Assessment of the hydrogeological and ameliorative state of the Kilchen irrigation system territory

Abstract

Climatic changes, physical and moral deterioration of the main funds of land reclamation systems in Ukraine prompt a change in conceptual approaches and reform of the water management system for efficient use of irrigated lands. One of the components of the agricultural hydrotechnical reclamation development is the provision of an appropriate level of ecological and reclamation status of irrigated lands and territories adjacent to irrigation systems (first of all, an open network of canals). The purpose of these studies is to assess the modern technical and hydrogeological-ameliorative state of the Kilchen irrigation system (total area of 35.3 thousand hectares) for a long period of operation of more than 50 years. The main research methods were field diagnostic surveys of the technical conditions of the main structures and elements of the irrigation system (open channels in the earthen channel). The trends of changes in climatic conditions of the territory over the last decade are analyzed. Analytical processing of the stock materials data and field observations of changes in the groundwater level, its chemical composition and mineralization in 24 observation wells along the main channel was carried out. The main chemical composition of groundwater in the research area is characterized as sulfate and sodium-calcium with total mineralization in individual areas from 0.6-0.9 to 1.7-3.5 g/l. According to the known methods of R.O. Bayer and V.A. Kovda calculations of the predicted change in the level and critical depth of groundwater have been performed. The established terms of change vary between 9-11 years, provided that irrigation is intensified and the irrigation system is fully operational. Based on the forecasting results, groundwater mineralization is expected to decrease from 3.5 g/l to 2.27 g/l between 2021 and 2029. It was determined that the level of groundwater above the calculated critical levels in different years occupies from 30.7 to 51.0% of the territory in the area of operation of the Kilchen irrigation system. The reclamation state of part of the irrigated lands in 2021 with a total area of more than 13.000 ha was distributed according to the following criteria: 12.000 ha – favorable, 1.200 ha – satisfactory, about 50 ha – unsatisfactory due to the manifestation of soil salinization processes. As of 2021, of the soils on an area of about 10.000 hectares that were studied, almost 8.500 hectares of soils are non-saline, more than 1.200 hectares are slightly saline, and about 50 hectares are moderately saline. For comparison, in 2003, all soils on the same area were non-saline, which indicates the deterioration of the ecological and melioratic state of the territory and the decrease in the quality of irrigation water. Кліматичні зміни, фізичний і моральний знос основних фондів меліоративних систем в Україні спонукають до зміни концептуальних підходів і реформування системи водного господарства для ефективного використання зрошуваних земель. Однією зі складових розвитку сільськогосподарської гідротехнічної меліорації є забезпечення належного рівня еколого-меліоративного стану зрошуваних земель і прилеглих до зрошувальних систем територій (насамперед відкритої мережі каналів). Метою цих досліджень є оцінка сучасного технічного та гідрогеологомеліоративного стану Кільченської зрошувальної системи (загальна площа 35,3 тис. га) за тривалий період експлуатації понад 50 років. Основними методами дослідження були натурні діагностичні обстеження технічного стану основних споруд та елементів зрошувальної системи (відкриті канали в земляному руслі). Проаналізовано тенденції зміни кліматичних умов території за останнє десятиліття. Проведено аналітичну обробку даних фондових матеріалів та польові спостереження за змінами рівня ґрунтових вод, їх хімічного складу та мінералізації в 24 спостережних свердловинах вздовж магістрального русла. Основний хімічний склад підземних вод району досліджень характеризується як сульфатні та натрієво-кальцієві із загальною мінералізацією на окремих ділянках від 0,6-0,9 до 1,7-3,5 г/л. За відомими методиками Р. О. Байєра та В. А. Ковди виконано розрахунки прогнозованої зміни рівня та критичної глибини залягання підземних вод. Встановлені терміни зміни коливаються в межах 9-11 років за умови інтенсифікації зрошення та повноцінної роботи зрошувальної системи. За результатами прогнозу очікується зниження мінералізації підземних вод з 3,5 г/л до 2,27 г/л протягом 2021-2029 рр. Визначено, що рівень підземних вод вище розрахункових критичних рівнів у різні роки займає від 30,7 до 51,0% від територія в зоні дії Кільченської зрошувальної системи. Меліоративний стан частини зрошуваних земель у 2021 році загальною площею понад 13 тис. га розподілено за такими критеріями: 12 тис. га – сприятливий, 1,2 тис. га – задовільний, близько 50 га – незадовільний через прояв засолення ґрунтів. процеси. Станом на 2021 рік із досліджених ґрунтів на площі близько 10 тис. га майже 8,5 тис. га є незасоленими, понад 1,2 тис. га – слабозасоленими, близько 50 га – середньозасоленими. Для порівняння, у 2003 році на одній площі всі ґрунти були незасоленими, що свідчить про погіршення еколого-меліоративного стану території та зниження якості поливної води.