Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Формирование водопотребности для орошения как основа управления водораспределением в зоне Северо-Крымского канала Республики Крым

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Формирование водопотребности для орошения как основа управления водораспределением в зоне Северо-Крымского канала Республики Крым"

лклтигя аграрных аш ГИЦГОГЕХШЯ и келяорацвя.

На прзпзн руиолпси .

ЛЭОЕВСХНН . Валерий Ява/шин

оармитмпЕ ¡юктггЕглосги ш

ОРСШИЯ - КАК (ХШЗА УПРАВЛЕНИЯ

ВатРЛСПРЕВЕЙЕВНЕМ В ЗОНЕ СЕВЕРО-

кртеаюго КАЧМА рвспГБлнт та

Слоцяальность Об.01.CS. - кзпмораиия и орогаеноя .

венпепзлно

ОВТОРЕФЕРПТ

нясмртаиин на соискание учвноЯ стапвии , кандидата техническим паук

Ким, 1994

УКРАИНСКАЯ ИНСТИТУТ

Л П

<■, г»

Диссертацией является рукопись.

Диссертационная работ« выполнена а Институте гняротиини-ми и ивлнорацни Украинской йкадапии аграрным науи

Научный руководитель

Официальные оплоиантш

док гор техническим наук, профессор ОСТАПЧИК В. П.

академик Инженерной Академии, члвн-мор, Международной Инженерной Акадении, контор твхнйчискни наук, профессор КИЕНЧУК Я. О

кандидат технически» наук

яелявский в. в.

Ведуяая органивация

- Госволхое Республики Крым

Залита состоится J* t<lCí-fA 1994г. в jo часов на ва-ссдании Специализированного ученого совета К.OSO. 56. 01 ло при— суждению ученой степени кандидата технических наук в Институте гидротехники и мелиорации Украинской Академии аграрным наук науи.

Отаывы и ванечания на автореферат в дэух окзвнплярах аа-веренныа печать«,просми направлять по адресу а£520£2, Киев-гг, ул. Сасильковская,37, ИГмП УДЯН,ученому секретарю слециалиаиро-eatióro совета. •

Р диссертацией гсожио ознакомиться о библиотеке института. Автореферат разослан " ^ " $ Л 1ВЭ4г. .

' Ученый секретарь Специализированного совета кандидат Свльснохоэвйстоанныи наук,старвий научный сотрудник

Я. М. Фенанко

- 3 -

ВЗЕПВЗИЕ

Лгг.уеиышагь ПдЛЫ. Главными трсбовзниянн, которые явпяится к оровению с поаиций ононопической о**ентивности и экопогичэской безопасности, являются получэниа высоких прибавок урожая и дополнительнс 5 чистого дохода при окономмом расходовании ороситвпьной вод«,энергии и других рзсурсов и при .сохранении и г.оаывэнии плодородия осиэпь. Мдоду тан на практике часто до по/ айны забираемой о оросительные системы воды теряется на сбросы и Фильтрации, выэыое быстрый подъем УГВ »который является одной ио причин снивенип плодородия венет» и получения'' недостаточной урожайности.

Низкие коэффициенты нспольвсвании оросительной воды и ватрачивааной на за подачу онергии, наряду с нвсоэвраснствои конструкций оросительной сити и недостатками тоинини полив*, обусловлены водопод^ей а ороеительныя системы и в коаяйства вно соответствия с твиучяй потребностью на эдконанднык ммо-аествак полэй.

С учятом этого, обосновании и разработка прпктичаско- ■ го метода оптииельного оперативного управления мексистемнын водораспредэлениен является актуальной эядачай, пр|- 1ретдоЙ особугэ остроту в условиям энергетического кризиса.

Р2б{Х?'Л заключатся в научной обосновании оперативного управления иожсистенным зодораспроделэнием на крупных оросительных системах Украины, ойаспечивеювего вы^окоа^Фактив-ное использование воднык и энергетических ресурсов.

• Для реалиаацми отой цели были раоаны следуиаив «адячи»

- исследованы яаноноиорности пространственно-временной вариации «орячрованмя водопотребностм для орэзэнмя на крупной ороиаемом массива;

- обоснованы требования н оптимальному упрззлвни» ¡^«системным оодораспр!7дэяанион|

- определены равнары потерь поды и очертим, нг> блюданчеиесп при прииеняиавкся детерминированном упраэлрнли родораспредела— нман|

- разработана концепция ин»ормацмонно—вычислительной системы ресурсосберегающего оперативного упр«впкния ч1?исистя»кын

водораспределвниен.

Б наивагла айоравач^скоЗ остш исследований использованы апеианты теории вероятности и математической статистики, положения принладной г.ибе. етиьи, учение о движении опаги в системе почва-раст.внйя -атмосфера и методы его чанти«икации.

Ш;лсд-И4.£сна£ оскала t¡£CJ£!$Q2a¡?¡UÜ состояла о использовании положений теории при I

- ретроспективных расчетах головых сунн и сееонных динамик дефицита еодопогреблекия орошаемых культур метрологически аттестованный биоклиматичеснии методом|

- .¡«налива прос-транственно-времанной вариации водопотреб-Ности йпп ороазнмп на внутри- и иеинозяйственнон, а также мвж-системнои модулях]

- обосновании необходимости замены детерминированного управления водораепредаланнцн динамическим и разработке в атим целях информационно-вычислительной системы.

Объекшами ИССЛ££ОВШШй являются природные процессы Формировании водопотребности для орошении и практика водораспра-деления в зона Северо-Крыиского канала (СКК).

М$&8риахсмг1 UCCJtiaQOSaiUtü. послужили многолетние данные метеостанций Степного Крыма ва осадками и «-акторами испарении, сведения о почвенно-гидрогеологическнх условиях,о структурах nor wo, о КПЛ оросительной сети и Фактической оодопо— даче на орошение.

¡ЗаурШСт ЧХШИЗКЛ. 1. Установлены закономерности прост- ' ранственно-врененной вариации «авторов Формирования водопот-ребности для орошения в зоне СКК, представительной для оросительных систем степи Украины. S. Установлено существенной влияние орошения больного массива на региональные климатические условия. 3. Установлено,что практикуемое управление иежсистенным водораспрвдапением .по лимитам водоподачи приводит к большим потерям воды и онвргии. 4.' Обоснована методика годового планирования водоподачи в зоны YQC - учетом систематических различий в климатических условиях.5.Разработаны принципы оптимального динамического управления иежсистеинын во-дораспределением в соответствии с реализуемыми ИВС "Полив"опе-ративньти прогнозами водопотрвбности на подкомандных множествах полей.

ирС^ЛСЛ ЗСЩИлт. Научное обоснование дифференцированно-1 го годового планирования водоподачи о зоны управлений оросительных систем (УОС) и оптимального оперативного управления нежсис-темным водораепределениви с учотом текущей потрзбмпети на под» командных множествах попей.

Л£С№ЗДЧ6С»23 ЗИОШШКГгН раб&Ы. Использование дифференцированных по зонах УОС режимов ороаенмп даст возможность составлять отвечавшие иестиыи условия« планы водопользования,иан предпосылку дп« адви ггиого водораспредепокия в оросительный период. Ввод в действий подсистемы ИВС "ПЬпив" ппп оптимально го оперативного упраяления межсиетвмным вояораспреде.1ениеи обеспечит зконом'й» во влажные и срэдние годы до 10-15* оросительной воды и энергии, что будет способствовать сбережению, плодородия земель и лооыяению экономической эффективности оро-иения.

Р2СШ.!ЗСЩ}Я рзЗСУМ. Рекомендации по диФлерэнцироианнону планировании водопользования переданы Г сводиоау Крыма и включены в иэдаииуюся "Научно обсснованиу» систем, земледелия в Республике Крым". Концепция оператиэиого управления ме:*-систвмным водораспредвленивм передана в качестве основы твх-задания отделу РСУ ИГиМ для разработки соответствую ?й подсистемы ИСС "Попив".

А'рсбО.рйбСГН. Основные положения , изложенные в работе, были доложены и получили одобрение Всесоюзной вхолы по организации водопользования и водоучвта на мелиоративных системах (Новочэркаек,198£г,),на республиканском сэнинаре работников эксплуатационных организаций (Киев,1393г. ), на научно-техническом соееяании в Крымском СХИ <Син»^»рололь ,1333г.>,' совещаниях в Крымском облвздхоэе (Симферополь, 1933-1994п-. ), на международной конференции (..зреон, 1993г. ).

Содержание диссертации "тражено а 7 статьях.

Отфукяущ и СС^'ЛЗ- Диссертация состоит из »веле-

ния , четырех глав, выводов и списка литературы, который вклк-чает 30 наименований. Работа иалоугана на 123 стр. машинописного тэкста,включая 27 таблиц,18 рисуннов.

С О я В Р иA S Н Е Р А Б О Т Н

' Во введении представлена эбаая 'характеристика диссертационной работы« актуальность темы диссертации, цель и задачи исследований, научная новизна и практик сиая значимость ик результатов.

1. Управление водордслределениеи, практикуемое е вонв СИК и задачи иссладог-ияй по его усоварванствованик»

Цель» орошения является ловывение урожайности сельскохозяйственных культур посредством регулирования поливами водного режима почвы. @ соответствии с теорией оровения, разработанной Й.Н.Костиковым, С.М.йлпатьевыи, Р.Р.Гарднером и др.,достижение отой цели при минимальных затратах воды,анергии труда и . др. ресурсов, рри сбережении плодородия земель возможно, если запасы влаги в активном слое поддерживаются в пределен оптимального диапазона:

WW > Wi > W¿pf МЛ/га. (О

где Vvfjrffi, ~ вапасы влаги при ПЛВ и критической влажности.

При W. >\\fgp избыток влаги теряется на Фильтрацию и сбросы, нанося вред плодородии роча. в при Ht <Wr.p растения замедляют рвет, снижал урожайность. Некоторое понижение W¿ относйтель-ноiYnp допускается в некритические «азы развития культур в целях лочво-и ресурсосбережения (В.Я.Писаренко).

Соблюдения условия (1) на множестве попей ороааеного нас>

сива осложнено тем, что изменения sanacos "влаги на них складываются по разному, в зависимости от биопогии культур, по'чвен- | нык и гидрогеологических условий, параметров Техники полива, a более всего - от вариации прихода осаДков и «акторов мсла-рения. То есть, ороввнир на Украине является динамической управляемой системой. Поэтому оптимальное управление орошением на веек поляк орошаемых массивов стало возможным только с соада-нием информационных систем оператисного планирования поливов -сначала ИСС 0П0 ,затем ИБС "Полив"(В. П. Осталчик,Л.й.Филиппенко, B.fl. Костромнн, М.Ноймайер, В.fi.Бабич». В 19ЭЗ г." ИВС "Полив"

обслуживала £50 тис.га о аонв СКК м 60 тыс.га в Днопропеетровс- ' ной области. Госномводхоа Украины принял роявниэ о расиирении о» приианонии.

Но ИБС "Полив" ревант задачу оперативного водоряспредепс-нип только на внутри- и мажхоэяйствэнном уровня. Тогда как а зоне СКК водораспрэдялониэ ос^ леетвлиется на дрввовндной сети водоводов с четырьмя иорархичвехими модулями! внутрихозяйственный, мйккозпйстванмый , можсистемныЯ (между зонами УОС) и модуль водозабора э магистральный канал.

Очэвидно, что главны» критерием аодорао .сделенип на все <

модулях должна быть опяративно прогнозируемая водолотребность i.

для проведэния попивоо на поднонандиык кнояаствак полой."

Но для нежсистэмного уровня методы опаративного упрвэлв-ния Еодораепредчлониан лона на разработаны.Оно осуществляется по прежнему в соответствии с Уставом эксплуатационной службы органов мелиорации и водного хозяйства (1971) по лимитам подо-подачи, устанавливаэным для всах УОС по »-of iynai

Qtún ЛА w

гдэ - эксплуатационный гидромодуль,л/(с га)| F - оровэвмея плодадь,га| р - КГ)Я сети.

" Этот подхед был принят о пвр-.юд массового crpoi вльства ороаонмп, когда но Svino eqo ми теории оптимального управления им в стопной аонв, йи ЗВМ для его реализации,Усилия специалистов, даваиэ положительные результаты,были направлены тогда и* безаварийное управлении потоками зоды на оросительной сети и. на его автоматизации ( Я. В. Бочкарвв, П.И.тапенко,П. <»,Кнои-чук и др.)■й упоиянутоз детерминированное планирования распределения воды было заимствовано ив практики орожония аридной зоны Средней Озим,где погодныч услооия и иод накопления дефицита недопотреблении кулцтур иа года а год циипичэски поэторгч»тс:п. Тогда как ороаенмэ а степи V .раины явпяатся динамичаской системой, а связи с чям управлений им должно осуе<?ствпптьсп с рилг.и-аациай показанных на схеме пункций (см.стр. 0).

Изложенное дааапо основания предполагать нзпичие икс тематических несоответствий лимитов еодомодачи текуяей ыодогс>тр»6-ностн на подкомакдных полях и связанных с отмм аначи г«?пьны.< потерь воды и затрачиваемой на ее подачу .энергии rjro ouptv-ie--лило названные вылг» цель и задачи ^чесертаимонной ¡iaso^w.

- а -

0 Оперативное планирование

б С поливов и водораспрадвпвмия

р в

ft я Регулирование водоподачи в

т s соответствии с планом

н ь

а Контроль реализации плана

я

£.' Объект исследований и методика их проведения.

В.1. Набранный в качестве объекта исследований комплекс оросительных систем »омы СКК по организационной и функциональной струнтуро, по конструкциям и техническим параметрам оросительной -сети, как и по природным условиям орошаемого массива является представительным для других крупных оросительных систем Украины. Орошаемая плонадь вон 355, £ тыс. га, магистральный канал имеет длину 402 км. Территория зоны простирается на SSO ПК с запада на восток и на 200 км с севера на юг. Протяженность водоводов оросительной саги - В699 им. Регулирование движения воды е ней осуществляется 13£,9 тысячами сооружений Поливы выполняются с понояью 4450 дождевальных машин.

Обций объем водозабора в 1993 году составил 2,4 млрд. м . в т. ч. на орошение £, 2 finpfl, и*. Пропускная способность нагие

а

трального канала на границе Крыма до £50 м/с. На fia* плодади вода поступает с механическим подъемом, на что затрачивается около О,S млрд- кВт. ч. алвктроэнергии. На плошади £00 тыс.га построен дренаж.Обцее количество орошаемых хозяйств - 1S4, а орошаемых полей - около 5 тысяч.

Управление мвжсистемным войораспределением осуществляет служба водопользования Госводхоаа Крыма, а нехозяйственным -'-"аналогичные подразделения il УОС. Операт* чое планирование внутрихозяйственного родораслределвния выполняют республиканский центр и девять районных бюро ИВС "Попив". Начато внедрение подсистемы планирования межховяйстванного водораспределения.

На территории зоны СКК расположено Ö метеостанций: Ииунь, Черноморское, Раздольное, Джанкой, Евпатория, Кпепинино, Ник-

негорский и Владиславовна.

2.2. В соответствии с целью работы -научным обоснованием необходимости замены детерминированного управления межсмстви-ным водораслредплвннеи на динамическое, оперативное - методической основой исследований являлась прогнозная акстраНоЛяция на перспективу выявленных в ^етроспентиве явлений и закономерностей. Исходными данными для ретроспективных расчетов водопот-рвбМости для орояенип явилисы. структуры посевов в зонах УСС ' за 1981-199О гг. |денидные данные метеостанций эонЫ СКК по температуре é", С| относительной влажности Г , ; дефицитам еле -' ности воадуха c¿нб| по осадкам ft , им и количвстоам дней с осадками Sones 1 нм, | сведении о еодно-|»и8Мчесних свойствах почв , о езвеиенньж глубинах залегания грунтовых вод и весенних запасах влаги о почва W»,

Декадные дэфициты водопотрябпения ü расчитывались по Формуле!

D¿=£¿-(/i-*4)-ói, С3).

где - Фильтрация и сбросы осадкоз, a - суммарное испарение.

Динамика запасов влаги определялась по балансовому уравнению!

Н i (fe »» (*}.

где'л^ _ »апасы элаги в нонип 1-ой и предыдущей декады, равные i< "и, где /} - активный спой почвы, н. 1 ^t - плотность почвы, т/и | JS - влажность почвы, - поливная норма.

Суммарнов испарение для ревения уравнаний (3) и <4) рассчитывалось по усовораеиствоеаннону'биоклиматичвекому методу <В.П.Остапчин, Л. Д. Филиппенко)i

S¿ -E'i+B^il -Ha £o¿ 4fi - <)(u * (sj.

г1 С

где - испарение с части п< я, покрытой растениями];^'- испа рение с лочвы| (р — показатель покрытия поля рас гениями *Р-С?г,/0(>;

где С1»~ проективное покритчэ поля растениями; испа-

ряемость, вычисляемая по Н. Н.Иванову:

E0¿ = 00005(2 5-+ ¿j *(юо -rt)} мм/а?*. (6).

Расчеты выпопняпись на ПЗЙМ с помойьн» ра ара бот-зимы« отдм-лом АСУ ИГмМ програьм ИБС "Прсн?кт'\ При этом знлчени-ч H¿ ^í* и другие? параметры .эстон.атичосм* пол'^'рлпись иг? Н-'н

ныи ИВС применительно к видам и «asan развитии растений, наступление которым устанавливалось по накоплению сумм температур от начала вегетации. Методика проела многократные испытания и метрологическую аттестацию. Локаватели тактической водо-,подачи в хозяйства и воны УОС с 1981 пс 1930 г. были взяты на отчэтной документации Крымводхсза. Анализ полученных рядов данных был выполнен с примененном методов математической статистики .

3.- Исследования «акторов, обуславливающих необходимость оперативного планирования мвжсистеиного родораспрэде-пення о воне СКК.

3.1. Зона охватывает степную часть Крыма, включая Приси-вавскум низменность, Тарханкутскуи и Центрально-Крымскую воа-Вывенности, Евпаторийскую, Ольминскую, Сеноро-Восточную равнины и часть Керченского полуострова. Рочвы- тяжелые,влагоемкие. На возвышенных элементах рельефа преобладают юиныэ и другие черноземы,а я Лрисиоаиье - темно-каотановые и комплексные почвы. В пределам названных регионов они гомогенны. И все ко полезная влагсйикость ми варьирует в пределах 14-1054. Поэтому при планировании полисов необходимо учитывать водно-фйеичес-киа свойства почвы каждого поля.

На 14.3/í валовой площади зоны грунтовые воды выае 3 м.

Климат очень аасувпивай, умеренно жаркий с мягкой зимой. D период с t >10°С средняя сумма суточных температур составляет, 3.3-3.4 тыс. °С. Повторяемость засух в течении "периода вегетации - 30-50*. В году насчитывается .13-30' суховг"чых дней.

3. £.' Водопотрейность в зона СКК Формируется под действием трех групп факторов«

1)систематическими являится-распопо^ение зоны между 43°и 46° 13 с.ю.| преобладание сухих жарких северо-восточных ветров, эпизодически прерываемых вторжениями влажных воздушных масс йт-лантики| а так«Ь наличие на иге барьера Крымских гор. Под действием jítmx' Факторов средняп за апрель-сентябрь сумма испаряемости ZEa изменяется от 850 мм на Северо-Востоке до 700 ми на Западе, а сумма осадков ¿P - от 150 им на западе до 270 в

Предгорье. Совокупной влияние их на водопотрвбность охаракте'ри- • вовано приведенный на рис.1 районированная боны по новффмцквм-тан увлажнения периода еегвггации» .

где \%/0 - срэдмий запас активной влаги на 1 апреля, им.

Картограмма похааыэает, что наибсльяал потребность в оро-яянии на Севере полуострова (/('у» 0.33). К !5гу она увеличивается до О,5|

2> воамудоюдих воздействий атнос^зрных процессов. Вполне данным м/с Клепинино показываэт, что ноив^иционт i вариации испаряемости Vd~(6£a :колеблются по дякадпм от 12 до £<f >С, а осадков - от В1 до 1Б1 К . Под впипниам втик колебаний ороситгпьныо кормы культур варьируют по годам о 2-3 разе, я оптинальиыэ сроки пепинов, даяо при одинаковом их количэства, никогда на повторяется. Эти ч>экты ROKnavssawT необходимость оперативного планирования пелиесэ, но на ник накликиваются изменения водопотрвбности на полях |

, 3> дефициты ведопотребленмя на полях Формируются под действием группы дискретно-рассеянык ¡»янтороэ! биологических особенностей оровавмын культур,измвняикихся в онтоганэзо (начало и продоляительнссть оросительного пориояа и нритичэс их ваз, динамика строения кормовых систем, ход проективного покрытии поля и др.>|водно—физических свойств почз и гидрогеологически« условий|паранетроа техники полива|урочня вояообеслэчэнности севооборотных участкоа, к который относятся пот^вактичяскик сроков проведения и норн поливов,яр.

В связи с отими Факторами м условиями в г,»Soft момент времени вегетационного периода <за иенпиччнипн ранкзй зеекм и редко случаюяихся периодов обложных дождяй),ороааамыа массивы VOC . и зоны СКК в целом представляя. собоя пеетру» мозаику сотан и тысяч полей, каидсч из нотог -ix имеет свои влажность, свою интенсивность испарония и свои требования к параметрам орозяния.

3. 3. Лля оценки пространственной изменчивости мятяорс'логи-ческик Факторов регионального Формирования ьояопотробности дпя ороявния по данным А—мм метеостанций,орэдстдвитрпьмих дли 10 цон УОС, били вычислены за периоды вегетации 1*331-1990г. ло озимой пканице, кукурузе на зерно м пожнивной кукурузе г-^/чс.пые? суммы осадков,исларяоности и дефицитов годолотравления (табг. п.

1.Припер .пространственной вариации опвнвнтов метро ■ гичвского режима и дефицита водолстрабления в период вегетации нукуруаы, 1901 год

I 1СуМ1.а1Сумна(ДвФИ-Юбас- I

NN1 '.'*"' 1осад-1испа-|цмт I пв> к-1 . I Метеостанция 1коа 1ря«м.Iводо-1ность I Характеристика

пп1 . '«-п 'с-г 1лотр. I I периода

{Ц ,

I ИИ 1и1/г«1и^/га1 * I

I

1. Инунь 76 6280 3490

2. Черноморское 136.7 3000 £310

3. Раздольно« 104. £ S7S0 £810

4. Джаикой 101.1 ,6200 32S0

5. Евпатория 124.6 £030 £500

6. Клепинино ' 106.7 6290 3620

7. Нижнвгорский 123.1 S920 2140 в. Владиславовна 02.9 S930 3300

9В.1 остро-аасуаливый 66.9 . среднесухой 63.4 '-"-

84.8 среднвсухой-

остро-засуаливый 78.2 среднесухой В7.£ остро-аасу«питий 42.0 средний ■ 91.9 остро-аасуаливый

В среднеи ' 106.9 5930 3000 76,6 среднесухой Квадратичвскир -

откл. , мм 20.8 1110' S10 - -

Аналогичная пространственная вариация по «омам УОС маааанмых-показателей наблюдалась во все рстапьные годы и по всем трем культурам.П наибольшие ва 10 лет отклонения от - и/с Клепинино годовым сумм двфицито» составили -34.6 * по м/сЧерноморскоа •♦■49.5 * по И/с Джанкой.

''Данные и/с Клепинино взяты выиэ в качестве базы для сраь .нения, так как она расположена э центре тяжести воны СКК, и потону, что при обосновании водообеспечвнности построенным в аоке СКК оросительных систем делалось допущение о ее представительности для всей равнинной части Крыма. Как видим,ото допущение было не правильным.

3.4. "Разработчики методов прогнозирования рациональной еоиообеспаченкости проектируемых оросительных систем <С.М.

- -

Плпатьзв и др!) высказывали предположения, что с вэодом а действие нрупныи оросительных систем ояидаэтеп смягчаюдае влияние оровения на климатически» условия. Сравнительный ' анализ ергднедекадных данных наблюдений 7-ми ив-птостанций, распопоиам-ных в зоне, и 2-х вблизи во гре. лцы (Симферополь и Белогорси), показал, что суммы декадных температур воздуха аа период с 1 anpenn по 30 сентября практически не изменились.Тогда цок суммы осадков по S станциям оокы СКК <принорскиг» м/с Евпатория и Черноморское не учтег i) увеличились э среднем на 0.9* при колебаниях от S. 2 до 17. ОХ. Средний дефицит относительной рлаянос-ти воздуха (lOO-rí уменьвмпся на 7.1 относительная процентов при вариации от 4,0 ло 16. 5*. Я оти изменения повлекли за собой сиияонио испаряемости Г„ по 6 станциям а среднем на 10.2* при колебаниях от 4.3 до 16. ÖS. Во веек вести случаях «актический критерий существенности ¿(fe оказался оыяч табличного ¿as " 2.11« Тогда как по м/с Симферополь,Белогорск и Евпатория ияненонип^ оказались несущественными. Это подтворкдаэт,что откечаккыа изменения испаряемости произояли под влиянием ороаэния. а на обцих изменений климата.

Лля определения уровня плияния климатических изменений были.вычислены 21-лсгнма ряды ороситппьных корм пнаницы озимой, кукурузы на зорко, свеклы кормоасП, ляуврны 8-4 года и кукурузы пожнивной до начала массового орояония - а 1946 по 1566 гг., и в период - е 1970 по 1391 гг. Диализ получэннык данных показал, что по пзашицо озимой иэменлниэ оросительных норм оказалось ннбольаим и наняло знак - от -9.3 до +2.6 Умоньвэния оросительных норм кукурузы составило о средним 3.9Я и дпя м/с Клелинино и Ниямогорский оказалось •насуееетеэнмым. Но' оросительные норны свенпы, тзцврны ' и пожнивной нуиуруеы редуцировали в ерэднен на 6Х (при t ¿мацим по станциям от 2.9 до 14.0), 3.7 % (от 5. IG. 0) и 1S. 6 * <от 7,9 до 27.0). По

всем метеостанциям умвньоения существенное.

Данные показывают, что уманьавнив ороситвльных норм при-впось в основном на икть-сонтпйрь,т.а. на наиболее засуол-чиум часть пвриода вегетации. Это создает значительный розарв для зконоиии водных н энергетических ресурсов,но освоить его возможно только при оптимальном оперативном управлении аодорас-предолением на всех модулях оросительных систем.

3.S. Изложенные s глас» 3 закономерности Формирования во-допотребности являются основаниями для следующим требований i практике.орошенияi

- необходимо огкавагьсп от планирования водопольеования в sohb СИК на основании единого гидрок дуля и перейти и исполц оовани» дифференцированных по УОС вероятных режимов оро>ения| .- перехода от иежсистенного водораспределения по- лимитам водолодачи к оптимальному оперативному водораспределвнию с учетом тенумего прогнозировании водолотрвбности на подноианд-нык множествах полой.

4. Использовании вояь! при ивжсистеином водораспрвдвлении по лимита» И предложения по обеспечению перехода к оперативному управлению.

4.1. В качестве исходных материалов для оценки уровня использования в еоне РКК ресурсов орошения в 1903-1990 годах были привлечены>данныэ о ппоцадях орошения и структурах посевов по УОС| данные метеорологичвених наблюдений, необходимые для расчета дефицитов водопотребления культур усовершенствованным бмоклинатичесими методой (п. 2.£)(нормативно-справочная информация №С "Проект" (данные Госводхоза Крыма о Фактической водо-лодаче на плоазди под основными культурами и на влагозарядку^

Вычисленные биокпиматичрекин методом аа бее годы показатели водопотребности сравнивались с Фактической водоподачвй.

Анализ материалов, относящихся ' н Крыму в целой показал, что общий родоеабор колебался в рассматриваемых "годах в предала« от £760.4 <19B3 г.) до 335&. 4 <1930 г. > млн. м .

Нелроиеверительные расходы к потери на ие«- и внутрихозяйственной сети с 19S3 по 1990 гг. уменьшилась с £7 до 2£*. Водоподача на орошение (за вычетом потребления на водоснабжение и потери) составляла в сроднен 6354 от г'вего водозабора.

Первая оценка использования воды была сделана с допущением о рэпреовнтативности показателей водопотребности, расчитан-ных по данным м/с Клепинино, для всей зоны орошения, т. е. было условно принято, что имеот место только временная вариация водопотребности. Уже при таком подходе оказалось,что размеры Фа-

ктически поданных оросительных норм и ойних объемов водоподачи во влажных 1933, 19S5, 19В0, 1939 гг. и в среднем 1990-н чанного превысили нормы и объемы водопотреС-ности. Избыток ее в еа-

3

мом влажном 1988 г. достиг 190 млн.и .Тогда как в среднесухом 19S4 и васуаливом 1906 годах объем?, водоподачи оказался недос-1 таточнын.При этом связь уровней Фактической водоподачи со статистической обеспеченностью естественных двФицитоа водопотрэб— ления описывалась уравнением линейной регрессии с коэффициентом корреляции 0.9S. t

В таб.2 и на рис.2 представлены показатели использования ресурсов в тех же 1933-1990 гг. , но ло результатам сопоставления Фактической водоподачи на основные культуры с водопотрэб* ностьи их по 10 УСС зоны СКК,т.е. с учетом пространственной вариации водопотребности. При es расчете диФФерэнцирозанно учитывались данные репрезентативных метеостанций,структуры посевов по каждому управлению, коэффициенты использования воды на полях (в зависимости от состава парка дождевальных нлпии), вввевенные уровни залегания грунтовых вод, а также удельные затраты электроэнергии.

Данные таблицы 2 показывают, что распределение ооды по лимитам ведет к почти ежегодной избыточной сэдоподач» на сс-новныа культуры. Согласно рис.S объемы ее изменяются по годам обратно пропорционально показателям обеспеченности дефицита водопотребления, достигая макс

ныэ годы с/|л-= 14.5. . .29.

О ,

К ним добавляется также избыточная водолодача на влагозарядку с нарушением усг\овнп/Т)нт í 600 м 3/га, (fn¡ps 900 и3/га). Общий избытон обдоподачи на основные культуры и влагозарядку достигает 193-267 мпн.н3,а затраты электроэнергии на подачу иэлианей воды — £4—32 млн.кет/ч.

Наряду со снижением экономической эффективности оропения, избыточная водолодача оказывает отрицательной воздействия на мелиоративную обстановку и плодородие почв.

4.2. Исключения потерь воды и энергии, возникахщих при существующем управлении еодораспредепениеп, можно добиться переходом к планированию его о соотйетстви с оперативными про—

о

гноэами водопотребности на подкомандных У0С множествах полей.

водопотребления, достигая максимума - 150-200 нлн.м3 во впаж-

2. Сравнение мктячгснин обьепоа водолодачи о требовааяиниея ~ на поля* поя оснсмжыци культурами

__/или.м*/

N N1 Зоны 1 1983 1 1933 1 1937 1Э90 1

П/П 1 У 0 С

"" "" 1

1 ' V 1 V ' V ' Г Д V V/

1 1 2 13 1 4 1 5 6 1 7 1 а 9 10 1

1. Краснопвренопского 113.0 8Ё, 1 +26. 9 89.0 63.7 +25.3 09. О 91.5 -2.5 120.0 104.0 +1Б.0

г. Раздольненского 10.5 54.6 + 13.9 70.5 47. 1 +23.4 62.9 45.4 +17.5 115.9 103.7 +7. г » **

3. Первомайского 120.3 99.9 +20. 6 116.1 92.6 +23.5 106. 9 90. 1 + 16. 6 148.5 142. а -24; 3 ч I

4. Йканнойского 246. 1 245.5 +0.6 242. 0 183. В +53.2 242.0 199.5 . +42. 5 320.2 326.4 . -6.2

5. Сакского 28. 1 19.9 +а.г 73.3 51.4 +23.9 103.9 93.2 +5.7 • 123.1 147.9 -гг. а

6. Красногвардейского 110.0 53.5 +49.5 92.6 73.9 +16.7 95.0 56.9 -а. 1 135. г 166.4 -зо. г

7. Нижнегорского 90.4 62.7 +27.7 71.7 71.3 +6.4 В5.6 66.9 + 16. 7 104.3 104.9 -0. 4

в. Советского 59.9 64.9 +5.0 70. В 70.4 * +0.4 61.6 63.0 -1.4 69. а 91.3 -21.5

9. Кировского 42. В 34.5 +13.3 46. 6 25.7 +20.9 42.8 31.9 + 10.9 30.7 49.4 +2.3

10. Ленинского 13.0 10.7 +2.3 16.2 Е-£ +7.6 13.1 10.2 +2.9 20.6 17.2 +3.4

ВСЕГО -0.0 ( + 172.0) -0.0 (+201.3) -4.0 (+111.0) -103.4 (-76.3)

+172.0 +201.3 +113.0 '+29.9.

а Vя -¿¿o 02j> -çs>j

---'—---'-----■---■"■■ ' «y

û '0 *0 Л? 40 ¿0 ¿0 70 ¿0 л? ^ "

fpgjp Ort cSpjLL S>jl£&Ui£HMùlJr

ajGi//r?¿x/A/cü с/ недоетатоимси So-dpnodcxvu S jo/jí/ C/M ¿V, mjn>.м) от. ojSe.uiewotL oSec/ieveHuacmu. âeçoe/-Цатоо оодопотпеЗленш ас наем/ж Культур S /983 -{990гг.

В принципиальной постановке расход водозабора в зону УОС

Г> " ' г ^

ЧV о день должен соответствовать сунна расходов множества А дождевальных иавин, которые; будут, работать на полях под-кохаидного ороиаемого массива спустя Т^'сут , соответствуй^ ' времена добегания от точки водозабора в зону УОС до отих по-

(17)

' лай. К стой сумме должны быть добавлены расходы воды ^ для '. компенсации потерь на всех.'У участках сети от водозабора до попей! /£} л-А /-/*'

(&! у"-* (к) т) |

Я» £ %+ ^ ^

Р учетом больасгс числа полей, уп могут быть заменены

гидромодулями, сроваокых культур , вычисленными с учетом

переменной величины удельного дефицита водопотребления куль-у. С*)

ТУР О • В этом случае Формула (в) преобразуется о

«у , Ц* о <4 ("II

где Р - площадь оронаем^о мвссива, га) Л' - количество видов (или групп) культур; Ыц — структурные нооффициинты культур

и/ар

( О&г'к $ {.О ). Величина пк. ^о пока /В {¿V станет равным М

Щ - норме первого попива культуры, после чего принимает полное» значение до конца еа оросительного периода, ^у '

При дефиците водоподачи принимается^- , устанавли-

ваемому по обьективныи причинам. При ограничениям ресурсов воды она должна распределяться в соответствии с приоритетами конкурирующих множеств полей,отображающими уровень окономичас-кой отдачи при своевременном проведении поливов.

4.3. Схема реализации зтик принципов на практике представлена на рис.3.

На внутрихозяйственном модуле оперативно прогнозируется динамик« запасов влаги на полях, определяются целесообразные сроки и нормы поливов, а также комплектуется предварительна^ декадный план поливов с посуточными расходами водоподачи которые* в сопровождении^ взвезенного приоритета совокупности конкурирующих полей /7 передаются службе водопользования УОС.

УОС, на основании лоступйкниих от хозяйств предварительных планов водоподачи, определяет требующийся посуточный расход в

унухйзлОс

ay ОКМ0Х&УС

fbc. Ъ is/7t/ojT& мая с ¡/проблем/)/ Me}ivxojpí?üg7<5t/s//t/*r v

Hewcc/cTeftfifArp<7cr}/>ed&'>w;t&r pecçpccS,

¿Prpinattj, ¿prp.C'j; Qrp^ocj, iQrp(x,j — mp&Sl/Kiuj uecg pcrcxódi/ ¿odo-fio&aw на: поле, ö soj(?¿7c/n¿q joffy í'OC, AtK(ûHKj;

. . t

~ ; Qmt - p&cxóBt/

So'áeno 'àavu, мУо.

ВГС вону Я'^фгр, рассчитывает взвваанный приоритет П и передает составленную с их учетом заявку на водолодачу в отдел водопольвования республики (области).

На уровне республики (области), собрав посуточные требук

диеся расходы всех УОС, определяют обвий запрашиваемый расход

/э' '

водолодачи в магистра л ькь'й канал, Ос г/? сопоставляют егчз с воз-

П ("к' Г) /1(М19

мовнын водозабсром ОГв/п . При ф&п. Схтр ьода распределяется

между УОС по их заявкам, а при дефиците водоподачи межсис-

тенное водорасгузеделение оптимизируется с учетом взвешенных

приоритетов П . То есть полнее удовлетворяются вапросы УОС,

в вонах который поданная вода даст бопьвую отдачу.

Сообщение-о еыдепонных расходах всей УОС, где

лринммаютс^ аналогичные реяення) при ЦЦт. хозяйства полу-

чапт^ во^^пс пргдаваритвпьному оперативному плану, а при (Зеаг'С.&тр кежхозяйственное водораспредепение оптимизируется. На внутрихозяйственном уровне оперативное планирование погч-вов реализует ИБС "Полив".

К настоящему времени описанная схема управления водора-слрвдалениом уже реализуется на внутри- и межхоэяйствэннои уровнях с ломоцью НЕС "Полив".Но для осуаествления ее на неж-смстемном модула необходимо охватить услугами ИБС все хозяйства зоны СКК и разработать твхнорабочий проект подсистемы этого уровня.

Реализация описанной схемы даст возможность упр£ пять во-дораспределениек на всек модулях в соответствии с текудей ео-допотребноетыз на ьолях, а тем самым исключить описанные выяе потери воды из-за несоответствия водоподачи потребности в ней.

ВЫБОШ Ш ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1.Практика управления распределением воды между хозяйствами и оросительными системами Юга Украины по утверждаемым на предстоящий вегетационный период лимитам водоподачи, неадекватна условиям непредсказуемой изменчивости Факторов Формирования водопотребности для орошения. Это послужило основанием проведении исследоидний по оценке, воз-

- гг -

никаюаих в связи с танин водораспредеглениап, потерь водных и энергетических ресурсов и разработке предложений по и* 'у "гранении'. '

2.Зона ороаения Северо-Крыпсиого канала (СКК) площадь» 353,Отыс.га <19ЭЗг. >по основный рэрамвтрам представительна для других оросительных систем Украины,нан объект исследований по совершенствованию водораспреямления. Она ипвет древовидную иерархическую структуруюколо 5 тыс.ороваеных полей, 184 хозяйства,11 управлений оросительных систем (УОС) с об-ним водозабором из Каховского водохранилища.

3. Формирование водопотребности в зоне скк испытывает больиую временную и пространственную изменчивость под воздействием трен групп Факторов! систематического влияния *и-зико-геограоических условий, возмуааюяих воздействий атмосферных процессов и дискретно-рассеянных условий накопления де»ицитоа водопотребления на полях. В результате оросительные нормы культур варьируют по годам в 2-3 раза,а распределение сроков поливов не повторяется. В реальных годах водолот-ребность совокупностей нуль р изменяется по зонам У0С в 1,3 -1,5 раза и более. .

•4.йнализ параметров метеорологического режима по данным пяти метеостанций зоны СКК за 1946-1966 гг., т. е. до начала массового оронения,и после начала его- за 1970-1990гг.,впервые выявил с доказуемой существенностью повыиениэ влажности воздуха и -снижение испаряемости. В результате воздействий орожения на климат средние оросительные нормы свеклы кормовой, люцерны и пожнивной кукурузы уменьшились на 2,9 —14,0, 5,5-16,8 и 7,0 -27,0*. Но использование этих резервов воды возможно только при оптмнальном оперативном управлении полисами и водораспределением..

3.Сопоставление за 1983-1990гг.значений сезонных водопот-ребностей для оро«ения соответствующих структур основных посевов и насаждений по 10 УОС зоны СКК с Фактической водопода-чей показало, что в результате детерминированного подхода,«« оровенме основных культур и проведение влагозарядок во влажные и средние годы имеют место подача избыточной воды и опен- . троэнергии.Наибольший перерасход и# достиг в 1983г. 18, 7Х, что составило £67,0 мпн. и и 3й, £ мпн.квт/ч.

6. Установленная пространственно-временная вариация еодолот-ребности для оровения доказывает необходимость отказа от годового планирования всдораспрвделения по единому для зоны СКК гидромодулю <0,36 л/ (с га) и переиода к расчету его с И1 пользованием дифференцированных вероятных режимов оровения.

7. Изложенное в лп.£-5 характеризует зону кан больную динамическую стохаптическу» управляемую систему.Планирование поливов на полях зоны должно вестись с ориентацией на поддержание влажности почвы в оптимальном диапазоне,а водораспредепение на можковяйственном и. межсистемном модулях, в целях экономии ресурсов,- осуществляться в соответствии с оперативно прогнозируемой водопотребностью на подкоманднх множествах полей. При дефиците ресурсов водораспредепение должно оптимизироваться с учетом взведенных приоритетов отих множеств. При дефиците ресурсов еодораспределвние должно оптимизироваться с учетом взаеаемных приоритетов этик множеств.

В.Исключение избыточных водоподачи и затрат энергии,а тем. самым сохранение плодородия земель при получении высокой экономической отдачи от оровения возможно только при организации оптимального оперативного управления поливами и водораспреде-лениен. Последнее на внутри- и нежнозяйственном модулях уже ,, реализуется информационно-вычислительной системой "Полив". * Для осуществления оптимального межсистеимого водораслрвдвле-нип необходимы онеат услугами И6С "Полив" всех хозяйств зоны СКК и разработка подсистемы этого уровня в соответствии с предлагаемыми выяе принципами. /

Основные положения диссертиции опубликованы в следующих работах»

1. "Организация водопользования и учета воды на оросительных системах Крымской области"» Тезисы докладов Всесоюз-

ч

ной школы. - Новочеркасск, 1962.

2. "Рациональное использование оросительной воды и повы-иение отдачи поливных земель"//Гидротехника и мелиорация. -1932. - N 2 (в соавторстве).

3. "К проблеме нормирования качества води для полива"* Материалы международной конференции. - Херсон, 1993 (в соавторстве).

4. "Водные ресурсы Крыма и им использование"! Материалы

международной конференции. - Херсон, 1993 (в соавторства'.

3. "Знопогические проблемы и порет^тивы развития орове-ния в Крыму"! Тезисы докладов Международной нонФеронции "Экологические проблемы при оровении ц.осувении. - К. I ИГиМ 1253. — 9В с, (в соавторства).

Б. "Особливост! природно! волоаибвзпвчэност1 с1льсногос-подарсьиих культур а Крину"// Г1дротокн1на 1 мел!орац1я в Ук-ра!н1. '-Вип.2. - Ч. | УААН, 1993. - 0.13-23 (в соавторстве).

7. Оптимальное оперативное управления Еодораспрвдепани-вм — путь к высокой объективности использования оросительной воды. //ГЧяротахн1ка 1 мвл1орац1н в Укра1н1. - Вип.З. - К. I УРОН, 1944. - с. 37-65. (в соавторстве).

Ин-т 'Укргвпровояхсз*

Заказ № 2,8/1 Тираж /¿7£7