Способ определения критической глубины залегания грунтовых вод

 

Способ может быть использован в мелиорации и предназначен для определения критической глубины залегания грунтовых вод. Способ определения критической глубины залегания грунтовых вод включает определение глубины залегания грунтовых вод и послойно образцов почвы, качественный анализ водных вытяжек почвы на содержание хлоридов и легкорастворимых сульфатов по первому появлению этих солей в водных вытяжках почвы на момент отбора образцов. Дополнительно проводят качественный анализ на содержание легкорастворимых карбонатов и количественное определение хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов при многолетних наблюдениях. Далее строят солевой профиль почвы с выделением верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей. Затем производят расчет критической глубины по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов, позволяющий повысить точность расчета для любых типов почвы. 2 ил.

Изобретение относится к почвоведению, в частности к мелиорации, и может быть использовано для определения критической глубины залегания грунтовых вод.

Известен способ определения критической глубины залегания грунтовых вод по табличным данным, полученным на модельных опытах осадков разного гранулометрического состава в разных ландшафтах по верхней границе горизонта подъема грунтовых вод [1].

Недостатком известного способа являются трудоемкостью, так как модельные опыты проводят для каждого типа ландшафта, неточность определения, так как не учитывается состав солей грунтовых вод и почвенных пород зоны аэрации, которые влияют на высоту и скорость подъема солей, неопределенность сезона проведения опыта и его длительности из-за динамичности изменения условий атмосферного увлажнения, невозможность установить тип почв, так как учитывается только гранулометрический состав.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения критической глубины залегания грунтовых вод [2], включающий определение глубины залегания грунтовых вод, отбор грунтовых вод и послойно образцов почвы, качественный анализ водных вытяжек почвы на содержание хлоридов и легкорастворимых сульфатов и расчет критической глубины по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта капиллярного подъема хлоридов и легкорастворимых сульфатов по первому появлению этих солей в водных вытяжках почвы на момент отбора образцов.

Однако известный способ может быть применен не для любых типов почв, а только там, где присутствуют хлориды и легкорастворимые сульфаты, а в почвах не имеет место, кроме того, содовое и карбонатное засоление. Расчет критической глубины залегания грунтовых вод проводят по нестабильным показателям качественного анализа, т.е. по верхней границе горизонта капиллярного подъема хлоридов и легкорастворимых сульфатов по первому появлению этих солей в водных вытяжках почвы на момент отбора образцов. Хлориды и легкорастворимые сульфаты являются подвижными, следовательно, меняют верхнюю границу горизонта капиллярного подъема, поэтому вести расчеты на данный момент времени по верхней границе горизонта капиллярного подъема этих солей нельзя, так как этот показатель будет существенно определяться динамикой грунтовых вод, что приводит к неточности расчета критической глубины залегания грунтовых вод.

Задачей изобретения является возможность использования способа для любых типов почв путем повышения точности расчета критической глубины залегания грунтовых вод.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, включающем определение глубины залегания грунтовых вод, отбор грунтовых вод и послойно образцов почвы, качественный анализ водных вытяжек почвы на содержание хлоридов и легкорастворимых сульфатов и расчет критической глубины по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта капиллярного подъема хлоридов и легкорастворимых сульфатов по первому появлению этих солей в водных вытяжках почвы на момент отбора образцов, проводят дополнительно качественный анализ на содержание легкорастворимых карбонатов и количественное определение хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов в водных вытяжках почвы при многолетних наблюдениях, строят солевой профиль почвы с выделением верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей и рассчитывают критическую глубину по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются дополнительное проведение качественного анализа на содержание легкорастворимых карбонатов и количественное определение хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов при многолетних наблюдениях, построение солевого профиля почвы с выделением верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей и расчет критической глубины по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов.

В мелиоративной практике постоянно приходится считаться с глубиной залегания уровня грунтовых вод. Близкое его расположение в пределах гумидных территорий способствует заболеванию, в аридных - засолению почв и грунтов зоны аэрации. При этом экспериментально доказано [3], что существует определенное положение уровня, при котором указанные негативные процессы проявляются, а при более низком состоянии нет, поэтому очень важно точное определение критической глубины залегания грунтовых вод. Критическая глубина залегания грунтовых вод является мелиоративным показателем, характеризующим возможность засоления почв и распределения солевых горизонтов по глубине. Верхняя граница горизонта капиллярного подъема максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов формируется за счет испарения грунтовых вод, следовательно, при многолетнем качественном и количественном определении солей в почве можно установить ее достоверно. Верхняя граница горизонта многолетнего капиллярного подъема является величиной стабильной, что подтверждает солевой профиль почвы. Практически во всех типах почв помимо хлоридов и легкорастворимых сульфатов присутствуют легкорастворимые карбонаты, а в отдельных типах почв они формируют основной солевой состав, поэтому очень важно учитывать эти соли при расчете. Благодаря учету всех вышеизложенных факторов повышается точность расчета критической глубины залегания грунтовых вод.

На фиг. 1 и 2 изображены солевые профили для разных типов почв.

На фиг. 1 представлен солевой профиль для лугово-черноземной солонцеватой среднемощной среднегумусной почвы с глубиной залегания грунтовых вод 3,1 м. Содержание солей во всех горизонтах почвы менее 0,5 мг/экв. Исключение составляет горизонт на глубине 90 - 110 см, в котором содержание солей более 1 мг/экв. Он же является горизонтом максимального содержания легкорастворимых карбонатов. По типу засоления классифицируется как карбонатный, т. е. в водной вытяжке почвы из этого горизонта больше карбонатов по сравнению с другими легкорастворимыми солями. Верхняя граница горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей 1 м. Критическая глубину составляет 3,1 - 1 = 2,1 м, что отмечено на солевом профиле почвы Нкр.

На фиг. 2 представлен солевой профиль для лугово-черноземной глубоко солончаковой маломощной малогумусной почвы с глубиной залегания грунтовых вод 3 м. Содержание всех солей в горизонте 0 - 30 см менее 1 кг/экв, а ниже более 1 мг/экв. Исключение составляет горизонт 70 - 90 см. Он же является горизонтом максимального содержания легкорастворимых сульфатов кальция. По типу засоления классифицируется как сульфатный, т.е. в водной вытяжке почвы из этого горизонта больше сульфатов кальция по сравнению с другими легкорастворимыми солями. Верхняя граница горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей 0,8 м. Критическая глубина составляет 3 - 0,8 = 2,2 м, что отмечено на солевом профиле почвы Нкр.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Определяют глубину залегания грунтовых вод установлением свободного уровня в скважине, отбирают грунтовые воды и послойно образцы почвы, проводят качественное и количественное определение хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов при многолетних наблюдениях по методике Аринушкиной Е.В. Строят солевой профиль почвы. Для этого по горизонтальной оси откладывают соли в мг/экв в 100 г почвы, а по вертикальной оси - в см глубину послойного отбора образцов почвы. Точки, полученные на пересечении горизонтальной и вертикальной оси, соединяют линией, которая показывает содержание солей в почве. Выделяют верхнюю границу горизонта многолетнего максимального подъема солей и рассчитывают критическую глубину по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов (фиг. 1 и 2).

Из результатов наблюдений, представленных на фиг. 1 и 2, видно, что точность расчета критической глубины залегания грунтовых вод по предлагаемому способу повышается по сравнению с критической глубиной, рассчитанной по прототипу. Критическая глубина залегания грунтовых вод (Нкр.), рассчитанная по прототипу на фиг. 1, равнялась бы глубине залегания грунтовых вод и составляла 2,1 м, а на фиг. 2 составляла 3 м, т.е. критическая глубина (Нкр.) и глубина залегания грунтовых вод в этих почвах совпадали бы, и они были непригодны для орошения. Расчет же критической глубины по предлагаемому способу показывает, что эти почвы могут быть использованы при орошении, так как разница между глубиной залегания грунтовых вод и критической глубиной (Нкр.) на фиг. 1 составляет 1 м, а на фиг. 2 составляет 0,5 м; это практически мощность корнеобитаемого слоя.

Способ является универсальным, так как может быть использован для определения критической глубины залегания грунтовых вод для любых типов почв.

Способ может быть использован для определения эколого-мелиоративного состояния почвенного покрова и водно-солевого режима территории; для определения необходимости заложения оросительных или осушительных дрен; для целесообразного размещения опорной сети гидрогеологомелиоративных скважин; для уточнения диагностики и классификации почв.

Формула изобретения

Способ определения критической глубины залегания грунтовых вод, включающий определение глубины залегания грунтовых вод, отбор грунтовых вод и послойно образцов почвы, качественный анализ водных вытяжек почвы на содержание хлоридов и легкорастворимых сульфатов и расчет критической глубины по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта капиллярного подъема хлоридов и легкорастворимых сульфатов по первому появлению этих солей в водных вытяжках почвы на момент отбора образцов, отличающийся тем, что дополнительно проводят качественный анализ на содержание легкорастворимых карбонатов и количественное определение хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов в водных вытяжках почвы при многолетних наблюдениях, строят солевой профиль почвы с выделением верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания солей и определяют критическую глубину по разности глубины залегания грунтовых вод и верхней границы горизонта многолетнего капиллярного подъема максимального содержания хлоридов, легкорастворимых сульфатов и карбонатов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2