, ослабляя склоны террас, что необходимо будет учитывать
при антропогенном воздействии искусственного увлажнения на
лессовые просадочные породы в процессе фильтрации воды из
канала.
В данном разделе далее рассмотрена территория в пределах
Приобского плато, прилегающая к двум первым бьефам Бурлинского магистрального канала, относящаяся к Обскому бассейну.
Поскольку крупные овражные системы различимы на космических снимках, то в качестве ГИС использовалась версия
Google Earth, предназначенная для свободного пользования
(http://earth.google.com). При топографическом дешифрировании
цветных космических снимков спутника QuickBird компании
Digital Globe UTM (GoogleMaps, 2005) были выявлены контуры
четырех овражно-балочных систем. Подготовленные материалы
75
были использованы для планирования и проведения экспедиционных работ. При реализации заключительного этапа использовались так же результаты почвенных анализов (гранулометрический состав, гумус, pH водное, pН солевое) исследуемой территории [210-212].
Размеры оврагов № 1-4 (рис. 2.16) соразмеримы с Бурлинским каналом, и начиная со средней части продольного профиля
и ниже – значительно превосходят его по ширине.
Рис. 2.16. Нумерация овражных систем в пределах Обских террас
Овраг № 1, рекультивированный по проекту, находится в
хорошем состоянии (рис. 2.17). 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 уплотнение его (523250 м3),
перемещение растительного грунта из отвалов МК (51550 м3).
Укрепление откосов земляного полотна произведено посевом
многолетних трав механизированным способом (10 га).
Трасса канала в меридиональном направлении отсекла собой
большую часть водосборной поверхности данного оврага, вершина оврага заросла кустарником (облепихой), и можно гово76
рить о низкой степени активности данной формы: 0 баллов по
классификации Н.Н. Родзевича (1961).
Рис. 2.17. Вершина оврага № 1, рекультивированного по проекту
Овраг № 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. 2.18).
На момент обследования (24.07.2007) 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 «Росприроднадзора» по Алтайскому
краю на 27.10.2008, исполняя решение Крутихинского районного суда от 23.06.2006, администрация Крутихинского СС передала два водоема отстойника в пользование ООО «Старатель»
(В.А. Захарову) на условиях содержания полей фильтрации в
надлежащем техническом состоянии и выполнении работ по их
обвалованию (договоры 2006, 2007 гг.).
77
1-й водоем
2-й водоем
3-й водоем
Рис. 2.18. Каскад из трех водоемов-отстойников в вершине оврага № 2
Вершины оврага № 3 в настоящее время отчасти засыпаны
промышленным предприятием, расположенным рядом с ними
(рис. 2.19). 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.
78
Рис. 2.19. Вершина оврага № 3
Овражно-балочная система № 4 идет вдоль Бурлинского
магистрального канала 6,5 км до своего впадения в р. Крутишку.
В своей нижней части имеет форму оврага с меандрирующим
постоянным водотоком (рис. 2.20), с многочисленной сетью левобережных склоновых оврагов, лабиринтовых и каньонообразных (рис. 2.21).
Рис. 2.20. Овраг № 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 (рис. 2.22).
79
Рис. 2.21. Левобережные ветвления оврага № 4
Рис. 2.22. Выклинивание грунтовых вод на дне оврага № 4
В четвертичных отложениях, на глубине 4-5 м от поверхности наблюдаются водоносный горизонт песков мелких светлосерых (мощность 100-110 см), а у подошвы склона – водоупорный слой голубых глин (вскрытая мощность 30-40 см), формирующих зону разгрузки.
80
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. Варнесу), по глубине захвата – мелкие (по А. Колену), по количеству пересекаемых слоев – инсеквентные (по Ф.П. Саваренскому), циркообразного типа, современного возраста, образовавшиеся на современном базисе эрозии.
В средней части своего продольного профиля овражная система сохраняет большую глубину от 5 до 8 м, отвесные склоны
и имеет левобережные боковые ветвления в форме каньонов в
северном направлении (к каналу). Общее число учтенных левобережных оврагов на отрезке продольного профиля от вершины
овражно-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 (Ивлев, 1985) на исследуемой территории выделены все
четыре стадии (I-IV) проявления склоновых эрозионных процессов: поверхностный смыв, поверхностный размыв, образование оврагов, образование русел (рис. 2.23).
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 1º и по классификации И. Брауде относятся к пологим.
Следует отметить, что контур слабосмытых черноземов выщелоченных малогумусных среднемощных среднесуглинистых
81
(обозначение 13 на рис. 2.23) 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.
Рис. 2.23. Водная эрозия на склонах Приобского плато
в районе 1-2-го бьефа 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, I-IV – стадии развития
водной эрозии), 8 – площади поверхностного смыва, 9 – ручейный сток,
10 – границы почвенных контуров; индексы почв:
B2
11 – Ч 2c2 , 12 – Ч 2cВ2 , 13 – ↓ Ч 2cB2 , 14 – Ч л2с
, 15 – ∪ Ч 1лВ1 , 16 – ↓ Ч 1сВ2 ,
OC
2
17 – Cд л2с
, 18 – C2-2C
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 до 0,01 по сравнению с паром (1,00) и занятым паром (0,50).
82
3. МЕЛИОРАТИВНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Системные проблемы мелиорации
По закону РФ под мелиоративными системами понимаются
«комплексы взаимосвязанных гидротехнических и других сооружений и устройств (каналы, коллекторы, трубопроводы, водохранилища, плотины, дамбы, насосные станции, водозаборы,
другие сооружения и устройства на мелиорированных землях),
обеспечивающих создание оптимальных водного, воздушного,
теплового и питательного режимов почв на мелиорированных
землях» [192].
Мелиорация земель осуществляется посредством проведения
мелиоративных мероприятий – проектирования, строительства,
эксплуатации и реконструкции мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружений, обводнения пастбищ, создания систем защитных лесных насаждений,
проведения культурно-технических работ, работ по улучшению
химических и физических свойств почв, научное и производственно-техническое обеспечение указанных работ [192].
По экологическим требованиям осуществление мелиоративных мероприятий не должно приводить к ухудшению состояния
окружающей природной среды [192].
Гидромелиорация земель состоит в проведении комплекса
мелиоративных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение заболоченных, излишне увлажненных, засушливых, эродированных, смытых и других земель, состояние которых зависит от воздействия воды. В зависимости от выполняемых задач
гидромелиорация подразделяется на оросительную, осушительную, противопаводковую, противоселевую, противоэрозионную, противооползневую. Гидромелиорация земель направлена
на регулирование водного, воздушного, теплового и питательного режимов почв на мелиорируемых землях посредством
осуществления мер по подъему, подаче, распределению и отводу вод с помощью мелиоративных систем, а также отдельно
расположенных гидротехнических сооружений.
83
Над проблемами и путями усовершенствования гидромелиоративных систем юга Западной Сибири достаточно плодотворно
работали ученые данного региона Л.Э. Соловьева, Н.С. Струков,
В.Т. Савченко, С.Э. Бадмаева и др. [28, 63, 65, 205, 219, 220, 249,
256, 270, 271, 309].
При изучении ирригационных культур в исторической ретроспективе для выявления закономерностей в их развитии, были
установлены этапы существования любой системы и обнаружены перерывы, вызываемые надсистемными факторами – социальными, экономическими, политическими и т.д. (Бадмаева,
2005). Переход на новый технический уровень всегда осуществлялся в полном соответствии с законом прогрессивной эволюции технических объектов: недостатки прототипа (предыдущего
поколения) служили критериями развития для следующего поколения систем с улучшенными техническими решениями в
пределах одного физического принципа действия.
С конца XIX до конца XX вв. орошение пережило очередной
этап развития: восстановление примитивных древних систем
периода нерегулярного и не регулируемого орошения (лиманы)
продолжилось фазой становления и совершенствования и привело к 60-м годам XX в. к замещению конструкций самотечных
систем машинными системами орошения последнего поколения.
Дождевальная техника позволила достичь точной выдачи поливной нормы, качества и равномерность подачи распыляемого
над полем дождя.
В оросительных системах объектом регулирования является
влажность почвы. Ценный конечный продукт системы орошаемого земледелия – это дополнительная продукция, полученная с
единицы площади по сравнению с неорошаемыми землями.
Управляющее воздействие оросительной системы на систему
земледелия осуществляется через подачу потока воды по заданному графику водопотребления в зависимости от текущих климатических условий, культур в севообороте от поглотительной
способности почвы. Оросительные системы являются водными
регуляторами, потому что они регулируют водный режим почв.
Основная функция систем орошения при дождевании заключается в погашении возмущающего действия среды – дефицита
водных ресурсов для получения заданного уровня урожайности
84
культур в данных климатических условиях. Данная компенсация выполняется с некоторой погрешностью разной природы.
В самом общем случае оросительные нормы рассчитываются
на основе опыта прошлых лет, исследований водопотребления
культур на опытных участках и данных многолетних климатических наблюдений и закладываются в виде программы орошения (Колпаков, 1981). В другом случае существующая подсистема обратной связи (датчики влажности) контролирует параметр влажности в настоящем времени и при достижении определенных порогов дефицита осуществляется полив.
Процесс орошения является источником возмущения процессов массопереноса в почвах и подстилающих грунтах. Дискретный полив возбуждает, раскачивает массоперенос и при невыявленных и неучтенных закономерностях массопереноса, свойственных конкретному орошаемому участку, может вызвать засоление, эрозию почв, заболачивание и т.д. Следует также отметить, что непрерывный во времени полив недопустим, относится к категории явлений «краха системы», ибо при этом меняется
генетическая природа процесса почвообразования.
В строгом смысле оросительная система не является регулятором «водного, воздушного, теплового и питательного режимов почв на мелиорируемых землях...» [192]. Эти параметры не
контролируются «техническим объектом», потому что он не
имеет конструктивных элементов, предназначенных для управления изменениями многочисленных переменных величин, кроме режима влажности. Исключение составляют случаи, когда
вода использовалась также в качестве растворителя и носителя
минеральных удобрений. Данную функцию контроля за водным,
воздушным, тепловым и питательным режимом берет на себя
человек.
Таким образом, системы орошения относятся к системам автоматизированного типа, где присутствие человека необходимо
в производственном цикле. С другой стороны, системы орошения включены в другую систему, более высокой ступени иерархии – систему земледелия. Дополнительные водные ресурсы,
подаваемые на орошаемый массив, так или иначе приводят к
неизбежному изменению параметров воздушного и теплового
85
режимов. Использование агромелиоративных и лесомелиоративных мероприятий, дренажа позволяет выравнивать систему
до оптимального состояния.
От того, как качественно и в каком объеме выполнит специалист функцию обработки «обратного отклика» природной среды
на водные воздействия и какие средства привлечет для стабилизации и улучшения земледелия, зависит конечный результат –
состояние системы в целом. Важную роль здесь играют профессиональный уровень, реально доступные возможности и достижения научной мысли.
Как показала практика, отсутствие обратных связей внутри
системы, когда параметры на входе в систему непосредственно
не связаны с параметрами на выходе (подача воды не связана с
экономической эффективностью) или недостаточный контроль
привели к уменьшению показателей эффективности работы систем и отрасли в конце прошлого столетия. Рассогласование этих
параметров привело к бюджетному дисбалансу. Практически на
всех оросительных системах Сибири не были достигнуты проектные показатели эффективности (Бадмаева, 2005).
3.2. Состояние и проблемы
гидромелиоративных систем на Алтае
По состоянию на 01.01.2006 г. площади сельскохозяйственных угодий Алтайского края составляют 10,31 млн га, в том
числе пашни – 6,71 млн га [200]. Две трети сельскохозяйственных угодий края находится в засушливой зоне. Потенциальный
мелиоративный фонд земель составляет 2,7 млн га, в том числе
в Кулундинской и Алейской степях – 1,6 млн га [103].
Период бурного развития мелиорации Алтая в XX в. приходится на 1961-1990 гг., когда были построены:
1. Кулундинский магистральный канал протяженностью
182 км и расходом 25 м3/с, подающий обскую воду в засушливую Кулундинскую степь для Новотроицкого массива орошения
на 10 тыс. га и попутного орошения на 12 тыс. га.
2. Гилевское водохранилище на р. Алей с подпорной плотиной, водозабором и самотечным магистральным каналом про86
тяженностью 100 км с пропускной способностью 39 м3/с и
Алейская оросительная система площадью 21,6 тыс. га с горизонтальным и вертикальным дренажом и перспективой орошения 50 тыс. га.
3. Локальные оросительные системы в Кулундинской степи
площадью до 1 тыс. га общим объемом площадей 50 тыс. га с
использованием в качестве источника подземные воды.
Самые острозасушливые районы Кулундинской степи (Бурлинский, Славгородский, Немецкий, Хабарский, Табунский, Кулундинский, Ключевской, Михайловский, Угловский, часть Родинского, Благовещенский, Суетский) практически не имеют
надежных источников поверхностных вод. К началу 90-х годов
орошаемые участки с использованием подземных вод были в
каждом хозяйстве Кулундинской степи.
В Немецком национальном районе общая площадь орошаемых участков составляла около 10 тыс. га. Локальные орошаемые участки имели самую высокую эффективность использования в крае – в колхозе «Степной» Немецкого национального
района в 1999 г. урожай сена многолетних трав составил 60 ц/га,
кукурузы – 270 ц/га [103].
В этот же период проектировались еще две системы.
1. Бурлинская оросительная система с водозабором из Новосибирского водохранилища, магистральным каналом в 30,4 км и
водоподачей 36,5 м3/с по руслу р. Бурлы должна была решить
вопросы обводнения бессточного бассейна р. Бурлы Кулундинской степи. Проектными организациями ГУГНПЦ «Ленводпроект» и ОАО «Алтайводпроект» предусматривалось орошение
55 тыс. га земель. До настоящего времени система находится в
стадии строительства.
2. Барнаульская система относится к оросительным системам
пригородной зоны. С 1979 г. «Алтайгипроводхоз» начал проектировать Барнаульскую оросительную систему площадью орошения 100,6 тыс. га, расположенную в междуречье рек Барнаулки и Касмалы. По проекту водозабор производительностью
32,9 м3/с, размещенный на левом берегу Оби, должен был подавать воду в водоподводящий канал длиной 11,3 км, затем через
87
каскад двух насосных станций с водоемом-хранилищем в магистральный канал длиной 209 км и в распределительную сеть
общей протяженностью 142,4 км. Срок начала строительства
был намечен в 1990 г. после завершения строительства Алейской и Бурлинской оросительных систем.
К 1991 г. площадь орошаемых земель в крае достигала
180 тыс. га, протяженность оросительных трубопроводов –
3016 км, магистральных и распределительных каналов – 535 км.
В рабочем состоянии находилось более 1000 насосных станций
и 2000 дождевальных машин.
В 90-е годы XX в. в России в системе мелиорации разразился
финансовый кризис и кризис управления, в результате произошло резкое сокращение площадей орошаемых и осушенных земель. К 2001 г. площадь орошаемых земель в стране уменьшилась на 26%, к 2003 г. – на 58% и составила 105 тыс. га.
Из-за резкого сокращения ассигнований на водохозяйственное строительство и мелиорацию земель и в связи с нарушениями технологий ведения сельскохозяйственного производства в
1990-2000 гг. повсеместно произошло ухудшение качества орошаемых угодий, повлекшее за собой переоценку стоимости земель. В конце XX в. в России комплексная реконструкция мелиоративных систем практически не проводилась.
Сельское хозяйство Алтайского края, являясь частью хозяйственной структуры России, испытало на себе все трудности,
переживаемые государством в период реформ. За истекший более чем 30-летний период показатели ввода орошаемых земель,
предусмотренные вышеперечисленными проектами, не были
достигнуты. До 90-х годов ХХ в. финансирование позволяло
полностью поддерживать оросительные системы в рабочем состоянии.
В 1997 г. устаревшее оборудование оросительных систем,
грубые нарушения технологии земледелия на мелиорированных
землях, прогрессирующие ухудшения мелиоративного состояния земель из-за подтопления, заболачивания, засоления вызвали уменьшение продуктивности мелиорированного гектара в
2 раза по сравнению дореформенными годами (1986-1990 гг.).
88
В 2000 г. для восстановления и поддержания в рабочем состоянии систем Алтайского края необходимо было не менее
4200 руб/га (4000 руб/га – капитальный ремонт и 200 руб/га –
эксплуатация). К 2002 г. произошла выработка нормативного
срока службы у 40% всей имеющейся техники (Кундиус, 2002,
2005).
По показателям развития Алтайского края за период с 1995
по 2005 гг. произошло сокращение на 500 тыс. га используемых
сельскохозяйственных угодий в сельскохозяйственном производстве, площади залежей выросли с 5,4 тыс. га до 318 тыс. га
(табл. 3.1). С 1995 по 2004 гг. количество дождевальных машин
и установок сократилось с 1885 единиц техники до 516 (в
3,65 раз), к 2004 г. степень износа основных фондов составила
52,4% [200].
В соответствии с методическими рекомендациями по оценке
эффективности инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных земель для проектов строительства и реконструкции оросительных, осушительных систем моментом прекращения проекта считается момент физического износа основной
части производственных фондов [174]. Рекомендованные сроки
службы мелиоративных систем приведены в таблице 3.2.
С учетом 20-25-летнего срока службы, мелиоративные системы, введенные в действие в период активного строительства
на Алтае (1965-1990 гг.), на настоящий момент входят в стадию
полного износа и требуют новых проектов реконструкции.
Строительство Бурлинской оросительной системы было начато в 1983 г., и в 2010 г. возраст первого и второго бьефа магистрального канала достигнет 27 лет, что вплотную приближается к окончанию срока службы инженерного сооружения, не эксплуатировавшегося все это время.
Еще одной проблемой для землепользователей стали высокие
тарифы на энергоносители, потому имеющиеся дождевальные
машины («Фрегат», «Днепр», «Волжанка») стали для производителей слишком энергоемкими.
89
90
тыс.
га
шт.
Ввод в действие мелиорируемых земель
Дождевальные
и поливные
машины и установки
Коэффициент
обновления основных фондов
Коэффициент
ликвидации основных фондов
Степень износа
основных фондов на конец
года
5,4
тыс.
га
Из них залежи
-
24,0
10674,6
32,3
11031,6
1996 г.
1998 г.
1999 г.
2000 г.
103,5
10692,4
125,3
11026,4
143,6
9323,0
210,0
11032,5
160,8
10583,8
192,7
11032,6
0,3
0,25
0,8
-
Земельный фонд на 1 января [200, с. 154]
43,2
10698,6
58,5
11026,9
Земельный фонд на 1 января [200, с. 122]
1997 г.
0,56
242,4
10635,0
310,4
11030,8
2001 г.
-
231,1
10569,5
314,0
11031,9
2002 г.
0,09
235,0
10484,4
322,3
11029,4
2003 г.
1,7
3,1
42,9
%
%
%
1885
…
1351
1108
971
858
46,5
3,6
1,1
48,2
4,7
1,1
51,4
3,0
1,2
52,9
2,3
2,0
54
2,1
2,9
54
2,5
4,0
Материально-техническая база сельского хозяйства [200, с. 147]
1791
52,5
2,4
5,6
753
52,4
3,3
5,7
589
Парк основных видов техники в сельскохозяйственных организациях на конец года [200, с. 147]
0,3
10802,5
5,7
11028,6
1995 г.
тыс.
га
тыс.
га
тыс.
га
Ед.
изм.
Используемые
с.-х. угодья в с.х. производстве
Из них залежи
Все с.-х. угодья
Показатели
52,4
3,1
6,4
516
-
306,1
10386,8
420,7
11028,9
2004 г.
-
318
10350,6
445,5
11026,3
2005 г.
Таблица 3.1
Показатели развития сельского хозяйства и мелиорации в Алтайском крае за 1995-2005 гг.
Таблица 3.2
Рекомендованные сроки службы мелиоративных систем, лет
Виды систем
Оросительные
Осушительные
Обводнение пастбищ
Уровни систем
межхозяйственные
внутрихозяйственные
25-30
20-25
открытая
20-25
15-20
закрытая
45-50
40-45
15-20
12-15
Препятствием для переоснащения поливной техники явилось
нахождение ее на балансе хозяйств различных форм собственности, возникших в перестроечный период. При дисбалансе цен
на сельхозпродукцию и продукцию машиностроения и без государственной поддержки решить проблему обновления парка в
текущих условиях нереально. Практически прекращены были
работы по строительству новых мелиоративных систем, не велись работы по реконструкции и ремонту существующих систем. Из-за неисправности оросительных систем и финансовой
несостоятельности хозяйств не поливается более 50% всех
имеющихся на балансе орошаемых земель [103].
Немаловажной проблемой являются также большие потери
воды в спроектированных в советское время системах. В настоящее время большинство оросительных систем имеют КПД
значительно ниже нормативных требований: КПД системы –
0,47-0,62; КПД оросительной сети – 0,68-0,71 (Кундиус, 2002).
Проектирование, приводящее к таким уровням потерь, было
связано с бесплатностью водных ресурсов. Отмена в 1957 г.
платы за пользование водой привела к возврату принципа бесхозяйственного использования водных ресурсов в мелиорации.
Реформы в сфере водообеспечения и водопользования в АПК
значительно отстают от реформирования экономики в целом
[103]. «Практически не внедряются экономические методы, вопрос о платном водопользовании не находит разрешения уже
многие годы несмотря на очевидность его основополагающей
роли в системе экономических методов и финансовом обеспечении водохозяйственной деятельности» [149, с. 16].
91
До последнего времени все водохозяйственные системы
практически были собственностью государства. В результате
приватизации в большинстве регионов страны до 60% напорной
и дренажной сети и более 80% дождевальных машин переданы в
собственность хозяйств [149, с. 16]. Обслуживающие хозяйства
межхозяйственные и магистральные каналы, водозаборы и другие основные фонды отнесены к собственности государства и
эксплуатируются государственными управлениями осушительно-оросительных систем (УОС). Разница в источниках финансирования приводит к тому, что государственные учреждения
предоставляют землепользователям межхозяйственные и магистральные каналы, а реальные землепользователи не используют в полной мере предоставляемые ресурсы.
Резкий спад в орошаемом земледелии в определенной степени явился результатом интенсивной критики, которой подвергалась мелиоративная отрасль в течение ряда лет. Из-за финансовых кризисов, указанных управленческих противоречий в отрасли, плодотворный опыт мелиорации и понимание роли орошения земель как главного гаранта устойчивого земледелия в
засушливой зоне были оттеснены на второй план. Задача современного этапа стоит в том, как сделать мелиорацию, являющуюся важнейшим компонентом рационального ведения сельскохозяйственного производства в Алтайском крае, экономически рентабельной и ресурсосберегающей отраслью агропромышленного комплекса [148].
3.3. Гидромелиорация
в зоне влияния Бурлинской ООС
В бассейне р. Бурлы наибольшее развитие получили оросительные мелиорации, особенно в районах западной части бассейна – Немецком, Хабарском, Бурлинском, Карасукском, который до 1942 г. входил в состав созданного в 1937 г. Алтайского
края.
По условиям обеспеченности сельскохозяйственных культур
влагой эти административные районы расположены на границе
92
слабозасушливой и засушливой зоны. Для природопользования
этих районов орошение являлось основным средством интенсификации земледелия, применяемым в аридных регионах, подверженных постоянным засухам, где испарение превышает величину атмосферных осадков в период вегетации сельскохозяйственных растений.
Задача орошения земель в Кулундинской степи, в пределах
которой расположен и бассейн р. Бурлы, впервые была сформулирована в 30-е годы прошлого столетия. В 1932 г. рассматривался вопрос создания на р. Оби в районе г. Камня-на-Оби Каменского водохранилища с гидроэлектростанцией, из которого
вода самотеком по сети каналов подавалась бы на орошение
2634 тыс. га Обь-Иртышского междуречья и подпитку оз. Чаны.
После развития большого промышленного узла в г. Новосибирске институт «ЛенГидЭП» предложил строительство Новосибирского водохранилища вместо Каменского, что и было реализовано в 1957 г.
Постоянно повторяющиеся засухи в Поволжье ставили всю
страну в 30-е годы на грань голодного кризиса. С 1933 г. начало
широко осуществляться строительство оросительных систем с
использованием поверхностного стока малых рек, ручьев и сухих логов, впоследствии названного в практике «орошение земель на местном стоке». В Бурлинском и Карасукском районах
планировалось развитие так называемого «колхозного орошения». В 1937 г. здесь предусматривалось построить 264 пруда и
создать 5450 га колхозного орошения. В 1942 г. Госплан СССР,
продолжая выполнение взятого курса, выделял Алтайскому
крайисполкому 1,0 млн руб. из военного бюджета страны на
развитие колхозного орошения при условии выполнения работ
силами колхозов. Но поскольку навыки орошения земель в созданных колхозах отсутствовали, колхозное орошение развитие
не получило.
В 1955 г. институт «Ленгипроводхоз» составил полный проект
орошения Кулундинской степи, в том числе и районов бассейна
р. Бурлы. Было предложено для орошения использовать различные источники: воды рек Оби и Иртыша, местный сток, подземные и грунтовые воды. Из намеченных по проекту 6011 га орошаемых участков в 1968 г. фактически были построены 349 га с
93
комбинированной сетью из трубопроводов и временных оросителей для дождевальных машин ДДН-45 в хозяйствах «Устьянский», «Песчанский», «Хорошинский», «Бурлинский», «Калачинский», «Сибирь». Водозабор в том числе осуществлялся и из озер
Бурлинской системы: Хомутиное, Песчаное; М. Топольное и др.
В совхозе «Хорошинский» по проекту института «Сибгипросельхозстрой» велось строительство оросительной сети на площади
94 га. В результате, по состоянию на 01.01.69 г., в хозяйствах на
территории бассейна было только 371 га орошаемых земель, из
них в Карасукском районе – 247 га.
В 1975 г. институт «Ленгипроводхоз» разработал технический проект «Орошения в бассейне р. Бурлы Алтайского края»
со схемой орошения 55 тыс. га. По проекту было начато строительство Бурлинской оросительной системы и магистрального
канала, превратившееся в долгострой.
Следует отметить закономерность в этой деятельности: реальные площади орошения в бассейне р. Бурлы при реализации
проектов получались меньше запланированных, и все предлагаемые проекты были так и не доведены до завершения. Таким
образом, было затрачено много ресурсов на проектирование, которое реализовывалось не в полной мере.
Более успешно обстояли дела в орошении с использованием
подземных вод в качестве источника. В 1945-1947 гг. Ф.С. Бояринцев предложил проект орошения Кулундинской степи подземными водами. В 70-х годах с массовым внедрением в практику шнекороторного бурения скважин передвижными мобильными буровыми станками резко возросло количество пробуренных скважин. С инженерной точки зрения была разработана устойчивая схема водозобора и водоподачи. Успешность данного
метода является следствием его локальности, что обеспечивало
соответствие возможностей хозяйств с их потребностями и приводило к обслуживанию реальных потребностей хозяйств.
На территории Немецкого национального района за последние 10-15 лет на нужды орошения работают в среднем за один
год 160-170 скважин, из них глубиной от 20 до 100 м – 130, глубиной от 100 до 300 м – 20, глубиной от 500 до 800 м – 30 скважин. Верхние водоносные горизонты глубиной до 300 м эксплуатируются уже более 30 лет.
94
Площадь сельхозугодий в Немецком районе за годы реформ
почти не сократились на фоне общего по краю сокращения
площадей обрабатываемых земель в 2 раза (Кундиус, 2005). За
годы реформ в районе также сохранились оросительные системы несмотря на монопольный рост цен на электроэнергию и высоких затрат на добычу подземных вод кочковской и краснодубровской свит. В последние годы проявилась тенденция к истощению дебита скважин и сработке динамического и статического горизонтов и при возделывании многолетних трав в последние годы не удается соблюдать режим орошения.
Наряду с количественным ухудшением состояния подземных
вод на территории Немецкого национального района происходит их качественное ухудшение, проявляющееся в подаче подземных вод с нарастанием их минерализации. По данным Алтайской ГГМП, количество площадей с использованием воды с
минерализацией до 1 г/л уменьшается ежегодно в среднем на
110 га (с 9908 до 9790 га в 2002-2003 г.). Возросла подача подземной воды с минерализацией 1-2 г/л с 2475 га (2001 г.) до
2528 га (2002 г.) за счет повышенного содержания в ней хлоридов и бикарбонатов натрия.
На 01.02.1989 г. площади орошения в зоне влияния Бурлинской ООС составляли: в Крутихинском районе – 2196 га, Панкрушихинском – 0, Хабарском – 4020, Бурлинском – 2196, Славгородском – 9669 га. По данным управления статистики Алтайского края, по состоянию на 01.01.2002 г. на балансе хозяйств в
районах бассейна р. Бурлы находилось 19140 га орошаемых земель [273], на 01.01.2006 – 19210 га (табл. 3.3), 01.01.2007 –
19420, на 01.01.2008 – 17519 га.
Распределение площадей между тремя районами бассейна за
2002, 2006-2008 гг. приведено на рисунке 3.1. Площадей орошения в Крутихинском и Панкрушихинском районах нет.
Все 24 хозяйства в бассейне р. Бурлы, имеющие орошаемые
земли, используют их для производства кормовых культур –
многолетних и однолетних трав на сено, кукурузу на силос. В
последние годы некоторые хозяйства поливали яровые зерновые
культуры для выращивания зерна на фураж. Урожайность зерновых на поливе достигает 40-50 ц/га. В средний по величине
95
осадков год 50% обеспеченности на орошение действующих
орошаемых участков используются 45,0 млн м3 воды.
Таблица 3.3
Площади орошения Бурлинского бассейна на 01.01.2006, га
№
п/п
Наименование сельскохозяйственных
предприятий
Общая
площадь
Пашня
Многолетние насаждения
Бурлинский район
ЗАО «Агротехс1
295
295
Алтай»
2
ФГУП «Бурлинский»
528
528
СПК «Новоандреев3
420
420
ский»
4
ФГУП с-з «Мирный»
411
411
5
СПК «Ореховский»
1022
1022
6
СПК «Песчанский»
585
585
7
СПК «Лесной»
613
613
8
СПК «Устьянский»
798
798
ФГУП «Тополин9
280
280
ский»
Коллективные огоро10
24
24
ды
ИТОГО
4976
4976
Немецкий национальный район
1
К-з «Алтай»
662
662
2
К-з им. К. Маркса
1070
1066
3
К-з им. Кирова
2192
2169
4
К-з им. Ленина
1194
1182
5
К-з «Москва»
853
845
6
К-з «Победа»
1583
1577
7
К-з «Степной»
1728
1715
8
К-з им. Тельмана
826
826
9
К-з им. Чкалова
458
458
10 К-з «Шумановский»
948
944
11 К-з им. Энгельса
1009
1007
ИТОГО
12523
12451
Хабарский район
1
СПК «Ильинский»
456
456
2
ОАО им. Анатолия
298
298
3
СПК «Топольное»
534
529
4
СПК «Свердловский»
493
493
ИТОГО
1781
1776
ВСЕГО
19280
19203
96
Сельскохозяйственные угодья
-
295
-
528
-
420
-
411
1022
585
613
798
-
280
-
24
4976
5
2
7
5
5
662
1066
2174
1182
845
1577
1715
826
458
944
1009
12458
456
298
529
493
1776
19210
га
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
12383
4976
4976
4976
1776
2002
Бурлинский район
12598
12663
12458
1781
1776
2006
2007
Немецкий район
3145
1776
2008
год
Хабарский район
Рис. 3.1. Балансовые площади орошения в бассейне р. Бурлы, га
Существует большая разница между урожайностью культур
в даже относительно благоприятных по климатическим условиям годах на поливаемых участках и на богаре (5,96 т/га в сравнении 0,8-2,1 т/га урожайности многолетних трав, Немецкий
район, 2000 г.). Наивысшая урожайность кормовых культур на
поливе достигала в засушливые годы следующих величин: многолетние травы на сено 7,63 т/га, однолетние травы на зеленый
корм – 16,52, кукурузы на силос – 23,61 т/га. Эксплуатационные
затраты на полив составляли 1684-2100 руб/га.
Высокая стоимость минеральных удобрений и отсутствие в
хозяйствах достаточных оборотных средств на момент полива
не позволяют использовать химическую мелиорацию в данном
регионе в достаточной мере. Из-за малых доз минеральных
удобрений при поливе кормовых культур (до 40 кг на 1 га) хозяйства не получают возможную максимальную урожайность
кормовых культур на поливе и тем самым создают предпосылки
для деградации почв орошаемых участков.
В техническом отношении наиболее применяемой до последних лет дождевальной машиной была низконапорная дождевальная установка ДКШ-64 «Волжанка», но охватившее Россию в последнее десятилетие хищения цветных металлов свело
численность этих дождевальных установок с нескольких сотен
до одного – двух десятков. В последние годы начался процесс
реконструкции оросительных систем с переводом их на полив
низконапорными самоходными дождевальными установками
кругового действия «Фрегат».
97
3.4. История проектирования
Бурлинской ООС и строительства МК
Начало проекта «Орошение в бассейне р. Бурла Алтайского
края» относится к 1955 г., когда институт «Ленгипроводхоз» составил полный проект орошения Кулундинской степи и приступил к гидрогеолого-мелиоративным изысканиям в бассейне
р. Бурлы.
В качестве государственного заказчика Бурлинской водной
системы выступал Минсельхоз России, функции которого в Алтайском крае осуществляет ФГУ дирекция «Алтайводмелиоводстрой». Генпроектировщиком сейчас выступает ОАО «Алтайводпроект» (название ранее – «Алтайгипроводхоз»), исполняющий функции генеральной проектной организации с 1982 г. До
1991 г. генеральной подрядной организацией являлся трест
«Каменьводстрой» объединения «Алтайводмелиорация» Минводхоза РСФСР, с 2002 г. объединение ОАО «Слава», расположенное в г. Камень-на-Оби.
В 1983 г. «Каменьводстрой» приступил к выполнению работ
первой очереди строительства, в рамках которой началось возведение Бурлинского магистрального канала (рис. 1.3). Проект
пересматривался несколько раз в связи с необходимостью обновления запроектированной устаревшей дождевальной техники.
Утвержденный заново в 1989 г. технический проект 1-й очереди имел площадь орошения 9224,6 га (нетто), в том числе в
Крутихинском районе – 6178 га, в Бурлинском районе –
2297,7 га, Хабарском районе – 749 га. Предусматривалось применение дождевальной техники: «Фрегат» – 80 шт., «Кубань» –
12, «Днепр» – 4 шт. Общая стоимость строительства составляла
90589,24 тыс. руб. в ценах 1989 г. [253].
Планируемая проектная рентабельность 1-й очереди в 61%
достигалась только, если общая площадь полива нетто составляла 9224,6 га в хозяйствах Крутихинского, Бурлинского, Хабарского районов [253, с. 84]. Данная рентабельность получалась при следующих значениях прироста урожая культур на
орошаемых землях: 21 ц/га для зернофуражных (с 13 до 34 ц/га);
205 ц/га для кукурузы на силос (с 145 до 350 ц/га); 47 ц/га для
98
многолетних трав на сено (с 18,9 до 66 ц/га); 224 ц/га для многолетних трав на зеленый корм (с 96 до 320 ц/га); 83 ц/га для многолетних трав на сенаж (с 52 до 135 ц/га).
Разница между заложенной урожайностью некоторых культур по проекту в 1989 г. [253, с. 84] и реально получаемой наибольшей урожайностью на орошаемых землях в Немецком районе составляет 114 и 155 ц/га (рис. 3.2) [274, с. 97]. Очевидно,
что проект содержит завышенные показатели рентабельности
некоторых культур, которые при нынешнем характере хозяйствования достичь трудно. В корректировке технического проекта
1989 г. сделан вывод о том, что «увеличение прироста объемов
сельскохозяйственной продукции в хозяйствах зоны действия
оросительной системы возможен только в результате орошения
земель и обводнения пастбищ» [253, с. 89].
ц/га
400
300
66 76,3
В хозяйствах без
орошения, 1989 г.
236,1
165,2
200
100
350
320
145
96
18,9
0
Травы на сено
Травы на
зеленый корм
Кукуруза на
силос
Планировавшаяся по
проекту 1989 г.
Наивысшая при
орошении в Немецком
районе, 2000 г.
Рис. 3.2. Урожайность основных культур
в хозяйствах Бурлинской ООС
В зоне Бурлинского магистрального канала также планировались орошаемые массивы. Как было отмечено выше, начало
строительства Бурлинского магистрального канала приходится
на 1984 г., и к 1989 г. схема орошения земель в Крутихинском
районе выглядела так, как она показана на рисунке 3.3, и именно
ее реализовывали вплоть до 1991 г.
Анализ размещения массивов орошения с точки зрения
ландшафтного земледелия выявляет ориентацию контуров орошения на границы захвата поливальной техники и в силу этого –
игнорирование особенностей рельефа при проектировании гра99
ниц орошаемых участков. Единые массивы орошения охватывали, например, разные террасы рек Суетки и Разбойничьей.
Рис. 3.3. Схема орошения земель в Крутихинском районе в 1989 г.
По состоянию на 01.07.1990 г. на строительстве системы было освоено 41,81 млн руб., что составляло 48,2% утвержденного
лимита стоимости работ. Были построена большая часть трассы
100
Бурлинского магистрального канала (рис. 3.4 – фото из архива
треста «Каменьводстрой»), первая и вторая насосные станции
(рис. 3.5). Введены в эксплуатацию орошаемый севооборот
площадью 1246 га на землях колхоза «Рассвет» и совхоза «Яблочный» Крутихинского района с поливом дождевальными установками «Фрегат», база Крутихинской ПМК треста «Каменьводстрой» и жилые дома для службы эксплуатации в р.ц. Крутиха общей площадью более 1000 м2.
Рис. 3.4. Планировка откосов канала
Рис. 3.5. Первая насосная станция
101
С 1991 г. возведение системы было приостановлено в связи с
отсутствием бюджетного финансирования. Организация строительства предполагала работы 16 пусковыми комплексами и в
соответствии с планом многие объекты возводились одновременно, потому к 1991 г. их строительство было начато и не завершено. Остались незавершенными в частности насосные
станции НС3, НС4 на магистральном канале и ряд объектов
орошения в Крутихинском и в Бурлинском районах.
С 1991 по 2002 гг. произошла большая трансформация взглядов на возможность и необходимость дальнейшего строительства сооружений магистрального канала и переоценка целевого
назначения строительства Бурлинской водной системы. Первоначальное назначение Бурлинской водной системы – орошение
земель на больших площадях с целью получения больших объемов сельскохозяйственной продукции не имеет сейчас никакого экономического смысла: для несуществующего ныне в районах бассейна р. Бурлы общественного поголовья скота нет
смысла производить огромную массу кормовых ресурсов [274].
Сейчас Россия по уровню потребления продуктов питания с
7-го места в мире опустилась до 67-го. Государственная поддержка аграрного сектора в развитии сельскохозяйственного
производства была свернута, тем более в области орошения земель.
В результате экономического кризиса и изменения форм собственности на землю колхозы были преобразованы в ТОО, часть
земель отдана крестьянским (фермерским) хозяйствам. Участки
севооборотов, отводимые по проекту под орошение, утратили
свою производственную целостность. Например, представленную на рисунке 3.6 территорию планируемых орошаемых севооборотов III и IV бывшего колхоза «Путь Ленина» разбили на
8 более мелких земельных участка для 13 землепользователей
[105]. Аналогичная картина наблюдается и в бывшем колхозе
им. Кирова (рис. 3.7).
И как уже отмечалось, в Крутихинском районе на настоящий
момент нет массивов орошения, в том числе оказался заброшенным и выстроенный орошаемый массив на землях колхоза «Рассвет» (1246 га).
102
Рис. 3.6. Современная организация земельных угодий
колхоза «Путь Ленина»:
1 – границы землепользований; 2 – границы поймы р. Суетки;
3 – границы террас р. Суетки; 4 – лесополосы;
5 – номера землепользователей; 6 – номера террас р. Суетки;
7 – пойма р. Суетки; 8 – черноземы выщелоченные
среднемощные малогумусные; 9 – черноземы обыкновенные
среднемощные малогумусные; 10 – черноземы обыкновенные
среднегумусные маломощные слабосмытые; 11 – чернозёмы
выщелоченные среднемощные малогумусные слабосмытые
в комплексе с лугово-черноземными выщелоченными среднемощными
малогумусными слабосмытыми почвами до 10-25%;
12 – лугово-черноземные солончаковые среднемощные малогумусные
почвы в комплексе с солонцами лугово-черноземными корковыми
солончаковыми высокогипсовыми до 10-25%
Однако в бассейне р. Бурлы последние десятилетия усилилась нехватка воды для устойчивого ведения рыбного и сельского хозяйства. Между хозяйствами – землепользователями велась
борьба за воду путем устройства на притоках и в русле р. Бурлы
дамб и плотин, что только ухудшало водообеспечение территории, особенно в низовьях реки. Кризисная ситуация острейшего
дефицита водных ресурсов бассейна приводила к зимним заморам рыбы и последующим за этим спадом продуктивности Бурлинских озер (Извекова, 2003).
103
Рис. 3.7. Современная организация земельных угодий
колхоза им. Кирова
В 2000 г. для выхода из сложившейся ситуации было заключено бассейновое Соглашение о рациональном использовании,
восстановлении и охране вод р. Бурлы и сформирован бассейновый Совет – представительный совещательный орган управления [122, с. 85].
В Совет вошли представители заинтересованных федеральных органов власти Алтая и Новосибирской области, главы районов, имеющих отношение к реке, крупные водопользователи,
ученые.
С возобновлением в 2002 г. строительства Бурлинской водной системы Минсельхозпрод РФ как государственный заказчик
определил новую стратегию строительства системы. Приоритетным направлением принято продолжение строительства
только сооружений магистрального канала с целью обеспечения
подачи воды из Новосибирского водохранилища в р. Бурлу. Целью водоподачи является обводнения озер в нижнем течении
реки и создание возможностей подачи воды в Немецкий район.
«Алтайводпроект» в 2003 г. предложил несколько временных
этапов и вариантов дальнейшего использования подаваемой обской воды.
104
Первый этап продлится до 2010 г. и в это время будет возможно использование только естественного поверхностного
стока реки и аккумуляции его в существующих озерах – водохранилищах.
Второй этап начнется после 2010 г. по окончанию строительства магистрального канала и рассматривается в двух вариантах развития событий.
Первый вариант предполагает, что на протяжении какого-то
времени реально не потребуется подача воды на орошение земель в Немецком национальном районе и единственным водопользователем в бассейне реки останется рыбное хозяйство.
Требования экологии и рекреации будут считаться удовлетворительными, если будет обеспечена подача воды хотя бы одному
заявителю [272]. Главное требование рыбного хозяйства заключается в обеспечении необходимых глубин воды в озерах в
предзимний период. С этой целью в летне-осенний период будет
производиться подача обской воды расходом 5 м3/с для устранения дефицита к началу ледостава. Уровни воды в оз. Песчаном и Хорошем должны будут соответствовать требуемым.
Возможно, что при небольшом дефиците воды часть объемов
будет транзитом подана в оз. Б. Топольное с целью предотвращения замора рыбы.
Второй вариант предполагает подачу расхода 10 м3/с по руслу р. Бурлы при условии инвестирования и строительства в течение 2003-2010 гг. комплекса водоподающих сооружений из
русла р. Бурлы на территорию Немецкого национального района. Потребуется регулирование русла реки на участке от
оз. Прыганского до водозабора на орошение в районе с. Новоильинское Хабарского района. Потребуется также разработка и
строгое следование графику подачи воды на орошение к точке
водозабора и обязательный ввод платного водопользования для
всех потребителей водных ресурсов р. Бурлы.
Таким образом, предполагается закончить строительство магистрального канала Бурлинской водной системы ориентировочно к 2010 г. [98, 274]. Массивы орошения в Крутихинском
районе не предусматриваются проектом. Карта-схема Бурлинского магистрального канала (рис. 3.8) составлена с использованием данных [27, 225, 313].
105
106
Рис. 3.8. Карта-схема Бурлинского магистрального канала (Кошелева, 2007; Скрипко, 2007):
1 − трасса Бурлинского магистрального канала; 2 − насосные станции перекачки и их номера;
3 − насосная станция; 4 − основные горизонтали, м; 5 − полугоризонтали; 6 − высотные отметки;
7 − населенные пункты; 8 − реки; 9 − озера и водохранилища; 10 − Бурлинский ленточный бор
107
ì
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
II áüåô
ÏÊ82+00
ÍÑ 3
2+40
III áüåô
IV áüåô
3
Îòìåòêè äíà êàíàëà
Q=10 ì /ñ; n=0,02
HC# - íàñîñíàÿ ñòàíöèÿ è åå íîìåð
184,000
Рис. 3.9. Схема подачи воды по Бурлинскому магистральному каналу
êì 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
ÏÊ13+50
Íîâîñèáèðñêîå
âîäîõðàíèëèùå
118,600
I áüåô
ÍC1
ÍÑ2
133,200
144,600
164,000
ÍÑ4
Áóðëèíñêèé ìàãèñòðàëüíûé êàíàë
Âûñîòà ãåîäåçè÷åñêîãî ïîäúåìà âîäû 74 ì
Ìã1:100 000, Ìâ1:1000
ÏÊ130+00
10%
170,000
Áûñòðîòîê
îç.Ïðûãàíñêîå
ÏÊ302
ÏÊ304+30
ÏÊ310+75
При моделировании совместного движения поверхностных и
грунтовых вод подаваемая вода будет отсутствовать в водном
балансе данной территории.
На настоящий момент Бурлинский магистральный канал
имеет технико-экономические показатели, соответствующие
1-й очереди строительства (табл. 3.4), схема подачи воды по каналу приведена на рисунке 3.9.
Таблица 3.4
Некоторые основные технико-экономические показатели
Бурлинского МК [199, 274]
№
Наименование показателей
Ед. изм.
п/п
1 Общая протяженность канала
км
2 Геодезический подъем воды по длине канала
м
Прохождение канала
3 а) в земляном русле
км
б) в земляном русле с пленочным экраном
км
Расход воды в голове канала
4 а) нормальный на полное развитие
м3/с
б) нормальный 1-й очереди строительства
м3/с
Число бьефов
шт.
I бьеф ПК 2+40 - ПК 13+50
м
5 II бьеф ПК 13+50 - ПК 82+00
м
III бьеф ПК 82+00 - ПК 130+00
м
IV бьеф ПК 130+00 - ПК 304+30
м
Кол-во
30,40
74,00
29,05
1,35
36,5
10,0
4
1110
6850
4800
17430
Подводя итоги, следует отметить, что изменения в экономических возможностях, мелиоративных потребностях землепользователей и в структуре собственности к 2003 г. по сравнению с
1990 г. привело к пересмотру целей системы, объемов и местоположений площадей орошения. Бурлинский магистральный
канал переориентирован на подачу нормального расхода 10 м3/с
и эксплуатационного – 5 м3/с.
Поскольку для Бурлинской оросительной системы приоритетной целью стало обводнение Бурлинского бассейна, то в обозримой перспективе на фоне достаточной неопределенности
объемов и территориального размещения орошения представляется необходимым уделить внимание прогнозному анализу воздействия Бурлинского магистрального канала на прилегающие
земли.
108
4. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
И ПРОГНОЗЫ
Осуществление компьютерного моделирования совместного
течения грунтовых вод с водами запроектированного канала является задачей практически востребованной. Прогнозы, выполняемые на основе компьютерного моделирования, по своему характеру являются исследовательскими, нацеленными на определение будущего влияния канала на состояние природной подсистемы агроландшафтов прилегающей территории.
В случае прогнозирования подпора грунтовых вод от вновь
создаваемых каналов на сельскохозяйственных землях, в соответствии с требованиями СНиП 2.06.15-85, необходимо создавать проекты сооружений инженерной защиты населенных
пунктов, сельскохозяйственных земель.
Такие проекты должны содержать: 1 – расчеты водного режима в условиях подпора вновь создаваемыми каналами;
2 – расчеты инженерной защиты, предотвращающей подпор
грунтовых вод; 3 – прогнозы гидрогеологического режима с
учетом влияния всех источников подтопления; 4 – прогнозы
трансформации почв и растительности под влиянием изменяющихся гидрологических и гидрогеологических условий; 5 – расчеты солевого режима в зоне засоленных почв (СНиП 2.06.15-85,
п. 6.1, 6.2).
Проектирование канала по своей сути является другим видом
прогноза – нормативным, направленным на достижение желательных характеристик системы на основе заранее заданных
норм или потребностей (Емельянов, 2004). При следовании заложенным в проекте инженерным показателям «прогнозируется» работа канала в указанном в проекте режиме. В случае обнаружения объективных трудностей в достижении проектных
норм можно говорить вновь о необходимости исследовательского прогноза.
После пуска Бурлинского магистрального канала (2010 г.) на
трассе следует ожидать активную фильтрацию воды из канала и
размывающие, грунтотранспортирующие воздействия водного
потока на выстилающие ложе грунты.
109
4.1. Проектный режим работы Бурлинского МК
Уклон дна
Коэффициент шероховатости
Глубина
потока
Скорость
потока
1-4-й до
ПК 215
4-й с
ПК 215
Заложение откосов
Бьефы
Ширина
по дну
Бурлинский магистральный канал по проекту был рассчитан
на пропуск нормального 36,5 м3/с и форсированного 42 м3/с расходов [167, 168, 224]. Продольные и поперечные профили были
выполнены в соответствии с запроектированными гидравлическими параметрами (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Гидравлические параметры канала
при нормальном расходе 36,5 м3/с
b, м
m
2,5
3,0
i
0,00010
0,00006
n
0,2
0,2
h н, м
3,40
3,63
vн, м/с
0,79
0,62
4,0
0,00006
0,2
3,42
0,45
5
10
По состоянию на 26.07.07 ширина канала по дну 10 м была
выполнена с 295-го пикета до конца трассы. Кроме того, ныне
назначена новая проектная величина нормального расхода
10 м3/с и режим подачи воды в половинном объеме для первых
лет эксплуатации в целях обводнения Бурлинских озер. Такие
параметры функционирования системы требуют пересчета проектных гидравлических характеристик канала для уже выполненных поперечных и продольных сечений трассы.
4.1.1. Прогнозируемые гидравлические
параметры канала
Задача нахождения глубины наполнения канала (h, м) для заданных заложений откосов (m), ширины канала по дну (b, м),
коэффициента шероховатости русла (n), уклона дна (i), расхода
(Q, м3/с) при равномерном движении воды относится к группе
задач, которые решаются методом подбора искомой величины.
Используя для решения алгоритм, описанный Р.Р. Чугаевым
[297, с. 252-253], следует заметить, что:
110
- во-первых, говоря о графике модуля расхода K = f(h),
Р.Р. Чугаев в действительности по ходу решения строит график
обратной функции h = f (K);
- во-вторых, используемый скоростной коэффициент C,
(√м/с2) может быть определен по нескольким формулам: Маннинга, Бахметьева-Федорова, Гангилье-Куттера, Павловского и
др. [297, с. 176];
- в-третьих, используя современную вычислительную технику и программное обеспечение класса «электронные таблицы»,
последние шаги можно выполнить более точным методом – методом итераций, без построения графика h = f (K).
Разработанная форма электронной таблицы позволяет находить значения глубин в канале расчетно-аналитическим методом. Приведены 3 таблицы определения проектных глубин hн
для Q = 10 м3/с, nпр = 0,02 для различных значений уклона дна и
заложения откосов (табл. 4.2-4.4). Три формулы определения
скоростного коэффициента Шези C дали незначительно отличные друг от друга величины нормальных глубин. Итоговая проектная глубина hн принята как среднее значение трех рассчитанных величин, и она близка к значению глубины, полученной с
использованием формулы Гангилье-Куттера.
Для n = 0,02 при ширине сечения по дну 5 м полученные
нормальные скорости оказываются больше рассчитанных допустимых минимальных скоростей. Для конечных участка
4-го бьефа при ширине канала 10 м скорости оказываются
меньше заиляющих, что приведет к недопустимому режиму работы сооружения.
Данные расчеты равномерного движения были сделаны, чтобы получить величины его проектных показателей и иметь возможность сравнить их с начальными характеристиками канала.
Реальное течение воды в канале будет неравномерным безнапорным, при этом глубина и скорость не будут постоянными
вдоль течения, что следует и из итоговой таблицы 4.5. Чтобы
смоделировать такое движение, необходимо использовать дифференциальные уравнения неравномерного движения воды для
трапециидального сечения (Бахметев, 1928; Железняков, 1969;
Чугаев, 1958, 1982). До компьютерных технологий существовало много различных приближенных способов интегрирования
данного дифференциального уравнения: Бресса, Толькмитта,
Дюпюи-Рюльмана, Бахметева, Рахманова и др.
111
112
9,96
9,98
9,98
ω = (b + mh)h
17,8087
17,8425
17,8402
м
1,08
2,15
3,23
4,31
5,39
6,46
7,54
8,62
9,69
10,77
11,85
12,92
14,00
15,08
16,16
17,23
18,31
χ=b+
+ h(2√(1 + m2))
14,96
14,98
14,98
м
6,08
7,15
8,23
9,31
10,39
11,46
12,54
13,62
14,69
15,77
16,85
17,92
19,00
20,08
21,16
22,23
23,31
R = ω/χ
1,19
1,19
1,19
м
0,18
0,34
0,47
0,60
0,72
0,84
0,95
1,06
1,16
1,27
1,37
1,47
1,57
1,67
1,77
1,87
1,97
C1
51,47
51,48
51,48
√ (м/с2)
37,61
41,68
44,15
45,94
47,36
48,54
49,57
50,47
51,28
52,02
52,70
53,33
53,92
54,48
55,01
55,50
55,98
C2
51,34
51,35
51,35
√ (м/с2)
36,85
41,59
44,25
46,09
47,50
48,64
49,60
50,43
51,17
51,83
52,43
52,98
53,49
53,96
54,41
54,82
55,21
51,35
51,36
51,36
√ (м/с2)
35,08
40,69
43,76
45,82
47,36
48,58
49,59
50,44
51,18
51,83
52,41
52,94
53,41
53,85
54,25
54,63
54,98
C3
1,09
1,09
1,09
√м
0,43
0,58
0,69
0,78
0,85
0,92
0,97
1,03
1,08
1,13
1,17
1,21
1,25
1,29
1,33
1,37
1,40
м3/с
17,60
57,94
118,51
199,55
301,85
426,49
574,60
747,37
945,98
1171,64
1425,50
1708,76
2022,54
2368,00
2746,25
3158,39
3605,52
м3/с
17,24
57,82
118,80
200,20
302,72
427,29
574,97
746,81
943,90
1167,33
1418,16
1697,44
2006,21
2345,50
2716,29
3119,59
3556,36
997,79
9,625
9,631
9,631
h(2√(1 + m2))
м2
1,1
2,4
3,9
5,6
7,5
9,6
11,9
14,4
17,1
20
23,1
26,4
29,9
33,6
37,5
41,6
45,9
√R
4,63
9,63
17,8134
9,97
14,97
1,19
51,47
51,34
51,35
1000,36
1,85
Примечание.
3
1. Кнеобх = 1000 м /с.
2. Коэффициенты Шези вычислены по формулам: C1 – Маннинга; С2 – Бахметева-Федорова; С3 – Гангилье-Куттера.
3. При глубине потока hн = 1,85 м, расходе Q =10 м3/c скорость течения vн = 0,56 м/с.
4,63
4,63
4,63
h
1,85017
1,85254
1,85238
b + mh
м
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,5
11
11,5
12
12,5
13
13,5
K1 = ωC1√R
997,43
1000,00
999,83
м
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
K2 = ωC2√R
1000,00
1002,60
1002,42
mh
м
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
997,96
997,61
1000,18
1000,00
м3/с
16,42
56,56
117,47
199,04
301,87
426,82
574,83
746,93
944,09
1167,34
1417,66
1696,02
2003,37
2340,65
2708,78
3108,64
3541,11
K3 = ωC3√R
Таблица 4.2
Расчет нормальной глубины в Бурлинском МК при Q = 10 м3/с; m = 2,5; b = 5 м; n = 0,02; i = 0,0001
1000
1000
1000
1000
1000
м3/с
Кнеобх = Q/√i
113
11,04
11,05
11,05
11,03
6,04
6,05
6,05
6,03
h
2,01261
2,01596
2,01592
2,01
22,1703
12,71
12,73
12,75
12,75
м
1,26
2,53
3,79
5,06
6,32
7,59
8,85
10,12
11,38
12,65
13,91
15,18
16,44
17,71
18,97
20,24
21,50
ω = (b+mh)h
22,2148
22,2721
22,2713
h(2√(1 + m2))
м2
1,12
2,48
4,08
5,92
8
10,32
12,88
15,68
18,72
22
25,52
29,28
33,28
37,52
42
46,72
51,68
χ=b+
+ h(2√(1 + m2))
17,71
17,73
17,75
17,75
м
6,26
7,53
8,79
10,06
11,32
12,59
13,85
15,12
16,38
17,65
18,91
20,18
21,44
22,71
23,97
25,24
26,50
R = ω/χ
1,25
1,25
1,25
1,25
м
0,18
0,33
0,46
0,59
0,71
0,82
0,93
1,04
1,14
1,25
1,35
1,45
1,55
1,65
1,75
1,85
1,95
C1
51,91
51,92
51,93
51,93
√ (м/с2)
37,53
41,55
43,99
45,77
47,19
48,37
49,40
50,30
51,12
51,87
52,56
53,20
53,80
54,36
54,90
55,40
55,89
C2
51,73
51,74
51,75
51,75
√ (м/с2)
36,75
41,45
44,09
45,92
47,33
48,47
49,44
50,28
51,03
51,70
52,31
52,86
53,38
53,86
54,32
54,74
55,14
C3
51,73
51,74
51,75
51,75
√ (м/с2)
34,96
40,52
43,57
45,64
47,18
48,41
49,42
50,29
51,04
51,70
52,29
52,83
53,31
53,76
54,17
54,56
54,91
1,12
1,12
1,12
1,12
√м
0,42
0,57
0,68
0,77
0,84
0,91
0,96
1,02
1,07
1,12
1,16
1,20
1,25
1,29
1,32
1,36
1,40
√R
K1 = ωC1√R
1287,47
1290,99
1295,50
1295,44
м3/с
17,77
59,14
122,25
207,87
317,28
451,96
613,44
803,27
1022,97
1274,07
1558,05
1876,39
2230,53
2621,88
3051,85
3521,80
4033,10
Примечание.
1. Кнеобх = 1290,9944 м3/с.
2. Коэффициенты Шези вычислены по формулам: C1 – Маннинга; С2 – Бахметева-Федорова; С3 – Гангилье-Куттера.
3. При глубине потока hн = 2,01 м, расходе Q = 10 м3/c скорость течения vн = 0,45 м/с.
м
5,6
6,2
6,8
7,4
8
8,6
9,2
9,8
10,4
11
11,6
12,2
12,8
13,4
14
14,6
15,2
m*h
м
0,6
1,2
1,8
2,4
3
3,6
4,2
4,8
5,4
6
6,6
7,2
7,8
8,4
9
9,6
10,2
b + mh
м
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
K2 = ωC2√R
1283,04
1286,52
1290,99
1290,93
м3/с
17,40
59,00
122,52
208,54
318,21
452,89
613,97
802,88
1021,02
1269,78
1550,51
1864,55
2213,21
2597,75
3019,45
3479,51
3979,17
1283,12
1286,59
1291,05
1290,99
м3/с
16,56
57,67
121,09
207,25
317,23
452,29
613,76
802,97
1021,24
1269,87
1550,11
1863,21
2210,37
2592,76
3011,54
3467,83
3962,72
K3=ωC3√R
Таблица 4.3
Расчет нормальной глубины в Бурлинском МК при Q = 10 м3/с; m = 3; b = 5 м; n = 0,02; i = 0,00006
1290,99
1290,99
1290,99
1290,99
м3/с
Кнеобх = Q/√i
114
14,98
15,01
15,01
ω = (b + mh)h
31,3712
31,4513
31,4503
м
1,65
3,30
4,95
6,60
8,25
9,90
11,54
13,19
14,84
16,49
18,14
19,79
21,44
23,09
24,74
26,39
28,04
χ=b+
+ h(2√(1 + m2))
24,98
25,01
25,01
м
11,65
13,30
14,95
16,60
18,25
19,90
21,54
23,19
24,84
26,49
28,14
29,79
31,44
33,09
34,74
36,39
38,04
R = ω/χ
1,26
1,26
1,26
м
0,19
0,35
0,50
0,64
0,77
0,89
1,01
1,13
1,25
1,36
1,47
1,58
1,69
1,79
1,90
2,01
2,11
C1
51,93
51,95
51,95
√ (м/с2)
37,76
41,95
44,51
46,37
47,84
49,06
50,11
51,04
51,87
52,62
53,31
53,96
54,55
55,12
55,64
56,15
56,62
C2
51,75
51,76
51,76
√ (м/с2)
37,03
41,90
44,63
46,52
47,96
49,13
50,10
50,95
51,69
52,36
52,96
53,52
54,02
54,50
54,94
55,35
55,74
51,76
51,77
51,77
√ (м/с2)
35,30
41,04
44,19
46,30
47,86
49,10
50,11
50,96
51,70
52,34
52,92
53,44
53,91
54,34
54,73
55,10
55,44
C3
1,12
1,12
1,12
√м
0,43
0,59
0,71
0,80
0,88
0,94
1,01
1,06
1,12
1,17
1,21
1,26
1,30
1,34
1,38
1,42
1,45
м3/с
35,12
114,98
233,64
390,59
586,68
823,26
1101,96
1424,49
1792,67
2208,31
2673,24
3189,28
3758,25
4381,95
5062,15
5800,61
6599,08
м3/с
34,44
114,83
234,26
391,85
588,16
824,33
1101,76
1422,00
1786,64
2197,31
2655,65
3163,28
3721,81
4332,84
4997,94
5718,68
6496,58
1825,61
17,27
17,28
17,28
h(2√(1 + m2))
м2
2,16
4,64
7,44
10,56
14
17,76
21,84
26,24
30,96
36
41,36
47,04
53,04
59,36
66
72,96
80,24
√R
7,28
17,28
31,4496
15,01
25,01
1,26
51,95
51,76
51,77
1,12
1832,07
1,82
Примечание.
3
1. Кнеобх = 1825,741858 м /с.
2. Коэффициенты Шези вычислены по формулам: C1 – Маннинга; С2 – Бахметева-Федорова; С3 – Гангилье-Куттера.
3. При глубине потока h н = 1,82 м, расходе Q =10 м3/с скорость течения vн = 0,32 м/с.
7,27
7,28
7,28
h
1,81681
1,82007
1,82003
b+mh
м
10,8
11,6
12,4
13,2
14
14,8
15,6
16,4
17,2
18
18,8
19,6
20,4
21,2
22
22,8
23,6
K1 = ωC1√R
1819,36
1825,75
1825,67
м
0,8
1,6
2,4
3,2
4
4,8
5,6
6,4
7,2
8
8,8
9,6
10,4
11,2
12
12,8
13,6
K2 = ωC2√R
1825,75
1832,21
1832,13
m*h
м
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
2,6
2,8
3
3,2
3,4
1825,69
1819,45
1825,82
1825,74
м3/с
32,83
112,48
231,94
389,99
586,97
823,83
1101,81
1422,31
1786,76
2196,66
2653,48
3158,70
3713,78
4320,16
4979,26
5692,49
6461,22
K3 = ωC3√R
Таблица 4.4
Расчет нормальной глубины в Бурлинском МК при Q = 10 м3/с; m = 4; b = 10 м; n = 0,02; i = 0,00003
1825,74
1825,74
1825,74
1825,74
м3/с
Кнеобх = Q/√i
10
Коэффициент
шероховатости русла, n
Расход Q, м3/с
Таблица 4.5
Гидравлические параметры Бурлинского МК
при проектных режимах работы
Проектный
0,02
Параметры сечения
и продольного профиля
Нормальная
глубина
Скорость течения,
м/с
b, м
m
i
hн , м
vн
5
5
5
5
5
10
2,5
2,5
3
3
3
4
0,0001
0,00009
0,00006
0,00004
0,00003
0,00003
1,85
1,90
2,01
2,22
2,38
1,82
0,56
0,54
0,45
0,37
0,39
0,32
vmin доп.
аR
0,5
0,33
0,33
0,34
0,35
0,36
0,34
0,3R0,25
0,31
0,31
0,32
0,32
0,33
0,32
Компьютерное моделирование неравномерного движения
воды осуществлено авторами далее в работе по формулам
(1.3-1.8) при моделировании взаимодействия уровней воды в
канале с грунтовыми водами (Цхай, 2005; Кошелева, 2005;
2007), а также по формулам (1.1, 1.2) в отдельно решаемой задаче (Зиновьев, 2008).
Для моделирования неравномерного движения воды была
выбрана часть 2-го бьефа Бурлинского магистрального канала
от ПК15+00 до ПК64+16 из-за наличия двух поворотов русла
под углами в 75º (ПК 24+33) и 79º (ПК51+15), вызывающих дополнительные гидравлические сопротивления.
Выбор определяется также завершенностью строительства
этого участка трассы. Последнее означает, что бьеф сооружен
под нормальный расход в 36,5 м3/с с нормальными глубинами
3,63 м (m = 3) и 3,40 м (m = 2,5), что больше нового проектного
расхода в 3,65 раза, что и вызывает сложности при эксплуатации
бьефа. По руслу последовательно сменяют друг друга 4 типа
геометрии трассы: 1) L1 = 2116 м; m1 = 2,5; i1 = 0,0001;
2) L2 = 715 м; m2 = 3; i2 = 0,00006; 3) L3 = 785 м; m3 = 2,5;
i3 = 0,0001; 4) L4 = 1300 м; m4 = 3; i4 = 0,00006 [166, 225].
Гидравлические параметры потока во 2-м бьефе канала, полученные в результате компьютерного моделирования, приведены на рисунке 4.1. Реальные глубины воды во 2-м бьефе будут близки к глубинам неравномерно движения (рис. 4.1 а).
115
а
б
Рис. 4.1. Гидравлические параметры потока
на участке ПК15+00-ПК64+16:
а – глубины течения; б – скорости течения
Очевидно, что при соблюдении проектных показателей расхода и шероховатости русла скорость во втором бьефе будет
выше минимально допустимой (рис. 4.1 б).
4.1.2. Прогнозируемые фильтрационные потери
Фильтрация воды из канала в земляном русле без специальных противофильтрационных мероприятий – это неизбежный
процесс, зависящий от коэффициента фильтрации слагающих
ложе пород, параметров живого сечения и от условий подпора
грунтовыми водами или отсутствия оного.
Ложе канала слагают суглинки, супеси, местами песчаные
отложения. Противофильтрационный пленочный экран, запроектированный на участке 1,8 км в голове системы, находится в
нерабочем состоянии в связи с давностью сооружения и его
множественными порывами корнями деревьев. На остальной
части трассы нет противофильтрационного покрытия.
Грунтовые воды по вершинам и склонам увалов залегают
глубоко и не оказывают влияния на современные почвообразующие процессы. По долинам речек и ручьев и по ложбинообразным понижениям грунтовые воды залегают на глубине 3-6 м,
а иногда в непосредственной близости к поверхности.
116
Постепенное заглубление канала для сохранения уклона дна
создает разные расчетные условия при моделировании взаимодействия уровня грунтовых вод и воды в канале (Кошелева,
2005). Глубокая выемка до 16 м (1-й, 8-й километр трассы, аванкамеры 3-й и 4-й насосных станций) или близкое залегание
грунтовых вод (ПК195+00…270+00) при небольшом заглублении дна вызывают процессы инфильтрации воды в канал. Участки, суммарной длиной около 4-5 км, выполненные в насыпи,
имеют наиболее худшие противофильтрационные свойства.
Фильтрации воды из канала в земляном русле без специальных противофильтрационных мероприятий будет приводить к
потерям воды и оказывать влияние на водный режим прилегающих территорий.
По нормативам проектирования КПД оросительного канала в
земляном русле должен быть равным 0,90 (Зайдельман, 1996).
Расчетные зависимости фильтрационных потоков описываются
достаточно сложными гидродинамическими уравнениями, применяемыми для характерных режимов фильтрации (Веригин,
1977; Полубаринова-Кочина, 1982; Чугаев, 1982; Карасев, 1975;
[221]).
Свободная фильтрация будет наблюдаться с момента ввода
канала в действие и продолжаться до тех пор, пока фильтрационные воды не сомкнутся с капиллярной каймой грунтовых вод.
После чего начинается неустановившаяся подпертая фильтрация,
которая будет продолжаться в течение эксплуатационного сезона
(май-октябрь) при полном развитии проекта. Каждый последующий год этот процесс будет повторяться, формируя пульсирующий фильтрационный бугор с остаточным «прошлогодним» приращением мощности. Определение величины приращения требует моделирования другого уровня сложности (годового и многолетнего), сейчас можно только предполагать в 4-м бьефе из-за
низкой водоотдачи остаточное приращение УГВ в 0,3-0,4 м по
аналогии с Кулундинским каналом (Винокуров, 1985).
Потери расхода по формулам А.Н. Костякова. Для оценки
потерь воды из каналов применяются различные эмпирические
формулы. Среди них наиболее известна формула А.Н. Костякова для вычисления процента потерь на 1 км канала σ (Костяков,
1960; Зайдельман, 1996):
117
А
,
(4.1)
Qm
где Q – расчетный расход воды нетто в канале, м3/с;
А и m – коэффициенты для грунтов различной водопроницаемости: слабой (А = 0,7 и m = 0,3), средней (А = 1,9 и
m = 0,4) и сильной (А = 3,4 и m = 0,5).
Видоизмененная СААНИИРИ формула А.Н. Костякова была
проверена на больших каналах Средней Азии (Бакашев, 1973) и
дала хорошую сходимость с практикой:
А
σ=
,
(4.2)
Q
где значения A зависят от водопроницаемости грунтов ложа
(Карасев, 1975):
- для суглинков тяжелых A = 1,2;
- для суглинков средних A = 2,1;
- для суглинков легких A = 3,2;
- для галечников A = 10-12.
Надо полагать, что для супесей и песков, встречаемых на
трассе Бурлинского канала значения A нужно принимать в интервале от 3,5 до 10.
Хотя данная формула не носит нормативного характера, но,
по мнению И.Ф. Карасева, с успехом может быть использована
для ориентировочной оценки потерь на фильтрацию. Полученные значения могут быть уточнены после пуска Бурлинского
магистрального канала при наличии гидрогеологических наблюдений, например, по формуле Дарси (Карасев, 1975; Чугаев,
1982); [221], что потребует закладки наблюдательных скважин в
контрольных сечениях канала для определения градиента кривой депрессии.
Расчетные модели фильтрационных потоков Дюпюи, Дарси
применимы для однородных изотропных в отношении коэффициентов фильтрации грунтов (Зайдельман, 1996; Чугаев, 1982).
В реальности мы имеем дело с неоднородными изотропными
грунтами из-за слоистого чередования суглинков – супесей –
песков в поперечном профиле канала.
Чтобы применить расчетные модели однородных грунтов для
неоднородных, используют способы расчета «виртуальных
σ=
118
длин», предложенных Г.Н. Каменским. Например, при двухслойном строении грунтового массива, нижний слой заменяют
виртуальным слоем другой толщины (большей или меньшей) с
коэффициентом фильтрации равным первому, так что выполняется условие:
aв ⋅ k1 = a2 ⋅ k 2 ,
(4.3)
где a в – толщина виртуального слоя;
k1 – коэффициент фильтрации верхнего слоя;
a2 – толщина нижнего слоя;
k2 – коэффициент фильтрации нижнего слоя.
Полученная виртуальная схема с приведенными толщинами
рассчитывается по формулам для однородных грунтов, затем
результаты расчетов принимаются для действительной схемы
без всяких изменений.
Второй способ приведения неоднородного грунта к однородному слою заключается в расчете средневзвешенных коэффициентов фильтрации для зоны аэрации.
n
K ср =
∑ Ki ⋅ ai
i =1
n
∑ ai
,
(4.4)
i =1
где K cp – средневзвешенный коэффициент фильтрации, м/сут.;
Ki – коэффициент фильтрации i-того слоя м/сут.;
a i – мощность i-того слоя, м.
Эта методика использовалась в гидродинамических расчетах
института СибНИИГиМ (Федосова, 1978). На наш взгляд, такой
способ более предпочтителен для задач взаимодействия УГВ с
уровнем воды в канале, так как, с одной стороны, сохраняются
реальные геометрические размеры в моделировании, с другой –
учитываются неодинаковые фильтрационные свойства слоев, и
в итоге появляется возможность выполнения масштабированного картографирования результатов расчета.
В нашем случае следует учитывать толщину грунта от уровня воды в канале до уровня грунтовых вод. Таким образом, рас119
четная зона может быть меньше зоны аэрации в случае заглубления уровня воды ниже отметок поверхности земли, или быть
равной или больше мощности зоны аэрации в случае прохождения канала в насыпи.
В справочном пособии ВНИИ ВОДГЕО к СНиПу 2.06.15-85
«Инженерная защита территории от затоплений и подтопления»
сопоставительные расчеты показали, что с погрешностью в конечных результатах менее 5%, неоднородные пласты можно
приводить к однослойным при соотношении проницаемости отдельных слоев не более 25 [224]. Это соответствует гидрогеологическим условиям Бурлинского магистрального канала. Величины расчетного коэффициента фильтрации определяются по
трем формулам [224, с. 11]:
в неоднородных в плане пластах:
n
k=
∑ ki ⋅ Fi
i =1
n
∑ Fi
,
(4.5)
i =1
в слоистых пластах при фильтрации подземных вод параллельно слоям:
n
k=
∑ ki ⋅ mi
i =1
n
∑ mi
;
(4.6)
i =1
в слоистых пластах при фильтрации подземных вод нормально слоям:
n
k=
∑ mi
i =1
n
∑ mi
i =1
,
(4.7)
ki
где ki – коэффициенты фильтрации отдельных i-тых слоев или
участков, м/сут.;
mi – мощности i-тых слоев, м;
Fi – площади отдельных i-тых участков, м2.
120
Используя данные о физико-механическом свойстве грунтов
трассы Бурлиского МК, а также геолого-инженерные характеристики его продольного профиля (рис. 2.5, 2.6, табл. 2.1), по формуле (4.6) получены средневзвешенные коэффициенты фильтрации пород для интервалов по длине канала с итерационным
шагом в 100 м (302 участка). Эти участки затем были объединены в 54 участка со сходными условиями. Вычисленные коэффициенты вместе с рассчитанными глубинами использованы в
уточненном расчете фильтрационных потерь по формулам
А.Н. Костякова [130, с. 198-199]. Общие потери по длине канала
по формулам А.Н. Костякова (4.1) и (4.2) составят 20,33 и
22,31% соответственно.
Анализируя распределение потерь по длине канала, обнаруживаем, что потери в 1-м бьефе и в начале 2-го бьефа без учета
противофильтрационного покрытия равны 1,2%. Наибольшие
потери прогнозируются в конце четвертого бьефа (ПК
264+00…302+40), где литологические разности представлены
песками пылеватыми. Данные глинистые пески бурые, средней
плотности, маловлажные и влажные с прослоями и линзами супесей и суглинков имеют коэффициент фильтрации 1,5 м/сут.,
мощность от 8 до 25 м и морфологически относятся к долине
древнего стока. Такое геологическое сложение последних 4 км
трассы отмечается не только на продольных профилях, выполненных АГВХ (Барнаул) [225], но и профилях Ленгипроводхоза
(Ленинград) [162, 165, 167].
При учете данных о водных свойствах литологических разностей расчеты относительных и абсолютных объемов потерь
воды в условиях отсутствия подпора и при глубоком залегании
УГВ вычисляются по другой формуле А.Н. Костякова (Зайдельман, 1996):
W = Кф ⋅ [b + 2 ⋅ν ⋅ h ⋅ (ctgϕ ) 2 + 1],
(4.8)
3
где W – потери воды на фильтрацию на 1 м канала, м /с;
Кф – коэффициент фильтрации м/с;
b – ширина канала по дну, м;
ν – поправка на капиллярность почвы, изменяется в диапазоне от 1,1 до 1,4;
h – глубина воды в канале, м;
ctgφ – коэффициент откоса, равный заложению откоса m.
121
Физический смысл данной формулы заключается в том, что
смоченный периметр канала с поправочным (увеличивающим)
коэффициентом на капиллярность грунта умножается на коэффициент фильтрации. Данная фильтрация имеет нормальное направление по отношению к геологическим слоям, потому при
вычислении средневзвешенных коэффициентов фильтрации на
100-метровых участках использовалась формула (4.7). Величина
пропускаемого расхода не является входящим параметром в
этом расчете и влияет на значение опосредованно – через величины глубин потока: чем больше глубина наполнения канала –
тем больше фильтрация.
«Глубокое залегание грунтовых вод» как условие применения данной формулы для Бурлинского магистрального канала
делает эту формулу малопригодной для оценки фильтрации при
близком залегании грунтовых вод. Во избежание этого участки
канала с близким залеганием грунтовых вод не учитывались.
Расчет потерь для участков с относительно глубоким залеганием уровня грунтовых вод по формуле А.Н. Костякова дает величины суммарных потерь 2,92 м3/с (КПД канала 71%). Это несмотря на то, что вне расчета оказываются 13,19 км трассы с
близким залеганием грунтовых вод 0-2,5 м и порой достаточно
большими коэффициентами фильтрации.
Потери расхода с учетом времени работы канала. В другой методике расчета фильтрационных потерь, примененной
ИВЭП СО РАН для расчета фильтрационных потерь в подводящей части Кулундинского канала длиной 15,8 км (Винокуров,
1985), время эксплуатации канала является входящим параметром, при этом выделяется две стадии работы канала: стадия замачивания грунта и стадия активной фильтрации.
Фильтрационные потери Q1 (м3) на первой стадии определяются объемом смоченного грунта под дном канала с учетом растекания фильтрационного потока (Веригин, 1977):
Q1 = B ⋅ H1 ⋅ L ⋅ µ ,
(4.9)
где В – расчетная ширина канала с учетом бокового растекания, м;
Н1 – мощность зоны аэрации под дном канала, м;
L – длина расчетного участка, м;
µ – коэффициент недостатка насыщения грунтов в долях
единицы.
122
Поскольку в монографии (Винокуров, 1985) не уточняется,
по какой формуле вычисляется расчетная ширина канала с учетом бокового растекания, то можно предположить следующее.
1. В формуле находится объем замоченного грунта: «длина» ×
× «глубина до уровня грунтовых вод» × «ширина замоченного
участка, с учетом бокового растекания», то на наш взгляд, переменная Bi равна ширине живого сечения потока поверху с учетом поправочного коэффициент капиллярности 1,1-1,4 (на «растекание»).
2. Коэффициент недостатка насыщения, представляющий собой разницу между естественной влажностью и полной влагоемкостью грунта, выраженную в долях единицы или процентах.
Он определяется геологией и зависит от сезона года. Проектные
изыскания дают величины µ в диапазоне от 0,09 до 0,18 для
наиболее распространенных слоев 10а, 10б, 10в. Для расчета
можно принять среднее значение µср = 0,14.
3. Объем грунта умноженный на коэффициент недостатка насыщения даст в результате объем воды, который сможет удержать грунт до достижения полной влагоёмкости.
В нашем случае ширина живого сечения поверху и особенно
глубина залегания грунтовых вод значительно изменяются по
длине канала. Вместо усреднения геометрических параметров
канала по всей его длине по указанной формуле проще вычислить объем потерь как сумму потерь для выделенных нами n
участков с однородными условиями.
Поскольку по формуле Веригина вычисляются объемы воды,
а не расходы, то корректнее для потерь воды размерностью м3
ввести вместо Q1 обозначение V1:
n
V1 = µср ⋅ ∑ Bi ⋅ H1i ⋅ Li .
(4.10)
i =1
Глубины залегания грунтовых вод сняты с продольных профилей, выстроенных по данным проектных геолого-инженерных
изысканий [164-168, 203, 204, 225].
Проведенный расчет объемов потерь на замачивание грунта
по формуле (4.10) для выделенных 54 участков Бурлинского магистрального канала со средневзвешенными коэффициентами
фильтрации дает суммарные потери на замачивание ΣVi, равные
272301,73 м3.
123
Расчетное время промачивания грунта вычислялось по формуле Цункера (Винокуров, 1985), записанной для i-того участка
в виде:
µcр ⋅ H1i
t1i =
⋅ G (α i ),
(4.11)
kсрi ⋅ α i
где kср i – средневзвешенный коэффициент фильтрации грунтов
на i-том участке;
H1i
αi =
,
(4.12)
hнi + H K
hнi – нормальная глубина воды в канале для расчетных участков, м;
НК – высота капиллярного вакуума (поднятия), принятая
равной 0,75 м;
G (α i ) = α i − ln(1 + α i ).
(4.13)
Выполненные расчеты показывают, что время, необходимое
на промачивание слоя грунта до уровня грунтовых вод, варьируется в очень широких пределах от 5 мин. до 15 сут. в зависимости от толщины слоя и значений коэффициентов фильтрации.
Следует также отметить, что на 12 км 940 м фильтрация 1-й стадии будет отсутствовать из-за того, что УГВ достигает или находится выше отметок дна канала. На оставшихся 16 км 366 м
трассы общий объем воды, затраченный на промачивание грунта, составит 272301,73 м3. Фильтрационные потери 1-й стадии
Кулундинского магистрального канала, вычисленные для средних значений параметров на длине 15800 м, имеют сравнимый
порядок: 290000 м3 (Винокуров, 1985).
Фильтрационные потери воды 2-й стадии [53, с. 104] при условии мгновенного наполнения, позволяющие рассчитывать потери во время работы канала, определяются по формуле:
4
Q2 =
⋅ H 0 ⋅ k2 ⋅ T ⋅ µср ⋅ t2 ,
(4.14)
π
где Н0 – превышение горизонта воды в канале над начальным
уровнем грунтовых вод, м;
k2 – средний коэффициент фильтрации водоносного горизонта;
T – средняя мощность водоносного горизонта;
124
t2 – время работы канала во 2-й стадии фильтрации, t2 = t – t1;
t – общее время работы канала в первый год эксплуатации.
По предложенной в монографии ИВЭП СО РАН формуле Q2
вычисляются объемы потерь воды м3 на 1 м погонный длины за
t2 суток работы. Таким образом, величины Q1 и Q2 , приводимые
В.В. Моргуновым, имеют различную размерность и разный физический смысл.
Для наших расчетных условий превышение горизонта воды в
канале над уровнем грунтовой воды Н0 и средний коэффициент
фильтрации водоносного горизонта k2 изменяются по длине канала, потому данная формула также может быть преобразована
для «n» расчетных участков и записана с использованием принятых нами обозначений в виде:
n
4
V2 = ∑
⋅ H 0i ⋅ k2i ⋅ T ⋅ µср ⋅ t2i ⋅ Li .
(4.15)
i =1
π
Такая последовательность расчета удобна тем, что можно
вычислить значения потерь объемов воды 1-й и 2-й стадии
фильтрации, например, в первом сезоне эксплуатации для каждого расчетного участка трассы:
Vi = V1i + V2i ,
(4.16)
затем получить значения суммарных потерь объемов воды 1-й и
2-й стадии по всем участкам:
n
V = ∑Vi ,
(4.17)
i =1
тогда потери расхода Qп м3/сут. или м3/с будут равны:
V
(4.18)
Qп = ,
t
где t – общее время работы канала в сут. или с.
Расчет потерь 2-й стадии в первый сезон эксплуатации по
формуле (4.15) на 54 расчетных участках приведен в авторской
работе [140, с. 204-205]. Суммарные потери воды на замачивание и фильтрацию демонстрирует итоговая таблица 4.6.
На наш взгляд, полученные результаты отражают интересную динамику во времени потерь объемов, расходов и КПД канала, хотя полученные значения КПД выглядят несколько завышенными (а потери – заниженными) на фоне значений
125
68-71% КПД оросительных сетей, проектировавшихся, строившихся и эксплуатировавшихся в России в конце прошлого века
(Кундиус, 2002).
Таблица 4.6
Объемы и расходы потерь, КПД Бурлинского МК
Показатели
V1
V2
V1 + V 2
Qп
η
Ед.
изм.
м3
м3
м3
м3/с
%
Время с начала работы канала, сутки
30
60
90
120
150
272302
272302
272302
272302
272302
1625124 2357078 2909680 3372795 3785521
1897426 2629380 3181982 3645097 4057823
0,73
0,51
0,41
0,35
0,31
92,7
94,9
95,9
96,5
96,9
Значение КПД в 93-97% кажется завышенным, так как данный расчет выполнен для канала в земляном русле с подстилающими песками на 4,5 км трассы в конце 4-го бьефа и выполнен без учета проектировавшегося противофильтрационного экрана в первом и в начале второго бьефа.
Потери расхода по формулам Н.Н. Павловского рассчитывались в полном соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.15-85
для каналов трапецеидальной формы по формулам:
b
<4
при
Qf = 0,0116 kf µ (B + 2dc);
(4.19)
dc
при
b
≥4
dc
Qf = 0,0116 kf (B + Adc),
(4.20)
где Qf – расход фильтрационных потерь, м3/с на 1 км длины канала;
kf – коэффициент фильтрации грунтов ложа канала, м/сут.;
В – ширина канала по урезу воды, м;
b – ширина канала по дну, м;
dс – глубина воды в канале, м;
µ и А – коэффициенты, определяемые по таблицам СНиП
2.06.15-85.
Трасса канала была разбита на 318 расчетных участков с однородными физико-механическими свойствами и характером
слоистости грунтов, в пределах которых считались коэффици126
енты фильтрации и устанавливались коэффициенты µ и А. В
расчете учитывались условия подпора там, где они имели место.
Результаты расчета потерь для расхода Q = 10 м3/c приведены в
таблице 4.7.
Таблица 4.7
Потери расхода по формулам Н.Н. Павловского для Q = 10 м3/c
Направление
фильтрации и номер
используемой формулы для определения коэффициентов
фильтрации на расчетных участках
Потери расхода, Qf
бьефы Бурлинского МК,
(сечение трапецеидальное), м3/с
всего
1
2
3
4
м3/с
%
Параллельно слоям
(4.6)
0,03
0,40
0,16
0,82
1,40
14
Нормально слоям
(4.7)
0,03
0,14
0,11
0,72
1,00
10
Как следует из таблицы, при фильтрации параллельно слоям
канал выходит за пределы установленного лимита в 10%. Потери в 4-м бьефе наиболее существенны в связи с его большей
протяженностью.
4.1.3. Моделирование взаимодействия УГВ
с водным потоком
Выполнено компьютерное моделирование взаимодействия
уровня грунтовых вод (УГВ) и нормального горизонта воды
(НГВ) в 4 бьефах канала при пропуске проектного расхода
Q = 10 м3/с для проектного коэффициента шероховатости
n = 0,02 в течение первых 6 месяцев эксплуатации канала (время
исчислялось в секундах). Прогнозное моделирование было выполнено для каждого бьефа отдельно из-за каскадных перепадов
высот на трассе канала.
Геологическое сложение трассы, физико-механические
свойства грунтов и высотные отметки геометрии канала взяты
с продольных профилей Бурлинского магистрального канала
[162-168, 186-188, 203, 204, 225].
127
Была выполнена трудоемкая предварительная обработка исходных данных на расчетных узлах разностной сетки (координаты x, y) для приведения многослойной геологии в расчетной
вертикальной зоне (координата z) к однородному пласту путем
получения средневзвешенных коэффициентов фильтрации (4.7).
Итерационные шаги при задании исходных данных в плане
(x, y) варьировались от 20 м для 1-го бьефа до 100 м для 4-го бьефа
в связи с его большей протяженностью. Средневзвешенные коэффициенты фильтрации получены для каждого рассматриваемого пикета. За мощность расчетного слоя было принято расстояние от уровня грунтовых вод (УГВ) до нормального уровня
воды (НВ) в канале.
Нормальный уровень воды находился как сумма отметок дна
канала и нормальных глубин потока в каждом отдельно взятом
сечении. Нормальные глубины наполнения канала для расхода
10 м3/c были получены авторами при расчете гидравлических
характеристик канала в главе 4 данной работы.
В основу исходных значений УГВ были положены данные
наблюдательных скважин по трассе канала, заложенные проектными организациями и использовавшиеся при проектировании
Бурлинского магистрального канала. При расхождении значений УГВ на незначительных участках продольных профилей,
выполненных институтами «Ленгипроводхоз» и «Алтайгипроводхоз», предпочтение отдавалось данным более позднего срока
проектирования. Следует отметить, что уровень грунтовых вод
подвержен сезонным и многолетним колебаниям, потому является изменчивой величиной во времени. В данном расчете приняты постоянные «проектные» значения УГВ, соответствующие
средним значениям УГВ для сезона эксплуатации. Учет сезонной и многолетней динамики УГВ представляется следующим
этапом моделирования, а получение современных данных о сезонных колебаниях УГВ предполагает наличие постоянно действующего мониторинга данной территории.
При моделировании УГВ в качестве исходных данных были
приняты глубины, установившиеся в скважинах до строительства системы. Длины расчетных участков ограничиваются земляной частью канала без учета бетонных облицовок аванкамер,
водовыпусков и площадок насосных станций.
128
Все подготовленные входные данные для моделирования
оформлены в виде таблиц (массивов) и записаны в файлы входных данных.
В результате моделирования получены выходные массивы
(файлы), содержащие расчетные абсолютные отметки УГВ в
Балтийской системе координат на рассматриваемых площадях
4 бьефов с временным шагом 100 секунд, на временном интервале от 0 до 15522000 с (до 180 дней работы).
Положительной стороной применения ЭВМ для целей моделирования является количественная неограниченность представления результатов – по полученным моделям можно получать
карты с любым заданным интервалом времени, до 100-й секунды
минимум, и в любом линейном масштабе. Для визуального
представления результатов расчета в этой работе для каждого
бьефа были программно выстроены по 6 прогнозных карт УГВ с
месячным интервалом – всего 24 карты. В качестве примера на
рисунках 4.1-4.5 приведены прогнозные карты изогипс территории в Балтийской системе высот для 1-го бьефа (начало) и
4-го бьефа (конец) канала. Если на картах 1-го бьефа зеркало
грунтовых вод имеет общий уклон к Новосибирскому водохранилищу (рис. 4.2, 4.3), то трасса 4-го бьефа проходит через водораздел р. Бурлы и р. Оби, что и отражают карты изогипс (рис. 4.4).
Другой положительной особенностью данных прогнозных
карт является достаточно точное отражение качественных явлений взаимодействия УГВ и воды канала, в частности, феномены
перехода от фильтрации вод из канала к фильтрации грунтовых
вод в канал во 2-м (рис. 4.5, 4.6) и 3-м бьефах.
Динамика изменения уровней грунтовых вод отслеживается
при сравнении карт разной длительности процесса взаимодействия грунтовых и поверхностных вод в канале – разного срока
эксплуатации системы. Отмечаются следующие закономерности: помимо увеличения ширины полосообразной зоны фильтрации со временем происходит «оплывание» фильтрационного
потока в сторону речных систем: 1-3-й бьеф – на восток, к
р. Оби, и конец 4-го бьефа – на северо-запад, к р. Бурле.
129
130
Рис. 4.2. Прогноз УГВ в зоне 1-го бьефа Бурлинского МК при Q = 10 м3/с, n = 0,02 через 1-3 месяца эксплуатации
131
Рис. 4.3. Прогноз УГВ в зоне 1-го бьефа Бурлинского МК при Q = 10 м3/с, n = 0,02 через 4-6 месяцев эксплуатации
Рис. 4.4. Прогноз УГВ в зоне 4-го бьефа Бурлинского МК
при Q = 10 м3/с, n = 0,02 через 1-2 месяца эксплуатации
Линейный масштаб для представления результатов этой работы подбирался таким образом, чтобы карты бьефов при компоновке рисунков соответствовали чертежному формату А4, хотя можно получить любой необходимый масштаб изображения.
132
Дальнейшее усовершенствование программы в 2009 г. дало возможность строить карты изменения УГВ территории в относительных единицах, позволяющее видеть, насколько изменяется
уровень от исходного значения. Для удобства различения границ введена неравномерная шкала изображения горизонталей:
до 1 м – с шагом 1 м, от 1 и менее – 0,10 м (рис. 4.6). Линия с
отметкой 0 около канала и будет границей его зоны влияния.
Рис. 4.5. Прогноз УГВ в Балтийской системе высот:
2-й бьеф Бурлинского МК, Q = 10 м3/с, n = 0,02, t = 6 месяцев
Вопросы влияния площадок насосных станций на прилегающие территории в данной работе не рассматриваются и являют133
ся отдельной задачей, со своими особенностями и сложностями.
В данной работе мы ограничиваемся утверждением, что ручейный сток овражно-балочной системы № 4 будет иметь две дополнительные статьи водного баланса: поверхностный приток
воды в двух точках линейного сброса дренажных вод (около
НС3 и НС4) и приток грунтовых вод со стороны МК, вызванных
фильтрацией воды из канала.
Рис. 4.6. Прогноз изменения УГВ в относительной системе высот:
2-й бьеф Бурлинского МК, Q = 10 м3/с, n = 0,02, t = 6 месяцев
134
Компьютерное моделирование позволяет также выстраивать
пространственные аксонометрические проекции (3D) зеркала
грунтовых вод для большей наглядности процесса (рис. 4.7). Результаты численного моделирования качественно верно отражают процессы фильтрации воды из канала (участок трассы АБ
на рис. 4.7) и в канал (участок трассы БВ там же), что полностью согласуется с соотношением уровней воды в канале и УГВ
по продольным профилям.
Рис. 4.7. Зеркало грунтовых вод во 2-м бьефе Бурлинского МК:
Q = 10 м3/c, n = 0,02, t = 6 месяцев
Построенные по картам поперечные сечения дают классическую форму депрессионных кривых, как и на любом другом
бьефе и пикете канала (рис. 4.8).
135
Пикет 7+00
Ось канала
Абс. отм., м
136
1 − естественное
134 зеркало
грунтовых вод
Поверхность земли
Нижняя граница
корнеобитаемого слоя
Критическая глубина
132
130
Нормальный УВ
4
Дно канала
ю
3
2
1
С
УГВ
500,0 м
2 − депрессионная
кривая через 1
месяц
128 3 − депрессионная
кривая через 6
месяцев
126
4 − поверхность
капиллярной
124 каймы для УГВ
6 месяцев
212,8 м
849,7 м
724,5 м
Рис. 4.8. Депрессионные кривые на ПК 7+00 Бурлинского МК
Результаты, полученные в рамках данной модели, адекватно
отражают неравномерное движение потока в канале и изменение глубин потока, связанное с наличием двух поворотов под
углом 90º. На рисунке 4.7 видны рост глубин на поворотах и падение глубин после них. При сравнении рассчитанных по используемой модели гидравлических характеристик потока во
2-м бьефе и результатов моделирования с использованием одномерных нестационарных уравнений Сен-Венана (раздел 4.1.2)
получено их качественное и количественное совпадение.
4.1.4. Прогнозируемые зоны влияния канала
Рассматривая вопросы экологической защиты агроландшафтов, граничащих с каналом, можно обратиться к подходу
Ф.Р. Зайдельмана при формулировании требований, предъявляемых к мелиоративным системам. Ф.Р. Зайдельман вводит
понятие совершенной мелиоративной системы, позволяющей
«при минимальных затратах получать максимальную прибыль,
обеспечивая при этом экологическую защиту всех элементов агроландшафта и повышения (или сохранения, при высоком исходном уровне) плодородия мелиорируемых почв» [89, с. 357].
136
Ф.Р. Зайдельман предлагает рассматривать мелиоративные
мероприятия в трех взаимообусловленных аспектах: ландшафтном, инженерно-мелиоративном и почвенном. Ландшафтный
блок должен быть нацелен на охрану как мелиорируемой территории в границах системы, так и всего ареала влияния системы,
в том числе и за ее пределами (в случае, если влияние мелиоративной системы выходит за ее границы). Инженерно-мелиоративный блок носит конструктивную направленность и реализуется в пределах самой мелиоративной системы. Его задачей является экологизация конструкций каналов, коллекторно-дренажной сети, транспортных линий, других специальных гидротехнических сооружений. Почвенный блок ориентирован на экологическую защиту мелиорируемых почв – непосредственного и
часто единственного объекта мелиорации. «Многие серьезные
просчеты, связанные с мелиорацией, имели место именно потому, что не были известны или не были учтены возможные негативные изменения почв в результате применения тех или иных
конкретных способов мелиорации» [89, с. 362].
Поскольку в пределах расположения Бурлинского канала на
настоящий момент не планируются массивы орошения, то в
данной работе рассматриваются вопросы ландшафтного блока
при распространении влияния канала за пределы отвода земель
под данное сооружение и даются рекомендации для «инженерно-мелиоративного» блока. Уменьшение негативного влияния
магистрального канала, в идеале – вообще исключение любых
негативных последствий для прилегающих к каналу территорий
с нашей точки зрения является целью охраны агроландшафтов
прилегающих территорий. Почвы являются не только естественным базисом земледелия, но и непременным условием существования для ряда сменяющихся человеческих поколений. Поэтому необходимо исключать причины, приводящие к деградации почв или ускоряющие естественные процессы засоления
почв в зоне влияния канала.
При исследовании влияния Бурлинского магистрального канала на прилегающие территории могут быть выделены не137
сколько природных компонентов агроландшафтов, на которые
Бурлинский магистральный канал как техническая система будет оказывать воздействие. Это рельеф, литогенная основа, поверхностный сток, грунтовые воды, растительность и почвы
прилегающих территорий по двум факторам воздействия – водная эрозия и изменение водного режима почв на фоне протекающих естественных процессов.
С другой стороны, каждое изменение можно рассматривать в
двух аспектах: изменение характера и интенсивности воздействия во времени и особенности пространственной локализации
этого влияния. Для того чтобы оценить воздействие и перспективы изменений среды, нами выделены временные этапы и
описаны преобладающие факторы воздействия со стороны технической системы в эти этапы. При изучении текущего состояния системы и описании пространственной локализации изменений нами выделены различные пространственные зоны
влияния.
Прогнозы, выполняемые далее, являются локальными (прилегающие к каналу земли), краткосрочными (первый сезон эксплуатации), по характеру – исследовательскими, нацеленным на
определение будущего состояния природной подсистемы агроландшафтов в зоне влияния канала. С другой стороны, прогнозы
в какой-то мере и будут описывать сохраняющуюся тенденцию
на весь срок эксплуатации сооружения при ежегодном сезонном
режиме работы канала.
Такой прогноз исходит из тенденции развития ситуации в
прошлом и настоящем, и потому исследование прошлого и настоящего является неотъемлемой частью прогнозного анализа
(Емельянов, 2004). Потому рассмотрение состояние системы в
прошлом-настоящем времени: природные условия в главе 2, история проектирования, строительства и текущее состояние гидротехнической системы в главе 3 – создает основу для осуществления корректного прогнозного анализа.
Так как для Бурлинской оросительной системы приоритетной
целью стало обводнение Бурлинского бассейна, то в обозримой
138
перспективе на фоне достаточной неопределенности объемов и
территориального размещения орошения представляется необходимым уделить внимание анализу воздействия Бурлинского
магистрального канала на прилегающие земли.
При исследовании учитывался опыт эксплуатации Кулундинского магистрального канала, запроектированного в то же
время и теми же проектными организациями, а также опыт исследования зоны влияния Кулундинского канала и прогнозы,
выполненные ИВЭП СО РАН для Кулундинского канала (Винокуров, 1985).
Зона влияния магистрального канала определяется границами депрессионной поверхности, форма и размеры которой в
плане зависят от взаимного сочетания многих параметров: от
глубины залегания грунтовых вод, фильтрационных свойств пород в зоне аэрации, глубины заполнения канала, значений шероховатости, уклона и т.д. В результате обработки компьютерных
карт УГВ были установлены границы, площади зон влияния канала для разного времени работы и землепользователи этих территорий (табл. 4.8).
Эти границы определены при сравнении исходных карт гидроизогипс с полученными прогнозными картами. Эти границы
хорошо просматриваются на прогнозных картах изменения УГВ
в относительной системе высот. Максимальные размеры зона
влияния имеет в конце сезона эксплуатации.
Поскольку на этапе определения зон влияния канала работа
велась с проектной документацией на бумажных носителях, то
для удобной компьютерной обработки часть чертежей была переведена в электронный вид в системе САПР «Компас-3D» ЗАО
«АСКОН» (лицензионное соглашение АГАУ Сб-09-00030).
Это позволило состыковать проектные чертежи и компьютерные карты в виде слоев (рис. 4.9), а также воспользоваться
удобной функцией определения площадей замкнутых контуров
с учетом коэффициентов перевода единиц измерения (например,
из мм2 в га) в зависимости от используемого масштаба чертежа
(рис. 4.10).
139
140
3
2
1
1
Бьеф
Время работы t, месяцы
182,04
196,60
378,64
158,66
436,55
84,49
406,43
347,49
753,92
21,22
33,24
54,45
43,50
48,83
92,33
6
8
Таблица 4.8
1
2
3
4
5
2
3
4
5
6
7
Зона фильтрации из канала (ТОО «Рассвет», отвод земель)
Слева
18,95
25,25
32,04
36,72
41,32
Справа
22,55
27,30
32,05
37,83
44,74
Всего
41,49
52,55
64,10
74,55
86,06
Зона фильтрации в канал (ТОО «Рассвет», отвод земель)
Слева
7,29
10,63
14,32
18,05
19,86
Справа
7,96
9,74
14,50
23,47
29,60
Всего
15,25
20,37
28,82
41,52
49,46
Зона фильтрации из канала (СС Крутиха, ТОО «Рассвет», «Трудовик», отвод земель)
Слева
217,76
294,73
339,43
363,28
386,78
Справа
188,28
240,85
275,08
304,07
332,96
Всего
406,04
535,58
614,51
667,35
719,74
в том числе зона фильтрации из канала на землях пользователей
Адм. СС Крутиха
66,11
107,13
129,63
139,88
150,07
ТОО «Рассвет»
225,57
295,41
345,41
380,69
410,06
«Трудовик»
35,38
49,62
60,16
68,15
79,30
Зона фильтрации в канал (Подборнинский СС, ТОО «Подборное», «Ковылина», «Горбунова»)
Слева
73,49
109,77
131,25
148,32
163,63
Справа
100,42
120,79
137,65
147,20
167,19
Всего
173,91
230,56
268,89
295,52
330,83
Расположение
земель
Площади влияния Бурлинского магистрального канала на УГВ
при непрерывном режиме работы с расходом 10 м3/с, га
141
4
3
1
343,77
35,61
297,71
3779,57
379,96
35,61
0,06
337,04
4072,02
407,92
35,61
7,98
380,29
4536,86
421,64
35,61
15,92
433,09
4925,12
306,53
35,61
250,93
3224,43
Адм. Подборнинский СС
«Медок»
«Распопина»
Итого понижение УГВ
Итого повышение УГВ
194,35
31,08
189,16
2276,43
422,25
327,18
1666,22
623,19
2005,08
1735,60
3740,68
31,76
265,28
24,17
179,70
158,49
338,19
8
2
3
4
5
6
7
Зона фильтрации из канала (ТОО «Подборное», ТОО «Рассвет», «Горбунова», отвод земель)
Слева
90,96
111,10
128,63
138,52
155,32
Справа
87,32
105,92
120,07
129,20
147,29
Всего
178,28
217,02
248,70
267,73
302,61
В том числе зона фильтрации из канала на землях пользователей
ТОО «Подборное»
17,93
19,05
21,12
24,19
28,02
ТОО «Рассвет»
139,64
174,01
197,21
211,28
236,39
«Горбунова»
4,29
7,48
13,25
15,48
21,41
Зона фильтрации из канала
Слева
794,27
1152,12
1446,11
1627,93
1827,86
Справа
856,35
1267,16
1406,15
1434,46
1600,59
Всего
1650,62
2419,28
2852,26
3062,39
3428,45
В том числе зона фильтрации из канала на землях пользователей
Панкрушихинский лесхоз
105,49
227,38
254,96
319,00
375,09
ТОО «Боровое»
46,73
144,57
207,05
231,77
297,57
ТОО «Подборное»
559,11
875,13
1109,14
1306,44
1478,53
Адм. Прыганский СС
378,88
495,99
554,31
591,50
615,77
Окончание табл. 4.8
Рис. 4.9. Использование САПР «Компас-3D V10» при работе с картами
Рис. 4.10. Использование САПР «Компас-3D V10»
для подсчета площадей
142
Особый интерес представляют зоны влияния канала на почвы
прилегающих территорий. При орошении земель В.А. Ковда
выделил 3 стадии в процессах вторичного засоления. Первая
стадия характеризуется засолением почв вдоль новых оросительных каналов (Ковда, 1947).
Во избежание засоления прилегающих земель грунтовые воды должны стоять на глубине не меньше критической или минимальной глубины (Колпаков, 1981; Зайдельман, 1996):
hкр = hmax + а,
(4.21)
где а – глубина распространения основной корневой системы
сельскохозяйственных культур, принимаемой в диапазоне от 0,5 до 0,8 м;
hmax – наибольшая высота капиллярного поднятия воды в
данном грунте, составляющая в песках 0,5-1 м, в супесях – 1-2 м, в суглинках – 2-4 м, в тяжелых суглинках и глинах – до 6 м (Ганжара, 2001).
Поскольку максимум депрессионной кривой (в случае превышения НУ над УГВ) приходится на уровень воды в канале,
можно использовать геологические разрезы вдоль трассы канала
для определения точек пересечения капиллярной каймы с нижней границей корнеобитаемого слоя.
Полученные точки пересечения будут границей вдоль трассы
между зоной, где опасность вторичного засоления имеет место и
областью, где опасность отсутствует. Конфигурацию зоны
опасности вторичного засоления по ширине можно определить,
выстраивая депрессионные кривые на выбранных характерных
поперечных сечениях канала (рис. 4.11).
Таким образом, при известных глубинах залегания грунтовых вод для выделения зоны опасности вторичного засоления
можно пользоваться не расчётом критической глубины залегания грунтовых вод, а геометрическим построением ее слагаемых: нижней границей корнеобитаемого слоя и границей капиллярной каймы над установившимися уровнями.
143
144
4
3
3
4
3
4 3 2
148,94
73,65 ì
87,13 ì
1
1
146,44
2 3 4
Ïîëîñà îòâîäà çåìëè
ПК 16+00
М 1:200
3
4
84,5 ì
3
3
Îòìåòêà
äíà
144,33 ì
4
4
3
ì
ñ
n = 0,02
5ì
Q = 10
0
Ïîâåðõíîñòü çåìëè
Ãðàíèöà êîðíåîáèòàåìîãî ñëîÿ
Рис. 4.11. Пример определения границ водных режимов почв
на поперечном сечении пикета ПК 16+00 2-го бьефа Бурлинского МК:
водные режимы: 1 – водозастойный; 2 – периодически водозастойный выпотной; 4 – десуктино-выпотной;
∆ – выход зоны влияния канала на водные режимы почв за пределы полосы отвода земель;
расчетные схемы: I – с учетом дамб; II – без учета дамб
II
I
4
∆=6ì
Ãðàíèöà êàïèëëÿðíîé êàéìû
ÓÃÂ, óñòàíîâèâøèéñÿ ê 6 ìåñÿöàì
Выделенные подобным способом ареалы будут характеризоваться изменением водного режима исходных почв. Непромывной водный режим черноземов степной зоны и периодически
промывной режим выщелоченных черноземов сменится на четыре новых разновидности:
а) водозастойный режим грунтового увлажнения, ведущий к
формированию болотных почв – при превышении уровня воды в
канале над отметками поверхности земли в непосредственной
близости от канала;
б) периодически водозастойный режим, ведущий к формированию болотных почв – при достижении депрессионной кривой
отметок поверхности земли, вызванным более пологим нисхождением депрессионной кривой при высоком стоянии грунтовых
вод;
в) выпотной режим, ведущий к формированию гидроморфных солончаков, солончаковатых почв – капиллярная кайма
достигает поверхности земли;
г) десуктивно-выпотной водный режим, ведущий к формированию полугидроморфных лугово-черноземных почв там, где
капиллярная кайма достигает корнеобитаемого слоя.
Все четыре разновидности режимов будут последовательно
сменять друг друга в направлении к периферии зоны в выделенных ареалах влияния. В микропонижениях и микроповышениях
рельефа будут проявляться водные режимы в зависимости от
соотношения высот поверхности земли и установившегося
уровня грунтовых вод в данном месте.
Основываясь на вышесказанном, получили прогнозируемые
границы зон влияния канала на УГВ и на водные режимы почв.
1-й бьеф. На рисунке 4.12 приведены границы зон влияния
на УГВ в 1-й сезон эксплуатации Бурлинского магистрального
канала с интервалом 1 месяц при условии отсутствия противофильтрационного покрытия. Границы выходят далеко за пределы полосы отвода земель под канал и проходят по землям ТОО
«Рассвет». Площади прогнозируемых зон влияния на УГВ в
1-м бьефе приведены итоговой таблице 4.8. Уже в первый месяц
эксплуатации площадь влияния превышает в 4,5 раза площадь
отвода земель на этом участке: 41,5 га в сравнении с 9,97 га.
145
146
Ðàññâåò
Ïàøíÿ
¹3
3
2
200
Ï àñò áèù à
¹2
ì åñÿö û
400
Ãðàíèöû óãîäèé
1
ÏÊ5
ÏÊ3
ÏÊ4
151 ì
ÏÊ6
ÏÊ7
ÏÊ8
ÏÊ9
ÏÊ10
ÏÊ11
ÏÊ12
ÏÊ13
Íàïðàâëåíèå ôèëüòðàöèîííîãî ïîòîêà
1000
800
600
Ãðàíèöû çåìëåïîëüçîâàíèÿ
4
Âèä óãîäüÿ
← Íîìåð óãîäüÿ
400
ì åñÿö û
þ ñ
600
0
1 2
100
ì
3
800
Ð àññâåò
Ï àø íÿ
¹1
4
1000
ì
5 6
Ïîëîñà îòâîäà çåìëè â ïîñòîÿííîå ïîëüçîâàíèå
Í Ñ1
Ï Ê 5 + 4 0 ... Ï Ê 1 2 + 0 0 : 9 .9 7 ã à
ÏÊ2 + 4 0
200
Í Ñ2
Ï Ê 1 3+ 50
3
Ðàñõîä Q= 10 ì /ñ
Ïðîåêòíûé n =0.02
Рис. 4.12. Прогнозируемые границы зоны влияния 1-го бьефа Бурлинского МК на грунтовые воды
в разные сроки эксплуатации
ì
À äì . Ê ðóò èõèí ñêîãî ÑÑ
Çàëåæè
¹5
6 5
Ïàñòáèùà
¹4
1 áüåô
Çåìëåïîëüçîâàòåëü ïðèëåãàþùèõ çåìåëü - ÒÎÎ "Ðàññâåò"
ð à ñ ÷ å òí à ÿ î á ë à ñ ò ü
При анализе продольного профиля канала и поперечных сечений депрессионных кривых 1-го бьефа (пример на рис. 4.11)
обнаруживается, что капиллярная кайма над максимумом депрессионных поверхностей нигде не достигает нижней границы
корнеобитаемого слоя, потому изменения водного режима почв
прилегающих территорий в первом бьефе не произойдет.
На поперечном разрезе сечение канала трапецеидальной
формы не показано из-за разницы в горизонтальном и вертикальном масштабе. Вместо сечения канала показана его ось.
Слои литологической колонки по оси канала обозначены в соответствии с условными обозначениями продольного профиля
1-го бьефа.
Угроза вторичного засоления в 1-м бьефе отсутствует, а
влияние на УГВ необходимо устранить, восстанавливая противофильтрационное покрытие. Если ремонт противофильтрационной пленки не будет произведен, то на 4 угодьях ТОО «Рассвет» произойдет повышение УГВ в соответствии с установленными закономерностями (рис. 4.12).
2-й бьеф. Во 2-м бьефе зоны влияния канала на уровни грунтовых вод (границы 2 в обозначениях рис. 4.13) выходят далеко
за пределы отвода земель в постоянное пользование и распространяются на территории земель администрации Крутихинского сельского совета, на земельные угодья ТОО «Рассвет» и земли землепользователя «Трудовик», ранее – совхоза «Яблочный».
Зона влияния делится на две качественно отличные друг от
друга области: зона фильтрации из канала до ПК 75+80 и зона
фильтрации в канал после ПК 75+80. После 1-го месяца эксплуатации граница зоны влияния будет достигать овражных систем № 1, 2, 4, а после 2-го месяца – № 3. Величины площадей, на
которых под действием канала происходит изменение уровней
грунтовых вод, приведены выше в итоговой таблице 4.8.
Для выделения границ влияния на почвы сельскохозяйственных земель, прилегающих к каналу (3 и 5 в обозначениях
рис. 4.13), были выстроены продольный профиль 2-го бьефа и
поперечные сечения на пикетах с шагом 50 м по длине. При построении трассы вдоль канала находились точки пересечения
уровней грунтовых вод, установившихся к 6-му месяцу, и их капиллярной каймы с поверхностью земли и с нижней границей
корнеобитаемого слоя (рис. 4.14).
147
ìåñÿöû 6 5 43 2 1
1 23 4
þ ñ
ÒÎÎ Ðàññâåò
12
0
5 6 ìåñÿöû
10
ÍÑ3
ÏÊ82+00
ÏÊ75
11
¹10
ÏÊ70
Âèäû óãîäèé:
1-4, 12 - ïàøíÿ
5, 7, 11 - çàëåæè
6, 8-10 - ïàñòáèùà
ÏÊ 65
¹4
ÒÎÎ Ðàññâåò
4
ÏÊ60
Òðóäîâèê
Â2
×2ñ
Àäì.
Êðóòèõèíñêîãî
ÑÑ
ÏÊ45
10
9
2
×2ñ
Òðóäîâèê
7
¹2
ÏÊ20
2
×2ñ
Àäì. Êðóòèõèíñêîãî ÑÑ
6
1
2
3
Ìîñò
ÏÊ23+16
2
×2ñ
8
¹3
ÏÊ40
ÒÎÎ Ðàññâåò
3
ÏÊ26
ÏÊ55
ÏÊ30
2
×2ñ
ÏÊ35
11
4
500
ì
5 Â2
×2ñ
5
2
ÒÎÎ Ðàññâåò ¹1
6
7
ÏÊ15
ÍÑ2
ÏÊ13+50
1 ÒÎÎ Ðàññâåò
¹4 8
Рис. 4.13. Прогнозируемые зоны влияния 2-го бьефа Бурлинского МК
на прилегающие территории Q = 10 м3/c, n = 0,02:
1 – границы землепользования; 2 – границы зон влияния канала на УГВ
в сроки от 1 до 6 месяцев эксплуатации; 3 – границы зон влияния
канала на почвы к 6-му месяцу эксплуатации (границы подзоны 4);
4 – границы почвенных контуров в пределах зон влияния;
5 – прогнозируемые площади вторичного засоления к 6-му месяцу
эксплуатации вне полос отвода земель (подзона 3); 6 – полоса отвода
земель в постоянное пользование; 7 – селитебные территории;
8 – овражные системы № 1-4; 9 – водоемы-отстойники
в вершине овражной системы № 2; 10 – направление фильтрации;
11 – границы угодий
Основой для построения поперечных сечений канала служили прогнозные карты гидроизогипс 2-го бьефа. Выделение границ было выполнено двумя способами: без учета (I) и с учетом
(II) поверхности дамб (рис. 4.14).
148
9
149
115,9 ì
Íèæíÿÿ ãðàíèöà êîðíåîáèòàåìîãî ñëîÿ
Óðîâåíü êàïïèëÿðíîé êàéìû
Àáñ. îòì.
ì
146
145
144
143
142
141
140
96,28 ì
ÓÃÂ ê 6 ìåñÿöàì
ÏÊ 20+00
Рис. 4.14. Пример определения внешних границ подзон 4 и 3 на ПК 20+00
183,03 ì
143,04 ì
Ìã 1 : 1000
Îòìåòêè ïîâåðõíîñòåé (ì):
Ìâ 1 : 100
Åñòåñòâåííûå ÓÃÂ 131,80
Äíî
144,55
3
Q = 10 ì /ñ
ÍÓ âîäû â êàíàëå 146,40
n = 0,02
Çåìëÿ íà ÏÊ
145,38
Äàìáà
148,90
Îòìåòêè çåìëè íà ïðèëåãàþùåé òåððèòîðèè
âûñòðîåíû ïî (Îòâîä.., 1985)
Сравнение результатов способов I и II показывает, что внешние границы десуктивно-выпотной (4) и выпотной (3) подзон
совпадают для обоих способов при имеющихся различиях в чередовании подзон внутри зоны. Потому вполне корректно находятся границы без выстраивания берм и дамб канала в сечениях.
Сравнение полученных внешних границ с размерами полосы отвода земель позволяет оценить наличие или отсутствие влияния
на земли сельскохозяйственного назначения прилегающих территорий (табл. 4.9).
Таблица 4.9
Прогнозируемые площади земель
с изменённым водным режимом почв
во 2-м бьефе Бурлинского МК, га
Землепользователи
Администрация
с. Крутиха
ТОО «Рассвет»
«Трудовик»
Итого
Новый водный режим на исходных почвах
десуктивновыпотной
выпотной
Ч22с
ЧВ22с всего Ч22с ЧВ22с всего
Всего
6,54
7,93
14,47
5,39
3,73
9,13
23,60
40,88
7,86
55,28
11,77
19,7
52,65
7,86
74,98
21,3
2,75
29,44
5,68
9,41
26,98
2,75
38,86
79,63
10,61
113,84
При оценках влияния канала на прилегающие почвы интерес
представляют случаи выхода установленных границ за пределы
полосы отвода земель.
Вторичное засоление ожидается в подзоне 3 зоны влияния,
так как прогноз засоления массива орошения «Рассвет» рядом
со 2-м бьефом по данным ЛГМИ при минерализации грунтовых вод до 1 г/л все же давал засоление более 20% площадей к
6-10-му годам эксплуатации: ГКС-Сд со средней суммой солей
0,48%, ГКС-Сд – 0,38%, ХС – 0,34%, ГКС-Сд – 0,28%, С – 0,090,53 [222].
Для демонстрации их результатов нами построена карта
площадей засоления к 6-10-му годам эксплуатации закрытой
оросительной сети ТОО «Рассвет» (рис. 4.15). Следует отметить,
что сотрудники ЛГМИ провели полный объём исследований –
выполнили наблюдения за УГВ на опытных делянках, опыты с
150
монолитами на величину инфильтрации (Г.А. Скобин), химические анализы воды и водных вытяжек из почвогрунтов
(Т.И. Прокофьева, И.И. Ильчук). Затем построили прогнозные
карты засоления и достижения УГВ критической глубины для
массивов орошения (В.И. Воробьев).
1,14% ïë.
0,48% ÃÊÑ-Ñä ñèëüíàÿ ñòåïåíü
0,38% ÃÊÑ-Ñä ñèëüíàÿ ñòåïåíü
4,43% ïë.
Î,34% ÕÑ ñëàáàÿ ñòåïåíü
Ãëóáèíà çàëåãàíèÿ ãðóíòîâûõ âîä 6-10, 10-15, 15-18 ì
Âîäû , äî 1 ã/ë : ãèäðîêàðáîíàòíî-ñóëüôàòíûå,
íàòðèåâî-êàëüöèåâûå; ãèäðîêàðáîíàòíûå íàòðèåâûå,
êàëüöèåâî-íàòðèåâûå, êàëüöèåâî-ìàãíèåâûå
15,7% ïë.
0,28% ÃÊÑ-Ñä ñðåäíÿÿ ñòåïåíü
0,09-0,53% Ñ ñëàáàÿ-ñðåäííÿ-ñèëüíàÿ ñòåïåíü
Âðåìÿ ïîäúåìà
Óàäî êðèòè÷åñêîé
ãëóáèíû áîëåå 10 ëåò
Рис. 4.15. Прогнозная карта площадей засоления
к 6-10-му годам эксплуатации
закрытой оросительной сети ТОО «Рассвет» [222]
Отметки поверхностей земли на прилегающей территории
выстроены по плану трассы канала ПК0+00-ПК82+00 [166]. В
указанных пределах и площадях (рис. 4.13, табл. 4.9) черноземы
обыкновенные и черноземы обыкновенные выщелоченные
среднегумусные среднемощные суглинистые под воздействием
изменения водного режима будут трансформироваться в гидроморфные почвы лугово-черноземного генезиса, солончаки, солончаковатые почвы.
3-й бьеф. В плане границы влияния на грунтовые воды и на
почвы 3-го бьефа указаны на рисунке 4.16, площади влияния на
УГВ – в таблице 4.8
151
ìåñÿöû 6 5 4 3 2 1
32
þ
1 2 3 4 5 6 ìåñÿöû
ÍÑ4
ÏÊ130+00
ñ
ÏÊ120
18 ÒÎÎ Ïîäáîðíîå
18 ÒÎÎ Ïîäáîðíîå
Îâðàæíîáàëî÷íàÿ
ñèñòåìà ¹4
137
7
8
ÏÊ10018
21
ÒÎÎ Ðàññâåò
Â1
∪×1Ë
6
158
159
Â1
∪×1Ë
Â2
×Ë2Ñ
1
2
3
4
5
ÏÊ110
18
0 200
ì
Â2
×2Ñ
21
ÒÎÎ Ðàññâåò
Â2
×2Ñ
Â2
×2Ñ
ÍÑ3
ÏÊ82+00
Рис. 4.16. Прогнозируемые зоны влияния 3-го бьефа Бурлинского МК
(номера землепользователей малых угодий приводятся
по сельскохозяйственной карте Крутихинского района
(АлтайНИИГипрозем):
1 – границы землепользования; 2 – границы зон влияния канала на УГВ
в сроки от 1 до 6 месяцев эксплуатации; 3 – границы зон влияния
канала на почвы к 6-му месяцу эксплуатации; 4 – границы почвенных
контуров в пределах зон влияния; 5 – прогнозируемые площади
вторичного засоления к 6-му месяцу эксплуатации вне полос
отвода земель; 6 – полосы отвода земель в постоянное пользование,
7 – овражные системы, 8 – направления фильтрации
152
В 3-м бьефе протекают аналогичные процессы, и будут наблюдаться область фильтрации из канала с ПК82 по ПК102+50 и
область фильтрации в канал после ПК102+50, где УГВ становится выше НУ воды в канале. На представленной карте почвенные
контуры указаны только вблизи границ влияния канала на водный режим почв. Взаимное сочетание геометрических параметров систем «канал – ландшафты» в 3-м бьефе приводит к тому,
что область изменения водных режимов почв под воздействием
фильтрации ограничена пикетом ПК93+90 по длине канала.
Зона влияния на водный режим почв прилегающих территорий
располагается в пределах одного хозяйства – ТОО «Рассвет» и в
пределах одного вида угодий – пашни и одного типа почв Ч 2Вс2 и
составит 40,09 га к 6-му месяцу эксплуатации (табл. 4.10).
Таблица 4.10
Прогнозируемые площади земель
с изменённым водным режимом почв
в 3-м бьефе Бурлинского МК, га
Землепользователи
ТОО «Рассвет»
– пашня
Новый водный режим на исходных почвах
выпотной
десуктивно-выпотной
В2
Ч 2С
Ч 2ВС2
слева
справа
всего
слева
справа
всего
15,01
11,97
26,98
7,07
6,03
13,11
Всего
40,09
Отклонение от проектных значений шероховатости русла с
неизбежностью приведет к расширению границ влияния из-за
роста уровня воды в канале и большего превышения уровня воды в канале над отметками земли и уровнями грунтовых вод.
4-й бьеф. Особенностью бьефа является то, что при эксплуатации канала уровень грунтовых вод не превысит нормальные
уровни воды в канале. Явления притока воды в канал, наблюдаемые вне режима эксплуатации, прекратятся при заполнении
канала водой до нормального уровня. Это следует расчета нормальных уровней воды, результатов моделирования УГВ на
данной территории и анализа продольного профиля канала.
В соответствии с полученными прогнозными картами изогипс выстроены карты влияния канала на УГВ (рис. 4.17) и подсчитаны площади, подверженные данному влиянию (табл. 4.8).
153
6 54 3 2
1 ìåñÿöû
ÏÊ300
ÏÊ290
654 3 2
1 2 3 45 6
þ
Ñ
1 ìåñÿöû
ÏÊ300
1 2 3 45 6
þ
Ñ
31
27
ÏÊ270
Ìîñò
ÏÊ 264+25
27
17 ÒÎÎ Áîðîâîå 31
135
ÏÊ250
ÏÊ250
27
18 ÒÎÎ Ïîäáîðíîå
18
ÏÊ230
18
32
136
18
ÏÊ210
18
32
18
27
1
2
3
4
5
6
7
32
18
ÏÊ190
18
18
ÏÊ200
18
32
32
Ïîäáîðíûé
1
2
3
4
5
6
7
Ìîñò
ÏÊ184
ÏÊ170
18
18
ÏÊ150
ÍÑ4
ÏÊ 130+00
32
ÏÊ150
ÍÑ4
ÏÊ130+00
0 500
ì
7c
â3
2
×ë÷ñ
×â2ñ
а
2
×â2ñ
2
×2ñ
0 500
ì
б
Рис. 4.17. Прогнозируемые границы влияния 4-го бьефа Бурлинского
МК на уровни грунтовых вод: показаны два слоя карты:
а: 1 – границы влияния канала на УГВ прилегающих территорий;
2 – границы землепользования в зоне влияния канала; 3 – дороги;
4 – лес; 5 – селитебные территории; 6 – полоса отвода земли;
7 – речная сеть
б: 1 – границы влияния канала на УГВ прилегающих территорий;
2 – границы почвенных контуров засоленных и болотных почв
ск4
ск4
сч3
в зоне влияния канала; 3 – лес; 4 – солонцы: Cнолчт
, Cнолчс
, Cн лчс
;
2
2
1
5 – солоди: Сдл2т
, Сдл2с
, Сдл1л2 , Сдб2с2 , Сдб2л
;
6 – болотные почвы: Блсп , Бт н , Бт нсч ; 7 – дороги
154
Трасса 4-го бьефа в морфологическом отношении располагается на полого увалистом плато с западинными формами рельефа. Данный бьеф пересекает водораздел Обского и Бурлинского
бассейнов и заканчивается в долине древнего стока.
Грунтовые воды залегают достаточно близко к поверхности
земли, достигая порой 2,3 м (ПК230+00-ПК236+00), 2,4 м
(ПК284+00), 2,6м (ПК156+00-ПК158+00). В среднем УГВ устанавливаются на глубинах 4-5 м. Воды хлоридно-гидрокарбонатно-сульфатные натриево-кальциево-магниевые с минерализацией 2,2 г/дм3, с преобладанием сульфат-ионов и ионов магния в
начале бьефа [203].
Плохая дренированность территории, слабая водоотдача пород и близкое стояние грунтовых вод сформировали болотные и
солонцевато-солончаковатые почвы. В зоне влияния 4-го бьефа
почвенный покров представлен чернозёмами выщелоченными
средне- и маломощными малогумусными суглинистыми и легкосуглинистыми, слаборазвеянными, лугово-чернозёмными почвами выщелоченными средне- и маломощными малогумусными
суглинистыми и легкосуглинистыми, лугово-чернозёмны-ми солончаковатыми почвами, а также солонцами, солодями и болотными почвами [211, 212]. Такое обилие гидроморфных почв создает неблагоприятные исходные условия, которые будут усугубляться под влиянием фильтрации воды из канала, вызывающей
рост уровня грунтовых в пределах очерченных границ.
В соответствии с прогнозными картами к 6-му месяцу эксплуатации в зоне подъема грунтовых вод окажутся болота общей площадью 298,5 га, солонцы – 437,44, солоди – 352,20 га.
Повышение УГВ будет происходить на пашне и пастбищах.
Выделение зон влияния на водные режимы почв на основе полученных гидроизогипс 4-го бьефа возможен, но очень трудоемок и требует хорошей топографической основы на значительном удалении от канала.
Вдоль канала по обе стороны будут образовываться зоны
вторичного засоления с выпотным водным режимом на следующих участках трассы: ПК130+00-ПК183+59, ПК187+46ПК208+10, ПК212+12-ПК221+66, ПК229+59-ПК252+65, ПК278+45ПК286+58. За ней с внешней стороны у почв прилегающих земель будет формироваться десуктивно-выпотной водный режим.
155
После окончания сезона эксплуатации фильтрационный бугор будет расползаться по обе стороны от канала и вызывать
поднятие УГВ за пределами указанных зон влияния. В пределах
зон влияния канала расположены непрерывной полосой вдоль
трассы канала солоди, солонцы, болотные и лугово-черноземные почвы. Потому в водном балансе местных болот появится
новая составляющая – дополнительный грунтовый приток
фильтрационных вод. По месторасположению 4-й бьеф относится к зоне транзита грунтовых вод древней долины стока
р. Бурлы (Федосова, 1978), потому фильтрационные потери будут подпитывать Бурлинскую речную систему.
Таким образом, 4-й бьеф Бурлинского магистрального канала
– наиболее протяженный и проходящий в наиболее худших гидрогеологических условиях окружающей среды будет оказывать
наиболее неблагоприятное влияние на почвы землепользователей в установленных нами пределах.
При дальнейшей эксплуатации канала явления повышения
УГВ и изменения водного режима почв будут иметь место. Необходимость оценки степени изменений прилегающих агроландшафтов после первого года эксплуатации будет требовать
новых расчетов и прогнозов c учетом остаточных величин повышения уровней грунтовых вод.
4.1.5. Мониторинг агроландшафтов зон влияния
Бурлинского МК
Концептуальным вопросам организации экологического мониторинга посвящено множество работ (Герасимов, 1975; Пудовкина, 1997; Кочуров, 1999; Поляков, 2003; [125]).
Грунтовые воды и почвы с их водными режимами являются
компонентами агроландшафтов, природных и антропогенных
ландшафтов данной территории. Модельные прогнозы об изменении этих компонентов могли бы быть полезны специалистам
в ландшафтной области. Внешние границы агроландшафтов хорошо различимы на границах с природными и антропогенными
ландшафтами, а их внутренняя иерархия является предметом
пристального изучения специалистов другого, географического,
профиля.
156
В рамках данной работы в целях охраны земель при изучении
процесса переноса вещества (воды) при функционировании канала представляется достаточным рассмотрение агроландшафтной структуры территории на уровне почвенных контуров в
пределах земель сельскохозяйственного назначения, а также на
уровне угодий и землепользования. В рамках текущего исследования авторами установлен характер и степень будущего воздействия Бурлинского магистрального канала на прилегающие
агроландшафты [130, 136-138, 141]. Зоны влияния канала на
УГВ и водные режимы почв выходят за полосу отвода земель.
Поскольку предупредительные меры предпочтительнее, чем
устранение последствий, то в будущем необходимо предусмотреть ряд мероприятий, уменьшающих риски и неблагоприятные
исходы [100].
1. Рекомендуется в соответствии с таблицей 4.11 наблюдение
за уровнем грунтовых вод (УГВ) и состоянием почв, их водносолевым режимом (П) в зонах влияния Бурлинского МК. Указанным хозяйствам рекомендуется предусматривать агрохимические, агротехнические мероприятия с учетом изменения почвенного покрова.
2. При проектировании инженерной защиты территории в
зоне засоленных почв 4-го бьефа рекомендуется произвести
расчет солевого режима (СНиП 2.06.03-85, п. 6.2). Так как в соответствии с требованиями СНиП 2.06.03-85, проекты сооружений инженерной защиты населенных пунктов, сельскохозяйственных земель должны содержать расчеты водного режима в
условиях подпора вновь создаваемыми водохранилищами или
каналами, а также инженерной защиты, предотвращающей подпор грунтовых вод; расчеты прогноза гидрогеологического режима с учетом влияния всех источников подтопления; расчеты
трансформации почв и растительности под влиянием изменяющихся гидрологических и гидрогеологических условий, вызываемых созданием водных объектов и сооружений инженерной
защиты.
3. Рекомендуется решить вопрос о переносе водоемов-отстойников, размещенных в вершине овражной системы № 3, из
зоны влияния канала.
157
158
92,3
92,3
1
УГВ
679,8
436,6
84,5
158,7
УГВ
2
113,8
79,6
10,0
23,6
П
321,3
31,8
24,2
265,3
Бьеф
3
УГВ
40,1
40,1
П
422,3
327,2
623,2
421,6
35,6
15,9
3512,0
327,2
623,2
421,6
35,6
15,9
3512,0
1666,2
П*
422,3
1666,2
УГВ
4
35,6
15,9
4605,4
421,6
623,2
327,2
422,3
794,2
84,5
1698,0
24,2
158,7
УГВ
23,6
П
35,6
15,9
3665,9
421,6
623,2
327,2
422,3
119,7
10,6
1666,2
Всего
Таблица 4.11
Примечание. П* – наблюдение за состоянием почв рекомендуется проводить в пределах всей зоны влияния канала, так как в
4-м бьефе почвы в зоне влияния канала на УГВ имеют болотный, выпотной, десуктивно-выпотной водные режимы.
Администрация
с. Крутиха
ТОО «Рассвет»
«Трудовик»
ТОО «Подборное»
«Горбунова»
Панкрушихинский
мехлесхоз
ТОО «Боровое»
Администрация
Прыганского СС
Администрация
Подборнинского
СС
«Медок»
«Распопина»
ВСЕГО
Землепользователи
Рекомендуемые площади мониторинга при непрерывном режиме работы
Бурлинского МК (Q = 10 м3/с, n = 0,02; t = 6 мес.), га
В рамках данной работы возникла необходимость многоаспектно анализировать территориально привязанные данные. В
дальнейшем совместный анализ гидрологических, геологических, геохимических и мелиоративных условий, а также вопросов управления водными и земельными ресурсами на этой территории с неизбежностью повлечет за собой использование ГИС
в ландшафтно-интерпретационном картографировании и создание моделирующих территориальных информационных систем
– ТИС (ДеМерс, 1999; Кузнецов, 2004; Коновалов, 2005; Михайлиди, 2006; [100]). Тем самым станет возможно вывести мониторинг указанных территорий и агроландшафтов на уровень, соответствующий современному уровню развития информационных
технологий.
4.2. Эксплуатационные режимы работы
Бурлинского МК
4.2.1. Этапы воздействия канала
на прилегающую территорию
В истории сооружения гидротехнической системы – Бурлинского магистрального канала – можно выделить четыре этапа,
отличающихся по характеру техногенного воздействия на природную среду и особенностям протекания природных процессов.
Первый этап строительства канала (1984-1991 гг.) характеризуется активным механическим нарушением почвенного покрова под трассой канала и на прилегающей территории, выемкой грунтов и воздействием ветра и водных потоков на вскрытые грунты.
При строительстве трассы канала происходило изъятие почвенного покрова из целостной природной системы объемом
1 млн 220 тыс. м3, нарушение целостности покрова на площади
около 1,6 км2, в соответствии с выполненным объемом земляных работ (рис. 4.18). Ширина полосы срезки почвеннорастительного покрова варьирует в пределах от 50 до 145 м.
При работе строительной техники гумусовый пахотный слой
Aпах (0-30 см) и гумусовый слой АВ (25-55 см) подвергался частичному уничтожению, переуплотнению на полосе вдоль канала
длиной 30,4 км и шириной 20-50 м по обе стороны от откосов в
159
границах полосы отвода земли в постоянное пользование, что
соответствует площади 1-1,5 км2, согласно плану ввода пусковых комплексов [253]. В процессе реконструкции и «достраивания» канала в локальных местах будут по-прежнему происходить эти два явления: изъятие почвенного покрова и переуплотнение его на границах изъятия.
Рис. 4.18. Вскрытие грунтов в период строительства трассы канала:
из архива «Каменьводоканала», 1984 г.
В 1989-1991 гг. изучением состояния продольных и поперечных профилей канала первых 6 км трассы занимались сотрудники кафедры «Мелиорация и рекультивация земель» АСХИ [195197]. На откосах канала наблюдалось развитие линейной эрозии
в виде рытвин, борозд, промоин и склоновых оврагов, а также
оползней (рис. 4.19, 4.20).
Рис. 4.19. Борозды на откосе Бурлинского МК
160
Рис. 4.20. Обрушение откосов Бурлинского МК
Во второй этап происходит замораживание строительства
канала (1992-2001 гг.), и для него характерны затухание дефляции, эрозионных и склоновых процессов, естественное зарастание откосов и дна канала самосевными травами, кустарниками,
деревьями.
Третий этап начинается с возобновления финансирования
строительства в 2002 г. и продолжается до настоящего времени.
На этом этапе Минсельхозпрод РФ определил приоритетным
направлением возведение только магистрального канала. Целью
водоподачи является обводнение озер в нижнем течении реки
(расход 5 м3/c) и создание возможности подачи воды (расход
10 м3/c) в Немецкий район. По характеру техногенного воздействия на природную среду третий этап в значительной мере
схож с первым: на отдельных участках (конец 2-го бьефа, 3-й,
начало 4-го бьефа) ведутся строительные работы, формируются
новые склоны, где активно протекают экзодинамические процессы. Вместе с тем на остальной части трассы происходит рост
трав, кустарников, деревьев (процессы 2-го этапа).
Четвертый этап воздействия на природную подсистему
прилегающих территорий в процессе эксплуатации канала для
первых 6 км трассы наступал во время пробных пусков воды на
массив орошения (1988-1991 гг.), а для всего канала в целом наступит после его сдачи (2010 г.). Этап характеризуется активной
161
фильтрацией воды из канала по смоченному периметру потока и
размывающими, грунтотранспортирующими воздействиями
водного потока на фоне процессов естественной водной и ветровой эрозии.
4.2.2. Современное состояние Бурлинского МК
Для учета состояния канала при компьютерном моделировании эксплуатационных режимов возникла практическая необходимость обследовать его трассу. В рамках поставленной задачи
в марте – июле 2007 г. было проведено 5 экспедиций в зону
Бурлинского магистрального канала, одна из них – совместно с
В.В. Скрипко (АлтГУ) и С.Г. Платоновой (ИВЭП СО РАН). Рекогносцировочное обследование 2-го бьефа Бурлинского МК в
августе 2009 г. было поддержано государственным контрактом
ИВЭП СО РАН № 08/20 «Исследование современного состояния и научное обоснование методов и средств обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственного комплекса в
бассейнах рек Оби и Иртыша».
На 2007 г. практически вся длина трассы канала была уже
выполнена ранее, за исключением последних 650 м трассы. Величины уже вскрытых грунтов и отстроенных продольных профилей соответствуют объемам земляных работ прошлого. Работы, ведущиеся нынче на трассе канала, связаны с проектами реконструкции старых профилей и выполнения поперечных сечений на участках 2-, 3- и 4-го бьефов. На 2009 г. завершается
строительство третьей и продолжается возведение четвертой насосной станции.
4.2.2.1. Изменение рельефа местности
и сопутствующие процессы
На всем протяжении трассы магистрального канала произошло изменение рельефа местности [225]:
1. На участке 1-го бьефа (1,1 км) выполнена выемка глубиной
от 5,81 м в начале до 18,54 м в конце бьефа – у насосной станции НС2.
2. В начале трассы 2-го бьефа (6,7 км) сделана насыпь (пикет
15+00: выемка 0,27 м, насыпь 5,08 м). На повороте трассы в се162
редине бьефа канал выполнен в полунасыпи-полувыемке
(ПК50+00: выемка 1,50 м, насыпь 2,85 м). В конце бьефа у насосной станции НС3 дно канала достигает глубин 17,22 м от поверхности.
3. На участке 3-го бьефа (4,8 км), в начале выполнена насыпь
высотой 4,05 м, а затем за мостом (ПК89+73) дно канала опускается ниже поверхности земли на глубину 4,88 м, и далее идет
в выемке, достигая в конце бьефа заглубления дна на 19 м от
поверхности.
4. На участке 4-го бьефа (17,2 км) на начальном отрезке в
2 км канал полностью проходит в насыпи от 6,79 до 4,35 м высотой для обеспечения высотного доминирования. Далее на
трассе встречаются участки канала, выполненные как в полной
выемке глубиной до 4,47 м, так и в полувыемке-полунасыпи. В
конце трассы (ПК295) максимальное заглубление дна достигает
7,85 м (рис. 4.21).
Новый рельеф местности привел к изменению распределения
снежного покрова. Склоны северной экспозиции канала задерживают большее количество снега, чем прилегающие равнинные ландшафты (рис. 4.22).
Как следствие изменения рельефа возникло перераспределение поверхностного стока. Откосы канала на 2-м бьефе останавливают естественный сток поверхностных вод в направлении
Обского водохранилища по южному и восточному склонам территории.
Рис. 4.21. Антропогенно измененный рельеф местности
163
Рис. 4.22. Снегонакопление на склонах северной экспозиции
В середине 4-го бьефа, вдоль полотна дороги, проходящей
параллельно трассе канала слева, за ее левым бортом образуются по весне озерца воды, превращающиеся в летние месяцы в
полосу воды вдоль кювета дороги (рис. 4.23). На участках канала перед III и IV насосными станциями, где канал проходит в
глубокой выемке, а также в середине 4-го бьефа (рис. 4.24)
грунтовые воды подходят близко к поверхности земли и дно канала оказывается ниже их уровня.
Рис. 4.23. Озерца поверхностного стока вдоль кювета дороги
164
Рис. 4.24. Затопление канала в местах выхода грунтовых вод
Такие инженерно-гидрологические условия обусловливают
появление воды в канале за счет фильтрации грунтовых вод через стенки и дно и вызывают произрастание на бортах и днище
водолюбивых растений.
4.2.2.2. Процессы зарастания канала
растительностью
В период консервации строительства на вновь созданной поверхности проявились в полной мере процессы зарастания откосов и дна самосевными травами, кустарником, деревьями на
всех бьефах исследуемого канала. Наиболее наглядно плотность
зарастания трассы канала деревьями и кустарником выглядит на
зимних фотографиях (рис. 4.25).
В летний период идет бурное разрастание травянистой растительности, особенно в местах, где уровни грунтовых вод превышают отметки дна. Способность русла канала к зарастанию
ведет к увеличению шероховатости поверхности, что в свою
очередь будет сказываться на гидравлических параметрах потока и приводить к падению скоростей и, следовательно, к росту
глубин при поддержании постоянного расхода.
165
Рис. 4.25. Зарастание канала деревьями
Согласно СНиП II-52-74 для русел каналов без облицовки
коэффициенты n должны лежать в пределах 0,02-0,04, что соответствует проектной величине шероховатости русла 0,02 [225].
Поскольку исследование шероховатостей русел – задача сама по
себе достаточно большая, лежащая вне целей данной работы,
нами был сделан обзор научных источников в связи с необходимостью оценить численный порядок изменения параметра
шероховатости при разном качестве и степени зарастания русла.
166
Г.В. Железняков (1981) отмечает, что в процессе формирования русла неукрепленные каналы приобретают особенности,
свойственные речным потокам, потому целесообразно изучать
совместно пропускную способность русел каналов и рек.
Н.Н. Павловский дает параметры шероховатости для обычных чистых земляных каналов в пределах 0,02-0,025, для сильно
заросших и засоренных с камнями, сучьями и ямами – 0,03250,0375 [119, с. 92]. Для прямых и чистых естественных русел с
небольшим количеством водорослей и камней n изменяется от
0,025 до 0,035, для прямых засоренных с медленным течением
лежит в диапазоне 0,040-0,070.
В США пользуется известностью таблица коэффициентов
шероховатости n, составленная В.Т. Чоу (1969), обобщающая
исследования многих авторов (табл. 4.12). Для русел даны минимальные, нормальные и максимальные значения. Для русел
без облицовки диапазон коэффициента шероховатости лежит в
пределах от 0,016 до 0,14 (при отсутствии нормальных эксплуатационных условий, когда трава и кусты не расчищаются).
Значения коэффициента шероховатости В.Т. Чоу используются также во «Временной методике оценки ущерба, возможного вследствие аварии гидротехнического сооружения»,
РД 153-34.2-002-01 [58]. При рассмотрении варианта пуска воды
по нерасчищенному руслу Бурлинского магистрального канала
в 1-м бьефе, части 2-го и части 4-го бьефа, а также для оценки
трассы канала в целом на текущий момент можно использовать
предложенные диапазоны коэффициента шероховатости.
Оценка русла канала проводилась в марте – июле 2007 г. и
повторно в июле 2009 г. На рисунке 2.26 показано начало русла
2-го бьефа до расчистки (n = 0,15) и на рисунке 2.27 этот же
участок после расчистки (n = 0,05, далее – 0,03).
С учетом рекомендаций вышеуказанной методики, при помощи таблицы коэффициентов шероховатости и экспертной
оценки характера зарастания канала и состояния поверхности
русла был описан характер растительности на дне и откосах канала, выделены участки с однородной шероховатостью по длине
трассы и назначены соответствующие натурным условиям коэффициенты шероховатости (табл. 4.13).
167
Таблица 4.12
Шероховатость дна естественных водотоков
и затопленных угодий (Чоу, 1969) [58]
n
Тип дна и его описание
мин.
норм.
макс.
1. Малые водотоки: А. Равнинные водотоки
Чистые прямолинейные без перекатов или
0,025
0,03
0,033
глубоких омутов
То же при наличии камней и водорослей
0,030
0,035
0,04
Заросшие с глубокими омутами при мед0,05
0,07
0,08
ленном движении
Очень заросшие с глубокими омутами или
каналы для пропуска паводковых вод с за0,075
0,10
0,15
старевшими тяжелыми стволами и порослью
1. Малые водотоки: Б. Водотоки с хорошим обслуживанием, без
растительности
Дно сложено из гравия, булыжника и ред0,03
0,04
0,05
ких валунов
2. Пойменные водотоки: А. Пастбища без кустарника
Низкая трава без кустарника
0,025
0,03
0,035
Высокая трава без кустарника
0,03
0,035
0,05
2. Пойменные водотоки: Б. Возделываемые площади
Без посевов
0,02
0,03
0,04
2. Пойменные водотоки: В. Кустарник
Отдельные кусты, обильная растительность
0,035
0,05
0,07
Редкие кусты и деревья летом
0,04
0,06
0,08
Кустарник средней и большой густоты летом
0,07
0,10
0,16
2. Пойменные водотоки: Г. Деревья
Густой ивняк летом
0,11
0,15
0,20
Очищенная территория с древесными пня0,03
0,04
0,05
ми без поросли
Очищенная территория с древесными пня0,05
0,06
0,08
ми и порослью
Тяжелые застрявшие стволы отдельных поваленных деревьев, небольшой подлесок,
0,08
0,10
0,12
уровень паводка ниже ветвей
Тяжелые застрявшие стволы отдельных поваленных деревьев, небольшой подлесок,
0,10
0,12
0,16
уровень паводка достигает ветвей
168
Рис. 4.26. Начало 2-го бьефа до расчистки: высокие деревья
Рис. 4.27. Начало 2-го бьефа после расчистки: высокие кусты
По результатам обследования составлены планы бьефов с
указанием коэффициентов шероховатости вдоль трассы канала
(рис. 4.28-4.31).
Для прогноза уровня воды в канале, влияющего на величины
его зон влияния, при пересчете глубин необходимо учитывать
различные варианты эксплуатационных условий Бурлинского
магистрального канала.
169
170
1
1
Бьефы
200
180
100
ПК 8+00
ПК 10+00
ПК 10+00
ПК 11+80
ПК 11+80
ПК 12+80
100
ПК 6+20
ПК 7+20
180
180
ПК 4+40
ПК 6+20
ПК 7+20
ПК 8+00
Длина,
м
3
Пикетаж
участка
2
4
24.07.2007: дно: от кромки воды в бетонном водовыпуске на 40 м истоптано скотом, далее – низкие травы. Откосы: на обоих бортах на
высоте 1,5 м полоса деревьев на всем протяжении 1-го бьефа.
27.07.2009: деревья срезаны, вода на дне
24.07.2007: дно, откосы: сухое русло, высокие до 2 м травы, густые
побеги ивняка (0,1).
27.07.2009: побеги удалены, вода на дне
24.07.2007: дно, откосы: сухое русло, до 2 м травы, отдельные кусты,
обильная растительность (0,05).
27.07.2009: кусты срезаны, проступает вода
24.07.2007: дно, откосы: высокие камышовые травы ближе к берегу,
вода в канале.
27.07.2009: средние травы
24.07.2007: дно, откосы: чистая поверхность воды, высокие и низкие
травы у берега.
27.07.2009: также
24.07.2007: дно, откосы: сухо, низкая трава без кустарника
27.07.2009: также
Описание поверхности ложа канала
0,025
0,03
0,03
0,03
0,03
0,025
5
n
Таблица 4.13
Участки изменения шероховатости русла Бурлинского магистрального канала
(обследования 1-4-го бьефа 24.07-26.07.2007 г. и 1-2-го бьефов 27.07.2009 г.)
171
2
1
1810
1540
ПК 54+60
ПК 70+00
750
ПК 23+20
ПК 30+70
ПК 36+50
ПК 54+60
505
ПК 18+15
ПК 23+20
580
250
ПК 15+65
ПК 18+15
ПК 30+70
ПК 36+50
3
2
4
24.07.2007: начало зарастания – на дне и откосах бетонного водовыпуска. Дно: очень высокая плотность; кустарник, молодые березы,
ивы, высокие травы; изредка небольшие пятна низкой травы шириной в 1/3 дна. В середине участка проступает в неровностях вода
(0,15). Откосы: по обе стороны плотный ряд деревьев высотой более
4 м.
27.07.2009: произведен спил деревьев, русло сухое
24.07.2007: аналогично предыдущему участку (0,15)
27.07.2009: произведен спил деревьев, русло сухое
24.07.2007: дно, откосы: сухое русло; высокая плотность зарастания
тонкими деревьями высотой более 5 м (вершины выше бортов канала): березы, ивы.
27.07.2009: также
24.07.2007: дно сухое русло, низкая трава, редкие кустарники, высокие деревья. Откосы: на середине откоса цепочки деревьев и кустарников.
27.07.2009: также
24.07.2007: дно: сухое, плавно очерченное русло, низкая равномерная трава. Откосы: деревья ближе к верхнему краю откоса. Березы,
кустарник, ивы, на повороте – иногда сосны.
27.07.2009: также
24.07.2007: дно: сухое, заросшие травой конусы выноса оврагов и
тела оползней. Профили канала не соответствуют проекту. Вода на
дне появляется с ПК68+00.
Откосы: цепочки деревьев ближе к верхнему краю откоса.
27.07.2009: также
0,03
0,025
0,05*
0,10*
0,03
0,05
5
Продолжение табл. 4.13
172
4
3
2
1
1330
ПК 89+73
ПК 102+00
ПК 132+80
ПК 136+40
ПК106+00
ПК 112+00
ПК 112+00
ПК 128+50
ПК 131+00
ПК 132+80
360
180
1650
600
400
570
ПК 84+00
ПК 89+73
ПК102+00
ПК 106+00
620
380
ПК 70+00
ПК 73+80
ПК 73+80
ПК 80+00
3
2
Дно, откосы: средние по высоте, густые травы без деревьев и кустарников
Дно, откосы: до высоты 2 м зеленые деревья и кустарники, выше –
сухие ветви и стволы
Откосы: березы
Новый профиль. Строительство 2006 г.
4
24.07.2007: дно: вода в канале до 0,5 м.
Откосы: вне воды заросли низкой травой и цепочками деревьев.
27.07.2009: также
24.07.2007: новый участок трассы.
Дно: вода в канале до 0,4 м, конусы выноса. Камышовые до 1 м на
мелководье пятнами зарастания.
Откос: большая эрозионная неровность откоса.
27.07.2009: также
Дно: очень сильное зарастание старыми ивами, высотой до 5 м, кустарником; вода.
Откос: зарастание березами до 4 м
Дно, откосы: очень сильное зарастание старыми ивами высотой до 5
м, вода.
Откос: зарастание березами до 4 м
Дно, откосы: пятна невысокой травы и голого дна там, где стояла
вода в мае. В конце участка – вода
Откос: зарос высокими травами
Дно, откосы: вода до ПК108+50, на мелководье низкая трава по берегам
0,1*
0,03
0,02
0,03
0,03
0,15*
0,15*
0,035
0,03
5
Продолжение табл. 4.13
173
1975
1800
ПК264+25
ПК 284+00
ПК284+00
ПК302+00
2500
ПК198+00
ПК223+00
4125
1400
ПК184+00
ПК198+00
ПК223+00
ПК 264+25
2100
1460
1200
3
ПК 163+00
ПК 184+00
2
ПК 136+40
ПК 148+40
ПК 148+40
ПК 163+00
Дно, откосы: густая неравномерная по высоте трава, кустарник отдельными участками, березы по краям дна и отдельно растущие на
дне ивы. Проблески воды у моста
Дно: вода, густые деревья; далее чередование густо разросшихся берез, ив, кустарника с высокими камышовыми травами и окнами чистой воды.
Дно, откосы: деревья по дну, вода с ПК 190, заросший берег, пятна
травы на мелководье
Дно: вода в начале и в середине участка на мелководье с порослью
трав, кустарников. Далее заросшее кустарником, березами, ивами и
сильно заросшее хвощом дно с проступающей водой на ПК 237. Молодые сосны в конце участка
Откосы: сплошной ряд берез и ив
Дно: сплошная травянистая растительность с отдельными березами
до 5 м, маленькими соснами; есть участки зарастания дна по краям
ивовым кустарником с просветом до 1,5 м.
Откосы: заросшие деревьями
Дно: трава, с проблесками песка,
Группы молодых сосен высотой 1,5 м, очаги кустарниковой растительности (облепиха)
Откосы: заросшие соснами
Новый профиль. Строительство
4
Дно, откосы: равномерные густые средней высоты травы, очень редкий кустарник
* Участки, требующие обязательной расчистки русла.
4
1
0,06*
0,07*
0,10*
0,10*
0,07*
0,06*
0,02
0,03
5
Окончание табл. 4.13
174
ÏÊ9
ÏÊ10
ÏÊ11
ÏÊ12
ÏÊ13
ÍÑ1
ÏÊ2+40
0
0
0,025
0,03
ÏÊ2
ÏÊ3
ÏÊ4
Рис. 4.28. Карта шероховатости русла 1-го бьефа Бурлинского МК на 27.07.2009 г.
Íîìåðà ïèêåòîâ
ÏÊ8
0,03
ÏÊ7
0,025
ÏÊ6
ÍÑ2
Êîýôôèöèåíò øåðîõîâàòîñòè ðóñëà
ÏÊ13+50
0,025
ÏÊ5
100
ì
þ
Ñ
ÏÊ1
ÏÊ0
0,025
0,03
0,035
0,05
0,10
ÏÊ 65
0,03
0,025
ÏÊ45
ÏÊ40
ÏÊ35
ÏÊ30
0,05
ÏÊ15
0
500
ì
ÏÊ13+50
0,03 0,05
0,10 ÍÑ2
0,025
ÏÊ26
ÏÊ20
ÏÊ55
ÏÊ60
Рис. 4.29. Карта шероховатости русла 2-го бьефа Бурлинского МК на 27.07.2009 г.
0,035
ÏÊ80
ÍÑ3
ÏÊ82+00
þ
Êîýôôèöèåíò
øåðîõîâàòîñòè
ðóñëà
ÏÊ70
Ñ
ÏÊ75
175
176
0 200
ÏÊ120
ì
0,03
0,15
ÍÑ3
ÏÊ82
þ
Ñ
Êîýôôèöèåíò
øåðîõîâàòîñòè ðóñëà 0,02 0,03 0,15
ÏÊ100
ÏÊ110
Рис. 4.30. Карта шероховатости русла 3-го бьефа Бурлинского МК на 26.07.2007 г.
Íîâûé ó÷àñòîê 2007 ã.
ïðîåêòíûé n = 0,02
ÍÑ4
ÏÊ130
ÏÊ90
177
ÏÊ300
0 5 êì
0,06
0,10
0,07
ÏÊ200
ÏÊ220
ÏÊ240
ÏÊ260
þ
Ñ
0,10
0,03
0,02 0,03
Рис. 4.31. Карта шероховатости русла 4-го бьефа Бурлинского МК на 26.07.2007 г.
0,06
ÏÊ180
Êîýôôèöèåíò
0,02 0,03 0,06 0,07 0,10 øåðîõîâàòîñòè ðóñëà
0,07
ÏÊ280
ÍÑ4
ÏÊ130
ÏÊ160
îç. Ïðûãàíñêîå
ïîäâîäÿùèé êàíàë
ÏÊ140
Встречающиеся на трассе канала коэффициенты шероховатости были разделены на 4 группы:
а) проектный вариант – идеал, только что выполненное русло
(n = 0,02);
б) рабочие диапазоны русла канала (n = 0,03-0,035),
в) средние величины (n = 0,05);
г) проверочные максимальные значения – без расчистки
(n = 0,07-0,15).
Другим немаловажным следствием зарастания канала деревьями, кустарником, травами на участке от ПК5+40 до
ПК23+16 является нарушение целостности противофильтрационной пленки корнями растений.
При строительстве противофильтрационная пленка была
присыпана слоем грунта в 1 м (рис. 4.32). Обследование трассы
на указанных пикетах выявило обрывы пленки по краю берм
(рис. 4.33), а также многочисленные (до 50 шт.), выходящие
краями на поверхность дна фрагменты оборванного материала
(рис. 4.34).
Рис. 4.32. Укладка
пленки, 1987 г.
Рис. 4.33. Обрывы пленки
на откосе
178
Рис. 4.34. Обрывы пленки на дне
Как уже отмечалось, первые 8 км трассы со всеми сооружениями и два орошаемых севооборота были сданы в эксплуатацию
в 1989 г. и эксплуатировались в течение 2 лет [103]. К 2010 г. возраст системы достигнет 21 года, неуклонно приближаясь к концу своего срока службы в 25-30 лет [174]. Поскольку до сих пор
вопрос о реконструкции противофильтрационного покрытия не
решен, при расчете влияния канала на прилегающие агроландшафты экранирующее свойство пленки не учитывалось. В случае капитальной реконструкции этого участка трассы прогнозные карты влияния для первых 2 км 300 м можно не использовать.
В процессе строительства предусматривалась рекультивация
вновь созданных склонов. Данный процесс растянулся во времени из-за комплексности производства работ и вынужденного
перерыва по причине отсутствия финансирования. На многих
участках трассы рекультивация выполнена не была, например, к
отсыпке гумусового слоя и посеву трав на откосах котлована за
III насосной станцией приступили в июне 2007 г.
179
4.2.2.3. Деформация русла
под действием экзогенных процессов
Бурлинский канал, расположенный в Крутихинском районе,
пересекает два геоморфологических элемента левобережья Оби:
вторую террасу р. Оби и Приобское плато. При создании канала
за счет искусственных выемок грунта произошло нарушение литогенной основы ландшафта. Поперечный профиль канала имеет трапецеидальное сечение, состоит местами из нескольких
берм.
В процессе полевых исследований склонов Бурлинского канала установлено, что на сформированных склонах и бермах,
сложенных рыхлыми четвертичными отложениями, развились
эрозионные, гравитационные, суффозионные и просадочные экзогенные геологические процессы (ЭГП). Методика для измерения и учета эрозионных форм, использованная в процессе производства работ, описана в первом разделе данной работы.
При обработке полученных данных для оценки степени
опасности был принят показатель «частота проявления эрозионных форм», представляющий собой количество эрозионных
форм, приходящихся на длину склона по простиранию (шт/м)
[198]. На основании этого показателя была разработана шкала
для оценки степени эрозионной опасности склонов канала. Границы классов шкалы соответствуют естественным группировкам эрозионных форм на склонах берм. Выделены следующие
категории опасности: очень низкая (до 0,3 шт/100 м), низкая (от
0,3 до 2,0 шт/100 м), средняя (от 2 до 10,0 шт/100 м) и высокая
(более 10,0 шт/100 м). Полученные натурные и расчетные данные, приведенные в (Кошелева, 2007, 2008; Скрипко, 2007), легли в основу карты-схемы эрозионной опасности откосов магистрального канала (рис. 4.35). Картографической основой служат космические снимки http://maps.google.com и [27].
Масштаб зон эрозионной опасности на карте соблюдается по
длине и для улучшения восприятия искусственно увеличен по
ширине канала. При использовании карты-схемы следует учитывать, что эрозионные процессы в основном, за некоторым исключением, не выходят за пределы площадок самых верхних
берм. Особенности проявления ЭГП (распространение, интен180
сивность, комплекс видов) определяются литологическим составом (несцементированные четвертичные отложения), экспозицией склона, размером, возрастом и высотным положением
берм, а также расположением относительно элементов конструкции канала. Ведущим экзогенным процессом на трассе канала является эрозионный, которому сопутствуют просадки, суффозия и оползание.
Рис. 4.35. Карта-схема зон эрозионной опасности
на откосах Бурлинского МК (Кошелева, 2007; Скрипко, 2007):
1 − трасса Бурлинского магистрального канала; 2 − насосные станции
перекачки и их номера; 3 − насосная станция водоподачи
на массив орошения; 4 − основные горизонтали с подписями высот
в метрах; 5 − полугоризонтали; 6 − точки наблюдения и их номера;
7 − населенные пункты; 8 − реки; 9 − озера и водохранилища;
степень опасности: 10 − высокая; 11 − средняя; 12 − низкая;
13 − очень низкая; 14 − оценка не проводилась
181
Наиболее интенсивное развитие экзогенных процессов и, соответственно, наибольшая опасность их проявления на канале
наблюдается на подветренных бортах северной и северовосточной экспозиции, а также за мостами по ходу трассы канала (что обусловлено особенностями снегонакопления). Наибольшая эрозионная опасность наблюдается и в местах максимального заглубления русла, т.е. у всех насосных станций перекачки. Обычно развитие таких явлений происходит в течение
какого-то времени после завершения земляных работ и в дальнейшем переходит в устойчивую стадию.
В зависимости от возраста склоны берм канала условно рассматриваются в пределах двух групп: «старые», или «устоявшиеся», − образованные до 1991 г., и «молодые» − сформированные в 2002-2009 гг.
В пределах 1-го бьефа наблюдаются «старые» склоны. Для
них характерно преобладание эрозионного вида процессов и
«фоновые» − природные скорости их развития. Более высокие
скорости роста промоин и оврагов на старых склонах возможны
в случаях, когда эти склоны испытывают дополнительную техногенную нагрузку. Например, сброс воды при откачке грунтовых вод из затопленного помещения насосной станции № 2 при
ее расконсервации в 2007 г. привел к формированию эрозионной
формы и оползневого тела на устоявшемся старом склоне за
1-1,5 часа.
При одновременном наклоне горизонтальной поверхности
берм к руслу канала и вдоль по простиранию отмечается серповидная форма оврагов в плане на склоне 2-й левой бермы (северная экспозиция) перед насосной станцией № 2 (рис. 4.36).
Относительно небольшая длина эрозионных форм определена
длиной склона берм. Короткие склоны (например, длина склона
2-й бермы у НС2 составляет около 12,5 м, заложение откоса
1:2,5) и, как следствие, невысокая размывающая сила талых и
дождевых вод привели к тому, что большинство эрозионных
форм не выходит за пределы одной бермы. На склонах северной
экспозиции отмечаются единичные, сложные промоины, прорезающие разновысотные бермы, соединены между собой узкими
извилистыми каналами на площадках террас.
Во 2-м бьефе, в начале, русло канала проходит в насыпных
грунтах, так что отметки верха дамбы господствуют над прилегающей территорией и на фоне бурного зарастания канала рас182
тительностью водная эрозия на склонах отсутствует. Первые
эрозионные формы на правом берегу канала (точки наблюдения
5 и 7 на рис. 4.35) обязаны своим происхождением воздействию
проходящей близко к краю полевой дороги и своеобразно спланированной поверхности поля, прилегающего к каналу. Наиболее
грандиозный оползень с овражной формой (рис. 4.37) был обнаружен на левом берегу канала в точке наблюдения 8 (рис. 4.35).
Рис. 4.36. Серповидные эрозионные формы
на старом склоне 1-го бьефа
Рис. 4.37. Оползень, осложненный оврагом
183
Масштабы его развития обусловлены литогенной основой
стенок (вскрытые супеси) и большой площадью водосбора, лежащего между бермой канала и дорогой федерального значения
слева. При реконструкции откосов необходимо провести работы
по изменению площади водосбора, например, водоотвода за полотно дороги и рассмотреть вопрос о конструировании специальных водосборных вершинных сооружений – лотковых быстротоков (Сурмач, 1976).
На молодых склонах, расположенных по трассе канала за заброшенной насосной станцией, где дно и борта канала вскрывают горизонты супесей, активность эрозионных форм особенно
велика. Отсутствие дернового покрытия и близость грунтовых
вод дает большой количественный всплеск форм, имеющих широкий кляксообразный облик часто без зауженного к устью русла (рис. 4.38, 4.39).
На склонах отмечается практически весь комплекс эрозионных (овраги, рытвины, борозды), гравитационных (оползни, оплывины), суффозионных и просадочных процессов и явлений
(рис. 4.40, 4.41).
Рис. 4.38. План-схема молодой
эрозионной формы
на склоне южной экспозиции
2-го бьефа
Рис. 4.39. Молодые эрозионные
формы на склоне северной
экспозиции 2-го бьефа
184
Рис. 4.40. Просадки
Рис. 4.41. Суффозия
Процессы часто взаимно обусловлены: просадочные воронки
отмечены в вершинах эрозионных форм, как на старых устоявшихся, так и молодых склонах. Они развиваются там, где задерживается сток талых и ливневых вод у шва или на поверхностях
берм. Устья просадочных воронок часто заканчиваются небольшими промоинами.
На молодых склонах канала просадочные формы представлены линейно вытянутыми до 5,0 м колодцами, глубиной до 1,21,3 м, суффозионные формы – в виде небольших пещер высотой
до 0,6 м в нижних частях верхних откосов.
В пределах 3-го бьефа отмечена активизация левобережных
эрозионных форм, приуроченных к растущему вблизи трассы
березовому колку (рис. 4.42). Большая часть трассы находится в
стадии переформирования.
В начале 4-го бьефа молодые склоны 2006 г. выполнены в насыпи, поэтому площадь водосборов эрозионных форм ограничена
собственно склонами и поверхностью единственной бермы, а перепад высот между дном канала и бровкой бермы составляет приблизительно 5 м. В результате на склонах развилась густая сеть
эрозионных борозд, редко выходящих за пределы склона. Длина
борозд варьирует от десятков сантиметров до 4-6 м, ширина − от
0,03-0,05 до 0,10-0,20 м, глубина − от 0,05 до 0,3-0,5 м, на каждый
метр протяженности склона приходится 6-8 шт. (рис. 4.43). Дальнейшее их развитие в более крупные эрозионные формы − промоины и овраги за прошедший с момента создания склона год на185
ми не отмечено. Предположительно этого не произойдет и в будущем из-за малых площадей склоновых водосборов и относительно
небольшого перепада высот.
На фоне достаточной благополучности старых заросших
склонов 4-го бьефа отмечается резкий всплеск эрозионной активности за мостами в пределах 300 м по ходу трассы. Аналогично начиная с пикета ПК285+00 при заглублении трассы канала и появлении 2-й бермы, растёт частота эрозионных форм,
достигая 4 штук на 100 м (рис. 4.44).
Рис. 4.42. Овраг
с вершиной в роще
Рис. 4.43. Молодые
эрозионные борозды
Рис. 4.44. Склоновый овраг в конце 4-го бьефа
186
Под действием вышеописанных эрозионных, гравитационных, суффозионных процессов и просадок сечения канала утрачивают свою проектную форму. Обследование русла Бурлинского магистрального канала в 2009 г. и контрольная нивелирная съемка также показали, что изменены продольные уклоны,
трапецеидальное русло повсеместно деградировало до параболической формы (рис. 4.45).
30,92ì
12
1
13
11
2
m=3
9
3
m=3
8
4
5 6
7
5ì
4,32ì
10
Íîìåð
òî÷êè
X
Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0
3,554
7,012
9,614
12,547
15,24
17,237
18,741
20,453
22,382
24,607
26,954
29,066
0
-1,379
-2,708
-3,718
-4,121
-4,169
-3,788
-3,243
-2,639
-1,989
-1,179
-0,324
0,254
Рис. 4.45. Проектное поперечное сечение ПК 43+00
с наложенным сечением по данным нивелирной съемки 28.07.2009 г.
(К.В. Марусин, Е.Д. Кошелева, [102])
Результаты настоящих исследований существенно обновили
наблюдения 15-17-летней давности и дополнили работы, выполненные предшественниками для первых 6 км трассы канала
[195-197].
По нашему мнению, помимо инженерных способов борьбы с
эрозией − засыпку эрозионных форм щебнем и строительства
лотков на бортах канала в местах особо интенсивного поверхностного стока – следует использовать травосеяние для создания
плотного дернового покрытия в вершинах оврагов. После выполаживания вершин дальнейшее их закрепление необходимо
производить посевом многолетних злаковых трав (овсяница лу-
187
говая, мятлик луговой, костер безостый, пырей бескорневищный) из расчета 30-40 г на 1 м2. При этом на 1-2 года вода должна быть отведена от закрепляемой вершины (Сурмач, 1976). В
качестве альтернативы возможно одернование сположенных
вершин.
Выявленные места активизации эрозионных процессов могут
служить основой для планирования защитных мероприятий и
ремонтных работ на склонах канала, а в случае восстановления
бровок, дна и откосов канала до проектных отметок, ведущих к
переформированию ложа канала, – прогнозировать места и
масштабы развития экзодинамических процессов в будущем.
С введением канала в эксплуатацию в 2008-2010 гг. следует
ожидать размывающего грунтотранспортирующего воздействия
водного потока на русло канала, в результате чего возможно ослабление подножья уступа первых берм и как следствие – развитие здесь оползневых процессов. Доминирующее югозападное, северо-восточное направление ветров делает участок
между 2-м и 5-м км трассы подверженным ветровой эрозии и
зоной опасности в будущем из-за абразионного разрушения откосов при будущих воздействиях волновых нагрузок.
4.2.3. Прогнозируемые гидравлические
параметры канала
В соответствии с существующими планами водоподачи и исходя из существующего состояния русла под эксплуатационными режимами и условиями мы будем понимать следующее.
1. Подачу проектного расхода 10 м3/с по руслу трапецеидальной формы и проектными уклонами с коэффициентом шероховатости n > 0,02.
2. Подачу эксплуатационного расхода 5 м3/с по руслу трапецеидальной формы с проектными уклонами и проектным коэффициентом шероховатости n = 0,02.
3. Подачу эксплуатационного расхода 5 м3/с по руслу трапецеидальной формы с проектными уклонами и коэффициентами
шероховатости n > 0,02.
4. Подачу проектного расхода 10 м3/с по руслу параболической формы, проектными уклонами, проектной шероховатости
n = 0,02 и т.д.
188
Существует гораздо больше возможных расчетных вариантов, вплоть до осуществления моделирования после предварительной полной нивелирной съемки продольных профилей и
поперечных сечений. Для определения гидравлических параметров канала мы ограничимся первыми тремя случаями, предполагая каждый раз «ухудшение» одного параметра, фиксируя
остальные на проектном уровне.
В соответствии с требованиями СНиП 2.06.03-85 скорости
должны быть больше заиляющих, «в любом случае скорость воды в канале не должна быть меньше 0,25-0,30 м/с» [89, с. 146].
Моделируя равномерное движение воды, мы получили следующие результаты: для расходов 10 и 5 м3/с скорости тотально попадают в полосу минимально допустимых при значении коэффициента шероховатости 0,05. Для значений заложения откосов
3 и 4 при указанных расходах неоптимальности начинаются со
значений коэффициента шероховатости 0,02 и 0,03 (табл. 4.14).
Прошлый опыт эксплуатации канала с малыми расходами
(1,24 м3/с) свидетельствует о процессах заиления и сужения
русла, протекающих на фоне оврагообразования на откосах, обвалов и оползней [197, с. 15-17]. После первого сезона 1989 г.
уже требовалось в 1 бьефе (ПК5+40-ПК12+75) произвести земляные работы по выемке 16992,25 м3 и подсыпки 89582,86 м3
грунта. Во 2-м бьефе до ПК60+50 необходимый объем выемки
на этот момент составлял 2696 м3, насыпи – 35292 м3. «В результате обследования участков магистральных каналов Кулундинского и Бурлинской оросительной системы установлено, что
каналы в процессе эксплуатации претерпели деформации на обследуемых участках и требуют ремонтно-восстановительных
работ по очистке каналов от наносов и подсыпки грунта до проектных размеров» [197, с. 18]. Аналогичные явления наблюдались и на Алейской оросительной системе [194].
Отсюда следует вывод о том, что канал, работающий с расходом, в 3,6 раза (или в 7,2 раза) меньшим, чем был он запроектирован изначально, имеет дополнительные сложности, связанные с падением скоростей потока при даже незначительном изменении коэффициента шероховатости русла канала. Полоса
нормальной работоспособности системы из-за уменьшения расходов слишком узка и не может сильно отклоняться от новых
проектных (идеальных) показателей без угрозы нарастания процессов заиления. В таблице 4.14 17 режимов являются недопустимыми, 4 режима – рабочими (сравнивать 7 колонку с 8 и 9).
189
190
5
10
Расход
Q, м3/с
Максимальный
0,10
Средний
0,05
Ожидаемый
эксплуатационный
0,03
Проектный
0,02
Максимальный
0,10
Средний
0,05
Ожидаемый
эксплуатационный
0,03
Коэффициент
шероховатости русла,
n
m
2,5
3
4
2,5
3
4
2,5
3
4
2,5
3
4
2,5
3
4
2,5
3
4
2,5
3
4
b, м
5
5
10
5
5
10
5
5
10
5
5
10
5
5
10
5
5
10
5
5
10
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
0,0001
0,00006
0,00003
i
Параметры сечения
и продольного профиля
2,25
2,43
2,21
2,81
3,01
2,79
3,70
3,95
3,68
1,30
1,44
1,27
1,60
1,75
1,56
2,04
1,96
2,00
2,70
2,93
2,73
h н, м
Нормальная
глубина
Скорость течения,
м/с
vmin доп.
vн
аR0,5
0,3R0,25
0,42
0,35
0,33
0,33
0,36
0,33
0,24
0,36
0,33
0,30
0,39
0,34
0,24
0,40
0,35
0,17
0,40
0,35
0,19
0,44
0,36
0,15
0,45
0,37
0,11
0,45
0,37
0,46
0,28
0,29
0,37
0,29
0,30
0,26
0,29
0,29
0,35
0,31
0,30
0,28
0,32
0,31
0,20
0,30
0,31
0,24
0,34
0,32
0,23
0,33
0,32
0,09
0,35
0,32
0,16
0,38
0,34
0,12
0,39
0,34
0,09
0,40
0,35
Таблица 4.14
Гидравлические параметры Бурлинского МК при эксплуатационных режимах работы
а
б
Рис. 4.46. Гидравлические параметры потока на участке от ПК15+00
до ПК64+16 при моделировании неравномерного
установившегося движения (Q = 10 м3/с и n: 1 – 0,02; 2 – 0,03;
3 – текущего состояния 0,15-0,025):
а – глубины течения; б – скорости течения
а
б
Рис. 4.47. Гидравлические параметры потока на участке от ПК15+00
до ПК64+16 при моделировании неравномерного
установившегося движения (Q = 5 м3/с и n: 1 – 0,02; 2 – 0,03;
3 – текущего состояния 0,15-0,025):
а – глубины течения; б – скорости течения
Компьютерное моделирование неравномерного безнапорного
установившегося движения воды во 2-м бьефе канала дает сход191
ные результаты (рис. 4.46, 4.47). Для сравнения рядом приведены гидравлические характеристики потоков при коэффициентах
шероховатости n = 0,02, n = 0,03 и при «текущем состоянии русла» – от ПК 15+65 в следующей последовательности: на участке
длиной 755 м n = 0,15; далее 750 м n = 0,1; на 580 м n = 0,05; затем на 1810 м n = 0,025.
Анализируя гидравлические параметры канала при равномерном движении воды и результаты моделирования с использованием одномерных нестационарных уравнений Сен-Венана,
в частности, распределение глубин потока (рис. 4.46 а, 4.47 а) и
распределение скоростей по длине участка (рис. 4.46 б, 4.47 б),
можно сделать следующие выводы.
1. Все использованные методики расчета показывают, что
при коэффициенте шероховатости n = 0,03 скорости достигают
значений минимально допустимых и начинаются процессы заиления.
2. В начале 2-го бьефа из-за наличия поворотов будет наблюдаться повышение уровней воды в сравнении с нормальной глубиной. В конце рассчитываемого участка после прохождения
поворотов глубины и скорости приблизятся к нормальным значениям.
3. Даже при больших коэффициентах шероховатости канала
при расходе 10 м3/c наибольшая глубина воды не превысит значений форсированных глубин 3,62-3,85 м, на которые был запроектирован изначально канал (при Qф = 42,0 м3/с). Подобный
режим работы возможен, но ведет к быстрому нарастанию процессов заиления из-за очень низких скоростей при большой шероховатости русла.
4.2.4. Прогнозируемые фильтрационные потери
При проектировании канала лимитирующими являются потери для проектного расхода, которые не должны быть более 10%.
Расчет фильтрационных потерь для эксплуатационного расхода
5 м3/c имеет смысл делать, когда будут установлен реальный график водоподачи и реальным потребителям будет важно знать
расход нетто на выходе канала и в точках потребления. Но все же
исходя из сформировавшихся особенностей русла задача нахождения фильтрационных потерь для расхода 10 м3/c может иметь
свои эксплуатационные нюансы (табл. 4.15).
192
193
б
Рис. 4.48. Прогноз изменения УГВ в относительной системе высот во 2-м бьефе Бурлинского МК
для Q = 5 м3/с, n = 0,02:
а – t = 1 месяц; б – t = 6 месяцев
а
194
б
Рис. 4.49. Прогноз изменения УГВ в относительной системе высот во 2-м бьефе Бурлинского МК
для Q = 5 м3/с и n «фактического»:
а – t = 1 месяц; б – t = 6 месяцев
а
Если в качестве поперечных сечений принять параболическую форму, к которой канал неизбежно приходит, то вычисление потерь по формулам Н.Н. Павловского (СНиП 2.06.03-85)
дают значения 14 и 20%, что приближается к 30% – фактическим потерям оросительных сетей, строящихся и эксплуатировавшихся в нашей стране. Коэффициент полезного действия
оросительных сетей в России в конце ХХ в., составлял 0,68-0,71
(Кундиус, 2002).
Таблица 4.15
Потери расхода по формулам Н.Н. Павловского для Q = 10 м3/c
Направление фильтрации и номер формулы для нахождения коэффициентов
фильтрации на расчетных участках
Потери расхода, Qf
м3/с
бьефы Бурлинского МК,
(сечение параболическое)
всего
%
1
2
3
4
Параллельно слоям
(4.6)
0,05
0,64
0,22
1,12
2,03
20,3
Нормально слоям
(4.7)
0,04
0,23
0,15
1,00
1,42
14,2
4.2.5. Моделирование взаимодействия УГВ
с водным потоком
В качестве объекта компьютерного моделирования совместного движения грунтовых и поверхностных вод канала при эксплуатационных режимах работы был выбран его 2-й бьеф.
Моделировались условия водоподачи 5 м3/с для проектной
шероховатости русла 0,02 и «фактической», которую имеет
2-й бьеф на текущий момент: L1 = 250 м, n1= 0,05; L2 = 505,
n2 = 0,03; L3 = 750, n3 = 0,10; L4 = 580, n4 = 0,05; L5 = 1810;
n5 = 0,025; L6 = 1920; n6 = 0,03; L7 = 620 м; n7 = 0,035 (табл. 4.13).
Для этих эксплуатационных условий программно выстроено по
6 карт, отражающих изменения УГВ в относительных глубинах
(м) от 1 до 6 месяцев работы с интервалом в 1 месяц. На рисунках 4.48, 4.49 приведены фрагменты карт для 1-го и 6-го месяца
работы 2-го бьефа. Временная граница функционирования кана195
ла в 6 месяцев была взята с некоторым превышением для реализации возможности сравнивать эксплуатационные зоны влияния
с «проектными».
Фактическое время будущей работы канала зависит от водности года, исходного состояния озёр и много другого. Анализируя
гидрограф стока р. Бурлы (рис. 2.11), можно сказать, что дефицит
стока в бассейне наступает в летне-осенний период, который
длится в маловодные годы 128 дней, в многоводные годы – до
135 дней. Это ограничивает максимальное время работы канала
для целей обводнения бассейна приблизительно 4 месяцами.
Анализируя зоны влияния 2-го бьефа при n = 0,02 и фактическом «n», переменном по длине трассы, можно отметить, что
они имеют незначительные различия. На форму и размеры простирания границ при малом расходе роль оказывают другие
факторы: существующий перепад высот между зеркалом грунтовых вод и уровнем воды в канале, коэффициенты фильтрации,
большой смоченный периметр при малой глубине воды в канале
– «широкое русло» и т.д.
4.2.6. Прогнозируемые зоны влияния канала
Используя карты изменения УГВ, для расхода 5 м3/с и коэффициента шероховатости русла 0,02 в среде САПР «Компас-3D»
выстроены карты зон влияния 2-го бьефа Бурлинского МК на
УГВ и подсчитаны площади (рис. 4.50). Границу влияния канала
на УГВ проводили по горизонтали, имеющей превышение от
исходного уровня в 10 см (0,1 м). Как следует из карт УГВ, приблизительно ¼, а местами и ½ зоны влияния занимают земли с
повышением уровней от 0 до 1 м.
Для более наглядного сравнения результатов построены графики нарастания площадей влияния для расхода 10 и 5 м3/с при
проектном значении шероховатости русла n = 0,02 (рис. 4.51,
4.52).
Зоны, где прогнозируется повышение УГВ для расхода
1 м3/с, хотя незначительно, но превышают аналогичные зоны
влияния для расхода 5 м3/с: «большая глубина, больший смоченный периметр – большее влияние». Для зон, где происходит
разгрузка грунтовых вод в канал, наблюдается обратная зависи196
мость: чем меньше глубина воды в канале, тем большая прилегающая территория подвергается разгрузке. Интенсивность
прироста площадей влияния канала падает со временем.
Используя построенные кривые, в интервале 1-6 месяцев
можно для нецелых значений времени работы Бурлинского магистрального канала получить величины его площадей влияния
канала.
54321
ìåñÿöû 6
þ ñ
ÒÎÎ Ðàññâåò
12
0
5 6 ìåñÿöû
1 23 4
Âèäû óãîäèé:
1-4, 12 - ïàøíÿ
5, 7, 11 - çàëåæè
6, 8-10 - ïàñòáèùà
ÍÑ3
ÏÊ82+00
ÏÊ75
500
¹10
ÏÊ70
ÏÊ 65
¹4
ÒÎÎ Ðàññâåò
4
ÏÊ60
Òðóäîâèê
Â2
×2ñ
9
2
×2ñ
Òðóäîâèê
7
¹2
ÏÊ20
2
×2ñ
Àäì. Êðóòèõèíñêîãî ÑÑ
6
1
2
3
Ìîñò
ÏÊ23+16
2
×2ñ
8
¹3
ÏÊ40
Àäì.
Êðóòèõèíñêîãî
ÑÑ
ÏÊ45
10
3
ÏÊ26
ÏÊ55
ÒÎÎ Ðàññâåò
ÏÊ30
2
×2ñ
ÏÊ35
11
4
5 Â2
×2ñ
5
2
ÒÎÎ Ðàññâåò ¹1
6
7
ÏÊ15
ÍÑ2
ÏÊ13+50
1 ÒÎÎ Ðàññâåò
8
Рис. 4.50. Прогнозируемые зоны влияния 2-го бьефа Бурлинского МК
на УГВ прилегающих территорий:Q = 5 м3/c, n = 0,02:
1 – границы землепользования; 2 – границы зон влияния канала на УГВ
в сроки от 1 до 6 месяцев эксплуатации; 3 – границы угодий;
4 – границы почвенных контуров в пределах зон влияния;
5 – направление фильтрации; 6 – полоса отвода земель
в постоянное пользование; 7 – селитебные территории;
8 – овражные системы № 1-4; 9 – водоемы-отстойники
в вершине овражной системы № 2
197
9
Прогнозируемые площади
повышения УГВ, га
Если Бурлинский магистральный канал будет работать часть
времени суток (1/3 суток), то такой режим работы тоже может
быть смоделирован, как и могут быть установлены зоны влияния канала водные режимы почв для любых его условий работы.
Стоит подчеркнуть, что в зонах влияния на водные режимы
почв при постепенном сдвиге почв в сторону большей гидроморфности оценочная стоимость земель будет падать.
850
667,35
614,51
650
535,58
732,44
641,83
595,17
550
450
753,92
719,74
750
406,04
Q = 10 м куб./c
688,87
Q = 5 м куб./c
527,95
390,34
350
1
2
3
4
5
6
Месяцы непрерывной работы канала
Прогнозируемые площади
понижения УГВ, га
Рис. 4.51. Прогнозируемые площади повышения УГВ
в зоне влияния 2-го бьефа Бурлинского магистрального канала
70
61,5
55,43
60
49,29
50
54,45
49,46
39,49
40
29,49
30
20
10
Q = 10 м куб./с
41,52
22,52
Q = 5 м куб./с
28,82
20,37
15,25
0
1
2
3
4
5
6
Месяцы непрерывной работы канала
Рис. 4.52. Прогнозируемые площади понижения УГВ
в зоне влияния 2-го бьефа Бурлинского магистрального канала
198
4.2.7. Планирование измерений УГВ
после пуска системы
Оценка степени сходимости прогнозов и реальности, а также
дальнейшая верификация используемой модели возможна только после пуска Бурлинской обводнительной системы в эксплуатацию в 2010 г.
Для осуществления этого планируется выполнение замеров
уровней грунтовых вод ЯМР-геотомографом «Гидроскоп»
(Шушаков, 2002; Кусковский, 2004; [66]). Прибор был разработан в конце 80-х годов XX в. в Институте химической кинетики
и горения Сибирского отделения Российской Академии наук
(ИХКиГ СО РАН), г. Новосибирск (рис. 4.53).
Широкая апробация «Гидроскопа» при решении различных
практических и исследовательских задач как в нашей стране, так
и за рубежом доказала его полезность при инженерных изысканиях в строительстве, проектировании подземных захоронений
отходов, поиске водоносных пластов, построении гидрологических карт и т.д. Прибор позволяет без бурения скважин определять распределение подземной воды по глубине до 150 м и более, а также получать информацию о фильтрационных свойствах водосодержащих пород.
Работа прибора ЯРМ – геотомограф «Гидроскоп» основана
на «принципе резонансного возбуждения ядерной намагниченности, создаваемой протонами подземной воды в геомагнитном
поле, и наблюдения сигнала свободной ядерной прецессии от
этой намагниченности после выключения возбуждающего импульса» [66, с. 4].
При выполнении измерений на поверхности земли располагается геофизический кабель в форме круга диаметром 100 м,
служащий передатчиком для источника возбуждающих импульсов и приемником сигнала ЯМР. Посредством петли импульсы
тока преобразуются в импульсы переменного магнитного поля,
поворачивающего ядерные спины протонов воды на определенный угол относительно направления геомагнитного поля Земли.
После действия импульса ядерные спины, свободно прецессируя
вокруг направления магнитного поля Земли, излучают переменное магнитное поле. Это поле наводит ЭДС индукции в петле на
поверхности (рис. 4.54).
199
а
б
Рис. 4.53. ЯРМ – геотомограф «Гидроскоп» ИВЭП СО РАН
(фото К.В. Марусина, публикуются с согласия автора):
а – внешний вид; б – автомобиль-носитель прибора
200
Рис. 4.54. Схема ЯМР-зондирования на основе использования
естественного магнитного поля Земли (B0) [66]
Рис. 4.55. Результаты зондирования на площадке № 4, 16.10.2008 г. [65]
(процент содержания воды в порах на различных горизонтах:
М – в малых порах; C – в средних порах;К – в крупных порах; В – общее)
201
Прибор успешно используется для выполнения НИР в лаборатории гидрологии и геоинформатики ИВЭП СО РАН: выполнены работы по разведке подземных вод в окрестности пос.
Саввушка Змеиногорского района (2008) (рис. 4.55), туристического комплекса «Бирюзовая Катунь» (2008), на правом берегу
р. Оби около г. Барнаула (2009).
Для планирования замеров УГВ в зоне Бурлинского МК в августе 2009 г. совместно с сотрудниками ИВЭП СО РАН
(К.В. Марусин) произведено рекогносцировочное обследование
1-го и 2-го бьефов канала, определены места стоянок установки.
Обследование выполнялось в рамках государственного контракта № 08/20 ИВЭП СО РАН «Исследование современного
состояния и научное обоснование методов и средств обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственного комплекса в бассейнах рек Оби и Иртыша» [102]. Измерения УГВ
планируются после пуска системы в эксплуатацию.
202
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Осуществляемое в настоящее время восстановление гидромелиоративных систем, запроектированных в последней четверти прошлого века, невозможно без прогноза изменений природных компонентов в зоне их влияния. С учетом аграрной направленности экономики Алтайского края и планируемого срока
сдачи Бурлинского магистрального канала после 2010 г. прогнозирование его влияния на грунтовые воды и водный режим почв
позволяет упредить и предотвратить деградацию почвенного
покрова прилегающих агроландшафтов. Этим определяется актуальность данного исследования.
Созданная программа «Моделирование совместного движения грунтовых и поверхностных вод» (прил.) предназначена для
расчета уровней грунтовых вод вблизи поверхностных водотоков, водоемов, водозаборов в трехмерном пространстве и во
времени. Программа обеспечивает выполнение функций: расчет
уровней грунтовых вод; запись в файл отметок уровней грунтовых вод для заданного временного интервала; построение масштабированных карт изогипс территории, карт изменения уровня грунтовых вод в сравнении с их исходным положением; построение трехмерных поверхностей уровней грунтовых вод. Область ее применения – мелиорация и водное хозяйство, где актуальны задачи определения зон подтопления и вторичного засоления земель вдоль каналов, зон паводковых подтоплений, размеров депрессионных воронок дренажно-водозаборных скважин.
В работе впервые для зоны Бурлинского магистрального канала выполнено моделирование взаимодействия течения воды в
канале и грунтовых вод, построены карты изогипс территории
для разных сроков эксплуатации, прогнозные карты зон влияния
на УГВ и водные режимы почв прилегающих агроландшафтов
для проектного расхода. Зоны влияния канала выходят за пределы полосы отвода земель. Установлены площади изменения
УГВ и водных режимов почв, их землепользователи, а также
площади земель для ежегодного мониторинга.
203
В процессе изучения текущего состояния Бурлинского магистрального канала для моделирования его эксплуатационных
режимов нами изучены экзогенные процессы на откосах канала,
создана карта эрозионной опасности, сделан вывод о безопасности для прилегающих агроландшафтов эрозионных явлений,
провоцируемых каналом.
Подводя итоги, можно рекомендовать следующее:
1. Для сохранения прилегающих агроландшафтов необходимо уменьшить потери воды из канала, восстановив противофильтрационное покрытие и расчистив русло в 1-2-м бьефах,
предусмотрев в зонах усиленной фильтрации в 3-4-м бьефах
противофильтрационные экраны, а на остальной части – выполнив качественный кольматаж русла. Запроектированные лесополосы рекомендуется соотнести с местоположением зон влияния.
2. Результаты исследования и программу моделирования
взаимодействия грунтовых и поверхностных вод рекомендуется
использовать в проекте инженерной защиты территорий от подтоплений и в разделе «Охрана окружающей среды» существующего проекта при планировании мониторинга земель, а также в процессе эксплуатации для моделирования УГВ при фактических режимах работы канала.
3. Для 4-го бьефа в пределах зоны влияния канала на УГВ
при проектировании инженерной защиты территории в зоне засоленных почв (789,64 га) рекомендуется провести расчет солевого режима.
4. При эксплуатации канала необходим мониторинг за состоянием овражно-балочных систем обских террас, попадающих
в зону влияния канала, и за состоянием откосов и берм канала в
выделенных эрозионно-опасных зонах. Инженерные способы
борьбы с водной эрозией следует сочетать с травосеянием в
вершинах оврагов.
В целом, работа содержит как теоретические, так и практические гидрологические и мелиоративные результаты.
204
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Абальян, Т.С. Основные высотные зоны формирования
стока рек Средней Азии в различные месяцы вегетационного периода / Т.С. Абальян // Труды ЦИП. – 1967. – Вып. 155. – С. 3-15.
2. Абрамович, Д.И. Воды Кулундинской степи / Д.И. Абрамович / СО АН СССР. – Новосибирск: Наука, 1960. – 214 с.
3. Аверьянов, А.Н. Системное познание мира: методологические проблемы / А.Н. Аверьянов. – М.: Политиздат, 1985. –
263 с.
4. Аверьянов, С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель /
С.Ф. Аверьянов. – М.: Колос, 1978. – 228 с.
5. Аверьянов, С.Ф. Фильтрация из каналов и ее влияние на
режим грунтовых вод / С.Ф. Аверьянов. – М.: Колос, 1982. –
241 с.
6. Автоматизированные сеточные модели бассейнов подземных вод / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т гидрогеологии и инженерной геологии; сост. И.И. Крашин и др. – М.: Недра, 1992. –
176 с.
7. Агроклиматические ресурсы Алтайского края. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 155 с.
8. Адаменко, О.М. Мезозой и кайнозой Степного Алтая /
О.М. Адаменко. – Новосибирск: Наука, 1974. – 224 с.
9. Адаменко, О.М. Предалтайская впадина и проблемы формирования предгорных опусканий / О.М. Адаменко. – Новосибирск: Наука, 1976. – 183 с.
10. Айдаров, И.П. Регулирование водно-солевого и питательного режимов орошаемых земель / И.П. Айдаров. – М.: Агропромиздат, 1985. – 275 с.
11. Акуленко, Ю.Н. Гидрогеолого-мелиоративные особенности Бурлинской обводнительно-оросительной системы /
Ю.Н. Акуленко, М.И. Рыжковский, П.А. Ляшенко // Гидрогеологические и инженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной зоны Сибири: сб. тр. / СибНИИГиМ. –
1978. – Вып. 10. – С. 47-55.
12. Акуленко, Ю.Н. Гидрогеолого-мелиоративные особенности эксплуатации орошаемых массивов земель Бурлинского
205
речного бассейна / Ю.Н. Акуленко, Е.Д. Кошелева // Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. – 2006. –
№ 2 (22). – С. 30-35.
13. Акуленко, Ю.Н. Основы мелиоративной гидрогеологии
Степного Алтая / Ю.Н. Акуленко // Природные особенности мелиорации в степном Алтае. – Красноярск: Красноярский рабочий, 1979. – С. 3-101.
14. Акуленко, Ю.Н. Подземные воды Кулунды и их использование / Ю.Н. Акуленко. – Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1977. –
52 с.
15. Акуленко, Ю.Н. Природно-мелиоративные условия опытно-производственных массивов орошения в Центральной Кулунде / Ю.Н. Акуленко // Совершенствование гидротехнического
строительства и мелиорации в Сибири: сб. тр. / СибНИИГиМ. –
1976. – Вып. I. – С. 141-165.
16. Акуленко, Ю.Н. Ресурсы подземных вод Центральной
Кулунды и их использование для нужд сельского хозяйства
/ Ю.Н. Акуленко // Вопросы мелиоративной гидрогеологии и
гидрологии зоны недостаточного увлажнения: межведомст. сб. /
ЛГМИ. – Л.: ЛПИ, 1979. – Вып. 69. – С. 3-15.
17. Алисов, Б.П. Климат СССР / Б.П. Алисов. – М.: Высшая
школа, 1969. – 104 с.
18. Алюшинская, Н.М. Избыток и дефицит водных ресурсов
рек. Азия. – 1:20000000, 200 км в 1 см / Н.М. Алюшинская,
Л.И. Зубенок; ред. А.А. Соколов; картогр.-сост. Е.П. Новоженина; картогр.-ред. А.П. Копылов // Атлас мирового водного баланса. – М.: Гидрометеоиздат, 1974. – С. 22.
19. Антипов-Каратаев, И.Н. Вопросы происхождения и географического распространения солонцов / И.Н. Антипов-Каратаев // Мелиорация солонцов в СССР. – М.: АН СССР, 1953. –
266 с.
20. Антонцев, С.Н. Системное математическое моделирование процессов водообмена / С.Н. Антонцев, Г.П. Епихов,
А.А. Кашеваров. – Новосибирск: Наука, 1986. – 215 с.
21. Арефьев, В.С. Геологическая карта / В.С. Арефьев // Атлас Алтайского края. – 1:3500000. – М.: ГУГК СССР, 1991. –
С. 7.
206
22. Арманд, Д.Л. Наука о ландшафте: основы теории и логико-математические методы / Д.Л. Арманд. – М.: Мысль, 1975.
– 288 с.
23. Атавин, А.А. Расчет неустановившегося течения воды в
разветвленных системах речных русел или каналов / А.А. Атавин // Динамика сплошной среды / Ин-т гидродинамики СО АН
СССР. – Вып. 22. Математические вопросы механики. – Новосибирск, 1975. – С. 25-36.
24. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков
чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации / под общ.
ред. С.К. Шойгу; Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России). – М.: ИПЦ Дизайн. Информация. Картография, 2005. – 269 с.
25. Атлас Алтайского края / Комитет геодезии и картографии СССР. – М.: Госгеодезия СССР, 1991. – 35 с.
26. Атлас Алтайского края: в 2 т. – М.: ГУГК при СМ СССР,
1978. – Т. 1. – 222 с.
27. Атлас. Алтайский край. – Новосибирск: Инжгеодезия,
2005. – С. 15-16.
28. Бадмаева, С.Э. Основные особенности и закономерности
прогрессивного развития конструкций оросительных систем юга
Сибири / С.Э. Бадмаева // Природообустройство и рациональное
природопользование – необходимые условия социальноэкономического развития России: сб. науч. тр. / Моск. гос. ун-т
природообустройства. – 2005. – Ч. 1. – С. 64-69.
29. Бакашев, Н.А. Некоторые вопросы фильтрации и кольматации русла каналов / Н.А. Бакашев, В.А. Новицкий, Б. Сапаров. – Ашхабад: Ылым, 1973. – 210 с.
30. Барышникова, О.Н. Влияние региональных проявлений
глобальных климатических изменений и деятельности человека
на развитие опустынивания юга Западной Сибири / О.Н. Барышникова, Н.Ф. Харламова, Ю.Б. Кирста // Кулундинская
степь: прошлое, настоящее, будущее: матер. III Междунар. науч.-практ. конф. / Алт. гос. ун-т. – Барнаул: АлтГУ, 2003. –
С. 137-147.
207
31. Бауэр, Л. Забота о ландшафте и охрана природы /
Л. Бауэр, Г. Вайничке; сокр. пер. с нем. – М.: Прогресс, 1971. –
264 с.
32. Бахметев, Б.А. О неравномерном движении жидкости в
открытом русле / Б.А. Бахметев. – Л.: Кубич, 1928. – 275 с.
33. Берг, Л.С. Фации, географические аспекты и географические зоны / Л.С. Берг // Труды / отв. ред. Э.М. Мурзаев. – М.:
Акад. наук СССР, 1958. – Т. 2. – С. 208-211.
34. Берталанфи, Л. Фон. История и статус общей теории
систем / Л. Фон Берталанфи // Системные исследования: ежегодник 1973. – М.: Наука, 1973. – С. 20-37.
35. Берталанфи, Л. Фон. Общая теория систем: критический
обзор / Л. Фон Берталанфи // Исследования по общей теории
систем. – М.: Прогресс, 1969. – С. 23-82.
36. Блауберг, И.В. Системный подход / И.В. Блауберг,
Э.Г. Юдин // БСЭ: в 30 т. / гл. ред. А.М. Прохоров. – Изд. 3-е. –
М.: Советская энциклопедия, 1976. – Т. 23. – С. 1414-1418.
37. Богомяков, Г.П. Западно-Сибирская платформа /
Г.П. Богомяков, И.В. Гармонов, В.А. Нуднер. – М.: Гидрогеология СССР, 1976. – Т. I. – 105 с.
38. Болгов, М.В. современные проблемы оценки водных ресурсов и водообеспечения / М.В. Болгов, В.М. Мишон,
Н.И. Сенцова. – М.: Наука, 2005. – 318 с.
39. Борисов, А.А. Климат СССР в прошлом, настоящем и
будущем / А.А. Борисов. – Л.: ЛГУ, 1975. – 432 с.
40. Брюханов, В.А. Региональные закономерности русловых
процессов на реках / В.А. Брюханов и др. // Русловые процессы
на реках Алтайского региона. – М.: МГУ, 1996. – С. 122-136.
41. Будыко, М.И. Климат и жизнь / М.И. Будыко. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 470 с.
42. Бураков, Д.А. Математическая модель расчета гидрографа весеннего половодья для равнинных заболоченных бассейнов / Д.А. Бураков // Метеорология и гидрология. – 1978. –
№ 1. – С. 49-59.
43. Бурлакова, Л.М. Проблемы изменения черноземов при
орошении / Л.М. Бурлакова // Развитие мелиорации в Алтайском
крае. – Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1986. – С. 21-24.
208
44. Бурлакова, Л.М. Режим питательных веществ в черноземах в условиях орошения / Л.М. Бурлакова, Г.Г. Морковкин //
Проблемы орошения почв Сибири. – Барнаул: АСХИ, 1988. –
С. 65-68.
45. Вартовский, М. Модели. Репрезентация и научное понимание / М. Вартовский; пер. с англ.; общ. ред. и послесл.
И.Б. Новика и В.Н. Садовского. – М.: Прогресс, 1988. – 57 с.
46. Вендров, С.Л. Жизнь наших рек / С.Л. Вендров. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1986. – 112 с.
47. Вендров, С.Л. Некоторые аспекты проблемы водообеспечения страны / С.Л. Вендров // Теория и практика управления
водными ресурсами суши. – М.: Наука, 1985. – С. 11-24.
48. Веригин, Н.Н. Расчет фильтрационных потерь на рыбохозяйственных водоемах / Н.Н. Веригин, С.В. Васильев,
В.С. Саркисян. – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 143 с.
49. Викторов, С.В. Ландшафтные индикаторы гидрогеологических и инженерно-геологических условий в районах орошения и обводнения пустынь / С.В. Викторов. – М.: Недра, 1976. –
56 с.
50. Виноградов, Ю.Б. Математическое моделирование процессов формирования стока / Ю.Б. Виноградов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 312 с.
51. Винокуров, Ю.И. Ландшафтно-индикационный подход к
мелиоративной оценке земель в Алтайском крае / Ю.И. Винокуров, Т.А. Пудовкина // Известия СО АН СССР. Серия биологических наук. – 1986. – № 13/2. – С. 106-109.
52. Винокуров, Ю.И. Кулундинский канал. Ландшафтноиндикационная оценка природных условий в зоне влияния и
прогноз их изменений: монография / Ю.И. Винокуров и др.; АН
СССР, Сиб. отд., ин-т географии. – Иркутск: Восточно-Сибирская правда, 1985. – 198 с.
53. ВЛ 110кВ к НС № 2, 3, 4. План подхода к ПС 110/6 кВ
при НС № 3: проект. документация 32-645700-36-КС, стадия РП
/ нач. отд. Жданов; ГИП Гурвич; исп. Орлов // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз СССР; Главнечерноземводстрой; Ленгипроводхоз. – Л.:
Ленгипроводхоз, 1984. – Лист 6.
209
54. Водные ресурсы России и их использование / под ред.
проф. И.А. Шикломанова. – СПб.: Государственный гидрологический институт. – 600 с.
55. Водный кодекс Российской Федерации: Федер. закон
[принят Гос. Думой 12 апреля 2006 г.] // Собрание законодательства Российской Федерации. – 2006. – № 23. – Ст. 2381.
56. Водохранилища мира / отв. ред. Г.В. Воропаев,
С.Л. Вендров. – М.: Наука, 1979. – 287 с.
57. Володин, В.М. Конструирование экологически устойчивых агроэкосистем / В.М. Володин, И.П. Здоровцов // Земледелие. – 1999. – № 1. – С. 18-20.
58. Временная методика оценки ущерба, возможного вследствие аварии гидротехнического сооружения. РД 153-34.2-002-01
/ Науч.-исслед. ин-т энергетич. сооруж. и др. // О введении в
действие временной методики оценки ущерба, возможного
вследствие аварии гидротехнического сооружения: Приказ
МИНЭНЕРГО РФ от 26.04.2001 г. № 130. – Режим доступа:
http://www.inpravo.ru/texts3/document3539/index.htm.
59. Галахов, В.П. Формирование поверхностного стока в
условиях изменяющегося климата (по исследованиям в бассейне
Верхней Оби) / В.П. Галахов, О.В. Белова. – Барнаул: Изд-во
АлтГУ, 2009. – 95 с.
60. Ганжара, Н.Ф. Почвоведение / Н.Ф. Ганжара. – М.: Агроконсалт, 2001. – 392 с.
61. Гедич, В.Г. Системный подход: лекции. – Иркутск: Иркут. ин-т народ. хоз-ва. – 1975. – 43 с.
62. Гельфан, А.Н. Динамико-стохастическое моделирование
формирования талого стока / А.Н. Гельфан; Ин-т вод. проблем
РАН. – М.: Наука, 2007. – 279 с.
63. Географические прогнозы при водохозяйственном
строительстве в Обь-Иртышском бассейне: сб. науч. тр. / АН
СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т геологии и геофизики. – Новосибирск: Ин-т геологии и геофизики СО АН СССР, 1988. – 166 с.
64. Герасимов, И.П. Научные основы современного мониторинга окружающей среды / И.П. Герасимов // Изв. АН СССР.
Серия: География. – 1975. – № 3. – С. 13-25.
210
65. Гидрогеологические и инженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной зоны Сибири / Министерство МиВХ; СибНИИГиМ. – Красноярск: Красноярский
рабочий, 1978. – Вып. 10. – 85 с.
66. Гидромониторинг подземных вод в районе пос. Саввушка Алтайского края с использованием ЯМР-геотомографа «Гидроскоп»: отчет о НИР (промежуточ.): хоз. договор № 67/08 от
25 сентября 2008 г. // ИВЭП СО РАН; ответственный исполн.
А.Т. Зиновьев. – Барнаул, 2008. – 24 с.
67. Годзевич, Б.Л. Системно-экологический подход в природопользовании / Б.Л. Годзевич // Современные проблемы экологии и природопользования на Ставрополье / СГПИ. – Ставрополь: СГПИ, 1993. – С. 14-18.
68. Голованов, А.И. Мелиорация ландшафтов / А.И. Голованов // Мелиорация и водное хозяйство. – 1993. – № 3. – С. 6-8.
69. Григорьев, А.А. О периодическом законе географической зональности / А.А Григорьев, М.И. Будыко // Докл. АН
СССР. – 1956. – Т. 110. – Вып. 1. – С. 129-132.
70. Губанов, М.Н. Овражность: 1:2500000 / М.Н. Губанов /
Атлас Алтайского края. – М.: ГУГК СССР, 1978. – Т. 1. – С. 55.
71. Демек, Я. Теория систем и изучение ландшафта / Я. Демек. – М.: Прогресс, 1977. – 223 с.
72. ДеМерс, Майкл Н. Географические информационные
системы / Майкл Н. ДеМерс. – М.: Дата+, 1999. – 494 с.
73. Демидов, В.Н. Двумерная гидродинамическая модель
стекания воды по водосбору и ее численная реализация /
В.Н. Демидов, Л.С. Кучмент // Водные ресурсы. – 1975. – № 1. –
С. 168-179.
74. Демидов, В.Н. Опыт применения двумерной модели
формирования дождевого стока для реальных водосборов /
В.Н. Демидов, Л.С. Кучмент // Тр. Гидрометцентра СССР. –
1978. – Вып. 218. – С. 33-42.
75. Демидов, В.Н. Применение двумерной модели формирования стока к задачам водохозяйственного проектирования /
В.Н. Демидов, Л.С. Кучмент // Тр. Междунар. симпоз. по специфическим аспектам гидрол. расчетов для водохоз. проектирования. – М.: Гидрометеоиздат, 1979. – С. 18-22.
211
76. Демидов, В.Н. Расчет склонового стока по двумерной
модели с учетом инфильтрации / В.Н. Демидов, В.И. Корень //
Труды гидрометеорологического НИЦ СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – С. 4-9.
77. Диденко, П.А. Морфологическая и хозяйственная структура лесостепных ландшафтов Ставропольской возвышенности /
П.А. Диденко // Вестник Ставроп. ун-та. – 1999. – Вып. 17. –
С. 19-23.
78. Докучаев, В.В. К учению о зонах природы: горизонтальные и вертикальные почвенные зоны / В.В. Докучаев. – СПб.:
Тип. Санкт-Петер. градоначальства, 1899. – 28 с.
79. Докучаев, В.В. Наши степи прежде и теперь / В.В. Докучаев. – СПб.: Тип. Е. Евдокимова, 1892. – Ч. IV. – 128 с.
80. Докучаев, В.В. О зональности в минеральном царстве:
предварит. сообщ. / В.В. Докучаев // Зап. Имп. СПб. минералогич. о-ва. – 1899. – Ч. 37. – Вып. 1. – С. 145-158.
81. Докучаев, В.В. Русский чернозем: отчет Императорскому Вольному экономическому обществу / В.В. Докучаев. –
СПб.: Имп. Вольное эконом. об-во, 1883. – Ч. IV. – 376 с.
82. Докучаев, В.В. Преобразование природы степей: работы
по исследованию почв и оценке земель, учение о зональности и
классификация почв. 1888-1900 гг. / В.В. Докучаев; под ред.
Л.И. Прасолова, И.В. Тюрина // Сочинения. – М.; Л.: АН СССР.
– 1951. – Т. 6. – 596 с.
83. Емельянов, А.Г. Основы природопользования: учеб. для
студ. высш. учеб. заведений / А.Г. Емельянов. – М.: Академия,
2004. – 304 с.
84. Ермак, В.Д. Как научиться понимать людей. Соционика
– новый метод познания человека / В.Д. Ермак. – М.: Астрель,
АСТ, 2003. – 523 с.
85. Железняков, Г.В. Пропускная способность русел каналов и рек / Г.В. Железняков. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. –
311 с.
86. Жерелина, И.В. Бассейновое соглашение как инструмент
решения проблем природопользования в бассейне р. Бурла /
И.В. Жерелина // Эколого-географические исследования в речных бассейнах: матер. Междунар. науч.-практ. конф. – Воронеж:
ВГПУ, 2001. – С. 120-123.
212
87. Жерелина, И.В. Нормативно-правовое регулирование
лесопользования в бассейне Бурлы: материалы временных коллективов / И.В. Жерелина, Н.В. Стоящева // Кулундинская
степь: прошлое, настоящее, будущее: матер. III Междунар. науч.-практ. конф. (24-27 июня 2003 г.). – Барнаул: АГУ, 2003. –
С. 331-338.
88. Жернов, И.Е. Моделирование фильтрации подземных
вод / И.Е. Жернов, В.М. Шестаков. – М.: Недра, 1971. – 224 с.
89. Зайдельман, Ф.Р. Мелиорация почв: учебник / Ф.Р. Зайдельман. – М.: МГУ, 1996. – 384 с.
90. Занин, Г.В. Геоморфология Алтайского края (без ГорноАлтайской АО) / Г.В. Занин // Природное районирование Алтайского края. – М.: АН СССР, 1958. – С. 62-98.
91. Заславская, Т.И. К методологии системного изучения
деревни / Т.И. Заславская // Социологические исследования. –
1975. – № 3. – С. 31-44.
92. Зеегофер, Ю.О. Постоянно действующие модели гидролитосферы территорий городских агломераций (на примере Московской агломерации) / Ю.О. Зеегофер и др. – М.: Наука, 1990.
– 198 с.
93. Земельный кодекс Российской Федерации: Федер. закон
[принят Гос. Думой 28 сентября 2001 г.] // Собрание законодательства Российской Федерации. – 2001. – № 44. – Ст. 4147.
94. Зиновьев, А.Т. Моделирование течения воды во втором
бьефе Бурлинского магистрального канала / А.Т. Зиновьев,
К.Б. Кошелев, Е.Д. Кошелева // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб. стат. III Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. –
Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. – Кн. 3. – С. 304-307.
95. Зорина, Е.Ф. Овражная эрозия: закономерности и потенциал развития / Е.Ф. Зорина. – М.: ГЕОС, 2003. – 170 с.
96. Ивлев, А.М. Охрана почв / А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева. – Владивосток: Дальневосточный ун-т, 1985. – 100 с.
97. Ивонин, В.М. Агролесомелиорация разрушенных оврагами склонов / В.М. Ивонин. – М.: Колос, 1983. – 174 с.
98. Извекова, Л. Бурла – река незаменимая. Интервью с
В.Г. Чернобаевым – главным инженером проекта Бурлинской
водной системы / Л. Извекова // Алтайская правда. – 2003. –
№ 24. – 12 сентября. – С. 4.
213
99. Инженерная геология СССР. Западно-Сибирская и Туранская плиты: в 2 кн. Кн. 1. Западно-Сибирская низменность /
А.С. Герасимова, С.Б. Ершова, Ю.Ф. Захаров и др. − М.: Недра,
1990. − 330 с.
100. Информационные технологии водного мониторинга
чрезвычайных ситуаций / А.А. Цхай, В.А. Жоров, И.С. Постнова, Д.А. Рыков, К.Б. Кошелев, Е.Д. Кошелева // Вода: экология и
технология: сб. докладов 8-го Междунар. конгр. ЭКВАТЭК2008 (3-6 июня 2008 г). / ЭКВАТЭК. – Электрон. текстовые,
граф. дан. (680 Мб). – М.: СИБИКО Интернэшнл, Водоснабжение, 2008. – 1 электрон. опт. диск (СD-ROM).
101. Исаченко, А.Г. Основы ландшафтоведения и физикогеографическое районирование / А.Г. Исаченко. – М.: Высш.
школа, 1965. – 328 с.
102. Исследование современного состояния и научное обоснование методов и средств обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственного комплекса в бассейнах рек Оби
и Иртыша: отчет о НИР (2-й этап; промежуточ.): ЦС 0816900
ВР012 / ИВЭП СО РАН; науч. рук. Ю.И. Винокуров; отв. исп.
А.В. Пузанов. – Барнаул: ИВЭП, 2009. – 285 с.
103. История развития мелиорации на Алтае / под ред.
Р.П. Воробьевой. – Барнаул: АзБука, 2003. – 244 с.
104. Казанцев, Г.М. Режим орошения люцерны на сено в
условиях Алейской степи и Центральной Кулунды Алтайского
края: дис. … канд. с.-х. наук / Казанцев Геннадий Михайлович.
– Барнаул, 1976. – 168 с.
105. Казанцева, Л.Г. Проблемы территориальной организации агроландшафтов Алтайского края / Л.Г. Казанцева,
Е.Д. Кошелева, С.А. Жданов // Идеи В.В. Докучаева и современные проблемы развития природы и общества: сб. науч. стат.
Междунар. науч.-практ. конф. / адм. Смоленской обл. и др. –
Смоленск: Универсум, 2006. – С. 207-212.
106. Кайнозойские отложения, почвы, мерзлотные и инженерно-геологические условия Западной Сибири / ред. А.И. Попов, В.Т. Трофимов. – М: МГУ, 1980. – 256 с.
107. Карасев, И.Ф. Русловые процессы при переброске стока / И.Ф. Карасев. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 288 с.
214
108. Карты Google / Google; изображения Terra Metrics;
данные карты AND, Geocente Consulting, NFGIS, Europa Technologies. – 2008. – Режим доступа: http://maps.google.com.
109. Каторгин, И.Ю. Распаханность территории Ставропольского края (ландшафтный аспект) / И.Ю. Каторгин // Природные ресурсы и экологическое образование на Северном Кавказе: матер. Межрегион. науч.-практ. конф. – Ставрополь, 2002.
– С. 20-21.
110. Каштанов, А.Н. Защита почв от ветровой и водной эрозии / А.Н. Каштанов. – М: Россельхозиздат, 1974. – 207 с.
111. Каштанов, А.Н. Концепция ландшафтной контурномелиоративной системы земледелия / А.Н. Каштанов // Земледелие. – 1992. – № 4. – С. 2-4.
112. Каштанов, А.Н. Основы ландшафтно-экологического
земледелия / А.Н. Каштанов, Ф.Н. Лисецкий, Г.И. Швебс. – М.:
Колос, 1994. – 125 с.
113. Кирюшин, В.И. Основные принципы разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия / В.И. Кирюшин // Земледелие. – 1996. – № 3. – С. 42-44; № 4. – С. 38-41.
114. Клир, Дж. Системология / Дж. Клир; пер. с англ. – М.:
Радио и связь, 1990. – 544 с.
115. Ковалев, Р.В. Почвенно-мелиоративное районирование
южной равнинной части Обь-Иртышского междуречья /
Р.В. Ковалев и др. // Почвы Кулундинской степи. – Новосибирск: Наука, 1967. – С. 5-77.
116. Ковда, В.А. Почвенный покров (его улучшение и использование) / В. А. Ковда. – М.: Наука, 1981. – 181 с.
117. Ковда, В.А. Проблемы Барабинской низменности /
В.А. Ковда // Вопросы происхождения засоленных почв и их
мелиорация: сб. тр. / Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева. – М.:
АН СССР, 1954. – Т. XLIV. – С. 157-186.
118. Ковда, В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и
биосферы планеты / В.А. Ковда. – Пущино: АН СССР, 1989. –
156 с.
119. Колпаков, В.В. Сельскохозяйственные мелиорации /
В.В. Колпаков, И.П. Сухарев; под ред. И.П. Сухарева. – М.: Колос, 1981. – 328 с.
215
120. Комплексные исследования Новосибирского водохранилища: сб. тр. / ЗапСибРНИГМИ. – М.: Гидрометеоиздат, 1985.
– Вып. 70. – 36 с.
121. Коновалова, Т.И. Ландшафтно-интерпретационное картографирование / Т.И. Коновалова и др. – Новосибирск: Наука,
2005. – 424 с.
122. Концепция государственной программы по использованию, восстановлению и охране водных объектов бассейна
Верхней Оби (2002-2010 гг.) / Мин-во природных ресурсов РФ,
Верхне-Обское Бассейновое водное Управление, Верхне-Обьрегионводхоз, ИВЭП СО РАН, ЗапСибНИВХ. – Барнаул: Людвинский и К°, 2002. – 24 с.
123. Концепция формирования высокопродуктивных экологически устойчивых агроландшафтов и совершенствования систем земледелия на ландшафтной основе / под ред. А.Н. Каштанова, А.П. Щербакова. – Курск, 1992. – 139 с.
124. Корень, В.И. Математические модели в прогнозах речного стока / В.И. Корень. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 199 с.
125. Космический мониторинг Алтая / А.А. Лагутин,
В.Н. Белоусов, В.В. Бугаев и др. // Межрегион. экол. форум в
рамках IX медико-экологической выставки «Человек. Экология.
Здоровье»: сб. матер. форума (7-8 апр. 2004 г.). – Барнаул, 2004.
– С. 28-32.
126. Костяков, А.Н. Основы мелиораций / А.Н. Костяков. –
М.: Сельхозиздат, 1960. – 622 с.
127. Котлярова, О.Г. Положено начало освоению адаптивно-ландшафтных систем земледелия / О.Г. Котлярова // Земледелие. – 1999. – № 2. – С. 9-10.
128. Кочергина, З.Ф. Ландшафтно-типологическое районирование для целей землеустройства / З.Ф. Кочергина // Аграрная
наука – сельскому хозяйству: сб. стат. II Междунар. науч.-практ.
конф.: в 3 кн. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. – Кн. 3. – С. 288-290.
129. Кочуров, Б.И. Геоэкология: экодиагностика и экологохозяйственный баланс территории / Б.И. Кочуров. – Смоленск:
Смоленский гум. ун-т, 1999. – 154 с.
130. Кошелева, Е.Д. Прогноз зон влияния Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев // Вестник
алтайской науки. – 2008. – № 1(1). – С. 195-203.
216
131. Кошелева, Е.Д. Влияние Бурлинского магистрального
канала на прилегающие территории в пределах бассейна Оби /
Е.Д. Кошелева, Л.Г. Казанцева // Аграрная наука – сельскому
хозяйству: сб. стат. II Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. –
Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. – Кн. 3 – С. 291-294.
132. Кошелева, Е.Д. Компьютерное моделирование совместного движения поверхностных и грунтовых вод / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб.
стат. IV Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. – Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2009. – Кн. 2. – С. 270-273.
133. Кошелева, Е.Д. Математическое моделирование совместного движения поверхностных и грунтовых вод в зоне влияния Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева,
К.Б. Кошелев // Математическое моделирование в образовании,
науке и производстве: тез. V Междунар. конф. – Тирасполь:
Приднестр. ун-т, 2007. – С. 238.
134. Кошелева, Е.Д. Моделирование процессов формирования речного стока и взаимодействия поверхностных и грунтовых вод в зоне строительства Бурлинской оросительной системы / Е.Д. Кошелева // Вузовская наука – сельскому хозяйству:
сб. стат. Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 кн. – Барнаул: Издво АГАУ, 2005. – Кн. 2. – С. 292-298.
135. Кошелева, Е.Д. Некоторые аспекты геоэкологических
исследований Бурлинского магистрального канала (Крутихинский район Алтайского края) / Е.Д. Кошелева, В.В. Скрипко,
А.А. Цхай // Вестник Алтайского государственного аграрного
университета. – 2007. – № 9 (35). – С. 19-28.
136. Кошелева, Е.Д. Оценка влияния Бурлинского магистрального канала на прилегающие агроландшафты / Е.Д. Кошелева // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб. стат. III Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008.
– Кн. 3. – С. 315-318.
137. Кошелева, Е.Д. Прогноз зон влияния Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев // Вестник
алтайской науки. – 2008. – № 1 (1). – С. 195-203.
217
138. Кошелева, Е.Д. Прогнозы влияния Бурлинского магистрального канала на прилегающие агроландшафты / Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев // Мир науки, культуры, образования. –
2009. – № 1 (13). – C. 7-12.
139. Кошелева, Е.Д. Прогнозирование влияния Бурлинского
магистрального канала на прилегающие агроландшафты: автореф. дис. … канд. с.-х. наук: 06.01.02: защищена 16.09.08: утв.
05.12.08 / Кошелева Евгения Дмитриевна. – Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2008. – 19 с.
140. Кошелева, Е.Д. Прогнозирование влияния Бурлинского
магистрального канала на прилегающие агроландшафты: дис. …
канд. с.-х. наук: 06.01.02: защищена 16.09.08: утв. 05.12.08 / Кошелева Евгения Дмитриевна. – Барнаул, 2008. – 234 с.
141. Кошелева, Е.Д. Прогнозирование процессов вторичного засоления в зоне влияния Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева // Теоретические и прикладные вопросы современной географии: матер. Всеросс. науч. конф. (20-22 апреля
2009 г.) / отв. ред. Н.С. Евсеева; И.В. Козлова, В.С. Хромых. –
Томск: Томский госуниверситет, 2009. – С. 161-162.
142. Кошелева, Е.Д. Прогнозирование изменений агроладшафтов и обоснование мелиоративных мероприятий в зоне
влияния Бурлинской ООС / Е.Д. Кошелева // Аграрная наука –
сельскому хозяйству: сб. стат. Междунар. науч.-практ. конф.: в
3 кн. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006. – Кн. 3. – С. 372-376.
143. Кошелева, Е.Д. Численное моделирование совместного
движения поверхностных и подземных вод в системе поддержки
принятия решений / Е.Д. Кошелева, А.А. Цхай, К.Б. Кошелев //
Вестник Алтайского государственного аграрного университета.
– 2005. – № 3(19). – С. 12-16.
144. Кошелева, Е.Д. Экзогенные геологические процессы на
трассе Бурлинского магистрального канала / Е.Д. Кошелева,
В.В. Скрипко // Строительный комплекс и градостроительство, в
свете выполнения национального проекта «Доступное и комфортное жилье – гражданам России», в Алтайском крае: матер.
регион. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Алтайского края
(9-12 октября 2007 г.). – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2008. – С. 63-70.
218
145. Кравцова, В.И. Строение рельефа и его значение для
сельского хозяйства Алтайского края / В.И. Кравцова // Почвы
Алтайского края. – М.: АН СССР, 1959. – С. 9-23.
146. Кругликов, Р.И. О методологии исследования молекулярных основ обучения и памяти / Р.И. Кругликов // Вопросы
философии. – 1988. – № 7. – С. 81-92.
147. Кундиус, B.B. Мелиорация земель в Алтайском крае –
важная составляющая эффективности АПК / B.B. Кундиус //
Мелиорация и вод. хоз-во. – 2005. – № 6. – С. 52-54.
148. Кундиус, В.Б. Насущные проблемы мелиорации в Алтайском крае / B.Б. Кундиус // Мелиорация и вод. хоз-во. – 2004.
– № 2. – С. 37-39.
149. Кундиус, В.В. Повышение эффективности орошаемого
земледелия Алтайского края: дис. … канд. экон. наук: 08.00.05 /
Кундиус Владислав Владимирович. – М., 2002. – 165 c.
150. Куражсковский, Ю.Н. Очерки природопользования /
Ю.Н. Куражсковский. – М.: Мысль,1969. – 272 с.
151. Курсакова, В.С. Многолетние травы на засоленных
почвах и их мелиоративная роль: монография / В.С. Курсакова,
И.Т. Трофимов. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2004. – 179 с.
152. Кусковский, B.C. Изучение подземных вод с помощью
ЯМР-томографии / B.C. Кусковский, O.A. Шушаков, В.М. Фоменко // Вода: экология и технология АКВАТЕК-2004: матер.
VI Междунар. конг. (Москва, 1-4 июня 2004 г.) / под ред.
Л.И. Элышнера. – М.: АКВАТЕК, 2004. – Ч. I. – С. 184-185.
153. Кучмент, Л.С. Динамико-стохастические модели формирования речного стока / Л.С. Кучмент, А.Н. Гельфан; отв.
ред. Е.М. Гусев. – РАН, Ин-т водных проблем. – М.: Наука,
1993. – 104 с.
154. Кучмент, Л.С. Речной сток (генезис, моделирование,
предвычисление) / Л.С. Кучмент. – РАН, Институт водных проблем. – М.: Россельхозакадемия, 2008. – 394 с.
155. Кучмент, Л.С. Формирование речного стока. Физикоматематические модели / Л.С. Кучмент, В.Н. Демидов,
Ю.Г. Мотовилов. – М.: Наука, 1983. – 216 с.
156. Лебедев, А.В. Методы изучения баланса грунтовых вод
/ А.В. Лебедев. – М.: Госгеолтехизад, 1963. – 224 с.
219
157. Лебедев, А.В. Методы изучения баланса грунтовых вод
/ А.В. Лебедев. – М.: Наука, 1976. – 224 с.
158. Ломакин, Е.А. О численном моделировании геофильтрационных процессов / Е.А. Ломакин, В.А. Мироненко // Водные ресурсы. – 1982. – № 2. – С. 53-63.
159. Лопырев, М.И. Агроландшафты и земледелие /
М.И. Лопырев, С.А. Макаренко. – Воронеж: ВГАУ, 2001. –
168 с.
160. Лопырев, М.И. Основы агроландшафтоведения /
М.И. Лопырев. – Воронеж: Воронеж. ун-т, 1995. – 180 с.
161. Маврицкий, Б.Ф. Западно-Сибирский артезианский
бассейн (гидрогеология, геотермия, палеогидрогеология) /
Б.Ф. Маврицкий // Труды ЛГГП АН СССР. – 1962. – Т. 39. –
С. 3-145.
162. Магистральный канал ПК 0÷ПК 90. Отсечные дрены,
нагорный канал: проектная документация: 32-645700-01-МК:
стадия Р / нач. отд. Сметанин; гл. спец. Шерр, сост. Цысарь //
Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь
строительства / Минводхоз СССР; Главнечерноземводстрой;
Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз. – 1983. – Лист 1.
163. Магистральный канал. Бьеф III. План трассы
ПК82+00÷ПК127+50: проектная документация: 32-240223-00ППР: стадия Р / нач. отд. орошения Молосников; ГИП Серебряков; рук. гр. Галаева; инж. Мартынова // Орошение в бассейне
р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз
СССР; Главнечерноземводстрой; Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1989. – 4 листа.
164. Магистральный канал. Бьеф IV. ПК131+00÷ПК302+00.
Стройгенплан: проектная документация: 32-240162-00-ППР:
стадия Р / Отдел орошения // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз СССР;
Главнечерноземводстрой; Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1985. – 22 листа.
165. Магистральный канал. Бьеф IV. ПК131+00÷ПК302+00.
Схема перемещения грунтовых масс: проектная документация:
32-240162-00-ППР: стадия Р / нач. отд. орошения Молосников;
гл. спец. Обломов; рук. гр. Майстрович; тех. Мартынова // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строи220
тельства / Минводхоз СССР; Главнечерноземводстрой; Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1985. – 8 листов.
166. Магистральный
канал.
План
трассы
канала
ПК0+00÷ПК82+00. Отвод земель: проектная документация: РЧ
646700 / Отдел орошения // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Ленгипроводхоз. – Л.:
Ленгипроводхоз, 1983. – Лист 1.
167. Магистральный канал. Продольный профиль магистрального канала ПК 44+00÷ПК80+50: проектная документация:
РЧ 645700: № I-1-02 / нач. отд. орош. Коренев; ГИП Преображенская; рук. гр. Макарова; исп. Глебова // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз СССР; Главнечерноземводстрой; Ленгипроводхоз. – Л.:
Ленгипроводхоз, 1979. – Лист 2.
168. Магистральный канал. Продольный профиль магистрального канала. Бьеф I, II, III: проектная документация: стадия
ТЕХП / нач. отд. орошения Румянцев // Орошение в бассейне р.
Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз
РСФСР; Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1973. – 3 листа.
169. Малолетко, А.М. Палеографический анализ при изучении гидрогеологических условий восточной части Степного Алтая / А.М. Малолетко // Изв. отд-я геогр. общ-ва СССР. – М.,
1963. – Вып. 4. – С. 5-14.
170. Маслов Б.С. Гидрология торфяных болот / Б.С. Маслов. – М.: Россельхозакадемия, 2009. – 266 с.
171. Маслов, Б.С. Основные направления научноисследовательских работ по мелиорации и водному хозяйству на
XI пятилетку / Б.С. Маслов // Повышение эффективности научно-исследовательских работ в системе Минводхоза СССР. – М.:
Минводхоз СССР, 1981. – С. 13-29.
172. Маслов, Б.С. Отечественная мелиорация: ритмы и факторы / Б.С. Маслов // Мелиорация и водное хозяйство. – М.,
1994. – № 3. – С. 16-19.
173. Мелиоративное строительство. Пояснительная записка.
Чертежи: проектная документация / гл. инж. Ю. М. Кадин; ГИП
В. Г. Чернобаев; нач. отд. М.В. Затинацкий // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края: технико-экономический расчет
221
строительства II очереди системы: в 9 кн. / Росводстрой; Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул: Алтайгипроводхоз, 1990. – Кн. 5. – 82 с.
174. Методические рекомендации по оценке эффективности
инвестиционных проектов мелиорации сельскохозяйственных
земель (РД-АПК 3.00.01.003-03). – Утв. Минсельхозом России
2003-01-24; введ. 2003-03-01 / Минсельхоз России; Госэкомелиовод. – М., 2002. – 129 с.
175. Методическое руководство по гидрогеологическим и
инженерно-геологическим исследованиям для мелиоративного
строительства. – М.: Гидрометеоиздат, 1971. – 199 с.
176. Методы решения сеточных уравнений / А.А. Самарский, Е.С. Николаев. – М.: Наука, 1978. – 591 с.
177. Методы системного анализа в проблемах национального использования водных ресурсов // Труды Междунар. ин-та
прикладного системного анализа. – М.: МИПСА, 1975. – Т. 2. –
420 с.
178. Мильков, Ф.Н. Рукотворные ландшафты / Ф.Н. Мильков. – М.: Мысль, 1978. – 86 с.
179. Михайлиди, И.М. Территориальные информационные
системы в природопользовании / И.М. Михайлиди, Е.Д. Кошелева, А.А. Цхай // Ползуновский вестник. – 2006. – № 4. –
С. 85-89.
180. Михайлов, С.А. Диффузное загрязнение водных экосистем. Методы оценки и математические модели: аналитический
обзор / С.А. Михайлов. СО РАН, ГПНТБ, Ин-т водных и экол.
проблем. – Барнаул: День, 2000. – 130 с.
181. Миханков, Ю.М. О происхождении гривного рельефа в
южной части Западно-Сибирской низменности / Ю.М. Миханков // Четверичная геология и геоморфология: информ. сб.
ВСЕГЕИ. – Л., 1960. – № 9. – С. 69-76.
182. Моделирование течения воды во втором бьефе Бурлинского магистрального канала / А.Т. Зиновьев, К.Б. Кошелев,
Е.Д. Кошелева // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб.
стат. III Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. – Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2008. – Кн. 3. – С. 304-307.
222
183. Моисеенко, Н.А. Агрогидрологические основы орошения в степной зоне (на примере Западной Сибири и Северного
Казахстана) / Н.А. Моисеенко. – Л.: 1972. – 214 с.
184. Морковкин, Г.Г. Изменение пищевого режима черноземов выщелоченных при орошении / Г.Г. Морковкин // Агробиологическая оценка почвенно-климатических ресурсов и их
регулирование: сб. науч. тр. – Барнаул: АСХИ, 1991. – С. 62-71.
185. Назаров, Н.А. Модель и алгоритмы расчета формирования речного стока на лесном водосборе / Н.А. Назаров,
А.А. Сирин. – М.: ВИНИТИ, 1988. – 108 с.
186. Насосная станция № 1. Водопонижение. План расположения водопонизительных скважин на отметке 118.6: проектная документация; 32-240119-00-ППР / нач. отд. Молосников;
гл. спец. Обломов; ст. инж. Синицын, инж. Любенко // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз СССР, Главнечерноземводстрой, Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1983. – Лист 8.
187. Насосная станция № 3. Подготовка основания. Геолого-литологические профили: проектная документация;
32-645700-04-ПОС, стадия Р / Отдел орошения, нач. отд. Молосников; гл. спец. Обломов; рук. гр. Майстрович; тех. Мартынова // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Минводхоз СССР, Главнечерноземводстрой, Ленгипроводхоз. – Л.: Ленгипроводхоз, 1984. – Лист 02.
188. Насосная станция № 3. Генплан // Комплекс сооружений подачи воды в р. Бурлу из Новосибирского водохранилища.
Шифр 98478 ГП / Алтайводпроект. – Барнаул: Алтайводпроект,
1999. – Лист 1.
189. Неуструев, С.С. Элементы географии почв / С.С. Неуструев. – М.; Л.: Гос. сельскохозяйственное изд-во, 1930. – 240 с.
190. Николаев, В.А. Концепция агроландшафта // Вестник
Моск. ун-та. Серия 5: География. – 1987. – № 2. – С. 22-27.
191. Николаевская, Е.М. Орографическая схема: 1:2500000 /
Е.М. Николаевская, Л.Н. Цветкова // Атлас Алтайского края: в
2 т. – М.; Барнаул: ГУГК СССР, 1978. – Т. 1. – С. 50.
192. О мелиорации земель: Федер. закон [принят Гос. Думой 10 января 1996 г.] // Собрание законодательства Российской
Федерации. – 1996. – № 3. – Ст. 142.
223
193. О Федеральной целевой программе «Повышение плодородия почв России на 2002-2005 годы»: Постановление Правительства Российской Федерации // Собрание законодательства
Российской Федерации. – 2001. – № 48. – Ст. 4515.
194. Об обследовании Алейской оросительной системы с
помощью геодезического инструмента и визуально с оформлением актов технического состояния объектов: отчет о НИР
(промежуточ.) / АСХИ; рук. И.С. Горбачев; отв. исполн.
Л.И. Долгих; исполн. В.К. Филиппов и др. – Барнаул, 1989. –
33 с.
195. Об обследовании Бурлинской оросительной системы с
помощью геодезического инструмента и визуально с оформлением актов технического состояния объектов: отчет о НИР
(промежуточ.) / АСХИ; рук. И.С. Горбачев; отв. исполн.
Л.И. Долгих и др. – Барнаул, 1991. – 18 с.
196. Об обследовании Бурлинской оросительной системы,
Кулундинского канала с помощью геодезического инструмента
и визуально с оформлением актов технического состояния объектов: отчет о НИР (промежуточ.) / АСХИ; рук. И.С. Горбачев;
отв. исполн. А.М. Базуев; исполн. Л.И. Долгих и др. – Барнаул,
1989. – 34 с.
197. Об обследовании Бурлинской оросительной системы,
Кулундинского канала с помощью геодезического инструмента
и визуально с оформлением актов технического состояния объектов: отчет о НИР (промежуточ.) / АСХИ; рук. И.С. Горбачев;
отв. исполн. А.М. Базуев; исполн. Л.И. Долгих и др. – Барнаул,
1990. – 21 с.
198. Овражная эрозия / под ред. проф. Р.С. Чалова. – М.:
МГУ, 1989. – 167 с.
199. Орошение сельскохозяйственных культур на Алтае /
К.Я. Феско и др. – Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1984. – 96 с.
200. Основные показатели социально-экономического развития Алтайского края. 1995-2004 г. / БИЦ Территориального
органа Федеральной службы государственной статистики по
Алтайскому краю; отв. за выпуск И.В. Гурягиева. – Барнаул:
РОССТАТ, 2005. – 261 с.
201. Панин, П.С. Количественная взаимосвязь минерализации грунтовых вод и содержания солей в корковых и высоких
224
солонцах / П.С. Панин, Т.Н. Елизарова // Географические проблемы при сельскохозяйственном освоении Сибири / СО АН
СССР. – Новосибирск: Наука, 1977. – С. 76-79.
202. Пиннекер, Е.В. Проблемы региональной гидрогеологии. Закономерность распространения и формирования подземных вод / Е.В. Пиннекер. – М.: Наука, 1977. – 193 с.
203. Площадка насосной станции № 4. Инженерногеологические разрезы 06013-ИГИ, стадия РП / ГИП Демидов;
гл. геолог Секлецов; ведущ. инж. Хазиев; инж. Сафонова //
Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь
строительства / Алтайводпроект. – Барнаул: Алтайводпроект,
2006. – Лист 2.
204. Площадка насосной станции № 4. План расположения
скважин: проект. докумен. 06013, стадия РП / ГИП Демидов; гл.
геолог Секлецов; ведущ. инж. Хазиев; инж. Сафонова // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края. I очередь строительства / Алтайводпроект. – Барнаул: Алтайводпроект, 2006. –
Лист 1.
205. Повышение эффективности эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов на юге Сибири: сб. науч. тр.:
печат. к 50-летию АГАУ / отв. ред. Ю.Н. Акуленко и др. /
АГАУ. – Барнаул: Ред.-полиграф. объед. СО РАСХН, 1993. –
76 с.
206. Полубаринова-Кочина, П.Я. Теория движения грунтовых вод / П.Я. Полубаринова-Кочина. – М.: Наука, 1977. – 664 с.
207. Поляков, Ю.А. Автоматизированная система регионального мониторинга земель / Ю.А. Поляков. – Барнаул: Алт.
гос. ун-т, 2003. – 221 с.
208. Полянин, В.О. Ландшафтно-гидрологический подход к
моделированию стока воды с речного бассейна: дис. ... канд.
геогр. наук: 25.00.27 / Полянин Владислав Олегович. – М., 2003.
– 184 с.
209. Постолов, В.Д. Экологическая модель оптимального
агроландшафта / В.Д. Постолов // Вестник РАСХН. – 1999. –
№ 3. – С. 17-19.
210. Почвы колхоза «Рассвет» Крутихинского района и рекомендации по их использованию: отчет по НИР: пояснительная
225
записка / Львовский ордена Ленина гос. ун-т им. Ив. Франко;
науч.-исслед. сектор; науч.-исслед. лаб. № 50; зав. лаб. М.Г. Кит;
науч. рук. Я.С. Кравчук. – Львов, 1986. – 50 с.
211. Почвы совхоза «Боровой» Крутихинского 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. № 50; зав. лаб. М.Г. Кит;
науч. рук. Я.С. Кравчук. – Львов, 1986. – 81 с.
212. Почвы совхоза «Подборный» Крутихинского 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. № 50; зав. лаб.
М.Г. Кит; науч. рук. Я.С. Кравчук. – Львов, 1986. – 67 с.
213. Преображенский, В.С. Основы ландшафтного анализа /
В.С. Преображенский, Т.Д. Александрова, Т.П. Куприянова. –
М.: Наука, 1988. – 192 с.
214. Преображенский, В.С. Беседы о современной физической
географии / В.С. Преображенский. – М.: Наука, 1972. – 166 с.
215. Преображенский, В.С. Ландшафтные исследования /
В.С. Преображенский. – М.: Наука, 1966. – 128 с.
216. Природное районирование Алтайского края: труды
особой комплексной экспедиции по землям нового сельскохозяйственного освоения / АН СССР; Совет по изучению производительных сил. – М.: АН СССР, 1958. – Т. 1. – 209 с.
217. Природно-мелиоративная оценка земель в Алтайском
крае / Ю.И. Винокуров и др. Институт географии СО АН СССР.
– Иркутск: Полиграфист, 1988. – 136 с.
218. Природные условия: проектная документация / гл. инж.
Ю.М. Кадин; ГИП В.Г. Чернобаев; нач. отд. М.В. Затинацкий //
Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края: техникоэкономический расчет строительства II очереди системы: в 9 кн.
/ Росводстрой; Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул: Алтайгипроводхоз, 1990. – Кн. 3. – 72 с.
219. Проблемы природопользования на юге Западной Сибири: сб. науч. тр. / Ю.Н. Акуленко и др. – Барнаул: АГУ, 2000.
– 158 с.
220. Проблемы рационального природопользования в Алтайском крае: сб. науч. тр. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. – 258 с.
226
221. Прогноз и предотвращение подтопления грунтовыми
водами территорий при строительстве / под ред. д.т.н., проф.
С.К. Абрамова. – М.: Стройиздат, 1978. – 177 с.
222. Прогноз изменения гидрогеолого-мелиоративной обстановки в условиях орошения в бассейне р. Бурлы Алтайского
края: отчет о НИР: в 3 т. / Л.И. Поставнич и др.; науч. рук. доц.
Морозов. – Ленингр. гидрометеорол. ин-т. – Л., 1975. – Т. II. –
Текстовые приложения. – 71 с.
223. Прогноз изменения гидрогеолого-мелиоративной обстановки в условиях орошения в бассейне р. Бурлы Алтайского
края: отчет о НИР: в 3 т. / Крылова; отв. исп. О.Г. Воробьев; науч. рук. доц. Морозов. – Ленингр. гидрометеорол. ин-т. – Л.,
1975. – Т. III. – Графические приложения. – 1 папка (37 карт).
224. Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на
застраиваемых и застроенных территориях: справ. пособие к
СНиП 2.06.15-85 / Комплекс. н.-и. и конструкт.-технолог. ин-т
водоснабжения, канализации, гидротехн. сооружений и инж.
гидрогеологии. – М.: Стройиздат, 1991. – 272 с.
225. Профиль продольный магистрального канала МК
ПК0÷ПК302. Лист ОРС-1: проектная документация / гл. инж.
Ю.М. Кадин; гл. инж. проекта В.Г. Чернобаев; сост. Середина
Росводстрой; Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул: АГВХ, 1988. – 1 лист.
226. Пудовкина, Т.А. Формализация предметной области
регионального мониторинга земель / Т.А. Пудовкина, Ю.А. Поляков // Историческая и современная картография в развитии
Алтайского края. – Барнаул: Алт. гос. ун-т, 1997. – С. 89-90.
227. Пурдик, Л.Н. Ландшафтно-экологический анализ гидромелиоративного освоения бассейна р. Бурла / Л.Н. Пурдик,
И.В. Жерелина // VII научное совещание по прикладной географии: тез. докл. – Иркутск, 2001. – С. 57-59.
228. Путилин, А.Ф. Эрозия почв в лесостепи западной Сибири / А.Ф. Путилин. – Новосибирск: СО РАН, 2002. – 184 с.
229. Развитие исследований по теории фильтрации в СССР.
– М.: Наука, 1969. – 545 с.
230. Разработать автоматизированный метод прогноза суточного бокового притока воды в Рыбинское водохранилище с
заблаговременностью до 5 суток: отчет о НИР (заключ.):
227
1.10.1.5 / Гидрометцентр РФ; отв. исполн. А.Я. Полунин. – М.,
1998. – 81 с. – № ГР 01980008414. – Инв. № 02990002326.
231. Разработать метод долгосрочного прогноза бокового
притока воды в Шекснинское водохранилище на II квартал с
учетом состояния наблюдательной сети: отчет о НИР: 1.1.5.2 /
Гидрометцентр России; отв. исполн. В.М. Мухин. – М., 1998. –
61 с. – № ГР 01980008414. – Инв. № 02990002326.
232. Разработать методы долгосрочных прогнозов стока
горных рек и притока воды в водохранилища Сибири: отчет о
НИР (заключ.): 1.1.5.2 / Гидрометцентр России; отв. исполн.
В.М. Мухин. – М., 1998. – 57 с. – № ГР 01980008392. – Инв.
№ 02990002304.
233. Раменский, Л.Г. О принципиальных установках, основных понятиях и терминах производственной типологии земель,
геоботаники и экологии / Л.Г. Раменский // Советская ботаника.
– 1935. – № 4. – С. 25-42.
234. Расчет аналитических кривых обеспеченности («Гидростатистика»): свидетельство № 200060667 Рос. Федерация /
В.А. Жоров, Е.К. Воробьев, О.В. Ловцкая, С.Г. Яковченко; правообладатель научно-исследовательское учреждение ИВЭП СО
РАН. – Заявка № 2000610563; дата поступления 13 июня 2000 г.;
зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 20.07.2000. – 1 c.
235. Расчет максимального стока весеннего половодья и
дождевых паводков незученных рек («FloodHigh»): свидетельство № 200161105 Рос. Федерация / В. А. Жоров, Е. К. Воробьев,
О.В. Ловцкая, С.Г. Яковченко; правообладатель научно-исследовательское учреждение ИВЭП СО РАН. – Заявка № 2001610547;
дата поступления 4 мая 2001 г.; зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 20.08.2001. – 1 c.
236. Расчет морфоствора (Morfostvor): свидетельство
№ 20026103623 Рос. Федерация / В.А. Жоров, Е.К. Воробьев,
О.В. Ловцкая, С.Г. Яковченко; правообладатель научно-исследовательское учреждение ИВЭП СО РАН. – Заявка № 2002610324;
дата поступления 6 марта 2002 г.; зарегистрирована в Реестре
программ для ЭВМ 26.04.2002. – 1 c.
Н.Ф.
Природопользование:
словарь237. Реймерс,
справочник / Н.Ф. Реймерс. – М.: Мысль, 1990. – 637 с.
228
238. Ретеюм, А.Ю. Взаимодействие техники с природой и
геотехнические системы / А.Ю. Ретеюм, К.Н. Дьяконов,
Л.Ф. Куницин // Известия АН СССР. Серия географическая. –
1972. – № 4. – С. 46-55.
239. Роговская, Н.В. Гидрогеологическое картирование. Обзор отечественного и зарубежного опыта составления гидрогеологических карт / Н.В. Роговская; ред. М.Р. Никитин. АН СССР,
Ин-т вод. проблем. – М.: Наука, 1981. – 132 c.
240. Роде, А.А. Почвоведение: учебник для студ. лесохоз.
фак-тов вузов / А.А. Роде, В.Н. Смирнов. – 2-е изд., испр. и доп.
– М.: Высш. шк., 1972. – 480 с.
241. Роде, А.А. Почвообразовательный процесс и эволюция
почв / А.А. Роде. – М.: Географгиз, 1947. – 142 с.
242. 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.
243. Розанов, А.Н. Основные принципы почвенно-географического районирования Алтайского края / А.Н. Розанов // Почвы
Алтайского края. – М.: АН СССР, 1959. – С. 212-242.
244. Розин, А.А. Подземные воды Западно-Сибирского артезианского бассейна и их формирование / А.А. Розин. – Новосибирск: Наука, 1977. – С. 6.
245. Роль водных ресурсов в жизни страны. Серия: Современные проблемы биосферы / отв. ред. Г.В. Воропаев, С.Л. Вендров. – М.: Наука, 1987. – 112 с.
246. Рыбакова, С.Т. Численные решения некоторых задач
плановой неустановившейся фильтрации / С.Т. Рыбакова // Водные ресурсы. – 1980. – № 3. – С. 72-86.
247. Рябчиков, А.М. Структура и динамика геосферы, ее естественное развитие и изменение человеком / А.М. Рябчиков. –
М.: Мысль, 1972. – 223 с.
248. Савкин, В.М. Водохранилища Сибири, водно-экологические и водно-хозяйственные последствия их создания /
В.М. Савкин // Сибирский экологический журнал. – 2000. – № 2
(2000) – С. 109-121.
229
249. Савченко, В.Т. Организация поверхностного орошения на оросительных системах с закрытой оросительной системой / В.Т. Савченко и др. // Вестник КрасГАУ. – 2000. – № 6
– С. 132-133.
250. Садовский, В.Н. Система / В.Н. Садовский // БСЭ: в
30 т. – Изд. 3-е. – М.: Советская энциклопедия, 1976. – Т. 23. –
С. 1376-1380.
251. Саушкин, Ю.Г. Культурный ландшафт / Ю.Г. Саушкин
// Вопросы географии. – 1946. – Сб. 1. – С. 97-106.
252. Свидетельство № 2009610191 Российская Федерация.
Моделирование совместного движения грунтовых и поверхностных вод / Заявитель и правообладатель Е.Д. Кошелева (RU),
К.Б. Кошелев (RU); авторы: Е.Д. Кошелева, К.Б. Кошелев (RU).
– Заявка № 2008615248; дата поступления 13.11.2008; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.01.2009. – 1 с.
253. Сводная пояснительная записка: проектная документация / директ. ин-та В.С. Чекунков; гл. инж. Ю.М. Кадин; ГИП
В.Г. Чернобаев // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского
края I очередь строительства: корректировка технического проекта: в 10 кн.: шифр объекта 108325101 / МИНМЕЛИОВОДХОЗ
РСФСР; Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул:
Алтайгипроводхоз, 1989. – Кн. 1. – 108 с.
254. Сельскохозяйственное производство и экономическая
эффективность мелиоративных мероприятий: проектная документация / гл. инж. Ю.М. Кадин; ГИП В.Г. Чернобаев; гл. спец.
В.В. Ильиных // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского края
I очередь строительства: корректировка технического проекта: в
10 кн.: шифр объекта 108325101 / МИНМЕЛИОВОДХОЗ
РСФСР; Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул:
Алтайгипроводхоз, 1989. – Кн. 8. – 75 с.
255. Сельскохозяйственное производство и экономическая
эффективность мелиоративных мероприятий: проектная документация / гл. инж. Ю.М. Кадин; ГИП В.Г. Чернобаев; гл. спец.
В.В. Ильиных // Орошение в бассейне р. Бурлы Алтайского
края. I очередь строительства: корректировка технического проекта: в 11 кн. / Мин-во мелиорац. и вод. хоз. РСФСР; произв.
Алтайводмелиорация; Алтайгипроводхоз. – Барнаул: Алтайгипроводхоз, 1990. – Кн. 8. – 73 с.
230
256. Скоморохов, А.И. Скорость роста оврагов / А.И. Скоморохов // Геоморфология. – М., 1981. – № 1. – С. 97-103.
257. Скрипко, В.В. Эрозионные процессы на откосах Бурлинского магистрального канала в Алтайском крае /
В.В. Скрипко, Е.Д. Кошелева // География и природопользование Сибири: сб. стат. – Барнаул: Алт. гос ун-т, 2007. – Вып. 9. –
С. 200-215.
258. Сладкопевцев, С.А. Геоморфологическая карта /
С.А. Сладкопевцев // Атлас Алтайского края: в 2 т. – 1:1600000,
16 км в 1 см. – М.: ГУГК СССР, 1978. – Т. 1. – С. 56-58.
259. Сляднев, А.П. Очерки климата Алтайского края /
А.П. Сляднев. – Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1958. – 139 с.
260. Смоленцева, Е.Н. Оптимизация землепользования в
Северной Кулунде на базе ГИС-технологий / Е.Н. Смоленцева,
Б.А. Смоленцев, Т.Н. Бойко // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб. стат. II Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 кн. /
АГАУ. – Барнаул, 2007. – Кн. 3. – С. 324-327.
261. СНиП 2.06.03-85. Мелиоративные системы и сооружения. – Утв. 1985-12-17; введ. 1986-07-01. – М.: ЦИТП Госстроя
СССР, 1986. – Режим доступа: http://www.4ac.ru/gost/snip2_06
_03_85.htm.
262. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от
затопления и подтопления. – Взамен СНиП II-52-74; введ.
1986-07-01. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – Режим доступа:
http://www.mdn-stroy.ru/snip/2.06.15-85/2.06.15-85.html.
263. СНиП 22-01-95. Геофизика опасных природных воздействий. – Введ. 1996-01-01. – М.: Минстрой России, 1996. –
16 с. – Режим доступа: http://www.vashdom.ru/snip/2201-95/.
264. Солнцев, Н.А. Некоторые теоретические вопросы динамики ландшафта / Н.А. Солнцев // Вестник МГУ. Серия 5:
География. – 1963. – № 2. – С. 50-56.
265. Соловьева, Л.Э. Усовершенствовать конструкции инженерных систем лиманного орошения и способы их эксплуатации: отчет о НИР (заключ.) / Л.Э. Соловьева, С.Э. Бадмаева. –
Красноярск, 1985. – Т. 2. – 42 c. – ГР № 87569027.
266. Сомова, В.И. Применение ландшафтной индикации
при мелиоративном исследовании гумидной зоны Европейской
части РСФСР (на примере Смоленского приозерья) / В.И. Сомо231
ва // Ландшафтная индикация и ее использование в народном
хозяйстве. – М.: ВСЕГИНГЕО, 1979. – С. 43-44.
267. Сочава, В.Б. Определение некоторых понятий и терминов физической географии / В.Б. Сочава // Докл. ин-та геогр.
Сибири и Дальнего Востока. – 1963. – Вып. 3. – С. 50-59.
268. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных
гидрологических характеристик: свод правил по проектированию и строительству // ГОССТРОЙ России. – М., 2004. – Режим
доступа: http://libgost.ru/sp/.
Б.П.
Палеогидрогеология
Западно269. Ставицкий,
Сибирского артезианского бассейна / Б.П. Ставицкий, В.М. Матусевич // Материалы пятого совещания по подземным водам
Сибири и Дальнего Востока. – Иркутск; Тюмень, 1967. – 97 с.
270. Струков, Н.С. Изменение плодородия чернозема обыкновенного под влиянием хозяйственной деятельности человека /
Н.С. Струков, В.Т. Савченко, С.Э. Бадмаева // Мелиорация и
водное хозяйство. – 1995. – № 3. – С. 34-35.
271. Струков, Н.Т. Предупреждение ирригационной эрозии
чернозема обыкновенного / Н.Т. Струков и др. // Вестник КрасГАУ. – 1999. – № 5. – С. 103-109.
272. Сурмач, Г.П. Водная эрозия и борьба с ней / Г.П. Сурмач. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 254 с.
273. Схема комплексного использования и охраны водных
ресурсов бассейна реки Бурла на территории Алтайского края и
Новосибирской области: в 4 кн. / гл. инж. проекта В.Г. Чернобаев и др. – Барнаул: Алтайводпроект, 2003. – Кн. 1. – Ч. 1. – 112 с.
274. Схема комплексного использования и охраны водных
ресурсов бассейна реки Бурла на территории Алтайского края и
Новосибирской области: в 4 кн. / гл. инж. проекта В.Г. Чернобаев и др. – Барнаул: Алтайводпроект, 2003. – Кн. 1. – Ч. 2. – 228 с.
275. Татаринцев, Л.М. Физическое состояние пахотных
почв юга Западной Сибири: монография / Л.М. Татаринцев. –
Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. – 300 с.
276. Татаринцев, Л.М. Пути предотвращения негативных
последствий орошения черноземов и каштановых почв степного
Алтая / Л.М. Татаринцев, А.Е. Кудрявцев, А.С. Давыдов // Проблемы орошения почв Сибири. – Барнаул, 1988. – С. 26-33.
232
277. Татаринцев, Л.М. Структуры гранулометрического состава и их влияние на засоление почв Алтайской Кулунды: монография / Л.М. Татаринцев, В.Л. Татаринцев, Н.Ю. Каблова;
под ред. Л.М. Татаринцева. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 2003. –
122 с.
278. Теплицын, В.Л. Концептуальные модели агроэкологического мониторинга, его цели и перспективы / В.Л. Теплицын //
География и природные ресурсы. – 1995. – № 3. – С. 32-37.
279. Теплофизическое состояние почв Алтая в условиях антропогенеза: монография / под ред. С.В. Макарычева. – Барнаул:
Изд-во АГАУ, 2006. – 362 с.
280. Трепетцев, Е.В. Инженерно-геологическая характеристика эрозионных форм рельефа Степного Приобья для промышленного и гражданского строительства (на примере окрестностей г. Барнаула) / Е.В. Трепетцев // Краеведческие записки. –
Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1959. – Вып. 2. – С. 74-86.
281. Трепетцев, Е.В. Лёссовый карст окрестностей Барнаула
/ Е.В. Трепетцев // Краеведческие записки. – Барнаул: Алт. кн.
изд-во, 1959. – Вып. 2. – С. 63-73.
282. Трофимов, В.Т. Инженерно-геологические особенности
/ В.Т. Трофимов // Кайнозойские отложения, почвы, мерзлотные
инженерно-геологические условия Западной Сибири. – М.:
МГУ, 1980. – 256 с.
283. Угланов, И.Н. Мелиоративное районирование Юга Западно-Сибирской равнины / И.Н. Угланов, П.С. Панин // Особенности мелиорации земель Западной Сибири. – Новосибирск:
Наука, 1979. – С. 116-133.
284. Угланов, И.Н. Мелиорируемая толща почв и пород юга
Западной Сибири / И.Н. Угланов. – Новосибирск: Наука, 1981. –
193 с.
285. Угланов, И.Н. О некоторых вопросах мелиоративного
освоения земель на юге Западно-Сибирской равнины / И.Н. Угланов // Влияние перераспределения стока вод на природные
условия Сибири. Новосибирск: Наука, 1980. – C. 129-139.
286. Фалько, В.В. Моделирование гидрографа летне-осеннего стока с учетом водоохранной роли леса для малых водосборов Приморья: автореф. дис. ... канд. геогр. наук /
В.В. Фалько. – Прим. гос. с.-х. акад. – Владивосток, 2002. – 26 с.
233
287. Федосова, Ж.И. Гидродинамические условия Центральной Кулунды / Ж.И. Федосова // Гидрогеологические и инженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной
зоны Сибири / Министерство МиВХ; СибНИИГиМ. – Красноярск: Красноярский рабочий, 1978. – Вып. 10. – С. 55-64.
288. Федосова, Ж.И. Основные типы геолого-генетических
комплексов пород зоны аэрации Центральной Кулунды /
Ж.И. Федосова // Гидрогеологические и инженерно-геологические процессы на мелиоративных системах степной зоны Сибири
/ Министерство МиВХ; СибНИИГиМ. – Красноярск: Красноярский рабочий, 1978. – Вып. 10. – С. 22-26.
289. Федотов, В.И. Техногенные ландшафты / В.И. Федотов.
– Воронеж: Воронеж. ун-т, 1985. – 192 с.
290. Фридланд, В.М. Структура почвенного покрова /
В.М. Фридланд. – М.: Мысль, 1972. – 425 с.
291. Храмцов, Л.И. К концепции ландшафтного земледелия
/ Л.И. Храмцов // Земледелие. – 1996. – № 1. – С. 13-16.
292. Цимбалей, Ю.М. Ландшафтная дифференциация. Физико-географическое районирование и типология ландшафтов /
Ю.М. Цимбалей, Ю.И. Винокуров // Кулундинский канал.
Ландшафтно-индикационная оценка природных условий в зоне
влияния и прогноз их изменений / Ин-т географии СО АН СССР.
– Иркутск: Ин-т географии СО АН СССР, 1985. – С. 47-51.
293. Цимбалей, Ю.М. Ландшафтная структура зоны влияния Кулундинского канала / Ю.М. Цимбалей // Природные условия зоны Кулундинского канала и прогноз их изменений /
Ин-т географии СО АН СССР. – Иркутск: Ин-т географии СО
АН СССР, 1983. – C. 42-73.
294. Цхай, А.А. Модель взаимодействия подземных и поверхностных вод для системы поддержки принятия решений /
А.А. Цхай, К.Б. Кошелев, Н.Ю. Ким // Информационные системы в экономике, экологии и образовании. – Барнаул: АлтГТУ,
2002. – С. 39-41.
295. Цхай, А.А. Численное моделирование совместного
движения поверхностных и подземных вод в системе поддержки
принятия решений / А.А. Цхай, К.Б. Кошелев, Е.Д. Кошелева //
Научное обеспечение АПК: инновационные проекты, науч.техн. разработки, консалтинговые услуги. – Барнаул, 2005. –
С. 68.
234
296. Чоу, В.Т. Гидравлика открытых каналов / В.Т. Чоу; перев. с англ. под ред. А.И. Богомолова. – М.: Стройиздат, 1969. –
464 с.
297. Чугаев, Р.Р. Гидравлика / Р.Р. Чугаев. – Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1982. – 672 с.
298. Чугаев, Р.Р. О неравномерном установившемся медленно изменяющемся движении жидкости в открытых призматических руслах / Р.Р. Чугаев // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.
– Л., 1958. – Т. 61. – С. 86-107.
299. Чураков, Д.С. Общая характеристика формирования
поверхностного стока и водного режима рек Южно-Алтайского
региона / Д.С. Чураков, Е.Д. Кошелева // Повышение эффективности эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов на юге Сибири: сб. науч. тр. Алт. гос. аграрн. ун-та. – Барнаул: Изд-во АГАУ, 1993. – С. 36-44.
300. Чураков, Д.С. Влияние водохозяйственных объектов в
Алтайском крае на окружающую среду и меры по уменьшению
их воздействия на природу / Д.С. Чураков, А.Н. Медведников //
Эффективное использование водных ресурсов и орошаемых земель в степной зоне: сб. науч. тр. – Барнаул, 1991. – С. 35-42.
301. Чураков, Д.С. Некоторые результаты изучения суммарных потерь воды на фильтрацию из Кулундинского канала /
Д.С. Чураков, Г.В. Коробкова, О.Н. Желнова // Комплексное мелиоративное освоение земель в зоне Кулундинского канала. –
Барнаул, 1982. – Ч. 2. – С. 6.
302. Шальнев, В.А. К вопросу об изучении структуры агроландшафта / В.А. Шальнев, П.А. Диденко // Вестник СГУ. –
1997. – № 12. – С. 37-43.
303. Шальнев, В.А. Ландшафтно-экологический подход и
ландшафтно-адаптивные системы сельхозугодий / В.А. Шальнев, П.А. Диденко // Горные и склоновые земли России. Пути
предотвращения деградации и восстановления их плодородия. –
Владикавказ, 1998. – С. 29-31.
304. Швецов, А.Я. О глиняном карсте в лёссовых отложениях Приобского плато / А.Я. Швецов, В.С. Осьмушкин // Современные геоморфологические процессы на территории Алтайского края. – Барнаул: Алт. правда, 1984. – С. 79-84.
235
305. Шенберг, Н.В. Гидрологический режим рек /
Н.В. Шенберг // Русловые процессы на реках Алтайского региона. – М.: МГУ, 1996. – С. 19-30.
306. Шестаков, В.М. Динамика подземных вод / В.М. Шестаков. – М.: МГУ, 1973. – 327 с.
307. Щербань, Е.В. О режиме грунтовых вод Центральной
части Кулундинской степи / Е.В. Щербань // Комплексное освоение водных ресурсов Обского бассейна / СО АН СССР. –
Новосибирск: Наука, 1970. – С. 198-204.
308. Шушаков, О.А. Использование геофизической ЯМРтомографии при гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях / О.А. Шушаков, В.М. Фоменко, B.C. Кусковский // Enviromis: матер. Междунар. конф. – Томск: ИОА СО
РАН, 2002. – Т. 1. – С. 15-19.
309. Экологические проблемы использования водных и земельных ресурсов на юге Западной Сибири: сб. науч. тр. / отв.
ред. Ю.Н. Акуленко и др. – Барнаул: Алт. госагроуниверситет,
ГИПП Алтай, 1997. – 221 с.
310. Bertalanffy, L. von. General system theory: Foundation,
development, applications / L. Bertalanffy. – N.-Y., 1968. – 289 p.
311. Desert: user's Manual. Decision Support system for Evaluating River basin strategies / Pavel Ivanov, Ilya Masliev, Maddumage Kularathna,Carlo De March, Laszlo Somlyody ; International
Institute for Applied Systems Analysis (A-2361 Laxenburg, Austria),
Institute for Water and Environmental Problems Barnaul, Russia. –
1996. – 151 р.
312. Freeze R.A. Role of subsurface flow in generating surface
runoff, 2, upstream source areas / R.A. Freeze. – Water Resourc.
Res., 1972. – № 8 (5). – P. 1272-1283.
313. Google Maps / Google-Imagery; Digital Globe. – 2005. –
Режим доступа: http://maps.google.com.
314. Kellog, Ch. Soil and land classification / Ch. Kellog // J. Of
Farm Economics. – 1951. – Vol. 4. – № 3.
315. Pimentel, D. Ecological aspects of agricultural policy /
D. Pimentel, S. Pimentel // Nat. Resor J. – 1980. – Vol. 20. – №. 3. –
Р. 555-585.
236
316. Pimentel, D. Energy efficiency mins systems organie and
conventional agriculture / D. Pimentel, G. Behardi, S. Fast // Agroecosystems. – 1983. – Vol. 9. – №. 4. – Р. 359-372.
317. Stallings, J. H. Soil Conservation /J.H. Stallings. – New
Jersey, 1957. – 390 р.
318. Troll, C. Die geographische Landschaft und iher Erforschung / C. Troll. – Studium generale, 1950. – Jg. 3. – H. 4-5.
237
ПРИЛОЖЕНИЕ
238
239
Научное издание
Кошелева Евгения Дмитриевна
Кошелев Константин Борисович
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ГРУНТОВЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
В ЗОНЕ БУРЛИНСКОГО
МАГИСТРАЛЬНОГО КАНАЛА
Монография
Редактор С.И. Тесленко
Технический редактор Н.С. Тяпина
Подписано в печать 12.05.2010 г. Формат 60х84/16.
Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная.
Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 13,8. Уч.-изд. л. 12.
Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство АГАУ
656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98,
тел. 62-84-26