"Меліорація, рекультивація та охорона земель" - область науки і техніки, що займається цілеспрямованим поліпшенням (меліорацією), відновленням (рекультивацією), охороною земель різного призначення, боротьбою із забрудненням, з природними стихіями - повенями, підтопленням земель, їх розмивом, ерозією, зсувами , селями, суховіями - для підвищення споживчої вартості (корисності) земель. Цілі досліджень - вдосконалення методів, способів і технології, підвищення якості та надійності проектування, будівництва та експлуатації інженерно-меліоративних і інженерно-екологічних систем, обгрунтування нових прийомів меліорації, рекультивації та охорони земель. Об'єктами досліджень є: 1) землі сільськогосподарські, лісового та водного фондів, населених пунктів, промисловості, транспорту, зв'язку; рекреаційного, оздоровчого, історико-культурного, наукового, оборонного призначення, що знаходяться в різних формах користування, володіння або власності і розглядаються як геосистеми різного рангу фс взаємообумовлених набором всіх компонентів природи: грунту, включаючи антропогенні культуроземи і урбаноземи, грунти, поверхневі і підземні води, повітряні маси тропосфери і тваринний світ; 2) природно-техногенні системи, які включають інженерно-меліоративні, інженерно-екологічні системи і заходи, що підвищують корисність компонентів природи. Дана спеціальність є складовою частиною природооблаштування - діяльності людини щодо підвищення корисності природи та її охорони в процесі природокористування. Значення наукових і технічних проблем даної спеціальності полягає у підвищенні рівня життя і здоров'я населення, у забезпеченні сталого розвитку країни, в підвищенні ефективності різних видів природокористування: сільського, лісового, водного господарства, промисловості, у збереженні і підвищенні родючості грунтів, охорони і відтворення водних ресурсів , рослинного і тваринного світу.
Меліорація земель - докорінне поліпшення земель в результаті здійснення комплексу заходів. Серед різних видів меліорації найбільш масштабними є зрошення і осушення.
Велику роль відіграють культуртехнічні роботи (боротьба з чагарниками, купиною і ін), хімічні меліорації (вапнування і гіпсування грунтів), агролісомеліорації, зміцнення сипучих пісків, боротьба з водною та вітровою ерозією та ін
Меліорація земель сприяє збереженню і підвищенню родючості грунтів, зростання врожайності, стійкості землеробства, пом'якшення впливу коливань іогодно-кліматичних умов на результати виробництва. У 1966-1985 рр.. площі зрошуваних і осушених земель у країні розширилися приблизно вдвічі. Масштаби меліорації зростають, але головну увагу на нинішньому етапі приділяється підвищенню її ефективності.
В останні роки в сфері меліорації переважало зрошення і осушення. Іншим видам меліорації приділялося недостатньо уваги. Між тим на відміну від зрошення і осушення інші, неводні види меліорації менш ресурсомісткі і часто краще в екологічному відношенні; в майбутні роки їм буде приділено особливу увагу. Велике значення надається також підвищенню економічної та екологічної ефективності водної меліорації: упор робиться не на введення нових зрошуваних і осушених земель, а насамперед на реконструкцію введених раніше систем, на підвищення культури землеробства на меліорованих землях.
Найважливішу роль у підвищенні ефективності меліорації земель грає раціональне використання води.
Під меліорацією розуміється система технічних заходів, спрямованих на докорінне поліпшення несприятливих природних умов використовуваних земель.
Розрізняють три основні завдання меліорації:
поліпшення земель, що знаходяться в несприятливих умовах водного режиму, що виражаються або в надлишку вологи, або в її нестачі в порівнянні з тією кількістю, яка вважається необхідним для ефективного господарського використання території;
поліпшення земель, що володіють несприятливими фізичними і хімічними властивостями грунтів (важких глинистих і мулкуватих грунтів, засолених, з підвищеною кислотністю і пр.);
поліпшення земель, схильних шкідливому механічній дії, тобто водної та вітрової ерозії, що виражається в освіті ярів, зсувів, розвіювання грунтів та ін
Залежно від конкретного завдання застосовуються і різні види меліорації.
Меліорація, спрямована на видалення з території надмірної вологи, носить назву осушувальної. Вона знаходить застосування, крім сільського господарства, в комунальному, промисловому і дорожньому будівництві, торфодобиче, при проведенні оздоровчих заходів на заболочених територіях та інших видах освоєння земель. Меліорація, спрямована на ліквідацію нестачі вод у почвогрунт сільськогосподарських полів, носить назву зрошення.
Меліорація земель з несприятливими фізичними властивостями грунтів спрямована на посилення аерації, збільшення шпаруватості і водопроникності грунтів. Для цього вводяться правильні сівозміни, застосовується пескование мулкуватих грунтів і кpoтовий дренаж, що сприяє збільшенню повітро-і водопроникності глибоких шарів грунтів. Меліорація земель з несприятливими хімічними властивостями грунтів полягає у видаленні шкідливих солей шляхом промивання, зменшення кислотності грунтів внесенням вапна, підвищення поживних властивостей грунтів добривами та введення правильних сівозмін з підвищеним питома-ним вагою трав,
Меліорація земель, схильних до водної та вітрової ерозії, зазвичай включає заходи, спрямовані на зменшення кількості і швидкості стікають поверхневих вод, збільшення опірності грунтів розмиву і развеиванию. Ці заходи базуються на застосуванні широкого комплексу лісокультурних, агротехнічних і гідротехнічних коштів.
У сучасних умовах на більшості територій, схильних до меліоративним роботам, як правило здійснюється не один з розглянутих вище видів меліорації, а декілька, в залежності від поєднання природних і господарських умов.
Так одночасно з зрошенням території на ній створюються лісові смуги, на зрошуваних полях вводяться сівозміни, застосовуються добрива, здійснюються промивання засолених ділянок та ін Все це, особливо при величезних масштабах меліоративного будівництва в нашій країні, робить меліорацію одним з провідних антропогенних чинників перетворення природи в цілому і гідрологічного режиму зокрема.
Із зазначених вище різних видів меліоративних робіт очевидно, що багато хто з них зовсім не відносяться до компетенції гідротехніки. Серед них, наприклад, лісомеліорації, агромеліорації та ін Тому надалі будуть розглянуті тільки ті меліоративні роботи, які прийнято об'єднувати в групу так званих водних меліорації, це: зрошення, осушення і боротьба з водною ерозією
Водні меліорації здавна хвилювали душі людей. Зрошувальні канали будували ще древні єгиптяни, здогадавшись таким способом підвищити родючість грунтів. Водні меліорації (зрошення і осушення) - один з основних шляхів підвищення врожайності сільськогосподарських угідь, що займають на планеті 10% площі суші. Шоста частина цих земель меліорованих, і з них одержують від 40 до 50% усіх вироблених сільськогосподарських продуктів. Меліорація земель є об'єктивною необхідністю у справі перетворення природних комплексів, перетворення боліт і заболочених земель в високопродуктивні сільськогосподарські угіддя, соціального та економічного перетворення країни. Як найважливіша ланка інтенсифікації сільськогосподарського виробництва меліорація покликана внести суттєвий внесок у вирішення Продовольчої програми.
Екологічні аспекти нерозривно пов'язані з господарською стороною проблеми і вимагають всебічного уваги і глибокого осмислення. У Росії і країнах ближнього зарубіжжя площі, охоплені водні меліорації, постійно збільшуються. Це веде до значного збільшення споживання водних ресурсів. При проведенні водних меліорацій щорічно витрачається до 200 км2 води в залежності від ступеня зволоження. Крім того, у розглянутих країнах практично немає земель, які б не потребували тих чи інших видах меліорації для докорінного поліпшення їх родючості. Освоєння нових сільськогосподарських угідь під зрошення часто стримується дефіцитом водних ресурсів, оскільки цей вид меліорацій характерний в першу чергу для південних районів країни.
Площі зрошуваних і осушуваних земель в Росії і країнах ближнього зарубіжжя. Розвиваючи зрошення, необхідно в його основу закласти водозберігаючих технологій поливу, сприяє різкого збільшення ефективності цього виду меліорації. Але до цих пір коефіцієнт корисної дії зрошувальної мережі залишається невисоким. Так, в зрошувальних системах Північного Кавказу тільки в міжгосподарських каналах втрати води становлять 30% від загального обсягу її забору. Значні втрати води на фільтрацію в магістральних земляних каналах зрошувальних систем Поволжя. Істотним резервом нормованого використання вологи є правильний вибір і раціональне застосування різних способів поливу сільськогосподарських угідь. За два останніх десятиліття в господарствах Росії до 75% зросли площі поливу методом дощування, що призвело до зниження зрошувальних норм на 25-30%. В останні роки з'явилися більш прогресивні способи поливу: крапельне і аерозольне, що забезпечує до 50% економії води. Так, зрошувальна норма озимої пшениці при поєднанні поливу дощуванням з дрібнодисперсним зволоженням в середньому за три роки була на 30% нижче, ніж при використанні тільки дощування.
З розвитком зрошуваних земель збільшується обсяг колекторно-дренажних вод. Вони утворюються в результаті періодичних поливів, коли відзначається надмірна стік вод, а також при розсолення грунтів промиванням. У цих випадках підвищується мінералізація річкових вод і вони стають непридатними для зрошення земель. Такі води, наприклад, в Середній Азії відводять в спеціальні водойми (Арнасайскіе озера, Сарикамишская западина). У великому обсязі дренажні води скидаються у Амудар'ю. За останні 15 років мінералізація води в Амудар'ї у зв'язку з цим збільшилася в два рази. Так, тільки з території Таджикистану в річку та її притоки щорічно направляють 3 км2 колекторно-дренажних і скидних вод з мінералізацією 1-4 г / л. в результаті вода Амудар'ї в нижній течії стала непридатною для питного водопостачання без попереднього очищення, так як мінералізація її досягла 2-3 г / л. Для вирішення цієї проблеми необхідно складати схеми комплексного використання колекторно-дренажного стоку для різних народногосподарських цілей (обводнення пасовищ, вирощування солестійких і очищають воду рослин, водопостачання на основі опріснення і т.п.). слід також істотно зменшити витрату води при промиванні засолених земель, знизити зрошувальні норми, підвищити ефективність гідромеліорірованних систем, організувати демінералізацію колекторно-дренажних вод з одночасним очищенням їх від шкідливих домішок.
Осушувальні меліорації є одним з основних напрямів розвитку водного господарства країни. Ними забезпечуються високі врожаї сільськогосподарської продукції на землях, до цього малопридатних для такого використання. Осушення широко поширене на територіях, де є заболочені і перезволожені землі, що в першу чергу характерно для Нечорноземної зони Росії, країн Балтії та Білорусі. Осушення низинних, перехідних та верхових боліт здійснюється за допомогою відкритих каналів та закритого дренажу різних типів. Вплив осушувальної меліорації на навколишнє середовище завжди хвилювало широку громадськість. Гостра полеміка почалася ще в другій половині минулого століття, коли у військових цілях експедицією генерала Жилінського було зроблено осушення Полісся. Заперечення Міністерства шляхів сполучення зводилися до того, що осушення боліт призведе до обміління Дніпра та Прип'яті. Поміщики чорноземних губерній побоювалися скорочення атмосферних опадів і почастішання посух на півдні Росії. Цікаво, що доводи, що висувалися проти меліорації сто років тому, практично в тій же формулюванні висуваються і зараз, незважаючи на те, що на сьогодні накопичено значний науковий і практичний досвід. Широкомасштабні меліорації ставлять багато проблем, однією з яких є одержання високих врожаїв у поєднанні з ефективними й економічними рішеннями щодо збереження природного середовища.
У Нечорноземної зоні Росії і країн ближнього зарубіжжя є близько 40 млн. га сільськогосподарських перезволожених мінеральних грунтів і 86 млн. га торф'яних. Ці землі призначені для проведення осушувальних заходів. При їх здійсненні необхідно враховувати двоїстий характер функціонування сучасних меліоративних систем, розрахованих не тільки на осушення, а й зволоження. Зменшення обсягів стоку в результаті зростання водоспоживання при інтенсивному луговодческом використанні осушених боліт (на природних болотах в порівнянні з меліорованих випаровується і використовується менше приблизно на 1500 м3/га) компенсується за рахунок будівництва водосховищ і ставків. Такі системи повинні забезпечувати своєчасне видалення надлишкових вод з заболочених земель і в той же час можуть бути водоприймача і накопичувачами вод для зволоження грунтів в посушливі періоди року. У зв'язку з інтенсифікацією сільськогосподарського виробництва в даний час на перший план висувається питання захисту вод від забруднення. Слід мати на увазі, що з дренажними водами, які скидаються в меліоративні системи, при водовідведенні виносяться біогенні речовини, пестициди та інші хімічні сполуки, які надають шкідливий вплив на природні води. Як показали гідрохімічні дослідження, конструкції меліоративних систем істотно впливають на якість грунтових вод, регулюючої, що проводить мережі та водоприймача. Головним питанням, особливо при великомасштабній меліорації, є вплив осушувальних меліорацій на водний режим регіонів. Після створення осушувальної системи гідрологічний режим істотно трансформується. Найбільші зміни відзначаються в річковому стоці. У перші роки початкової експлуатації осушувальних систем у басейні відбувається деяке збільшення річного стоку за рахунок інтенсивного скидання надлишкових вод. Згодом він може знизитися до своєї первісної величини (до початку меліоративних робіт). Встановлено, що після проведення осушення земель, особливо в перші роки, у річковому стоці підвищується частка підземного живлення. Аналіз послемеліоратівних змін стоку в літньо-осінню межень показав, що в цей період водність річки збільшується. Стік весняного водопілля змінюється мало, в основному в бік його зниження, так як на меліорованих землях він формується під впливом двох основних факторів, що діють у протилежних напрямках: збільшення ємності зони аерації, що викликає великі втрати талих вод, і зростання швидкості стікання весняних вод внаслідок розвиненою штучної гідрографічної мережі.
В даний час висловлюється багато нарікань на адресу меліораторів у зв'язку з регулюванням і випрямленням малих річок. Слід сказати, що так зване рішуче випрямлення проводилося тоді, коли країна не мала достатні матеріальними, грошовими і енергетичними ресурсами. Крім того, необхідно було вирішувати проблему забезпечення населення країни продовольством. На цьому етапі необхідно було шляхом застосування простих, недорогих методів меліорації швидко ввести в інтенсивний сільськогосподарський оборот осушені землі. Часто в меліоративних цілях будуються численні водосховища, ставки. Прикладом тому може бути Поліська низовина, де в організації водного господарства використані два підходи. Якщо в Білоруському Поліссі для забезпечення розвитку сільського господарства створюють в основному водосховища, то в Українському - ставки.
У результаті великомасштабної меліорації, проведеної за останні два десятиліття, Білоруське Полісся перетворилося в один з розвинених індустріально-аграрних регіонів республіки. Без сумніву, меліорація земель зіграла провідну роль, без неї інтенсифікація сільського господарств у цьому регіоні була б просто неможлива. І при цьому не відбулися ті катастрофічні наслідки, які пророкували, а саме: обміління Дніпра і Прип'яті, не змінився клімат і не почастішали посухи. Наприклад, обсяг стоку Дніпра біля посту Лод-Кам'янка в 1980 р. був такий же, як і в 1824 р., незважаючи на те, що у водозборі до цього поста осушене близько 3 млн. га землі. Головним з невирішених на даний час питань у науці є встановлення допустимого обсягу меліорації для кожного конкретного водообігу з урахуванням раціонального використання всіх природних ресурсів і інтересів всіх галузей народного господарства. Але, враховуючи стратегію уряду, все це плавно відходить у розділ "найближчого майбутнього".