WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Прогнозные расчеты показали, что при фактическом мелиоративном режиме влажности в 2006 году влагообмен между зоной аэрации и грунтовыми водами составил 25 мм, вынос аммония и нитратов с моделируемого участка – 4,8 и 17,7 кг/га соответственно (при внесении д.в. 42 и 60 кг/га соответственно). Однако, с экологических позиций это не самый благоприятный вариант. Выполненные прогнозные расчеты показали, что при снижении урожайности на 5% представляется возможным уменьшить величину влагообмена до 6,9 мм за вегетационный период, при этом вынос аммония и нитратов снизится до 1,1 и 7,5 кг/га соответственно. Таким образом, при применении оптимального водного режима можно снизить вынос аммония на 3,7 кг/га, а нитратов на 10,2 кг/га, соответственно на 77 и 57%. Применение оптимального режима позволило бы снизить максимальную концентрацию выносимого аммония с 2,8 до 2,5 мг/л (рис. 8), а максимальную концентрацию нитратов с 17 до 16 мг/л (рис. 9). Однако, следует отметить, что даже при таком режиме, максимальная концентрация аммония превышает ПДК в пять раз.

Таким образом, разработанная интегрированная модель агрогеосистемы может быть использована для создания постоянно-действующих моделей конкретных мелиоративных объектов для обоснования норм и сроков поливов и внесения удобрений, обеспечивающих благоприятный мелиоративный режим с учетом требований охраны окружающей среды, а также для оперативного управления поливами и агротехническими мероприятиями с учетом складывающихся погодных условий.

Рисунок 8 - Расчетные значения максимальных концентраций аммония, выносимых на УГВ. Условные обозначения: 1 – для фактической, 2 – для влажности 0,7-0,8 НВ.

Рисунок 9 - Расчетные значения максимальных концентраций нитратов, выносимых на УГВ. Условные обозначения: 1 – для фактической, 2 – для влажности 0,7-0,8 НВ.

Выводы и рекомендации

1. Выполненный анализ наиболее известных математических моделей, описывающих фильтрацию воды и массоперенос в зоне полного насыщения, показал, что процессы инфильтрации и массопереноса в зоне аэрации указанными моделями или не рассчитываются, или рассчитываются в упрощенной постановке. Современные модели зоны аэрации, как правило, одномерны. Полнота учитываемых процессов и точность при их расчете варьируется в зависимости от конкретной модели: существует широкий спектр моделей - от элементарных балансовых до сложных динамических моделей. Однако недостатком практически всех моделей зоны аэрации является необходимость знания значения УГВ, либо другого параметра, задаваемого в качестве нижнего граничного условия, за весь моделируемый период. В последнее время создается все больше интегрированных моделей, объединяющих в себе модели грунтовых и поверхностных вод, а также зону аэрации. Однако, эти комплексы применяются, как правило, для моделирования гидрогеологических процессов и не моделируют ряд важных для сельскохозяйственных задач процессов, связанных с ростом и развитием растений.

2. В работе предложена интегрированная модель агрогеосистемы, представляющая собой модель агроценоза, сопряженную с моделью пространственной геофильтрации и геомиграции, и позволяющая обосновать основные параметры мелиоративного режима на землях двустороннего регулирования водного режима с учетом экологических ограничений.

3. Обоснован выбор математических моделей для моделирования процессов в зоне аэрации: влагопереноса, переноса и трансформации азотных соединений, водопотребления и урожайности. Для моделирования пространственной геофильтрации и массопереноса, была использована трёхмерная модель nMtWolf, разработанная Санкт-Петербургским отделением ИГЭ РАН, которая предназначена для решения трехмерных задач подзем­ной гидродинамики и переноса загрязнений в стационарной и нестационарной постановке при напорной, напорно-безнапорной или безнапорной фильтрации.

4. Рассмотрены основные концепции сопряжения моделей зоны аэрации и зоны насыщения. На основании существующих ограничений был выбран алгоритмический способ сопряжения моделей, позволяющий использовать модульный принцип построения модели.

5. Разработана оригинальная ГИС, обеспечивающая ввод исходных данных для интегрированной модели и адекватно работающая для выбранных моделей. Для удобства задания входных параметров в работе был выбран вариант с использованием аналогового подхода для задания пространственных и временных данных.

6. Проведена верификация как отдельных компонентов интегрированной модели, так и модели зоны аэрации в целом. Для этого использовались задачи, применяемые для верификации и оценки моделей, на основании концепций которых была построена разработанная модель. Предельные отклонения в расчетах испарения и инфильтрации на УГВ составили не более 4%. Предельные отклонения концентраций аммония и нитратов составили не более 8%.

7. Выполнены сценарные исследования на опытном участке Яхромской поймы и даны рекомендации о выборе водного режима, поддерживающего влажность почвы в диапазоне 0,7-0,8 НВ, что позволяет получать высокие урожаи (картофеля до 40 т/га, капусты до 90 т/га) при достаточно низких уровнях загрязнения грунтовых вод. При применении рекомендуемого водного режима можно снизить вынос в грунтовые воды: аммония на 3,7 кг/га, а нитратов на 10,2 кг/га (соответственно на 77 и 57%) за вегетационный период по сравнению с применяемой технологией.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

  1. Ромко А.В., Применение математических моделей для управления агроценозом на мелиорированных землях, Вопросы мелиорации № 1-2, 2005 г. с. 99-103.
  2. Яшин В.М., Ромко А.В., Формирование дренажного стока с мелиорируемых земель Яхромской поймы, Материалы молодежного форума "Агробиотехнологии и экологическое земледелие" (13-16 апреля 2005 г., г. Владимир), Владимир 2005, с. 102-104.
  3. Ромко А.В., Создание интегрированной модели агрогеоценоза на мелиорированных землях, Материалы международной конференции "Наукоемкие технологии в мелиорации", М. 2005, с. 385-389.
  4. Ромко А.В., Перенос и трансформации азотных соединений на мелиорируемых землях, Вопросы мелиорации № 1-2, М. 2006, с. 92-100.
  5. Ромко А.В., Обоснование режима орошения и норм азотных удобрений, Агрохимический вестник №5, 2006, с. 16-17.

Подписано к печати 09.04.2007 г.

Формат 60х84 1/32 Тираж 100. Зак. № 33

ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

127550, Москва, Б. Академическая, 44

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»