Введение к работе
Актуальность теки. Опасность возникновения биологических катастроф различного уровня, связанных с деятельностью человека, обуславливает необходимость развития и использования "экологически чистых" внерго- и ресурсосберегающих технологии.
Технологии, используемые при мелиорации земель, к которым относится бороздковый полив, определяют направление и интенсивность мелиоративного воздействия на окружающую среду и, прежде, всего, почву, как основной объект етого' воздействия.
Необходимость разрешения противоречия мезду стремлением человека сохранить окружающую среду для будущих поколений, с одной стороны, и удовлетворением потребностей общества в продуктах питания, с другой стороны, приводит нао к необходимости сформулировать требования, предъявляемые к мелиоративным технологиям.
Совокупность этих требований свертывается современной наукой в понятие - мелиоративный режим (И.П.Айдаров, А.И.Голованов, 1986г.).
Мелиоративные технологии самостоятельно либо в сочетании о другими технологиями или мелиоративными приемами призваны обеспечивать выполнение комплекса требований к управляемым факторам почвообразования. Выполнение етих требований, в свою очередь, должно обеспечивать расширенное воспроизводство плодородия почвы, получение рациональной продуктивности сельскохозяйственных культур при экономном использовании водных, земельных, внергетических ресурсов о компенсацией возможного ущерба, наносимого природе .(А.И. Голованов, 1992г.).
Использование расчетов, основанных на упрощенных представлениях о физике процессов переноса влаги при поливе вместе о несовершенством самой технологии приводит к несоблюдению мелиоративного режима на орошаемых землях, нерациональному использованию водных и земельных ресурсов, потерям урожая, ухудшению плодородия земель.'
Таким образом возникает объективная необходимость развития современной интеллехтульной поддержки новых технологий, разработки более совершенных способов расчета, математических моделей, позволяющих адекватно описывать, прогнозировать и анализировать
возможные варианты развития ситуаций, возникающих при поливе.
Такие модели являются мощным инструментом исследования и позволяют не только раосчитывать и подбирать варианты оптимального сочетания технологических параметров, но и давать еколого - экономическую оценку мелиоративного воздействия на окружающую среду.
Настоящая работа является продолжением проводящейся в МГИІ серии исследований по углублению теоретических основ еколого -вкономического обоснования мелиоративных технологий, призванных обеспечивать мелиоративный режим сельскохозяйственных земель.
Целью работы является создание методики расчета и подбора оптимального сочетания технологических параметров бороздкового полива на основе имитационной математической модели, адекватно описывающей движение воды в борозде и почве при поливе.
Задачи исследований . в соответствии с целью работы формулируются следующим образом:
провести теоретические и полевые исследования процессов движения воды в борозде, переноса и перераспределения влаги по почвенному профилю в створах и по длине борозды;
провести теоретические и полевые исследования влияния вффекта бокового растекания на впитывание из борозд, впитывания из борозды ігри переменном смоченном периметре;
-'разработать математическую модель бороздкового полива, алгоритм решения дифференциальных и интегральных уравнений, описывающих динамику влагопереноса в почве и борозде, и реализовать их в виде программ для расчета на ПЭВМ;
оценить влияние изменчивости водно-физических свойств почвы на расчет технологических параметров бороздкового полива;
разработать и реализовать сценарии использования разработанной методики- для определения раочетной обеспеченности водно - физических параметров почвы.
Методика и место проведения исследовании. Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях на опытном участке МГШ, на землях совхоза' "Москва" Андижанской области- УзССР в 1983-1987Г.Г.. .
В процессе работы над диссертацией нами использовались современные методы экспериментальных и теоретических исследований, ЭВМ, современная измерительная техника и оборудование.
Лабораторные работы с использованием стандартных методик по
г,
определению водно-физических свойств почвы опытного участка проводились в лабораториях ШУІЇЛ и института "Ферганагипроводхоз". Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработана имитационная математическая модель переноса воды и влаги при поливе по бороздам, в основе которой лежат современные представления о физике протекающих при поливе процессов.
-
Получена аналитическая зависимость, позволяющая давать адекватную количественную оценку впитывания из борозд при переменном во времени смоченном периметре.
3- Предложен способ комплексной еколого - экономической оценки конкретной мелиоративной технологии, позволяющий определить сумму приведенных затрат при проведении полива, включая компенсационные затраты на восстановление плодородия, оценить вклад реального полива в накопление урожая сельскохозяйственной культуры.' К. Проведена серия расчетов, результаты которых позволяют: оценить влияние неоднородности водно-физических свойств почвы на расчеты технологических параметров бороздкового полива; определить расчетную обеспеченность водно-физических свойств почвы. Практическая ценность работы заключается в том, что:
-
Разработана методика расчета и подбора оптимального сочетания технологических параметров бороздкового полива.
-
Получена аналитическая зависимость, описывающая процесс впитывания при переменном во времени смоченном периметре.
-
Установлено, что при изменении коэффициента вариации емкостных показателей водно-физических свойств почвы в диапазоне 0.06 — 0.12, а коэффициента фильтрации - 0.3 - 0.9, коэффициент вариации такого технологического параметра, как время добегания изменяется в пределах 0.019 - 0.05, а коэффициент вариации времени полива при тех ке условиях изменяется в пределах 0.3 -0.7.
-
Определено, что минимум потерь поливной воды при минимальном, снижении продуктивности растений удается получить при технологических параметрах полива, оптимизированных для 25 обеспеченности значений водно-физических параметров почвы.
-
Методика расчета и другие результаты проведенных исследований могут быть использованы при обосновании технологических параметров ' полива, при проведении расчетов оценочного и прогнозного характера в современной практике проектирования, в качестве инструмента для дальнейших исследований особенностей
движения воды при поливе по бороздам, в качестве средства обучения при подготовке специалистов соответствующего профиля.
Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в статьях, научно-технических отчетах Проблемной лаборатории и ШСа МИШ (в соавторстве). Результаты исследований докладывались и обсуждались на научно - технических конференциях МГУП в 1987 -1993г.г., на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия" (Москва, 198Эг.), на Всесоюзной научно - технической конференции "Повышение еффективнооти использования водных ресуроов в сельском хозяйстве" (Новочеркасск, 1989г.).
Основные результаты исследований нашли. применение, при разработке проектов комплексной реконструкции орошаемых земель в Ферганской долине, проводившейся институтом "Ферганагипроводхоз". Чаоть результатов исследований в . виде отчетов по НИР была передана в САНИИРИ.
Объем и структура работы. Диссертация содержит 208 отраниц машинописного текста, 70 рисунков, 13 таблиц, описок использованной литературы из -116 наименований.