Технологические основы эксплуатации ирригационных и мелиоративных систем в ассоциациях водопотребителей

Актуальность и востребованность темы диссертации. Опыт передовых развитых стран (США, Япония, Испания, Франция и др.) показывает, что наиболее эффективным органом при управлении водноземельными ресурсами на уровне землевладельцев являются негосударственные, некоммерческие и общественные организации. Деятельность этих организаций способствует равноправному распределению водных ресурсов, независимо от местоположения, типа и размеров хозяйств, предотвращению незаконных заборов воды, уменьшению объемов потерь оросительной воды, улучшению качества техобслуживание каналов, дренажей и другой инфраструктуры.
Ассоциация водопотребителей (АВП) Узбекистана - негосударственная, некоммерческая организация, занимающая промежуточное звено между государственной структурой управления водными ресурсами и непосредственно основными водопотребителями. Поэтому для повышения эффективности использования водных ресурсов в орошаемом земледелии и координации деятельности членов ассоциации в области водных отношений необходимо оснастить АВП современной техникой и технологией полива, а также методами и средствами управления водно-земельными ресурсами.
Указ Президента Республики Узбекистан №УП-1958 «О мерах по совершенствованию улучшения мелиоративного состояния земель и рационального использования водных ресурсов» от 19 апреля 2013 года, а также Указ Кабинета Министров Республики Узбекистан №82 «Об утверждении положения о порядке водопользования и водопотребления в Республике Узбекистан» от 19 марта 2013 года способствовали в выполнении данных исследований. Эти задачи направлены на смягчение дефицита воды путем внедрения усовершенствованных оперативных методов корректировки планов водопользования и оптимизации площадей сельскохозяйственных культур, повышения эффективности агротехнических и мелиоративных приёмов на основе методов прогнозирования динамики почвенной влаги, модернизации методов проектирования и технологии лазерной планировки.
Целью исследования является разработка научно-обоснованных технологических основ эксплуатации ирригационных и мелиоративных систем в условиях нарастающего дефицита оросительной воды применительно для АВП Узбекистана.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в следующем:
разработана методика водораспределения в условиях различной степени водообеспеченности способствующие повышению продуктивности оросительной воды и эффективному использованию водно-земельных ресурсов;
разработана методика прогноза динамики УГВ на фоне СГД;
впервые разработан метод определения эвапотранспирации с учетом развития корневой системы растения, наличия пахотного слоя и глубины УГВ;
впервые разработана методика по прогнозу изменения влажности на фоне СГД и применяемых технологий: традиционной технологии (корневой
- пахотный - подпахотные слои), послойно-поэтапном рыхлении (корневой
- подпахотные слои), глубоком рыхлении поля в невегетационный период для накопления влаги в почвогрунтах (пахотный - подпахотные слои);
разработана методика проектирования и технология планировочных работ на просадочных почвогрунтах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Предложена экономико-математическая модель (2) по корректировке планов водопользования в условиях дефицита водных ресурсов. Проблема оптимизации вододеления между культурами в условиях АВП и фермерских хозяйств может быть решена предлагаемой моделью, которая обеспечит минимизацию потерь от сельскохозяйственного производства при дефиците водных ресурсов. Что позволит повысить доход до 342400 сум/га (АВП «Сайрам суви» Куйи-Чирчикского района Ташкентской области) по сравнению с традиционной методикой вододеления.
2. Разработана экономико-математическая модель (3) по оперативной оптимизации площадей сельскохозяйственных угодий при дефиците оросительной воды. Опыт оптимизации посевных площадей указывают на необходимость диверсификации вида и сортов выращиваемых сельскохозяйственных культур, т.к. только за счет правильной диверсификации можно увеличить доход до 454 200 сум/га (фермерское хозяйство «Маматкул Жура угли», АВП «И.Мирзаев» Кумкурганского района Сурхандарьинской области).
3. Создана экономико-математическая модель (4) по оптимизации площадей сельскохозяйственных культур и объемов вододеления с учетом степени дефицита воды. Реализация методов оптимального размещения сельскохозяйственных культур и водоподачи в условиях дефицита оросительной воды позволило свести к минимуму ущерб сельского хозяйства в маловодные годы. К примеру, в фермерском хозяйстве «Саодат» АВП «Н.Мирзаев» Кумкурганского района Сурхандарьинской области экономическая эффективность после внедрения данной методики была на 821500 сум/га выше контрольного.
4. До сих пор при моделировании потока влаги, связанного с физическим испарением, не учитывалось его изменение в ограниченных пределах. В связи с чем, в данной работе учитывается изменение объемной влажности в пределах от влажности завядания до предельной полевой влагоемкости. На основе полученных аналитических решений влагопереноса в автоморфных почвах в начальный период развития растений и с учетом развития корневой системы, автором путем решения обратной физической задачи (по методике акад. Ф.Б.Абуталиева) определены физические параметры почвогрунтов рассматриваемых АВП.
5. Впервые получена аналитическая зависимость (12) по определению потока влаги (физическое испарение) на поверхности земли, учитывающей, как агротехнические параметры (глубина вспашки), физические свойства почвогрунтов и развитие корневой системы растений, так и изменение влажности в ограниченных пределах (от влажности завядания до предельной полевой влагоемкости).
6. Автором предложена аналитическая зависимость (15) динамики уровня грунтовых вод на фоне СГД в пространстве и во времени, которая существенно отличается от результатов П.Я.Полубаринова-Кочиной, принимающей среднюю глубину грунтовых вод, как среднее значение максимального и минимального УГВ.
Разработанное (трансцендентное) уравнение (16) позволяет определить уровень грунтовых вод на любой фиксированный период времени и является функцией пористости грунта, коэффициента фильтрации среды, интенсивности инфильтрации, испарение на поверхности почвы, междренного расстояния и критической глубины.
7. Автором создана математическая модель (17) изменения фильтрационного сопротивления и расхода СГД во времени. В отличие от работ акад. С.Ф.Аверьянова, принимающего фильтрационное сопротивление и расход СГД неизменным, автор доказал изменение фильтрационного сопротивления и получил зависимость характеризующую расход СГД.
8. Базируясь на полученной формуле динамики уровня грунтовых вод, автором впервые разработаны модели (23) и комплекс программ для решения задачи по прогнозу влажности для садов, виноградников и многолетних культур, т.е. изменения влажности в однородной среде. Результаты исследований показали, что снижение объемной влажности вблизи дренажа происходит быстрее, нежели в середине междренья.
9. На основе теоретических исследований получена зависимость (26 и 27) изменения влажности в двухслойной среде (невегетационный период, пахотный и подпахотные слои), позволяющая определять динамику влажности в процессе магазинирования в зоне аэрации «искусственных» зимних паводков, вызванных с переходом на энергетическое управление трансграничными водами.
10. Получено численное решение (29 и 30) задачи о динамике влагопереноса при послойно-поэтапном рыхлении на фоне СГД, рассматривающее наличие двухслойной среды (корневой и подпахотные слои). Решение задачи позволит оптимизировать глубину и сроки послойно-поэтапного рыхления, способствующие увеличению межполивных сроков. Предложенная методика моделирования влагопереноса при послойно-поэтапном рыхлении позволила получить качественно точные данные об изменении влажности по сравнению с ранее применяемой методикой (Бараев Ф.А. и Аббасханов М.)_
11. Разработаны математические модели (32, 33, 34), рассматривающие трёхслойную среду (корневой, пахотный и подпахотный слои), которые позволяют определить динамику влажности почвы на орошаемом поле на фоне СГД. Используя методику решения обратных физических задач теории фильтрации акад. Ф.Б Абуталиева, получены физические параметры почвогрунтов в разрезе рассматриваемых ассоциаций.
12. Усовершенствована методика проектирования (35, 36) лазерной планировки орошаемых земель на просадочных грунтах, позволяющая снизить объем земляных работ до 12-16% (АВП «Мухтарали Юсупов» Кургантепинского района Андижанской области). Разработанная методика планировки способствует равномерной просадке грунта и созданию устойчивой плоскости.