Спосіб оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних земель

Реферат: Спосіб оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних земель включає вимірювання в точках спостережень на ділянці зрошення та визначення в лабораторних умовах показників екологомеліоративного стану, побудову аналітичних карт, оцінювання та формалізацію за комп'ютерною геоінформаційною технологією даних кожного з показників у розрахункових вузлах з побудовою карт комплексної оцінки стану земель. При цьому застосовується інтегрований підхід і бальний принцип критеріальних оцінок, суть яких полягає у використанні комплексу гідрогеологічних, ґрунтово-меліоративних, інженерно-геологічних та екологічних оцінювальних показників і ранжуванні їх за інтенсивністю та вираженістю з розподілом на категорії стану. UA 90604 U (12) UA 90604 U UA 90604 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до сільського господарства, а саме до зрошення земель, та може бути використана водогосподарськими, науково-дослідними, проектними організаціями, власниками земель і землекористувачами при проведенні моніторингу та агрохімічної паспортизації земель, а також для створення еколого-меліоративних баз даних та обґрунтування заходів з поліпшення стану земель і підвищення родючості зрошуваних ґрунтів. За умов інтенсивного зрошення трансформація стану меліорованих земель може відбуватися як у напрямі покращення, так і погіршення. Негативні прояви такої трансформації діагностують як деградацію земель. Вона тісно пов'язана з порушенням екологічної рівноваги природних масивів, дестабілізацією геологічних і ґрунтоутворювальних процесів, ступенем адаптованості антропогенного впливу. Інтегральним показником ступеня трансформації є екологомеліоративний стан земель. Відомий спосіб оцінки гідрогеолого-меліоративного стану зрошуваних і прилеглих до них богарних земель за такими основними показниками: глибина залягання ґрунтових вод, мінералізація ґрунтових вод та засоленість активного шару ґрунту [Гидрогеологомелиоративное обоснование очередности мероприятий по регулированию водно-солевого режима орошаемых масивов Юга Украины: Министерство мелиорации и водного хозяйства УССР, Одесская гидрогеолого-мелиоративная экспедиция. Одесса, 1972. - 68 с.]. Задача оцінки гідрогеолого-меліоративного стану земель полягає в тому, щоб на основі інформації про значення ґрунтових, сольових, гідрохімічних, гідродинамічних, водогосподарських показників та параметрів визначити контури земель, які потребують проведення меліоративних заходів: профілактичних або радикальних. Розроблені принципи гідрогеолого-меліоративної оцінки територій враховують граничнодопустимі значення комплексу меліоративних показників у різній природній та водогосподарській ситуації та дають можливість визначати склад заходів по покращенню гідрогеолого-меліоративного стану земель. За гранично допустиму глибину залягання ґрунтових вод рекомендують приймати так звану "критичну глибину" - таку максимальну висоту над рівнем ґрунтових вод, до якої солі, що знаходяться в ґрунтових водах, можуть піднятися при нормальних умовах за рахунок явища капілярності або дифузії. Ступінь мінералізації ґрунтових вод вираховують за відповідними графіками. Ступінь засоленості активного шару ґрунту визначають співвідношенням у ньому катіонів (Na+K)/(Ca+Mg). Зрошувані та прилеглі до них неполивні землі залежно від глибини залягання фунтових вод ділять на площі з незадовільними, задовільними та сприятливими гідрогеолого-меліоративними умовами. Недоліком даного способу оцінки є недостатня повнота та достовірність результатів зміни еколого-меліоративного стану зрошуваних земель внаслідок використання обмеженої кількості оцінювальних показників визначення стану. Також відомий "Спосіб визначення системи оцінки придатності ґрунтів для проведення меліоративної плантажної оранки" [Патент України на корисну модель № 31969, А01В 79/00, Е02В 11/00, опубл. 25.04.2008, бюл. № 8], що включає проведення ґрунтового обстеження ділянки з визначенням глибини карбонатного горизонту, рівня підґрунтових вод та їх мінералізації, глибини залягання сольового горизонту та вмісту токсичних солей і складання проекту на проведення меліоративної плантажної оранки, додатково визначають вміст увібраного натрію, вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті, активність іонів кальцію та вміст важких металів (рухомі форми) і за величиною усіх отриманих показників роблять висновок про придатність солонцевих і солонцюватих ґрунтів для меліоративної плантажної оранки, причому додаткові критерії повинні бути в межах наступного: вміст увібраного натрію вміст карбонатів кальцію в карбонатному горизонті активність іонів кальцію вміст важких металів (рухомі форми) 50 55 1-3 % 4-5 % 10-12 м/екв/л нижче ГДК. Недоліком даного способу оцінки є неможливість визначення еколого-меліоративного стану зрошуваних земель. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу максимально повної та достовірної оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних земель. Поставлена задача вирішується застосуванням інтегрованого підходу та бального принципу критеріальних оцінок, суть якого полягає у ранжуванні в балах оцінюваних показників межами їхньої інтенсивності та вираженості із розподілом на категорії. Спосіб оцінювання включає проведення за спеціальною програмою моніторингових робіт з вимірювання на зрошуваних ділянках в спостережних свердловинах глибини залягання та мінералізації ґрунтових вод, 1 UA 90604 U 5 10 15 відбору пробовідбірниками проб води та ґрунту, проведення їх лабораторних аналізів з визначення хімічного складу води, вмісту токсичних солей і складу обмінних катіонів у ґрунті, глибини залягання першого від поверхні сольового і солонцевого горизонтів. На підставі обробляння даних вимірювань будуються аналітичні карти, що відображують просторовий розподіл кожного з показників по території. Оцінювання показників стану виконують з використанням геоінформаційних технологій на основі розрахункової сітки, що виноситься на карти. У кожному з вузлів сітки послідовно нашаруваних карт визначають фактичні значення показників, які оцінюють за критеріальними шкалами у безрозмірних одиницях - балах. Шкала бальності являє собою кількісну класифікацію, тобто поділ ряду явищ (властивостей) на кілька груп у міру зростання чи зменшення їхнього впливу на еколого-меліоративний стан. Структура прийнятих оцінювальних шкал - геометрична прогресія, що розширюється, причому збільшення бала відповідає погіршенню стану земель. Оцінюваними показниками є ґрунтово-меліоративні, інженерно-геологічні, гідрогеологічні та екологічні показники (табл. 1). Систему критеріальних оцінок побудовано на формалізації вихідних даних з використанням методу експертних оцінок та бальних шкал. На основі бальної оцінки кожного з показників стану встановлюють сумарний стан за середнім балом (Б с ) . При цьому середній бал розраховують окремо для гідрогеологічних, інженерно-геологічних, ґрунтово-меліоративних показників та показників забруднення геосередовища як середнє арифметичне суми оцінювальних показників за формулою: n 20 Б с   Бі, m / n , i1 де 25 30 Бі,m - бал i -го показника в категорії m ; n - число показників, за якими здійснюють оцінку. Згідно з градаціями значень середнього балу виділяють категорії еколого-меліоративного стану та ступеня деградації земель (табл. 2). Використання розробленого способу оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних земель дає змогу досягти покращення властивостей та якісних характеристик ґрунтових вод і ґрунтів, зокрема зниження до допустимих глибин рівня ґрунтових вод, зменшення їхньої мінералізації, засоленості, солонцюватості та забрудненості ґрунтів, а також прояву процесів підтоплення, ерозії та ін., що в цілому сприятиме поліпшенню стану земель, відновленню та підвищенню родючості ґрунтів й урожайності вирощуваних на зрошуваних угіддях сільськогосподарських культур. Таблиця 1 Критерії оцінки обов'язкових показників еколого-меліоративного стану зрошуваних і прилеглих до них земель Показники оцінки 1 Гідрогеологічні: середня за вегетаційнополивний період глибина залягання рівня ґрунтових вод (РГВ), м по відношенню до Н кр Глибина залягання РГВ у передпосівний період, м Середня за міжвегетаційний період глибина РГВ на рисових системах, м 3 Мінералізація ГВ, г/дм при РГВ менше Нкр від Нкр до 5,0 Еколого-меліоративний стан земель, бали задовільний, із задуже незадобрий, задовільний, незадовільгрозою погіршення довільний, 0,2 1,0 ний, 25,0 5,0 125,0 2 3 4 5 6 Понад 5,0 5,0-3,0 3,0-Нкр Від Нкр до Менше 1,0 1,0 Понад 1,0 1,0-0,5 0,5-0,4 Менше 0,4 Понад 2,2 2,2-1,8 1,8-1,5 1,5-1,0 Менше 1,0 Менше 1,0 Менше 1,0 1,0-3,0 1,0-3,0 3,0-5,0 Понад 3,0 2 Понад 5,0 UA 90604 U Прдовження таблиці 1 Гідрохімічний склад ГВ при Ca-SO4 РГВ менше Нкр Cа-НСО3 від Нкрдо5,0 Інженерно-геологічні: коефіцієнт пористості, частки одиниці орного шару (0,0-0,2 м) підорного шару (0,2-0,5 м) товщі порід (0,5-5,0 м) Ступінь прояву екзогенних геологічних процесів Грунтово-меліоративні: Ступінь засолення верхнього метрового шару і зони аерації (при РГВ до 5,0 м) Ступінь солонцюватості фунтів Ca-SO4 Cа-НСО3 Понад 1,5 Понад 1,6 1,5-1,1 1,6-1,3 1,1-0,9 1,3-1,1 Менше 0,9 Менше 1,1 Понад 1,2 Понад 1,4 1,2-1,0 1,4-1,2 1,0-0,8 1,2-1,0 0,6-0,8 0,8-1,0 Менше 0,8 Менше 1,0 Менше 0,6 Понад 1,0 Відсутні Слабкий Незасолені Незасолені, зі слідами Слабозасолені соди Середній Сильний Дуже сильний Середньо- і Дуже сисильноза- льнозасосолені лені Середньо- і Слабосолонцюваті сильносо- Солонці лонцюваті Несолонцюваті Ступінь обслуговування Відсутній ґрунтів Глибина залягання першого від поверхні сольового го- Понад 2,0 ризонту, м Глибина залягання солонВідсутній цевого горизонту, м Незабруднені, меПоказники забруднення: нше ГДК у Загальне забруднення питній ґрунтових, підземних і скиводі, фодних вод нові значення Загальне забруднення ґрунтів Na-ClMg-Ca-SO4 Mg-Na-SO4Mg-Ca-Cl-SO4 MgMg-Cl Mg-CaCl Na-MgCa-SO4-Cl Na-CO3 НСО3 SO4-Cl Mg-Na-CO3 Mg-Ca-Cl-SO4 MgMg-Ca-SO4 Ca-SO4-Cl Mg-NaMg-CaSO4-Cl Na-Mg-SO4НСО3 Cl Слабкий Середній 2,0-1,5 1,5-0,5 Менше 0,5 Глибше 0,6 0,6-0,4 Сильний Менше 0,4 Дуже сиУмовно забрудНезабрудльно занені, допустимі Забруднені, нені, дорівбруднені, значення за різ3-10 ГДК у нює ГДК у понад 10 ними класифікаці- питній воді питній воді ГДК у питями, 1-3 ГДК ній воді Слабо заНезабрубруднені, Сильно заднені, фоСередньо забрудвід фонобруднені, нові знанені, 1-3 ГДК вого вмісту 3-10 ГДК чення до ГДК 3 Дуже сильно забруднені, понад 10 ГДК UA 90604 U Таблиця 2 Оцінка еколого-меліоративного стану та ступеня деградації земель при зрошенні Оцінка окремих показників стану, бал 0,2 Оцінка еколого-меліоративного стану та ступеня деградації земель кількісна, середній бал якісна, категорія До 0,4 Добрий 1,0 0,4-2,0 5,0 2,0-5,0 25,0 125,0 5 10 15 5,0-10,0 Понад 10 якісна, категорія ступеня деградації Деградація відсутня Деградація відсутня, потенЗадовільний ційно можлива Задовільний із загрозою поСлабкий гіршення Незадовільний Середній Дуже незадовільний Сильний Крім того, пропонований спосіб оцінювання забезпечує можливість: комплексно та кількісно оцінювати еколого-меліоративний стан земель (меліорованих, прилеглих до них та тих, що проектують під меліоративне освоєння або реконструкцію) за єдиною методикою; оцінювати, контролювати і завчасно прогнозувати негативні зміни геологічного середовища під дією зрошення; визначати і прогнозувати спрямованість та інтенсивність змін еколого-меліоративного стану зрошуваних земель, що, в свою чергу, дає змогу запобігти втрат від можливого негативного впливу меліорації, завчасно здійснюючи необхідні термінові, оперативні і довгострокові відновлювальні або попереджувальні заходи; вносити зміни до складу і кількості оцінювальних показників; використовувати комп'ютерні технології для виконання оцінки, обробки та видачі вихідної інформації, вибору та реалізації управлінських рішень. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних земель, що включає вимірювання в точках спостережень на ділянці зрошення та визначення в лабораторних умовах показників еколого-меліоративного стану, побудову аналітичних карт, оцінювання та формалізацію за комп'ютерною геоінформаційною технологією даних кожного з показників у розрахункових вузлах з побудовою карт комплексної оцінки стану земель, який відрізняється тим, що для забезпечення максимальної повноти та достовірності результатів оцінювання екологомеліоративного стану зрошуваних земель застосовується інтегрований підхід і бальний принцип критеріальних оцінок, суть яких полягає у використанні комплексу гідрогеологічних, ґрунтовомеліоративних, інженерно-геологічних та екологічних оцінювальних показників і ранжуванні їх за інтенсивністю та вираженістю з розподілом на категорії стану. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4