Skutki środowiskowe nawadniania - Environmental effects of irrigation

Pierwszym efektem środowiskowym jest zwiększony wzrost upraw, np. w ogrodach Rubaksa w Etiopii

Nawadnianie, które prowadzi do uprawy roślin, zwłaszcza w suchych krajach, może być również odpowiedzialne za opodatkowanie warstw wodonośnych przekraczających ich możliwości. Wyczerpywanie się wód gruntowych jest częścią międzynarodowego handlu żywnością, a kraje eksportują uprawy wyhodowane z nadmiernie eksploatowanych warstw wodonośnych i stwarzają potencjalne przyszłe kryzysy żywnościowe, jeśli warstwy wodonośne wyschną.

Skutki środowiskowe nawadniania odnoszą się do zmian ilości i jakości gleby i wody w wyniku nawadniania i wynikających z tego skutków dla warunków naturalnych i społecznych w dorzeczach rzek i poniżej systemu nawadniania . Skutki wynikają ze zmienionych warunków hydrologicznych spowodowanych instalacją i eksploatacją systemu nawadniania.

Wśród niektórych z tych problemów znajduje się wyczerpywanie się podziemnych warstw wodonośnych poprzez przeciążenie . Gleba może być nadmiernie nawadniana ze względu na słabą równomierność dystrybucji lub zarządzanie marnowaniem wody, chemikaliów i może prowadzić do zanieczyszczenia wody . Nadmierne nawadnianie może powodować głębokie odwadnianie podnoszące się zwierciadła wody, co może prowadzić do problemów z zasoleniem nawadniania, które wymaga kontroli poziomu wody za pomocą jakiejś formy podpowierzchniowego drenażu gruntu . Jednakże, jeśli gleba jest nawadniana, daje to słabą kontrolę zasolenia gleby, co prowadzi do zwiększonego zasolenia gleby, aw konsekwencji nagromadzenia toksycznych soli na powierzchni gleby na obszarach o wysokim parowaniu . Wymaga to ługowania w celu usunięcia tych soli oraz metody drenażu w celu usunięcia soli. Nawadnianie wodą zasoloną lub wysokosodową może uszkadzać strukturę gleby poprzez tworzenie się gleby zasadowej .

Efekty bezpośrednie

System nawadniania pobiera wodę z wód gruntowych, rzek , jezior lub lądu i rozprowadza ją na określonym obszarze. Hydrologiczne , czy bezpośrednie, efekty robi to obejmować redukcję dalszego biegu rzeki, zwiększone parowanie w strefie nawadnianych, zwiększony poziom w tabeli wody jako zasilanie wód w rejonie wzrasta i przepływ wzrósł w strefie nawadnianych. Podobnie nawadnianie ma natychmiastowy wpływ na dostarczanie wilgoci do atmosfery, wywołując niestabilność atmosfery i zwiększając opady z wiatrem, lub w innych przypadkach modyfikuje cyrkulację atmosferyczną, dostarczając deszcz do różnych obszarów z wiatrem. Zwiększenie lub zmniejszenie nawadniania jest kluczowym obszarem zainteresowania w badaniach nad opadami , które sprawdzają, jak znaczące modyfikacje dostarczania parowania do atmosfery mogą zmienić opady z wiatrem.

Efekty pośrednie

Skutki pośrednie to te, których konsekwencje trwają dłużej i mogą być również trwalsze. Pośrednie skutki nawadniania obejmują:

Te pośrednie skutki stojącej wody i zasolenia gleby występują bezpośrednio na gruntach nawadnianych. Te ekologiczne i społeczno-ekonomiczne skutki trwać dłużej się stało, ale może być bardziej dalekosiężne.

Niektóre systemy nawadniania wykorzystują do nawadniania studnie wodne . W rezultacie ogólny poziom wody spada. Może to spowodować wydobycie wody , osiadanie ziemi/gleby oraz, wzdłuż wybrzeża, wtargnięcie słonej wody .

Obszary nawadnianych gruntów na całym świecie zajmują około 16% całkowitej powierzchni użytków rolnych, a plony z nawadnianych gruntów stanowią około 40% całkowitego plonu. Innymi słowy, grunty nawadniane wytwarzają 2,5 razy więcej produktu niż grunty nienawadniane. W tym artykule omówione zostaną niektóre środowiskowe i społeczno-ekonomiczne skutki nawadniania.

Negatywne skutki

Zmniejszony przepływ rzeki

Zmniejszony przepływ rzeki w dolnym biegu rzeki może powodować:

mniejsze powodzie w dole rzeki
zanikanie ważnych ekologicznie i gospodarczo mokradeł lub lasów zalewowych
zmniejszona dostępność wody przemysłowej, komunalnej, bytowej i pitnej
skrócone trasy żeglugowe. Pobór wody stanowi poważne zagrożenie dla Gangesu . W Indiach zapory kontrolują wszystkie dopływy Gangesu i kierują około 60 procent przepływu rzeki do nawadniania
ograniczone uprawnienia do połowów. Rzeka Indus w Pakistanie boryka się z niedoborem wody z powodu nadmiernego wydobycia wody dla rolnictwa. Indus zamieszkuje 25 gatunków płazów i 147 gatunków ryb, z których 22 nie występują nigdzie indziej na świecie. Jest siedliskiem zagrożonego wyginięciem delfina rzecznego Indus , jednego z najrzadszych ssaków na świecie. Zagrożone są również populacje ryb, główne źródło białka i ogólne systemy podtrzymywania życia dla wielu społeczności
zmniejszone zrzuty do morza, co może mieć różne konsekwencje, takie jak erozja wybrzeża (np. w Ghanie ) i wtargnięcie słonej wody do delt i ujść rzek (np. w Egipcie , patrz tama Asuan ). Obecny pobór wody z rzeki Nil do nawadniania jest tak duży, że pomimo swojej wielkości, w okresach suchych rzeka nie dociera do morza. Morze Aralskie jest właśnie „katastrofy ekologicznej” ze względu na przechwycenie wody rzeki do celów irygacyjnych.

Zwiększone zasilanie wód gruntowych, nasiąkanie wodą, zasolenie gleby

Spojrzenie przez ramię peruwiańskiego rolnika w delcie Huarmey na podmokłe i zasolone nawadniane tereny o słabych stanowiskach uprawnych.
Ilustruje to wpływ na środowisko inwestycji nawadniających w górnym biegu rzeki, powodując zwiększony przepływ wód gruntowych do tego niżej położonego obszaru, co prowadzi do niekorzystnych warunków.

Zwiększone zasilanie wód gruntowych wynika z nieuniknionych głębokich strat perkolacyjnych występujących w systemie nawadniania. Im niższa wydajność nawadniania, tym większe straty. Chociaż w przypadku zaawansowanych technik, takich jak nawadnianie zraszaczowe i kroplowe , lub dobrze zarządzanego nawadniania powierzchniowego , może wystąpić dość wysoka wydajność nawadniania wynosząca 70% lub więcej (tj. straty 30% lub mniej) , w praktyce straty te wynoszą zwykle około 40%. do 60%. Może to powodować następujące problemy:

rosnące zwierciadła wody
zwiększone magazynowanie wód gruntowych, które mogą być wykorzystane do nawadniania, wody komunalnej, gospodarczej i pitnej poprzez pompowanie ze studni
problemy z zaleganiem i odwadnianiem wsi, gruntów rolnych i wzdłuż dróg – z przeważnie negatywnymi skutkami. Podwyższony poziom zwierciadła wody może prowadzić do zmniejszenia produkcji rolnej.
płytkie zwierciadła wody - znak, że warstwa wodonośna nie radzi sobie z zasilaniem wód gruntowych, wynikającym z głębokich strat perkolacyjnych
tam, gdzie zwierciadła wody są płytkie, nawadnianie jest ograniczone. W rezultacie gleba nie jest już wypłukiwana i pojawiają się problemy z zasoleniem gleby
Wiadomo, że zastoje wody na powierzchni gleby zwiększają częstość występowania chorób przenoszonych przez wodę, takich jak malaria , filarioza , żółta febra , denga i schistosomatoza (Bilharzia) na wielu obszarach. Koszty zdrowotne, ocena wpływu na zdrowie i środki łagodzące rzadko są częścią projektów nawadniania, jeśli w ogóle.
w celu złagodzenia negatywnych skutków tabelach płytkie wody i zasolenie gleby, jakiejś formy kontroli watertable , kontroli zasolenia gleby , odwodnienia i kanalizacji jest potrzebne
gdy woda drenażowa przemieszcza się przez profil glebowy, może rozpuszczać składniki odżywcze (na bazie nawozów lub występujące naturalnie), takie jak azotany, prowadząc do nagromadzenia tych składników odżywczych w warstwie wodonośnej wód gruntowych. Wysoki poziom azotanów w wodzie pitnej może być szkodliwy dla ludzi, zwłaszcza niemowląt poniżej 6. miesiąca życia, gdzie wiąże się to z „syndromem niebieskiego dziecka” (patrz Methemoglobinemia ).

Obniżona jakość wody w dolnym biegu rzeki

Ze względu na odwadnianie wód powierzchniowych i podziemnych na obszarze projektu, które to wody mogą być zasolone i zanieczyszczone chemikaliami rolniczymi, takimi jak biocydy i nawozy , jakość wód rzecznych poniżej obszaru projektu może ulec pogorszeniu, co czyni ją mniej nadającą się do celów przemysłowych, komunalnych i do użytku domowego. Może to prowadzić do pogorszenia zdrowia publicznego.
Zanieczyszczone wody rzeczne dostające się do morza mogą niekorzystnie wpływać na ekologię wzdłuż wybrzeża (patrz tama Asuan ).

Naturalny wkład osadów można wyeliminować poprzez zatrzymanie osadów za tamami, które mają krytyczne znaczenie dla zmian kierunku nawadniania wód powierzchniowych. Sedymentacja jest istotną częścią ekosystemu, która wymaga naturalnego przepływu rzeki. Ten naturalny cykl dyspersji osadów uzupełnia składniki odżywcze w glebie, co z kolei determinuje utrzymanie roślin i zwierząt, które opierają się na osadach przenoszonych w dół rzeki. Korzyści płynące z ciężkich osadów sedymentacyjnych można zaobserwować w dużych rzekach, takich jak Nil. Osady z delty utworzyły gigantyczną warstwę wodonośną w okresie powodzi i zatrzymują wodę na terenach podmokłych. Tereny podmokłe powstałe i utrzymywane w wyniku nagromadzenia osadów w dorzeczu rzeki są siedliskiem wielu gatunków ptaków. Jednak silna sedymentacja może obniżyć jakość wody w dolnym biegu rzeki i zaostrzyć powodzie w górnym biegu rzeki. Wiadomo, że dzieje się to w zbiorniku Sanmenxia w Chinach. Zbiornik Sanmenxia jest częścią większego, stworzonego przez człowieka projektu budowy zapór hydroelektrycznych, zwanego Projektem Trzech Przełomów. W 1998 r. niepewne obliczenia i ciężkie osady znacznie wpłynęły na zdolność zbiornika do prawidłowego wypełniania funkcji przeciwpowodziowej. Zmniejsza to również jakość wody w dolnym biegu rzeki. Przestawienie się bardziej na masowe raty nawadniania w celu zaspokojenia większej liczby wymagań społeczno-ekonomicznych jest sprzeczne z naturalną równowagą natury i pragmatycznie korzystaj z wody - używaj jej tam, gdzie się znajduje

Dotknięci dalsi użytkownicy wody

Brak wody dla koczowniczych pasterzy w Beludżystanie z powodu nowych rozwiązań nawadniających

Dalsi użytkownicy wody często nie mają ustawowych praw do wody i mogą paść ofiarą rozwoju nawadniania.

Pasterze i plemiona koczownicze mogą znaleźć swoje zasoby ziemi i wody zablokowane przez nowe inwestycje nawadniające bez możliwości odwołania się do sądu.

Uprawy po recesji powodziowej mogą poważnie ucierpieć w wyniku przechwytywania wody rzecznej w górę rzeki do celów nawadniania.

W Beludżystanie w Pakistanie rozwój nowych projektów irygacyjnych na małą skalę wyczerpał zasoby wodne plemion koczowniczych podróżujących corocznie między Beludżystanem a Gujaratem lub Radżastanem w Indiach
Po zamknięciu zapory Kainji w Nigerii utracono od 50 do 70 procent obszaru upraw po recesji powodziowej

Jezioro Manantali, 477 km ² , wysiedliło 12 000 osób.

Utracone możliwości użytkowania gruntów

Projekty nawadniania mogą zmniejszyć możliwości połowowe pierwotnej populacji i możliwości wypasu bydła. Żywiec ciśnienie na pozostałych ziemiach może znacznie wzrosnąć, ponieważ obalonego tradycyjnych plemion pasterskich będzie musiał znaleźć ich egzystencję i egzystencję gdzie indziej, nadmierny wypas może wzrosnąć, po poważnej erozji gleby i utraty zasobów naturalnych . Zbiornik Manatali utworzony przez Manantali zapory w Mali przecina drogi migracji wędrownych pasterzy i zniszczone 43000 ha Savannah , prawdopodobnie prowadzi do nadmiernego wypasu erozji w innym miejscu. Ponadto zbiornik zniszczył 120 km ² z lasu . Wyczerpywanie się warstw wodonośnych wód podziemnych, spowodowane tłumieniem sezonowego cyklu powodzi, uszkadza lasy poniżej zapory.

Eksploatacja wód podziemnych ze studniami, osiadanie terenu

Powódź w wyniku osiadania ziemi

Kiedy więcej wody gruntowej jest pompowana ze studni niż uzupełniane, przechowywanie wody w warstwie wodonośnej jest wydobywany i używanie tej wody nie jest trwały. Gdy poziomy zawodzą, wydobywanie wody staje się trudniejsze, a pompy będą miały trudności z utrzymaniem projektowanego natężenia przepływu i mogą zużywać więcej energii na jednostkę wody. W końcu wydobycie wód gruntowych może stać się tak trudne, że rolnicy mogą być zmuszeni do porzucenia nawadnianych upraw.
Oto kilka godnych uwagi przykładów:

Setki studni rurowych zainstalowanych w stanie Uttar Pradesh w Indiach dzięki finansowaniu przez Bank Światowy mają okresy pracy od 1,4 do 4,7 godzin dziennie, podczas gdy zostały zaprojektowane do pracy 16 godzin dziennie
W Beludżystan , Pakistan , rozwój tubewell projektów irygacyjnych był kosztem tradycyjnych qanat lub Kařez użytkowników
Osiadanie gruntu związane z wodami gruntowymi w wyniku wydobycia wód gruntowych wystąpiło w Stanach Zjednoczonych w tempie 1 m na każde 13 m obniżenia zwierciadła wody
Domy w Greens Bayou w pobliżu Houston w Teksasie , gdzie miało miejsce osiadanie na wysokości od 5 do 7 stóp, zostały zalane podczas burzy w czerwcu 1989 roku, jak pokazano na zdjęciu

Symulacja i przewidywanie

Skutki nawadniania na poziom wód gruntowych, zasolenie gleby i zasolenie drenażu i wód gruntowych oraz skutki środków łagodzących można symulować i prognozować za pomocą modeli agro-hydro-zasolenia, takich jak SaltMod i SahysMod

Studium przypadku

W Indiach 2,19 mln osób cierpi z powodu zalania wodą w poleceniach kanałów irygacyjnych. Ponadto zgłoszono, że 3,47 mln ha zostało poważnie zasolonych,
Na równinach Indusu w Pakistanie ponad 2 miliony hektarów ziemi jest podmokłych. Przebadano glebę o powierzchni 13,6 miliona hektarów w obszarze dowodzenia brutto, która wykazała, że 3,1 miliona hektarów (23%) było zasolone. 23% z tego było w Sindh, a 13% w Pendżabie . Ponad 3 miliony ha podmokłych gruntów zostało wyposażonych w studnie rurowe i dreny kosztem miliardów rupii, ale cele rekultywacji zostały osiągnięte tylko częściowo. Azjatycki Bank Rozwoju (ADB) stwierdza, że 38% powierzchni nawadnianych jest teraz podmokłych i 14% powierzchni jest zbyt solanka do użytku
W delcie Nilu w Egipcie na milionach hektarów instaluje się drenaż w celu zwalczania zalegania wody wynikającego z wprowadzenia masowego, wieloletniego nawadniania po zakończeniu budowy Wielkiej Tamy w Asuanie.
W Meksyku 15% z 3 mln ha gruntów przeznaczonych do nawadniania jest zasolonych, a 10% podmokłych
W Peru około 0,3 miliona ha z 1,05 miliona ha gruntów przeznaczonych do nawadniania cierpi z powodu degradacji (patrz Nawadnianie w Peru ).
Szacunki wskazują, że około jedna trzecia nawadnianych gruntów w głównych krajach nawadniających jest już poważnie dotknięta zasoleniem lub oczekuje się, że stanie się tak w najbliższej przyszłości. Obecne szacunki dla Izraela to 13% nawadnianych gruntów, Australia 20%, Chiny 15%, Irak 50%, Egipt 30%. Zasolenie spowodowane nawadnianiem występuje zarówno w dużych, jak i małych systemach nawadniających
FAO oszacowało, że do 1990 r. około 52 mln ha nawadnianych gruntów będzie wymagało zainstalowania ulepszonych systemów odwadniających, w większości odwadniania podpowierzchniowego w celu kontrolowania zasolenia

Zmniejszony drenaż i jakość wód gruntowych

Jakość wód ściekowych może ulec pogorszeniu z powodu wypłukiwania soli, składników odżywczych , herbicydów i pestycydów o wysokim zasoleniu i zasadowości. Istnieje niebezpieczeństwo przekształcenia gleb w gleby zasolone lub zasadowe . Może to negatywnie wpłynąć na zdrowie populacji na końcu dorzecza i poniżej systemu nawadniania, a także na równowagę ekologiczną. Na przykład Morze Aralskie jest poważnie zanieczyszczone wodą drenażową.
Jakość wód podziemnych w dolnym biegu może ulec pogorszeniu w podobny sposób jak w przypadku wód drenażowych w dolnym biegu i mieć podobne konsekwencje

Łagodzenie negatywnych skutków

Nawadnianie może mieć różnorodny negatywny wpływ na ekologię i gospodarkę społeczno - gospodarczą , który można złagodzić na wiele sposobów. Obejmują one umieszczenie projektu nawadniania w miejscu, które minimalizuje negatywne skutki. Wydajność istniejących projektów można poprawić, a istniejące zdegradowane pola uprawne można poprawić, zamiast zakładać nowy projekt nawadniania. Rozwijanie indywidualnych systemów nawadniania na małą skalę jako alternatywy dla dużych, publicznych i zarządzanych systemów. Stosowanie systemów nawadniania tryskaczowego i mikronawadniania zmniejsza ryzyko zalania i erozji . Tam, gdzie jest to wykonalne, wykorzystanie oczyszczonych ścieków udostępnia więcej wody innym użytkownikom. Utrzymanie przepływów powodziowych poniżej zapór może zapewnić, że odpowiedni obszar jest zalewany każdego roku, wspierając między innymi działalność połowową .

Opóźniony wpływ na środowisko

Dokładne przewidzenie wpływu, jaki nowe systemy nawadniania będą miały na ekologię i gospodarkę społeczno - gospodarczą regionu, często wymaga czasu . Zanim te prognozy staną się dostępne, na realizację tego projektu mogło już zostać wydanych znaczna ilość czasu i zasobów . W takim przypadku kierownicy projektów często zmieniają projekt tylko wtedy, gdy wpływ będzie znacznie większy niż pierwotnie oczekiwali.

Studium przypadku w Malawi

Często systemy nawadniania są postrzegane jako niezwykle niezbędne dla dobrobytu społeczno - gospodarczego , zwłaszcza w krajach rozwijających się . Jednym z przykładów tego może być propozycja systemu nawadniania w Malawi . W tym miejscu wykazano, że potencjalne pozytywne skutki proponowanego projektu nawadniania „przeważyły nad potencjalnymi negatywnymi skutkami”. Stwierdzono, że oddziaływania będą w większości „zlokalizowane, minimalne, krótkoterminowe, występujące na etapie budowy i eksploatacji Projektu”. Aby pomóc złagodzić i zapobiec poważnym wpływom na środowisko, stosowaliby techniki, które minimalizują potencjalne negatywne skutki. Jeśli chodzi o dobrostan społeczno-gospodarczy regionu, nie przewiduje się „przesiedlenia i/lub przesiedlenia podczas realizacji działań w ramach projektu”. Pierwotnymi głównymi celami projektu nawadniania było zmniejszenie ubóstwa, poprawa bezpieczeństwa żywnościowego, tworzenie lokalnych miejsc pracy, zwiększenie dochodów gospodarstw domowych i poprawa zrównoważonego użytkowania gruntów.

Dzięki starannemu planowaniu projekt ten odniósł sukces zarówno w poprawie warunków społeczno-gospodarczych w regionie, jak i zapewnieniu zrównoważonego rozwoju gruntów i wody w przyszłości.

Zobacz też

Dalsza lektura

TC Dougherty i AW Hall, 1995. Ocena oddziaływania na środowisko projektów nawadniania i odwadniania. Dokument FAO dotyczący nawadniania i drenażu 53. ISBN 92-5-103731-0 . W Internecie: http://www.fao.org/docrep/v8350e/v8350e00.htm
RE Tillman, 1981. Wytyczne środowiskowe dotyczące nawadniania. Nowy Jork Ogród Botaniczny Arboretum Cary.
Badanie porównawcze przesiedleń wywołanych przez zapory w 50 przypadkach przeprowadzone przez Thayera Scuddera i Johna Graya

Zewnętrzne linki

Pobierz model symulacyjny i predykcyjny SaltMod z: [9]
Pobierz model symulacyjny i predykcyjny SahysMod z: [10]
„SaltMod: narzędzie do przeplatania nawadniania i drenażu w celu kontroli zasolenia”: [11]
„Współczesne zakłócenia tradycyjnego nawadniania w Beludżystanie”: [12]

Languages

In other projects