Введение к работе
" w "" I
Актуальность темы. Вьпросы использования и охраны природных вод приобрели в последнее время огромное значение. В ряде районов нашей страны возникли диспропорции между потребностями и наличием водных ресурсов. Широкое использование пресной зоды для промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных нуад приводит во многих случаях к снижению качества поверхностных и подземных вод . Это определяет настоятельную необходимость выявления изменений,вносимых деятельность!) человека в водный баланс, реким речного стока, качество поверхностных и подземных вод при различном уровне развития промышленности и сельского хозяйства. Большое значение приобретает задача прогнозирования изменений водных ресурсов отдельных бассейнов, регионов.
Практически любая хозяйственная деятельность человека ка территории водосборного бассейна прямо или косвенно воздействует на гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов. Однако, наиболее заметно воздействуют на качество воды загрязнения, которые поступают в водные объекты.с различными сточными водами и поверхностным стоком с территории.
В настоящее время,одним из основных видов антропогенного воздействия на состояние водных ресурсов следует считать сельское хозяйство, в частности, ороааемое земледелие.
Для большинства используемых способов орошения характерны большие потери воды. При этом непродуктивные потери вызывают такие нежелательные последствия как повышение уровня грунтовых вод, засоленке и заболачивание земель, смыв плодородного слоя почвы, эрозию, изменение солевого к биогенного состава вед
после их использования, вынос с полей специфических поллю-тантов - минеральных удобрений, пестицидов и гербицидов.
Все эти последствия в конечном счете отражаются на состоянии гидроэкосистемы региона в целом. Для того,чтобы прогнозировать будущее состояние гидроэкосистем, которые подвергается воздействии со стороны орошаемого земледелия, необходимо уметь прогнозировать оти воздействия, т.е. предсказывать когда, сколько и каких загрязняющих веществ поступит с орошаемой" территории р водоемы и водотоки.
Весьма эффективным методом для решения таких задач является математическое моделирование. При атом основным инструментом прогнозирования выступает имитационная система. Создание такого рода систем в области гидромелиорации и применение их для прогнозирования состояния мелиорируемых территорий, влияния гидромелиорации на количество и качество подэомных и поверхностных вод, имеет большее значение. Важными свойствами таких -систем, наряду с адекватностью представления моделируемого объекта, являются универсальность, возможность адаптации, удобство использования.
Основной цельр работы является разработка имитационной системы "Водно-солевой рэхим орошаемой территории" (ДИОРТ), позволяющей моделировать современное и перспективное состояние мелиорируемой территории, а также решать многовариантные прогнозные задачи.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: I. Провести анализ существуюїдих моделей и методов, описывающих процессы формирования и трансформации водного и солевого режима почвогрунтов в условиях орошаемого земледелия
-
Разработать принцип моделирования динамики вяагоза-пасов и содержания солей в почве для орошаемого региона.
-
Разработать структуру базы данных для информационной поддержки процесса моделирования.
-
Разработать структуру имитационной системы и выполнить ее программную роализацию.
-
Разработать принципы подготовки сценариев экспериментов и создать библиотеку шаблонов сценариев.
-
Провести апробацию для конкретного объекта моделирования - Нияне-Донской оросительной системы (НДОС), выполнить ыноговариантные расчеты.
. Методы исследований. В работе используется методология современных представлений о применении математического моделирования и математических методов в научных исследованиях. Использованы методы системного анализа, математического моделирования, методы теории построения больших программных систем, структурного программирования, теории баз данных, метода теории графов.
Научная новизна работы состоит в следущем:
впервые проведен столь подробный системный анализ мелиорируемой территории, опирающийся на ыатематическиэ модели,про-, исходящих на ней процессов;
впервые построена и оформлена в виде пакета программ, адаптируемого дль различных орошаемых территорий, имитационная система, ешсывакцая динамику водио-солзвого балзлеа орошаемой территории;
впервые проведены расчеты для территории Нгаше-ДонсйСй оросительной системы, позволяющие оценить состояние ыеяиори-
руемых ресурсов данной территории.
Практической значение работа. Выполнена программная реализация имитационной системы для моделирования водно-солевого режима орошаемой территории, удовлетворявшая современным требованиям, предъявляемым к прикладному программному обеспечению. Описана методика подгстовки и занесения информации в баз; данных при настройке системы на конкретный объект моделирования. Проведены расчеты для территории Нижне-Донской оросительной системы, позволяющие как делать прогнозы ее состояния для разных режимов орошения, так и выбирать желательные режимы. Имитационная система ДИОРТ используется на кафедре физической географии Одесского госуниверситета и в отделе мелиоративной гидрологии Государственного гидрологического института при моделировании состояния конкретных оросительных систем.
Математическая модель режима орошаемой территории исполь иована в качестве блока системы долгосрочного прогнозирования качества поверхностных вод региона, разработанной кафедрой прикладной математики и программирования РГУ и Гидрохимическим институтом Госкомгидромзта СССР.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на XII, ХШ школах-семинарах " Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования" (Дгр-со.1988,1989), Всесоязной школе-семинаре "Автоматизация научных исследований и проектирования АСУ ТП в мелиорации" (*рун-86, 1968), ни У Всесоюзном гидрологическом съезде (Ленинград 1966), конференции.молодых ученых ІТИ (Ленинград,1990),XI Бс< союзной школе по математическому моделированию сложных биологических систем (Звенигород,1989), на семинара отдела мелиор
тивной гидрологии ГГЛ, на семинарах кафедры ПМ и П РГУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, имеется 3 акта внедрения результатов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит но введеная, основных полс?.ек-.іл, БЬ'насішьїх.на защиту, четкрэх глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации 155 страниц. Список используемой литературы составляет 84 наименования.