Введение к работе
r I «
-~1!Z2JАктуальность проблемы. Основной обьем сельскохозяйственной продукции в аридной зоне и значительную долго урожая в гумидной зоне выращивают на мелиорированных землях. Проектные урожайность и эффективность производства продукции получают на части площади мелиорированных земель. Более 80# орошаемых земель Голодной степи подвержены засолению, до 30% площади мелиорированных пойм Нечерноземной зоны рз в отдельные годы переувлажнены. Недостатки в конструкции, технологии строительства и эксплуатации дренажа, в технологии выращивания урожая на дренированных землях, которые в полной мере не учитывают экологические ограничения, ограничения на использование водных,земельных «'энергетических ресурсов, снижают отдачу от мелиорации. Сооружения ряда мелиоративных систем устарели, необходима их реконструкция.
Устранение указанных недостатков, путем решения комплекса теоретических, инженерно-мелиоративных и агротехнических задач, является актуальной проблемой мелиорации. Ее отдельные стороны стали предметом наших исследований, результаты которое приведены в диссертации.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в теоретическом обосновании, разработке методов и технологий оптимизации работы дренажа в аридной и гумидной зонах СНГ , обеспечивающей поддержание проектных мелиоративных режимов, при снижении уровня загрязнения окружающей среды, затрат водных, энергетических ресурсов и воспроизводстве почвенного плодородия.
Для достижения поставленной цели возникла необходимость в решении следующих задач:
разработать гидродинамические методы решения задач фильтрации в мнегосвязных кусочно-анизатропных областях течения;
разработать гидродинамические методы расчета параметров дренажа с учетом проницаемости и геометрии сечения дренажных фильтров, траншейной засыпки и включений осушаемого грунта;
на осноеє натурных наблюдений и теоретического анализа фильтрации к дренам выявить причины неудовлетворительней работы дренажа в аридной и гумидной зонах;
разработать элементы ресурсосберегающей технологии промывки засоленных земель, конструкции дренажа, методы контроля его состояния и экологичности;
разработать элементы экологически чисіьіх технологи"1 про-нзведстга сельскохозяйственной продукции на дренированных зе«-
лях;
— выполнить натурные, лабораторные исследования для проверки и апробации методов расчета дренажа с учетом проницаемости и геометриии сечения дренажных фильтров, траншейной засыпки, включений в осушаемом грунте;- новых элементов технологии промывки засоленных земель, контроля дренажа и технологии производства сельскохозяйственной продукции на дренированных землях.
Обьектн и методика исследований. Полевые исследования в аридной зоне проводились на дренированных землях старой и новой зон орошения Голодной степи; в гумидной зоно - в Центральном районе Нечерноземной зоны РФ.
В соответствии с трудами А.Н.. Костякова, С.Ф.. Аверьянова, в работе последовательно реализован системный подход к оптимизации производства продукции на дренипованных землях, путем совершенствования методов расчета, конструкции дренажа, его эксплуатации и технологии выращивания урожая на дренированных землях.
В теоретических проработках использованы методы гидродинамики, в том числе, нахождение характеристической функции течения по ее особым точкам в двумерной кусочно-анизатропной области фильтрации, теорема об окружности, метод отображений линейных и точечных источников (стоков), конформных отображений.
На лабораторных установках отрабатывались способ и устройства для измерения динамического действия дождя на почву. Фильтрацию к дренам в кусочно-анизатропной области течения изучали методом ЭГДА.
При изучении дренажа в полевых условиях применялся балансовый метод. Составляющие водного и солевого балансов измеряли на опытных участках, оборудованных наблюдательными скважинами, кустами пьезометров,, площадками для почвенных, гидрогеологических наблюдений, водосливами и другими измерительными устройствами. Водный и солевой режимы почв оценивали по комплексу гидрогеологических, почвенных, мелиоративных, агрономических факторов, экономических и экологических показателей ( минимум затрат на получение единицы проектного уроліаяг минимум сбросов с дренированных полей питательных веществ ).
Полевые агротехнические исследования проводились по общепринятым методикам.
Научная новизна работы заключается в гидродинамическом ре
шении задачи плоской фильтрации в многосвязных кусочно-анпзат-
рогошх областях течения. На основе этих решений разработаны ме-
4
тоды расчета параметров дренртл с учетом проницаемости и геометрии сечения дренажных фильтров, траншейной засипки, включении в осушаемом грунте. Даны методы обоснования размера и размещения на мезхдрепье зон глубокого ргхления, внесения удобрений, агро-технкчєст-.их приемов.
Теоретически обосі-ЮЕШін параметры участка контроля дренажа, методи контроля эксчогическоп чистоти технологий производства сельскохозяйственно]': продукции на дренированных землях. Основные положения, представляемые к защите: - гидродинамические методі! решения задач фильтрации к дренаїд в многосвязнкх кусочно-анизатропных областях течения;
— методі' и инструментарий для расчета параметров дренака в
грунтах с включениями, с учетом геометрии сєченкл дренажних филь
тров, траншейной засыпки;
методи и технологии контроля режима работы дренажа, его экологичности, новые конструкции дренажа;
элементы ресурсосберегающих технологий ПрОМЫЕКИ гипсонос-ных трудномелиорируемых засоленных почв;
— элементы экологически чистда технологий производства сель
скохозяйственной продукции на дренированных землях.
Практическая ценность работы.Практическая ценность гидродинамических решений задач фильтрации в многосвязных кусочно-ани-затропных областях течения заключается в использовании их для разработки методов расчета дренажа, его элементов в гр^таах с включениями, а также, для обоснования параметров 'технологии промывок и выращивания урожая на дренированных землях.
Алгоритмы и инструментарий ( аналитические зависимости, номограммы, программные средства ) для расчета дренажа с учетом проницаемости и геометрии сечения дренажных фильтров и траншей-ной засыпки необходимы для проектирования дренажных систем.
Предложенные схемы глубокого рыхления, внесения структуро— образоЕателей при промывках, обеспечивают снижение затрат труда на 50. затрат лигнина на 20 т/га. Разработанные элементы экологически чистых технологий выращивания урожая в гумидной зоне обеспечивают снижение затрат труда на рыхление на 50^, затрат мочевкноформальдегидной смолы на 24 кг/га, сброса нитратов на 49% по сравнению с базовой технологией.
Все предложенные технические реяения защищена Я9 авторскими свидетельства;.:!! на изобретение СССР. Сни патентоспособны и
имеэт л/нензионшй интерес.
г;
Реализация результатов работы. Полученные результаты использованы институтом "Средазгипроводхлопок" при составлении проектов освоения новых земель Голодной степи. Ряд разработок по эксплуатации дренажа и капитальным промывкам находят применение в эксплуатационных организациях и хозяйствах Чимкентской, Сырдарь-инской и Дтаїзакской областей на площади более 200 тыс. га.
Участки контроля дренато включены институтом "тосгипровод-хоз" в проекты реконструкции дренажной сети Московской области. Предложенные схемы глубокого рыхления применяют мелиоративные эксплуатационные и строительные организации в Московской области.
Метода контроля экологической чистоты технологий выращивания урожая на дренированных землях в Московской области используют Ыособлкомприрода, "особлСЭС, Мособлагропром..
Водутся проработки по лицензионной продаже ряда разработок, защищенных авторскими свидетельствами на изобретения СССР.
Материалы исследований используются в учебном процессе по курсу мелиорации в Университете дружбы народов и по разделу "Использование золошлаков в мелиорации" на курсах Международного проекта СССР/ЛНЕП "Окруяа'ощая среда и золошлаковые отходы".
Апробация работы. Результаты исследований докладывались: на Международном симпозиуме ЮНЕП "Окружающая срода и золошлаковые отходы" в 1986 г.;. на семинаре по гидродинамике академика П.Я. ІСочиной и профессора О.В. Голубевой (при институте проблем механики АН СССР ) в 1987-1989 гг.; на заседаниях Комиссии по системным исследованиям при'ВАСХНУЛ в 1986-1988 гг.; на научно-техническом совете института "Средазгипроводхлопок" в 1979-1982; в Московском гидромелиоративном институте в 1988-1990 гг.; в НПО по овощеводству "Россия" в 1987-1991 гг. и получили одобрение.
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 3 брошюрах (в соавторстве), в 10 статьях, 30 авторских свидетельсгвах на изобретение СССР, в 10 заявках на изобретения СССР. .
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти гдав, заключения, списка литературы. Содержание изложено наЗГИ Страницах машинописного текста, включающего