Что такое ирригационные сооружения
Ирригация
Орошение (ирригация) — подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение её запасов в корнеобитаемом слое почвы в целях увеличения плодородия почвы. Орошение является одним из видов мелиорации. Орошение улучшает снабжение корней растений влагой и питательными веществами, снижает температуру приземного слоя воздуха и увеличивает его влажность.
К основным способам орошения относится:
Оросительное земледелие вызывает целую цепь негативных экологических последствий. Главными из них являются:
Вторичное засоление — главное последствие орошения земель в условиях аридного климата. Оно связано с подъемом минерализованных грунтовых вод к земной поверхности. Грунтовые воды, содержащие соли, начинают при этом интенсивно испаряться, в результате чего почва насыщается избыточным количеством солей. Острая экологическая проблема орошаемого земледелия — загрязнение поверхностных и грунтовых вод. Это результат полива угодий и использования воды для рассоления почв. Большинство рек, воды которых используются для орошения имеют минерализацию 0,2-0,5 г/л. В настоящее время их минерализация возросла в 10 раз, что привело к росту вторичного засоления. Проблемы засоления почв и вод усугубляются применением минеральных удобрений.
Ирригация и орошение в древности
Историки утверждают, что первые рабовладельческие государства появились в регионах, пригодных для ирригационного земледелия. И чтобы осушить и превратить заболоченные места в пахотные земли, проводились серьезные дренажные работы, а для орошения засушливых участков рыли каналы, возводили сложную систему плотин и дамб.
Ирригационные сооружения в Месопотамии
Самые первые в мире работы по орошению, скорее всего, были осуществлены в IV тысячелетии до н. э. древними земледельцами из Геоксюра (Туркмения). Они создали целую систему каналов, каждый длиной до 2,5 километра, глубиной около 1,5 метра и шириной до 4 метров…
Обозначение канала впервые встречается в пиктографическом письме в Шумере (Месопотамия) в конце IV – начале III тысячелетия до н. э. Согласно Геродоту, уже в IV тысячелетии до н. э. благодаря плотине, построенной в районе гор Ливии, река Нил изменила свое течение, и на месте старого русла был возведен город Мемфис. Письменные документы сообщают о сооружении двух больших каналов в Месопотамии (Арахту, который шел через всю страну, и Наршарри, соединявшего реки Тигр и Евфрат)…
Огромное количество каналов для орошения полей было построено в Ираке. И сегодня еще можно увидеть следы первого, как полагают археологи, канала-водопровода Аль-Гаррифа, который был отведен от реки Тигр. Сначала он был построен за 2500 лет до н. э. по распоряжению правителя шумерского города Лагаша. А в 690 году до н. э. ассирийский царь Синахериб приказал соорудить кирпичную дамбу на реке Атруш. Вода текла прямо в столицу государства Ниневию по каналу длиной более 50 километров…
Первое время ирригационные работы осуществлялись под контролем земледельческих общин, а впоследствии – государственных служащих. К. Маркс в работе «Британское владычество в Индии» писал: «Климатические условия и своеобразие поверхности… сделали систему искусственного орошения при помощи каналов и ирригационных сооружений основой восточного земледелия… Отсюда та экономическая функция, которую вынуждены были выполнять все азиатские правительства, а именно функция организации общественных работ».
Переход человеческих сообществ к орошению почвы стимулировал появление ирригационных цивилизаций – сообществ народов, чье процветание зависело от коллективного труда по созданию, расширению и поддержанию ирригационных систем. По существующей традиции Месопотамия, Египет, Индия и Китай считаются речными цивилизациями, так как в основе их хозяйства лежала обработка почв после разлива одной или нескольких крупных рек. В то же время ряд цивилизаций Центральной и Южной Америки использовали воду горных озер.
Со временем все эти цивилизации направили свои усилия на планомерное расширение площадей орошаемых земель (ирригации). При этом каждая из них разрабатывала свои особые способы обводнения земель и собственные технические устройства, облегчавшие эти процессы. К тому же вдоль крупных рек находились горы, пустыни или моря. Эти естественные границы способствовали формированию особого микроклимата на территориях ирригационного земледелия и установлению единства народов, населявших эти плодородные земли. Безусловно, эта изоляция была неполной. Так, в Китае Великая стена должна была окончательно закрыть сельскохозяйственные народы от «варваров» – кочевников. Но торговля, а также завоевательные походы мешали этому, способствуя распространению сведений представителей речных цивилизаций друг о друге.
В Китае же главный канал был сооружен в провинции Шэньси в 221 году до н. э. Имея длину более 150 километров, он доставлял воду из реки на поля, площадь которых достигала 350 тысяч акров. К тому же эта система использовалась не только для орошения, но и для удобрения полей, поскольку канал соединялся с рекой в том месте, где больше всего было ила, которым удобрялись щелочные почвы на этой огромной территории.
Однако довольно часто строительство каналов обусловливалось транспортными и военными целями. Тем не менее при достаточном количестве воды их использовали и для орошения: от каждого канала местные жители отводили огромное множество небольших арыков, несущих воду на поля. Впрочем, в древности в Китае строились и каналы, предназначенные специально для ирригации. Они достигали в ширину 10–20 метров и имели берега, укрепленные кирпичной кладкой.
Первые сведения о крупных ирригационных сооружениях датируются серединой I тысячелетия до н. э. Так, к концу V – началу IV века до н. э. был построен канал, оросивший земли в северных районах современной провинции Хэнань. В 486 году до н. э. в царстве Чу был проведен так называемый Ханьгу, или Ханьский канал, соединявший реку Янцзы с рекой Хуанхэ, русло которого стало впоследствии частью знаменитого Великого канала. В 316 году до н. э. был прорыт канал, воды которого оросили земли в районе Чэнду. Здесь же в конце III века до н. э. была построена сложная ирригационная система, которую питали воды реки Миньцзян. В 247 году до н. э. в царстве Цинь был проведен величественный по тому времени канал «Чжэн Го» длиной около 120 километров. Он орошал около 200 тысяч га полей. Позже этот канал стал центральным звеном огромной ирригационной системы, созданной во второй половине II века до н. э.
Полукочевой семитский народ – набатеи, жившие в Южной Иордании и в израильской пустыне Негев с III по I века до н. э., создали весьма эффективные ирригационные системы. А вокруг древнего города Овдат на площади более 80 квадратных километров они возвели 17 тысяч дамб.
Древних жителей Шри-Ланки тоже можно отнести к величайшим строителям ирригационных систем. В хрониках сообщается, что в 494 году до н. э. король Пандувааса в Анурадхапуре – первой столице страны – соорудил водохранилище площадью 223 квадратных мили. Воду в нем удерживала дамба длиной 15 миль и шириной у основания – 300 футов. А 3000 лет назад в Минусинской котловине Сибири была возведена сложнейшая ирригационная система, которая после небольшого ремонта в советское время исправно работает и по сей день…
Как развивались ирригационные системы? Основные типы оросительных систем
В примитивном земледелии судьба растительных культур слишком сильно зависит от случайного сочетания благоприятных факторов, в частности, вовремя прошедшего дождя, не слишком засушливого лета. Люди достаточно быстро уловили причинно-следственную связь между недостатком воды и плохим урожаем. Скорее всего, это случилось ещё на этапе собирательства, до попыток самостоятельно выращивать съедобные растения.
Прежде чем появились полноценные ирригационные системы, люди предпринимали попытки доставить воду для полива самым простым способом: набрать в ёмкость и принести в руках. Даже такой метод даёт возможность несколько повысить урожайность культур, хотя его эффективность вызывает сомнения.
Итак, что такое ирригация и чем она отличается от банального полива вручную из ведра или лейки? Человечество не зря решало данную проблему, ведь именно за счёт искусственного орошения появилась возможность существенно увеличить объёмы выращенной сельхозпродукции.
Первые ирригационные системы
Примитивный ручной полив используется до сих пор в беднейших регионах планеты. В большинстве случаев женщины идут к источнику воды и несут на себе огромную тяжесть. Этого должно хватить для питья, готовки, хозяйственных нужд и полива растений. Неудивительно, что в таких условиях и речи нет о выращивании сельскохозяйственных культур в промышленных масштабах. Рентабельность такого орошения стремится к нулю.
Что такое ирригация в условиях отсутствия развитых технологий? В первую очередь это искусственные каналы, арыки, которые отводят часть воды из естественных источников к полю. По сути, сохраняется та же система ручного полива, просто без постоянного участия человека.
Развитие приёмов орошения земель
Гужевой транспорт и вьючные животные лишь отчасти решают проблему доставки воды. Да, лошадь может привезти большую бочку, но это тоже требует определённых усилий. В своё время венцом инженерной мысли стали акведуки, поставлявшие воду к месту требования из естественных источников, находящихся на возвышенности. Появление этих инженерных сооружение подняло ирригационные системы на принципиально новый уровень.
По сути, это прообраз современного водопровода, только вместо насосов используется естественная сила тяжести — вода самостоятельно течет из источника, находящегося выше. Искусственная река при этом защищена от внешних загрязнений лучше, чем открытый канал.
Простая механизация
С появлением всевозможных механических устройств ирригационные системы получили новый толчок к развитию. Например, ветряные мельницы могут не только крутить жернова, чтобы молоть зерно в муку: энергию ветра можно успешно использовать и для поднятия воды на некоторую высоту, чтобы оттуда она свободно расходилась по оросительным каналам. Вращение механизма можно доверить ветру или человеческим рукам (например, ворот колодца). Сейчас, кстати, для этого все чаще используются электрические насосы различной мощности.
Естественные источники воды
Лидером по-прежнему остаются естественные источники пресной воды, которые в меру сил вписывают в оросительные системы. Часто применяется симбиоз принципиально разных подходов. Например, до сих пор активно используется частичный отбор пресной воды из рек, чтобы через систему каналов доставить на поля. Там, вдоль узкого канала, пускают дождевальную технику с распрыскивателями — машина с помощью мощных насосов имитирует выпадение дождя, двигаясь при этом по полю, равномерно увлажняя возделанную землю. Недостаток данного метода заключается в больших потерях воды из-за испарения, но решать эту проблему начали совсем недавно.
Накопление и преобразование водных ресурсов
Запасы чистой пресной воды на планете не бесконечны. Экологи уже не первый год говорят о том, что дальнейшее безответственное отношение к ресурсам приведёт человечество к катастрофе. Отчасти проблему решают ирригационные системы с водохранилищами, куда сбрасывается излишек воды от ливневых дождей — это позволяет существенно снизить риск выхода рек из берегов, при этом пополняя запасы, предназначенные для полива.
При отсутствии осадков люди обращаются к подземным источникам. Долгое время артезианские скважины считались идеальным вариантом водоснабжения. Но стоит учитывать, что не только оросительные системы нуждаются в пресной воде. Огромное количество ресурсов потребляют промышленные предприятия, а крупные города лишь усугубляют ситуацию. Потребители не приучены экономить воду, поэтому энтузиасты ищут новые методы орошения, например, опресняют солёную морскую воду, разрабатывают сельскохозяйственные приёмы, способствующие уменьшению испарения и снижению уровня загрязнения грунтовых вод.
Оптимизация земледелия
Традиционное выращивание сельскохозяйственных культур постепенно сдаёт позиции, поэтому строительство ирригационных систем рано или поздно пойдёт по иному пути. Например, хорошие результаты показывает гидропоника как разумная и высокотехнологичная альтернатива обычному огороду. Этим способом можно получить рекордно высокие урожаи на сравнительно малой площади, да и воды при этом требуется намного меньше.
Примитивный полив растений предполагает огромные потери влаги за счёт испарения. Открытые каналы и водохранилища теряют миллионы тонн пресной воды — она буквально улетучивается в атмосферу. В то же время прикорневой капельный полив растений позволяет существенно снизить потери воды, и этим необходимо пользоваться, ведь даже стоимость доставки пресной воды неуклонно растёт.
Особенности ирригационного земледелия в Древнем Египте
Уровень развития земледелия с древнейших времен играл важнейшую роль в экономике стран. С помощью этой отрасли сельского хозяйства население снабжалось и снабжается продуктами питания и сырьем для различных сегментов промышленности. Что, в свою очередь, оказывает влияние на уровень развития государств, политическую обстановку и благосостояние граждан. Для сохранения плодородия земель и получения стабильного урожая применяются различные мелиоративные меры, в том числе ирригация, зародившаяся в Древнем Египте.
Понятие ирригационного земледелия
Под ирригационной системой земледелия понимается специфическая технология подачи воды на территории, занятые разными сельскохозяйственными культурами, для удержания влаги около корней, и, как следствие, для повышения плодородия почв с целью увеличения созревания сельхозкультуры.
Такой способ орошения является самым интенсивным. Поливное земледелие находит применение в засушливых местах планеты и в случае потребности снабжения влагой культивируемых растений. При взращивании культур (овощи, рис, хлопковые, бобовые и так далее) возводят оросительные системы (каналы, гидротехнические сооружения).
Такое ведение хозяйства обеспечивает сбор нескольких урожаев ежегодно, поскольку делает рост культур наиболее быстрым и интенсивным. Это, в свою очередь, делает возможным использовать земельные ресурсы наиболее целесообразным и эффективным образом.
Возникновение системы орошения
Одни из древнейших ирригационных систем земледелия возникли в дельте реки Нил еще до нашей эры. Древние египтяне приметили, что при разливе Нила на засеянные участки заносятся вода и ил, способствующий стимуляции роста растений и высокой урожайности.
В те времена люди начали рыть специальные каналы и дренажные желоба к земельным участкам. Вследствие этого вода не заливала всю территорию, а текла именно в необходимые места. Кроме того, египтяне начали вкапывать особые емкости для накопления воды, которую можно было использовать спустя некоторое время. Это было очень актуально, так как осадки подолгу могли не выпадать, а Нил являлся единственным ресурсом влаги.
Развитие ирригационного земледелия в Древнем Египте
Жизнь и экономика древних египтян напрямую зависела от развития сельского хозяйства. Поэтому ирригационное земледелие в Древнем Египте было развито на высоком уровне. Это было актуально даже во времена кризиса. Наиболее развитым поливное земледелие было у Дельты Нила. Почва здесь являлась самой плодородной.
Интеграция земель благоприятствовала возведению и использованию ирригационной сети. Практически все фараоны делали акцент на этом вопросе. Но самые впечатляющие работы по развитию ирригационного земледелия были произведены в Дельте Нила.
Бассейновый тип агрокультуры
Особенности ирригационного земледелия Древнего Египта заключались в том, что это была система бассейнового типа. По каналам, окружавшим участки возделанной почвы, непрерывно текла вода. При необходимости ее пропускали непосредственно к выращиваемым растениям. Во время открытия путей, вода заливала весь надел, который становился похож на бассейн. Когда поле обильно увлажнялось, влагу отводили через специальный сточный канал.
Возвести подобную систему орошения позволил ландшафт. В период паводка ил оседал наиболее мощным пластом на прибрежных возвышенностях Нила, но не в низине. Вследствие этого она становилась ниже в некоторых местах. Такое обстоятельство сподвигло местных жителей возвести водосборы и водные преграды на низменных участках, организовав водохранилища разной величины.
Перед паводком рабочие прорывали на возвышенных побережьях реки небольшие каналы, по которым вода стекала в бассейны. Затем ее пускали на поля. Дождавшись оседания осадка, воду уводили назад в Нил. Благодаря речному илу поля были насыщены влагой пару месяцев. Это обеспечивало самые быстрые в мире всходы культур.
Таким образом, в Древнем Египте в дельте Нила функционировала эффективная бассейновая система ирригационного земледелия, предназначенная для наиболее долгой задержки воды на посевных участках и повышения урожайности растений. Возводить и пользоваться такой оросительной системой было возможно лишь совместными усилиями всего народа. Это оказало большое влияние на социальное устройство и политическую систему.
Роль в экономике государства
Основой экономики Древнего Египта были земледелие и ремесла. Река Нил с ее плодородным илом была фундаментом хозяйственной жизни страны. Почва позволяла собирать обильный урожай несколько раз в год. Система ирригационного земледелия гарантировала высокий валовой сбор зерновых культур в государстве. Как подсчитали ученые, одна семья земледельцев была в состоянии прокормить еще 3 семьи вследствие плодородности почв.
Древнейшие изобретения
Правители государства держали под строгим контролем выполнение мелиоративных мероприятий, вследствие чего система ирригационного земледелия достигла в Египте высочайшего уровня. Долина Нила были покрыты каналами, плотинами и дамбами. Египтяне освоили даже те участки, которых не достигала вода при подъеме уровня реки. Что это дало? Были придуманы нехитрые устройства, с помощью которых вода поднималась выше уровня реки.
Первые инженеры-строители появились в этих краях, поскольку для возведения систем орошения нужны были технические и математические знания. Без них невозможно было рассчитать нужную высоту, при которой поднявшаяся до определенного уровня вода оставшееся расстояние текла самопроизвольно. Ценные сведения фиксировались на папирусе и находились в ведении жрецов.
Первоначально земледельцы поднимали воду в ведрах, сделанных из кожи. Такой способ полива был довольно тяжелым. Первым приспособлением, которое намного облегчало подъем воды, стал шадуф. Его изобрели в 3 тысячелетии до нашей эры. Устройство представляло собой рычаг, на одном конце которого вешали ведро, а на другом- противовес. Многие страны позаимствовали это полезную конструкцию, которой пользуются и в наши дни.
Также в четвертом тысячелетии до нашей эры египтяне изобрели ниломер, позволяющий прогнозировать время разлива Нила и размер паводка.
Ещё одно очень эффективное изобретение древних египтян – водоподъемное деревянное колесо с помещенными внутрь кувшинами. Подобное устройство в Египте можно увидеть и поныне.
Ирригационные системы: использование в современном мире
Еще в школе при изучении истории древнего мира мы сталкивались с таким понятием, как «ирригационные системы». Тогда нам рассказывали о том, что это одно из величайших открытий человечества, которое помогло выживать. Откуда же оно происходит и что это за понятие такое? Немного освежим знания.
Что такое ирригационные системы?
Ирригация, или орошение, – это специальный способ подвода воды на земли, засеянные различными культурами, с целью увеличения запасов влаги у корней и, соответственно, усиления плодородия почвы и ускорения роста и созревания культур. Это один из видов мелиорации земли.
Способы орошения земли
В современном мире существует несколько способов ирригации земли:
Все эти системы были модернизированы и усовершенствованы человеком. Были придуманы и внедрены новые технологии и методы. А вот зародилась в наименее механизированном виде ирригационная система в Древнем Египте. Произошло это еще до нашей эры.
Как работала первая ирригационная система?
Самая первая ирригационная система земледелия в мире была придумана у подножья реки Нил. Люди стали замечать, что когда Нил разливается, он приносит на засеянные участки воду и ил, которые способствуют ускоренному росту растений и повышенному урожаю.
Уже тогда люди стали прокладывать специальные каналы и дренажные стоки к земельным участкам. Благодаря этому вода при разливе не просто затапливала весь участок, а поступала именно туда, куда было необходимо.
Также со временем люди стали выкапывать особые резервуары, где вода могла сохраняться и использоваться немного позднее для полива или других целей, поскольку известно, что дождей можно было ожидать подолгу, и Нил был единственным источником воды.
Ирригационная система Древнего Египта называлась системой бассейнового типа. А называется именно так, потому как по каналам, окружавшим земельный надел, постоянно шла вода. И доступ к культурам ей открывали тогда, когда это было необходимо. Так получалось, что когда доступ открыт, земельный участок заливался водой и выглядел как бассейн. Когда, по мнению земледельцев, поле насыщалось влагой в достаточном объеме, вода спускалась через специальный сточный канал. Первое время вода выпускалась куда придётся – на соседние поля. Но вскоре система была улучшена, и вода возвращалась в каналы, откуда она поступила.
История появления систем орошения
Ирригационные системы также широко использовались в странах Древнего Востока – Месопотамии, Китае, Передней Азии.
Очень часто эти страны подвергались нападениям, и оросительные системы становились предметом эксплуатации, замедляя процесс развития государства. Несмотря на это, люди их все равно возрождали и продолжали совершенствовать.
Со временем от русел рек люди стали отводить каналы и задерживать воду с помощью первых примитивных дамб и плотин. Ввиду этого удавалось вовремя орошать поля в течение всего периода созревания культур.
Использование систем орошения в современном мире
В современном мире понятие ирригационная система применяется не только для сферы земледелия. Не многие знают, но существует такое узкое понятие, как «ирригация полости рта». Да, термин «ирригация» также используется в медицине, в частности в стоматологии.
В этой области медицины есть такой прибор, как физиодиспенсер. Этот аппарат может использоваться в челюстно-лицевой хирургии, эндодонтии, а также в имплантологии.
Ирригационные системы для физиодиспенсера – это специальные трубки, с помощью которых в процессе и по окончании всех процедур полость рта промывается специальным медицинским раствором или струей чистой воды.
Среди медицинских препаратов, которые могут использоваться для ирригации в стоматологии, наиболее распространенными являются фурацилин, гипохлорит натрия, хлорофиллипт, а также травяные отвары.
Жидкость в такую систему подается под давлением от 2 до 10 атмосфер, благодаря чему она очищает полость рта от мелких осколков, дезинфицирует, а также выполняет массажную функцию десен.
Ирригационные системы в стоматологии – актуальная технология, поскольку это незаменимая вещь в работе врача, а также обеспечивающая здоровье зубов и десен пациента.