Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы планирования развития водохозяйственных систем 11
1.1. Постановка проблемы, обзор литературы 11
1.2. Проблема развития водохозяйственной системы Терско-Кумского региона . 22
1.2.1. Природные условия региона 22
1.2.2. Водохозяйственная характеристика и водные проблемы региона 29
Глава 2. Математические модели выбора опттимальных параметров водохозяйственной системы 36
2.1. Потоковое представление водохозяйственной системы 36
2.2. Методы решения задач 51
Глава 3. Производственные функции элементов водохозяйственной системы 59
3.1. Технико-экономические характеристики водохранилищ и каналов 59
3.2. Количественный учёт колебаний естественного увлажнения 63
3.3. Математические модели построения производственных функций оросительных систем
3.4. Анализ моделей расчета и построение производственных функций оросительных систем Терско-Кумского региона
Глава 4. формирование и реализация задачи выбора оптимальных параметров водохозяйственной системы Терско-Кумского региона 86
4.1. Формирование потоковой модели водохозяйственной системы 86
4.2. Анализ результатов расчетов 93
Заключение 111
Литература 113
Приложения 130
- Проблема развития водохозяйственной системы Терско-Кумского региона
- Потоковое представление водохозяйственной системы
- Математические модели построения производственных функций оросительных систем
- Формирование потоковой модели водохозяйственной системы
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена важностью и недостаточной изученностью проблемы рационального использования водных ресурсов. Значимость её определяется возрастающими требованиями народного хозяйства к используемым водным ресурсам. Это подтверждается Постановлениями Партии и Правительства, решениями съездов КПСС и Пленумов ЦК КПСС. Решениями ХХУ1 съезда КПСС к числу актуальных отнесены вопросы комплексного долгосрочного планирования водохозяйственных мероприятий. Майский Пленум ЦК КПСС 1982 года отметил необходимость усиления исследований по рациональному использованию водных ресурсов;х а Октябрьский Пленум ЦК КПСС 1984 года поставил задачу значительно повысить научную обоснованность регионального перераспределения и рационального использования водных ре-сурсов.
Успешная реализация намеченных мероприятий по водо-обеспечению народного хозяйства на современном этапе невозможна без создания комплексных водохозяйственных систем (ВХС), которые согласовывают потребности различных отраслей в воде с её наличными ресурсами. В соответствии с этим требуется выбирать параметры ВХС и рационально рас-
х) Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по её реализации. М.: Политиздат, 1982, с.56.
хх.) Газета "Правда", 24 октября, 1984 г., с.4.
пределять водные ресурсы. Эти вопросы рассматриваются при разработке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов, которые составляются для крупных бассейнов рек или регионов. Основной целью схемы является предварительное решение водохозяйственных задач для бассейна в целом, установление состава и очередности объектов для проектирования и строительства. Основными объектами ВХС на уровне схем комплексного использования и охраны водных ресурсов являются состав и ёмкости водохранилищ, пропускные способности каналов, мощности водопользователей (площади орошаемых земель и рыбохозяйственных прудов, мощности гидроэлектростанций и коммунального водоснабжения и др. ). Так как все водопользователи, водохранилища и каналы ВХС тесно взаимосвязаны между собой, то только совместный выбор их параметров позволит правильно установить наиболее выгодный, с точки зрения всего народного хозяйства,вариант ВХС в целом. Поэтому разработка моделей и методов определения оптимального сочетания параметров ВХС является актуальной проблемой.
Данная работа посвящена разработке моделей выбора оптимальных параметров ВХС на примере Терско-Кумского региона. Диссертация выполнена в Институте водных проблем АН СССР.
Цель и задачи исследований. Целью работы является совершенствование способов проектирования крупных ВХС на основе математических методов и моделей, позволяющих оптимизировать состав и ёмкости водохранилищ, пропускные спо-
собности каналов, площади оросительных систем и т.п.
В соответствии с отмеченной целью в диссертационной
работе рассматриваются следующие задачи:
постановка и формирование задач выбора оптималь -ных параметров ВХС и разработка метода и программ их решения;
формирование и реализация моделей оптимизации производственной структуры оросительных систем Терско-Кумско-го региона и построение их производственных функций;
реализация разработанных моделей и программных средств на примере ВХС Терско-Кумского региона.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и'приложений.
В первой главе обсуждаются проблемы планирования крупных ВХС, и, в частности, ВХС Терско-Кумского региона (ТКР). Отмечена возможность использования и роль оптимизационных потоковых моделей для решения проблемы выбора оптимальных параметров указанной ВХС.
Вторая глава посвящена описанию и математической формулировке потоковой задачи выбора оптимальных параметров ВХС. Даны четыре различные постановки указанной задачи, учитывающие с разной детальностью изменчивость речного стока и динамику поступления, накопления и использования водных ресурсов. Проанализированы возможные способы ре> шения поставленных задач, являющихся частично-целочисленными задачами нелинейного программирования. Предложен под-
ход, заключающийся в сведении рассматриваемых задач к линейно-целочисленным задачам, что позволяет при численной реализации моделей использовать стандартные программы.
В третьей главе рассмотрены вопросы построения перспективных производственных функций (ПФ) основных водопользователей ВХС ТКР - оросительных систем на основе моделей оптимизации производственной структуры. Проанализированы различные модификации задач, которые описывают такие модели, в зависимости от информационной обеспеченности и от характера учета колебаний естественного увлажнения ТКР и определены его количественные характеристики. Приведены результаты построения ПФ для оросительных систем ТКР.
В четвертой главе представлена схематизация ВХС ТКР, проводится анализ результатов численных экспериментов с моделью.
В приложении приведены тексты разработанных программ, формы входных и выходных таблиц. Описаны разработанные автором программные средства, позволяющие автоматизировать процесс решения рассматриваемых в работе задач. Они включают программы формирования входных таблиц, формирования матрицы условий задачи, управляющую программу используемого пакета стандартных программ, программу обработки результатов расчетов и представления их в удобной табличной форме.
Методической основой проведенных исследований явились труды советских и зарубежных ученых - специалистов по теории регулирования стока и её использованию в хозяйственных
целях, системному анализу, применению оптимизационных моделей в водохозяйственном планировании. Использован аппарат теории и методов решения экстремальных задач, в частности, модели и методы линейного, нелинейного и целочисленного программирования.
Исходными материалами для работы послужили литературные и фондовые источники, в частности, отчеты ИВП АН СССР, институтов Южгипроводхоз, Севкавгипроводхоз.
Научная новизна работы состоит в усовершенствовании
аппарата для обоснования капиталоёмких мероприятий по
строительству и реконструкции объектов в
рамках региональных водохозяйственных систем на стадии предпроектных проработок. В диссертации обоснована необходимость использования четырех модификаций модели выбора оптимальных параметров ВХС, с различной детальностью учитывающие изменчивость речного стока, внутригодовую динамику поступления и использования водных ресурсов. Предложен и реализован подход к численному решению задач, которыми описываются разработанные модели. Разработаны программы решения ряда рассматриваемых в работе задач. Сформулированы модели оптимизации производственной структуры оросительных систем ЖР и построены производственные функции всех оросительных систем. Сформированы и решены задачи выбора оптимальных параметров ВХС Терско-Кумского региона.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных семинарах ИВП АН СССР (1980-1983 гг.); на первой школе-семинаре объединен-
ной комиссии АН СССР и ГКНТ по экономической оценке природных ресурсов и мероприятий по охране окружающей природной среды "экономико-математическое моделирование процессов природопользования" (г.Пущино, 1982 г.) ; на Всесоюзной конференции "Методы планирования и управления природными ресурсами" (г.Махачкала, 1982 г. ); на "сесоюзной научной конференции по проблеме "Моделирование и прогнозирование водопотребления" (г.Новосибирск, 1983 г.); на Всесоюзной конференции молодых учёных и специалистов "Проблемы изучения, рационального использования и охраны водных ресурсов" (г.Москва, 1983 г.).
Практическая значимость. Полученные в диссертационной работе результаты позволяют повысить научную обоснованность выбора оптимальных параметров водохозяйственных систем и повысить производительность и качество труда проектировщиков.
Диссертационная работа является частью научно-исследовательских работ, проводимых в рамках проблемы 0.85.06 ГКНТ при Совете Министров СССР "Разработать научно-технические основы территориального перераспределения водных ресурсов" по теме 03.07 "Разработать рекомендации по регулированию речного стока в системе объектов управления межбассейновыми перебросками вод с использованием математических моделей и ЗВМ".
Разработанные в диссертации модели и программы использованы при составлении Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейнов рек Терек и Сулак в ин-
ституте Южгипроводхоз. На основе проведенной автором серии расчетов выделен оптимальный вариант развития ВХС бассейна реки Сунжа.
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в работах / 1,2,3,87 /.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, заведующему сектором системного анализа ИВП АН СССР, доктору технических наук В.Г. Пряжинской и научному консультанту, старшему научному сотруднику того же института, кандидату технических наук И.Л. Храновичу.
Проблема развития водохозяйственной системы Терско-Кумского региона
Терско-Кумский регион (1КР) характеризуется засушливым климатом и возрастающим дефицитом водных ресурсов.Регион расположен в Восточном Предкавказье, С юга его территория ограничена предгорьем Главного Кавказского хребта, с севера - водоразделом с бассейном р.Кумы, с востока - Каспийским морем, а с запада - восточными склонами Ставропольского плато.
Воды рек Терско-Кумского региона используются в пяти административных районах: Ставропольский край, Кабардино-Балкарская АССР, Северо-Осетинская АССР, Чечено-Ингушская АССР и Дагестанская АССР.
Регион разделен на 15 природно-климатических зон / 89 /, характеризующихся однородными почвенно-климатическими условиями и технико-экономическими показателями.Условно каждый район стягивается в точку, которой приписываются основные характеристики: ресурсы воды, земли,уровни продуктивности различных культур и промышленных водоёмких производств, нормативы затрат и т.п. В результате такого деления в Ставропольском крае выделены четыре зоны : СТІ, GT2, СТЗ, СТ4; в КБАССР - 2 зоны: КБ1, КБ2 ; в СОАССР - 2 зоны: СОЇ, С02; в ЧИАССР - 3 зоны: ЧИЇ, ЧИ2,ЧИЗ; в ДАССР - 4 зоны: ДА1, ДА2, ДАЗ, ДА4. В дальнейшем изложении эти обозначения сохраняются. Из рассмотрения далее исключаются зоны ЧИЗ, СТЗ, СТ4 ввиду того, что в них не планируется развитие орошения за счет водных ресурсов ТКР. По характеру рельефа в пределах территории ТКР выделяются равнинная (до 200м), предгорная (до 1000м) и горная части.
Регион включает все зоны увлажнения от сухой до влажной и характеризуется среднегодовыми осадками 250-900 мм при сумме температур (выше 10С) 1500-3700С и продолжительности вегетационного периода 120-180 дней. Для равнинной части характерны суховеи. Снежный покров неустойчив и непродолжителен.
Водные ресурсы ТКР включают речной сток и подземные воды. Поверхностные водные ресурсы распределены крайне неравномерно. Северная часть территории практически безводна, южная имеет хорошо развитую гидрографическую сеть. Средиемноголетний сток рек региона составляет 20,2 км3.
Для рек ТКР (Терек с притоками, Кума, Сулак и Са-мур) характерно снеговое и ледниковое питание, растянутое на теплый период года и высокая водность. Река Кума имеет выраженное весеннее половодье. Реки междуречий Терек-Са-мур-Сулак, а также отдельные притоки имеют ливневое питание, отличаются маловодностью, неравномерностью расходов, повышенной мутностью и селевыми явлениями. Для бассейна реки Терек характерна ассиметричность и неравномерность приточности по длине реки. Практически вся сеть притоков сосредоточена в верхнем течении. В гидрологическом плане р.Терек делится на 3 участка: верхнее течение - от истока до впадения р.Малка, среднее течение-от р.Малка до впадения р.Сунжа и нижнее течение - ниже р.Сунжа, включая дельту. Терек характеризуется ярко выраженным режимом горной реки, с паводками в летний период года. Наиболее значительные притоки (Малка, Сунжа и т.д. ) питаются ледниками Главного и Бокового хребтов Большого Кавказа, В горной и предгорной части водосбора в Терек и его притоки поступают огромные массы продуктов почвенной эррозии. Ввиду отсутствия аккумулирующих ёмкостей твердый сток транспортируется в среднее и нижнее течение реки. Среднегодовой объём стока взвешенных наносов составляет около 2Х млн.тонн.
Резкое повышение паводковых расходов при больших уклонах в предгорной зоне требует проведения берегоукрепительных работ, а в нижнем течении, при сравнительно малых уклонах - проведения защитных работ путем обвалования реки.
В низовьях Терека резкое увеличение паводковых расходов, при малых уклонах и высокой мутности потока, является основной причиной неустойчивого планового положения русла.
Река Кума со своими наиболее многоводными притоками начинается на невысоких Передовых хребтах Большого Кавказа. Впадает она в Каспийское море, но вода доходит до моря лишь в редкие годы во время высоких весенних паводков. В остальные годы сток реки аккумулируется в озёрах и плавнях низовий. Река Кума в настоящее время обводняется каналом Малка-Золка, по которому вода из Малки поступает в приток реки Кума - Золку. Часть паводкового стока реки Кума отводится в Чограйское водохранилище.
Примерно на границе между верхним и нижним течениями у села Отказное (устье р.Золка) с 1963 года существует Отказ-ненское водохранилище, осуществляющее сезонное регулирование стока и одновременно сокращающее затопление культурных земель в низовьях Кумы.
Река Сулак начинается от слияния двух рек: Андийское Койсу и Аварское Койсу. Впадает она в Каспийское море в 30 км к северу от г.Махачкалы. Бассейн имеет хорошо развитую речную сеть. Наиболее многоводные притоки р.Сулак стекают с Главного Кавказского хребта, получая питание от ледников.
Истоки р.Самур находятся у ледников (4127м). Она впадает в Каспийское море на границе между Дагестанской АОСР и Азербайджанской ССР, вдоль границы этих республик она течет на протяжении 60 км. Весь бассейн реки расположен в горах.
Потоковое представление водохозяйственной системы
В данной работе рассматривается решение проблемы выбора оптимальных параметров крупных ВХС, на примере ВХС Терско-Кумекого региона. Сравнение всех возможных вариантов ВХС осуществляется на основе оптимизационных потоковых моделей.
При потоковой схематизации ВХС изображается в виде обобщенной сети га &), геометрическое начертание которой согласуется с её схематическим изображением. Множество вершин сети J соответствует источникам воды, водохранилищам, местам соединений каналов и русел рек, местам изъятия и возврата воды. В качестве источников воды выступают речной сток и подземные воды. Множество дуг S изображает водопользователей, каналы и участки русел рек, а также дуги, вводимые для изображения источников воды.
В сеть ВХС помимо уже существующих элементов включаются и альтернативные, необходимость строительства которых подлежит исследованию. В рассмотрение включается и вариант, соответствующий отказу от строительства элементов. Элементы сети обладают собственными характеристиками, их взаимодействие осуществляется при перемещении потоков, соответствующих потокам воды в ВХС. Выбор оптимальных параметров элементов ВХС описывается экстремальной-задачей определения оптимальных параметров и потоков на сети ГЧЗ, S) . В этой задаче требуется с учетом ограничивающих условий, порожденных условиями функционирования,выбрать такие параметры сети, при которых были бы наименьшими суммарные приведенные затраты на реконструкцию, строительство новых элементов и передачу по сети ВХС потоков воды, с учетом получаемых эффектов от величины потоков.
Детальность учета различных особенностей задачи приводит к разным постановкам потоковых задач выбора оптимальных параметров ВХС Однотипность моделей и способов их реализации позволяет достаточно просто исследовать задачи, характерные для различных стадий планирования ВХС (схема, технико-экономическое обоснование), а также использовать результаты решения более простых задач для реализации более сложной постановки. Наиболее общей из рассматриваемых в работе моделей является модель Л і , в которой учитываются : а) случайный процесс поступления воды в систему в виде конечного множества Q характерных реализаций сто ка со с их вероятностями Р ; б) динамика поступления и использования воды (рас четный период разбивается на конечное число дискретных ин тервалов времени). Остальные рассматриваемые модели получаются из модели JLr как частные случаи. 6 случае, когда рассматривается одна характерная реализация стока (; множество О состоит из.одного элемента) и учитывается условие б) получаем модель АЇЇ . Если в условии б) модели Лг рассматривать только один временной интервал, равный расчетному году, оставляя условие а) без изменения, то получаем третью модель - А,т, . И, наконец, если учитывать только одну реализацию стока и один временной интервал, равный расчетному периоду, то получаем четвертую модель Aft . Все четыре рассматриваемые модели являются двухэтап-ными, а модели Лі и Лщ кроме того и стохастическими. Во всех моделях учитывается частичный возврат воды водопользователями в ВХС. На первом этапе определяются стратегические параметры - состав и ёмкости водохранилищ, размеры орошаемых площадей оросительных систем, пропускные способности каналов и потоки в руслах рек и т.п. Причем эти параметры не зависят от конкретной реализации стохастических условий.
Каждый элемент ВХС (водохранилище, оросительная система, канал и т.п. ) включается в модель некоторым набором его возможных параметров (вариантов развития). Выбор одного из возможных вариантов развития для каждого элемента ВХС обеспечивается переменными первого этапа - так называемыми характеристическими функциями вариантов развития. Включение 1 -го элемента ВХС, соответствующего ог -ому варианту его развития, обеспечивается характеристической функцией варианта развития , которая удовлетворяет условиям:
Развитие ВХС описывается в модели тем, что для каждого элемента ВХС задаются варианты его параметров; при этом число вершин или дуг сети TiO.S) увеличивается:каждая вершина или дуга соответствует только одному варианту развития элементов ВХС. Расширенную сеть ВХС, полностью включающую варианты развития всех элементов обозначим через rc&ySj.
Таким образом задача заключается в том, чтобы вы брать из сети ГС&.,$ы.) некоторую подсеть Г0СУ,$)% в кото рой каждому элементу ВХС соответствует единственный эле мент сети. При учёте в модели случайного процесса поступления воды в ВХС, рассматривается объединение конечного числа сетей (равного числу элементов множества О ) Г ( ,, S J, каждая из которых соответствует ВХС, функционирующей при реализации и) стохастических условий стока. Сети Г (УЛ/ 4t ) имеют одну и ту же топологическую структуру. Каждый элемент ВХС на всех Г ( t S±)изображается аналогичными элементами сети, параметры которых связаны условиями (2,1) - (2,2).
В объединенной сети 1/( t Вд ) составляющие части Г ( )не связаны друг с другом дугами; в математической модели они связываются через функционал, вероятностями Р реализаций стока. Все сети Г ( ) отличаются друг от друга разными величинами потоков в вершинах разными коэффициентами усиления в дугах, изображающих водопользователей.
Математические модели построения производственных функций оросительных систем
Для получения технико-экономических показателей, позволяющих производить сравнение вариантов развития ВХС при различных ёмкостях рассматриваемых водохранилищ и при различных пропускных способностях каналов, объёмы работ и стоимостные показатели по каждому водохранилищу (каналу) определяются для нескольких возможных вариантов ёмкости (пропускной способности). По данным расчётов стоимости определяются технико-экономические показатели по водохранилищам и каналам: капитальные затраты на строительство без учёта энергетики и с её учетом, полная и полезная ёмкости, капитальные затраты на 1 м3 полной ёмкости, общие приведенные затраты и т.п. Затем строятся графики изменения удельных затрат от величины ёмкости водохранилищ или пропускной способности каналов.
Для условий ВХС Терско-Кумского региона рассматривается выбор ёмкостей семи проектируемых водохранилищ и четырех каналов. Эксплуатационные расходы для планируемых водохранилищ и каналов приняты составляющими 3,2% от капитальных вложений. Водопользователи, использующие воду водохранилищ без её отведения, не рассматриваются. Поэтому затраты функционирования р- , входящие в целевую функцию модели Jti , для всех водохранилищ равны нулю при всех значениях объёмов воды находящихся в них. Аналогично и для каналов указанные затраты равны нулю. И, следовательно, водохранилища и каналы ВХС ТКР представлены в рассматриваемых моделях только через затраты, связанные с развитием элемента ВХС, т.е. через функцию Зависимости приведенных затрат от величины полезной ёмкости водохранилищ и диапазоны её возможных значений определены в институте Севкавгипроводхоз. На рис.3 для примера приведены такие зависимости для планируемых к строительству в бассейне р.Терек Курпского и Терско-Малкинско-го водохранилищ. Координаты выделенных точек соответствуют дискретным вариантам полезных ёмкостей водохранилищ. При этом ордината соответствует величине приведенных затрат, абсцисса - величине полезной ёмкости водохранилища. Затраты вычислены с учетом мертвых объёмов, предусмотренных для аккумуляции твердого стока и осветления воды в Тереке. На приведенном рисунке скачок в точке W-0 обусловлен мертвым объёмом.
Из планируемых к строительству в ТКР водохранилищ горными являются Малкинское, Терско-Урухское и Курпское. Они предназначаются для регулирования стока с целью покрытия дефицита в створе Терско-Кумского канала (г. Моздок). Сунженское и Терское (русловое) водохранилища регулируют сток р. Сунжа и р. Терек в целях покрытия дефицита в дельте Терека и обеспечения необходимых нерестовых транзитов. Регулирование паводков не требует специальных регулирующих призм, так как до наступления паводкового сезона значительная часть полезной ёмкости водохранилищ срабатывается и становится возможным совмещение паводочной и хозяйственной ёмкостей.
Для организации чаш водохранилищ используются русловые и пойменные участки рек. Чаши водохранилищ предусмотрено.создать устройством плотин в русловой и пойменной части с обвалованием чаши необходимых размеров. Плотины водохранилищ предусмотрены земляные, из местных гравийно-галечни-ковых грунтов. Верховой откос плотин принят комбинированным; волногасящим до высоты плотины. В теле плотины предусматривается трубчатый дренаж, с выпуском фильтрационных вод в приплотинную открытую дрену.
Проектируемые водохранилища характеризуются значительными потерями воды, в основном на испарение. Коэффициенты потерь для существующих и проектируемых водохранилищ приведены в приложении 4 (табл. 2).
В табл. 1 (приложение 4) приведены характеристики проектируемых и существующих водохранилищ: полезные объёмы, приведенные затраты.
В табл.З (приложение 4) представлены характеристики каналов ТКР, включенных в рассмотрение:к.п.д. ,пропускная способность. Для проектируемых каналов включены в рассмотрение и варианты, соответствующие отказу от строительства. Для канала Сулак-Терек первый вариант соответствует отказу от строительства канала, второй - варианту, когда отсутствует низовое водохранилище, а третий - наличию этого водохранилища. Для канала Малка-Золка второй вариант соответствует увеличению её пропускной способности. Результаты данного параграфа получены совместно с В.М. Шнайдманом. Региональные QKG в зонах неустойчивого увлажнения наряду с изменчивостью стока характеризуются стохастично-стью условий естественного увлажнения.
В районах, где сток формируется дождевыми и снежными осадками, условия увлажнения почв и сток непосредственно взаимосвязаны и характеризуются одинаково - год может быть засушливым и маловодным, влажным и многоводным,средним как по водности, так и по осадкам. Для рек же, сток которых формируется в горах за счет таяния ледников и снега, объём стока и условия естественного увлажнения могут рассматриваться как независимые случайные события.Оптимизационные модели использования водных и земельных ресурсов оросительных систем в силу территориальной локальности позволяют получить решение, основанное на учете изменчивости условий естественного увлажнения / 44, 46 / . При формировании стохастической модели / 46 / весьма существенную роль играют вероятностные характеристики условий естественного увлажнения,
Формирование потоковой модели водохозяйственной системы
Производственная функция, построенная по модели 1 для относительно влажного исхода по естественней увлажненности, проходит выше всех других построенных функций (рис. 4).
Увеличение количества подаваемой на систему воды за пределы максимально необходимого не вызывает прироста ДЧД, т.е. достигается состояние "насыщения".
Анализ результатов расчетов по различным моделям показывает, что "разброс" в оценке ДЦД значительно меньше , чем в оценке ресурса потребляемсй воды. Так в средний год при полном удовлетворении запросов оросительных систем в воде ДЧД в разных моделях колеблется около 1,9 млн.руб. В то же время затраты водных ресурсов составляют соответственно по моделям 1, 2 и 3 : 91, 116, 86 млн.м8, т.е. погрешность в оценке ресурса воды может составлять 30%.
Проведенный сравнительный анализ производственных функций, построенных по трем указанным постановкам задачи, показал целесообразность использования для Терско-Кумского региона, где условия естественного увлажнения неустойчивы и важно оценить изменение структуры сельхозпроизводства, наиболее общей модели 2, учитывающей несколько исходов увлажнения. В случае, когда природно-климатические условия рассматриваемой зоны достаточно стабильны можно-использовать упрощенные модели 1 и 3, рассматривая только один соответствующий либо усредненный исход естественного увлажнения.
В Терско-Кумском регионе расположено более 50 оросительных систем, которые являются основными водопользователями. Эти системы или части крупных систем, отличающиеся природно-климатическими условиями, соотнесены выделенным агроэкономическим зонам ТКР. Для каждой оросительной системы, а также для частей крупных систем в соответствии с предварительными проектными проработками по мелиоративному освоению земель региона (табл. 18, приложение! ) сформировано несколько вариантов развития. Указанные варианты отличаются величиной суммарной площади, на которой намечается осуществить реконструкцию существующей оросительной сети и новое мелиоративное строительство с учё- том предшествующих планов освоения.
Производственные функции оросительных систем построены для каждого варианта развития оросительных систем на базе модели (ЗЛ )-(3.6 ).
Необходимая исходная информация для построения ПФ ОС Терско-Кумского региона подготовлена по материалам институтов Южгипроводхоз и Севкавгипроводхоз и приведена в приложении 1 (таблицы І-18). Сельскохозяйственные культуры агрегированы в семь групп.Оросительные системы, входящие в одну и ту же зону, по определению агроэкономических зон, характеризуются одинаковой техник о-экономической информацией.
Результаты построения ПФ оросительных систем сведены в таблицу и приведены в приложении Z. Характеристики каждого варианта развития оросительных систем включают площадь, подготовленную к орошению; максимальный доход при богарном способе использования тех же площадей; координаты наиболее характерных точек излома ПФ варианта развития. Каждая точка излома характеризуется количеством воды, подаваемой на систему, площадью, фактически орошаемой при этом и получаемым дополнительным чистым доходом. Первая точка соответствует отсутствию водоподачи, а следовательно, и отсутствию орошаемой площади; дополнительный чистый доход здесь выражает разность между приведенными затратами на подгтовку площадей орошения данного варианта развития и максимальным доходом, который может быть получен на этой же площади, при бограном способе производства. Отметим, что эта разность является одним из важных входных дан ных для задачи выбора оптимальных параметров ВХС, так как это есть затраты, связанные с вводом данного варианта развития и не зависящие от функционирования оросительной системы. Последняя точка имеет такую особенность: значение подаваемой воды на систему является максимально необходимым для полного удовлетворения потребностей оросительной системы. Увеличение водоподачи на систему за пределы данной точки не приводит к увеличению ДЧД, т.е. абсцисса этой точки определяет верхнее ограничение на водоподачу для данного варианта развития оросительной системы.
