Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Научно-методическое обоснование исследований водно-солевого баланса почв и грунтов орошаемых территорий

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Научно-методическое обоснование исследований водно-солевого баланса почв и грунтов орошаемых территорий"

ГОСАГРОПРОМ СССР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ФАЙБИШЕНКО Борис Александрович

УДК 631.671:631.43:556.01

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДНО-СОЛЕВОГО БАЛАНСА ПОЧВ И ГРУНТОВ ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Специальность 06.01.02 —мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1988

Работа выполнена в Киевском ордена Ленина и ордена Октябр ской Революции государственном университете им. Т. Г. Шевченко.

Официальные оппоненты:

Член-корреспондепг ВАСХНИЛ, доктор технических наук, . профе сор С. В. НЕРПИН

доктор технических наук, профессор Е. П. ГАЛЯМИН

доктор гсолого-минералогических наук, профессор Н. М. РЕШЕТКИНА

Ведущая организация — В/О «Союзводпроект» Министерства мелис рации и водного хозяйства СССР

Защита состоится > . Л^лЪД?......1988 ]

п . У 3 . час. на заседании специализированного совета по присуждс нию ученой степени доктора технических наук Д. 120.16.01 в Московско ордена Трудового Красного Знамени Гидромелиоративном институте и адресу. 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 19, МГМИ.

Отзывы па автореферат в двух экземплярах, заверенные печатыс просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «¿Т » .

.О^Р^д ^ . . . . 1988 г

Ученый секретарь специализированного совета, к. т. н., профессор

Р. И. Берге!

Г. !

■ Актуальность работы. Возможности мелиорируемых земель у нас стране пока используются недостаточно полно, поэтому Центральным ■штатом партии и правительством поставлена задача добиться конного перелома в их использовании, получения проектных урожаев 1льскохозяйотвенных культур, не допустив при этом негативных Iследствий мелиорации - засоления, заболачивания и пр. В отличие ; общей направленности в 50-х - 70-х годах на проектирование и 'роитальство новых мелиоративных систем, сейчас рассматриваются тросы, главным образом, реконструкции мелиоративных систем, а 1кка повышения отдачи богарного земледелия.

Как свидетельствует опыт многолетних режимных наблюдений, эогнозы почвенно-мелиоративных и гидрогеолого-мелиоративких зловий зачастую не оправдываются по многим причинам, в том чмс-з связанным с неадекватностью принимаемых моделей природным роцэссам формирования водно-солевого реяша ( ВСР) почв и грун-эв, недостоверностью многих применяемых экспериментальных мето-ов опрэдалания показателей и параметров, характеризующий ВСР оны аэрации, через которую осуществляется взаимосвязь почвенно-о слоя с грунтовыми водами.

Теоретические аспекты исследований влаго- и солепэреноса ненасыщенных и насыщенных грунтах весьма плодотворно разра-отаны в СССР и за рубежом учеными разных специальностей (малиора-ораш, почвоведами, гидрогеологами, агрофизиками, гидрологами, ибернвтиками и др.), однако мног/.е разработки основвны только а модальных исследованиях в лабораторных или приближенных к на-урным условиям. Существует множество "пробелов" в исследованиях одно-солевого режима, в частности, в вопросах обоснования ыа-одов натурных наблюдений, выбора адекватных моделей изучаемых ;роцессов, которые бы учитывали и сложность природной обста-[Овки, и целевое назначение исследований, в оценке пространстван-ю-враменных особенностей влаго - и солепереноса в ненасыщен-шх и насыщенных грунтах с учетом влияния термодинамических и зизико-химических факторов на исследуемые процессы, определа-ши критериев для управления ВСР почв и грунтов зоны аэрации при >рошании.

Актуальность изучения водно-солевого режима почв и грунтов зрошаемых территорий для повышения эффективности использования зельскохозяйстаенних земель, необходимость системных у.ссладова-

ний в этом направлении позволили сформулировать цель и основные задачи настоящей работы.

Цель работы: дальнайшаа развитие научно-методического обоснования исследований, включающих оперативный контроль в натурш условиях, физическое и математическое моделирование процессов формирования водно-солевого режима почв и грунтов в связи с про< лемой прогнозирования и управления водно-солевым балансом на орошаемых территориях.

Для реализации указанной цели были поставлены следующие основные задачи: I) изучить и обобщить особенности взаимосвязан' ных ( синергетических ) процессов влагопереноса и солвпереноса : ненасыщенных и насыщенных почвах и грунтах, которые развиваются под влиянием различных природных и мелиоративных факторов; 2)oc5i новать применение системного и сине preтического подходов к изуч! нию процессов формирования ВСР орошаемых почв и грунтов; 3)обос-новать применение иерархии моделей и усовершенствовать комплекс методов натурных наблюдений, лабораторных опытов, физического моделирования процессов переноса влаги и солей в почвах и грунт; при орошении; 4) обосновать достоверность и приманить разработа: ныэ методы на ряде мелиоративных объектов степной зоны.

Методологической основой работы является применение систем ного и сияергетического подходов. Экспериментальные исследовали базировались на использовании термодинамического ( гидрофизичес кого) подхода, развитого отечественными и зарубежными учеными для изучения внутрипочвенного неизотермического влагообмена и' р гулироЕания водного обмена сельскохозяйственных культур. Главны показателем, измеряемым в полевых условиях, было давление в.шги. В основу работы положены результаты исследований на типовых onu ных участках в степных районах Заволжья и юга Украины, а также в Киегской области.

Научная новизна работы состоит в следующем.

Охарактеризована пространственно-временная упорядоченность процессов, формирования водно-солевого режима почв и грунтов зоны аэрации., в том числе дана оценка влияния лелинейности процзс сов, макро- мезо- и микронеоднородностей, особенностей водного и солевого режима по глубине зоны аэрации и по времени, изме нения давления влаги в почвах в богарных и орошаемых условиях в вегетационный и меквегетационный периоды, а также особенности

яепереноса, необходимые для прогноза и управления ВОР при зшании. Определены некоторые новые закономерности образования распространения верховодки в зоне аэрации при орошении.

Дана количественная оценка влияния различных факторов ( тем-ратуры, засоленности, защемленного воздуха и пр.) на процессы агопараиоса и фильтрации и их параметры, которые необходимы я оперативного контроля и прогноза водно-солеЕого режима при ошении. С применением энтропийного подхода объяснены причины стерезиса гидрофизических параметров ненасыщенных грунтов и э^йпциента квазифильтрации ( при наличии защемленного воздуха д уровнем грунтовых вод)

На осноев теоретических и экспериментальных исследований раз-ботаны системный и синергатический подходы к изучению зоны аэ-цт, являющейся открытой самоорганизующейся диссипативной сис-мой. Это позволило обосновать иерархию моделей и структуру ре-¡мной наблюдательной сечи для изучения процессов формирования !Р зоны аэрации при проектировании и эксплуатации оросительных :стем.

Дано научное обоснование ксмпла ксирования полевых режш-IX наблюдений за составляющими водно-солевого баланса зоны аэ-гции, а также ряда новых методов определения параметров перено-I влаги и солей в ненасыщенных ( зона аэрации), квазинасыщен-¡х ( при наличии защемленного воздуха) и насыщенных почвах и )унтах, необходимых для оперативного контроля в полевых усло-1ях, определения исходных данных для прогноза и управления вод-з-солевым режимом мелиорируемых территорий.

Практическая значимость и реализация работы. Результаты ис-недованкй и их методику рекомендуется использовать в комплекса эучных и практических работ на всех стадиях проектирования и ?и эксплуатации оросительных систем в степных районах в услови-к зональных почв ввтоморфного ряда ( черноземов и каштановых) ри естественном промывном водно-солевом режиме грунтов, а также других регионах страны, учитыввя характерные для них природные оловия. Установленные закономерности формирования водно-солево-о режима почв и грунтов на орошаемых массивах Заволжья и юга крайни и рекомендуемые методы экспериментальных исследований огут использоваться в целях обоснования оптимального водно-соевого режима почв и грунтов для получения запланированных уро-аев, экономного использования естественных ( поверхностных и

подземных) водных ресурсов, предупреждения вредных последствий мелиорации - заболачивания и засоления земель, рационального перераспределения водных ресурсов.

Основные положения разработанных при участии и под руководством автора методов исследований водно-солевого режима почв и грунтов использованы рядом научно-исследовательских и проектных институтов Минводхода и Ыинсельхоза УССР и СССР; в том числе:Союз гипроводхозом ( при изысканиях на Комсомольской и Южно-Омской оросительных системах), Приволжгмпроводхозом С на участках I, П и Ш очереди орошения на базе Саратовского канала), Укргипровод-хозом ( на Приазовской оросительной система, Каховской оросительной системе), Укрюжгипроводхозом ( на Яэкинской и Нижне-Днестров-ской оросительной системах), МГШ, ВНИИГиМом, Саратовским сельскохозяйственным институтом и другими организациями на различных объектах мелиорации. Разработанные при участии автора методы выдержали приемочные ведомственные испытания (по ГОСТ 15,001-'7 проведенные в соответствии с приказом Минводхоза СССР № 351 от 14.10.80г. и приказом Союзгипроводхоза № 199-а от 10.09.1981г. и по решению Минводхоза СССР в 1987г. Кош солями рекомендована производственная апробация методов е различных регионах страны. Документально подтвержденный экономический эффект от внедрения результатов исследований в система Минводхозов СССР и УССР составил (долевое участие КГУ) около 600 тыс.руб. Ожидаемый экономический эффэкт от применения методики исследований может примерно составить 8 руб/га.

Некоторые разработанные автором модели переноса влаги и загрязняющих веществ были использованы для прогноза загрязнения почв и грунтов зоны аэрации и риска загрязнения подземных вод радиоактивными веществами на территории Украины.

Апробация работы и публикации. Основные положения разработанных методов и результаты исследований докладывались на 2-м ме; народном симпозиуме по геохимии природных вод, всесоюзных, республиканских и ведомственных конференциях, совещаниях и семинарах.

Участие автора в разработке устройств для исследований водно-солевого режима, демонстрировавшихся на ВДНХ СССР, отмечай бронзовой медалью, в на ВДНХ УССР - дипломом II степени.

Основные положения работы содержатся более чем в 40 научных публикациях, в том числе учебном пособии, 2-х монографиях.

щшцены 4 авторскими свидетельствами; включены в лекционные кур, читаемые автором в Киевском госулнверсигате.

Основное содержание работы изложено на 318 стр. машинопис-го текста, включает 90 рисунков и 25 таблиц, библиография 454 именований. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, иложения, в котором охарактеризованы природные и мелиоратив-е условия степных районов и опытных участков, на территории ко-'рых проводились исследования.

Автор весьма признателен коллективу лаборатории ивлиоратив-:й гидрогеологии, сотрудникам , с которыми проводились экспери-тталыше исследования, и обсуждались их результаты, в особан-юти проф. Карпову U.E., доц. Солдаку А.Г., ст.и.о. Дзакунову U.E. «.мня. Черновалу Б.Т. и др.

Работа содержит результаты более чем 15-лэтних исследова-[й, выполненных лично, при участии или под руководством автора, ишчает результаты исследований по заданиям различных органи-щкй Минводхозв СССР и УССР, а также по программам ГК1П СССР, )сплана и АН СССР и УССР. Автором самостоятельно обобщена лред-гавланная информация, разработаны предложенные концепции, выво-i и рекомендации, среди которых на защиту выносятся: методоло-4Я исследований водно-солевого режима почв и грунтов на основа ютемного и синаргетического подходов, выявлемиыеособенности ространственно-временной упорядоченности процессов формировали водно-солевого режима почв и грунтов в богарных и орошаемых зловиях, качественные и количественные показатели влияния тер-эдинамических и физико-химических факторов на процессы и пара-етры влаго- и солепереноса и их гистерезис, иерархия математи-аских моделей, структура режимной наблюдательной сети на ороиае-их территориях, некоторые усовершенствованные полавыа и лабора-орные методы исследований и расчетов, применяемые для опэратив-ого контроля в натурных условиях, прогноза и управления водно-олевым режимом мелиоративных объектов.

_ 5 -

Главе I. ХАРАКТЕРНЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДНО-СОЛЕВОГО РЕЖИМА ЗОНЫ АЭРАЩ1И ПРИ ОРОШЕНИИ

Изучение водного режима зоны аэрации принципиально базируэ ся на учании о связи и подвижности влаги в почвах и грунтах, у истоков которого стояли А.В .Лебедев, С.И.Долгов, А. А .Роде, В ра ботах А.И.Будаговского изучены особенности инфильтрации и испар ния почвенных вод. Д.М.Каца, В.С.Ковалевского. Н.М.Решеткиной, Н.В.Роговской выделаны типы режимов грунтовых вод, В.Е.Алексеев ского, Р.А.Баера, Ю.Г.Головченко, А.Г.Солдока, В.Г.Ткачук и др. особенности формирования шлиорэтивно-гидрогаологических условг в различных районах Украины. Детальные исследования и прогноз водно-солевого режима в связи с регулированием орошением и дренажом проводили И.П.Айдаров, А.И.Голованов, Ю.Н.Никольский, Ф.В.Серебренников и др. Изучением пространственной неоднородности водно-физических и фильтрационных свойств занимались В.А.Бодров, А.М.Глобус, А.И.Голованов, Н.Н.ДаЕИДченко, Ф.И.Коэ-л ов с кий, Б.С.Маслов, Ы.Г .Петрова, В.В.Шабанов, Carvallo , Nleleen , Реек , Rogo va kl , Springe , Rao и Многие другие. Проблемы засоления и осолонцавания почв ведут свое начало о работ К.К.Гедройца, В.А.Ковды, Й.Н.Антиловэ-Кэрвтэевз, а затем различные их аспекты изучали В.А.Барон, В.Р.ВолобуеЕ, 'Л.Т.Шнашша, К.П.Пак, Н.И.Парфенова, Я.А .Пачепский и др. С 1967 г. исследования водно-солевого режима зоны аэрации на разных объектах мелиорации были начаты под руководством И.Е.Яерно-вв в Киевском госуниверситате. Н.ЕДзекуновым , Н.Н.Муромцевым А.Б.Ситниковым, Б.А.Файбишенко и др.

Одним из недостатков исследований до 70 ... 80 годов было то, что почвенный слой и грунтовые еоды рассматривались в боль шинстве случаев раздельно, а промежуточная между ними часть эо • ни аэрации оставалась как бы "черным ящиком", наблюдения были кратковременными и на велись по всей глубине зоны аэрации, не было обобщения пространственно-временных особенностей процессо формирования ВСР зоны аэрации в сочетании с системным анализом влияния на эти процессы различных взаимосвязанных факторов.

Исследования, результаты которых анализировались ниже, пр водились в районах зональных почв автоморфного ряда - чернозем и каштановых. На опытных участках Сыртового Заволжья почвы тем но-каштановые,. карбонатные. Их материнские порода - cu ртов ыэ суглинки и глины. Глубина уровня грунтовых вод - 45 м. Опытные

метки на полях орошения из Сэверо-Крьшского канала приурочены зоне каштановых солонцеватых почв, почвообразующими породили лли средние и тяжелые лессовидные суглинки. Глубина уровня грун-эвых вод на-водоразделах 7. ..9 ы. Опытные участки на террито-аи Явкинской оросительной находятся в районе распространения ишх черноземов. Значительную часть территории (до 18%) занизит пода (современные и ископаемые), в почвенном покрове ко-эрых отсутствует гипс, но много карбонатов и глинистых частиц. Зычно в степных районах при естественном автоморфноы режиме очвообразования зона аэрации до глубины I...2 м практически не всолона, а глубже грунты средне и силънозасоленныа, по составу основном, хлоридно-сульфатные. На исследованных участках оро-ания в Киевской области (лесостепная зона) почвенный покров редставлен черноземами тшшчныш Енщелочешшмх, почво-образую-ие породы-легкие лессовидные суглинки. Уровень грунтовых вод асполагался на глубине 5...S м. На Есех опытных участках Украи-ы и Заволжья орошение велось широкозахватными дождевальными грегатами "Фрегат" и "Волжанка".

Анализ данных натурных наблюдений свидетельствует, что роцвссы формирования водно-солевого режима почв и грунтов в пределенной степени упорядочены во Бремени, по глубине зоны аэра-ии и по площади, различаясь количественно в богарних и орошае-:ых условиях, в разных природных условиях.

Процессы влагопереноса в естественных условиях подчиняются пределенной цикличности и испытывают изменения: I) суточные, юторые наиболее сильно проявляются' летом, в основном, до глуби-:ы 0,5.. Л м; 2) сезонные, которые распространяются до глубины ; - 6м; 3) многолетние, которые происходят в результате естествен-[ой цикличности климатических условий. Процессы влагопереноса в юна аэрации в общем достаточно монотонны и циклично повторяются ю времени. При этом по глубине мощной зоны аэрации Еыделяются i характерных гидрофизических интервала. Наблюдения в верхнем 13 них в пределах корнеобитаемого слоя до глубины 0.5...Ï м при шпадении дождей разной интенсивности позволили оценить диапазо-ш изменения влажности и ЕСвсыЕвющего давления влаги, необходимые УВД последующего регулирования водно-солевого режима при ороша-ШИ .

В условиях орошения происходит формирование нового водного режима, в котором можно наметить две фазы, b первой из них, фа-

З'4-J.C -7-

за свободного влагопереноса, развиваются сложные процессы перестройки естественно сложившегося водного режима зоны аэрации. После начала орошения за счет потерь оросительной воды в зоне аэрации формируется новый режим влагопереноса, характеризующийся более высокими значениями всасывающего давления влаги (соответстве? но и большей влажностью грунтов)

По глубине зоны аэрации формируется шесть характерных гидрофизических интервалов. Из них первый, Еторой и третий соответствуют описанным выше треы интервалам активной зоны, сущзстЕую-щим В богарных условиях. Однако, на водный режим существенно влияют периодические поливы, что придают влаголереносу резко науста-новившийся характер.

Динамика увлажнения грунтов зоны аэрации определяется стру1 турой,составом и свойствами грунтов зоны аэрации, микрорельефом территории, глубиной до уровня грунтовых вод. При сохранении цикличности поливов в годоеом разрезе повышенная влажность грунтов обусловливает нисходящий поток влаги, расход которого превышает расход естественного потока елэги. Глубины выделенных интервалов зависят от времени после начала и режима орошения, вида сельскохозяйственных культур, свойств грунтов, метеорологических условий и пр.

По данным наблюдений на разных объектах интенсивность нисходящего потока влаги составляет 0,14 ... 0,35 мм/сутки, увеличиваясь до 0,6 - 0,7 мм/ сутки /"II J. За счет этого потока происходит (непрерывно на протяжении года) увлажнение нижезалегаю-1вдх грунтов зоны аэрации.Со временем зона увлажнения достигает уровня грунтовых вод, в результате чего увеличивается инфильтрэ-ционное питание грунтовых вод. С этого времени начинается вторая фаза - фаза подпора, для которой характерны четыре интервала, в общем подобные четырем интервалам режима влагопереноса в богарных условиях. Отличие от естественного режима состоит в том, что длина третьего интервала ( стабильного содержания влаги) постепенно уменьшается за счет подъема уровня грунтовых вод.

В пределах увлажненной под воздействием орошения части зоны аэрации (при глубоком исходном залегании уровня грунтовых вод - более 7 ... Юм) для каждого иона выделяются три характерных гидрогеохимических интервала, длина которых различна в зависимости от проявления того или иного процесса солеобмена.

После очередного полива в местах с повышенной влажностью мпоЕерхностного слоя при существенно нелинейном увеличении коэф-щиента влагопереноса грунтов резко возрастает скорость влаго-ареноса. Это ведет к локализации зон повышенной влажности грунте, в пределах которых инфнльтрационное питание грунтовых вод зеллчивается. По этой причине при глубине уроЕня грунтовых вод з 5 - ? м от поверхности земли за счет воды, поступившей в правдах зон повышенной влажности, происходит подъем уровня грунто-ш. вод и, как следствие, начинается увлажнение снизу грунтов в энах с низким исходным Елагосодержанием ( одновременно продол-эется медленное движение влаги сгерху вниз в этих зонах), то зть между локализованными зонами с высокой влажностью грунтов.

На примера орошаемых участков в Крымской и Киевской оЗлас-ях показаны особенности изменения влажности почв на трех уроэ-ях - микро, -мезо -и макроуровне. Микроуровень - это стохасти-еские колебания влажности с амплитудой до 3 ... на расстоя-иях до I м или первых метров. Мезоуровенв - периодические коле-ания влажности с амплитудой до 10% на расстояниях до 20...40м. а макроуровне причиной изменения влажности является влияние нашних факторов - канала, лесополос, смена типа почвенного пок-ова.

Всасывающее давление влаги - это непрерывная случайная ве-ичина, распределение которой по площади, как показали наш иоле дования на юге Украины и в Киевской обласги, а также наблюде-ия других исследователей, с 90 ... 95% поввритадьной вероятностью ожет быть описано нормальным законом, в случае отсутствия трена на микро- и мазоуровна, - оно можвтбыть представлено как случайная величина [ 27. 31 ]

Р.-.Р^;,

где Р; -измеренное значение давления Елаги, Р -его математическое окидание, ¿\ -случайная ошибка; |ри наличии тренда на макроуровне давление влаги изменяется по

1ввисим0сти

Р. = Рс + ХК ,

где X - координата, А -коэффициент .

Непосредственно после полива варьирование значений всасыва-зще г о давления более значительное - на глубине 0,5м коэффициент гариации возрастает до а в межполпЕно!: период он умзныаа-

ется до 5 ...8%. Такие же значения с.V. определены при оценке изменения влажности при одинаковых значениях всасывающего давления влаги (в опытах по определению ОГХ). С глубиной разброс значений всасывающего давления влаги уменьшается, например, на глубине I м коэффициент вариации составляет от 4...6 до 14$. Характер распределения всасывающего давления влаги при орошении был оценен расчетами вариограмм всасывающего давления влаги, при чем отмечены три случая: I) коррелированность значений всасывающего давления; 2) наличие случайной компоненты в значениях всасывающего давления влаги, и 3) всасывающее давление влага является чисто случайной величиной Г 31 У.

Временные закономерности водного режима почв и грунтов характеризуются изменениями всасывающего давления влаги в суточном (иногда до глубины 1...2 м), межполивном (до глубины 2...3 м), с зонном (до глубины 3...6 м) и многолетнем (в результате естественной цикличности метеорологических условий) циклах.

Хорошо разработанные положения теория надежности систем автоматического регулирования /С.С.Бессонов, Б.В.Гнеденко, Р.Еар-лоу, Э.Шойер и др./ используются для оценки надежности гидромели оративных систем /Ц.ЕЛЛирцхулава/ и регулирования ресурсов повер ностных и подземных вод на орошаемых территориях /С.Я.Концебово-кий, Е.Л.Минкин/. Всасывающее давление влаги в почвах, являющееся критерием назначения поливов, может рассматриваться и как показатель надежности регулирования водного режима почв при орошении. Данные выполненных натурных режимных наблюдений свидетель ствуют, что после увлажнения за счет очередного полива всасывающее давление влаги в почвенном слое уменьшается во времени по

экспоненте: п п / . , ^ Р'Р^-ехрС-М),

где Р^ел - всасывающее давление влаги после полива, -А - коэффициент, X > 0 , ¿ - время. Это позволяет на основании экспоненциального закона надежности определить математическое ожидание срока очередного полива, как время, в течение которого отношение Р'^^ уменьшится в е раз - до 0.37, и рассчитать время межполивного периода Т= ^ (равное, в данном случае, среднеквадратическому отклонению межполивного промежутка времена .

Показано, что одна только неравномерность в распределении по площади поливной воды не приводит к отмеченным пространствен-

ш особенностям изменения влагозапасов в почвенном слое: на пе-¡распределение влаги и инфильтрационное питание грунтовых вод ^гцественно влияют изпенения по площади значений коэффициента дльгрвции и влагопереноса, яЕЛятацихся нелинейными функциями лажности почв, а тагае наличие макропор и зачастую "блоковое" троениа зоны аэрации.

Показано, что при работа горизонтального дренажа в условиях аредования маломэщных слоев суглинков разной проницаемости ледует учитывать двумерный характер потока влаги в зона аэра-ии, при мощной покровной толща суглинков допустимо рассматривать зоне аэрации одномерный вертикальный влагоперенос.

По результатам натурных наблюдений и моделирования типизи-оганы условия образования верховодки и выделени такие вв типы: ) в зависимости от времени существования - межполивная, сезон-ая и многолетняя, а 2) в зависимости от глубины распространена - почвенная (или прппоЕерхностная), почвенно-грунтовая и Фунтовая. Приповерхностная и почвенно-грунтовая верховодки мо-■ут быть межлолиЕнкми или сезонными, а грунтовая - сезонной или шоголетней.

Таким образом, данниа натурных наблюдений, физического и «тематического моделирования подтверждают, что в природных условиях процессы формирования водно-солевого режима, развивающиеся ¡од воздействием различных термодинамических и физико-химических факторов, протекают взаимосвязанно, согласованно. Поэтому конкретное влияние каждого из них можно оценить только в специально юставланных экспериментах, результаты которых изложены в следую-цай главе.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВД1ЯШЯ НА ВЗАИМОСВЯЗАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЛАГО-И СОЛЕПЕРЕНОСА В СУШЖАХ аЕЛЮДШАШЧЕШХ И ФИЗИЮ -ХШ,ВДЕСК»1Х ФАКТОРОВ

Сложный характер одновременного взаимосвязанного влияния в природных условиях различных факторов на форш1роЕание водно-оо-лавого режима зоны аэрации обусловил постановку специально поставленной серии экспериментов, направленных на опенку влияния термодинамических и физико-химических факторов на процессы влаго - и солепереноса в ненасыщенных, КЕвзинасыщенних и насыпанных почеэх

Ч-ЧМ

- II -

и грунтах.

Зависимость В / Р характерную для природных условий, можно описать уравнениями(2.1-2.4 ) , либо представить в виде ( 2.5) или (¿.б), а для зависимости К ( © ) может быть исполь-зоЕана формула(2.7). Показана также возможность применения для исследуемых суглинистых грунтов регрессионных уравнений (2.8) и (2.9)

Среди факторов, определяющих гистерезис гидрофизических напаметрсв, как основные, были проанализированы следующие: 1)явле ние, подобное гистерезису в четочных капиллярах, 2) изменение конствктного угла смачивания; 3) замещение воздуха в порах грунта, 4) набухание грунта при увлажнении и усадка при обезвоживании, 5) не полностью обратимая перегруппировка грунтовых частиц при попеременном увлажнении и обезвоживании, 6) физико-химически? процессы, обусловленные изменением солеЕого состава грунта и по-рового раствора, 7) макроскопическое трешинообразоЕание в почвенных разрезах, 8) временное отклонение от истинного равновесия, 9) метрологические ошибки измерительных приборов.

Одной из гипотез, объясняющих причины гистерезина, может быть скачок энтропии при уЕла.тлении грунта, поэтому маловероятно наличие безгистерезисных зависимостей &{ Р ) и К ( Р ). В природных условиях скачок энтропии Есегда будет меньше, поэтсму меньше будет и гистерезис гидрофизических параметров, что подтверждается данными натурных режимных наблюдений, которые показали. что гистерезис зависимости О { Р ) находится е пределах естественного варьирования влажности и всасывающего давления елэ-ги. Опыты на монолитах, где изменение энтропии всегда - больше, свидетельствуют о том, что несовпадение влажности исследованных грунтов достигает 4 ... 6% об. н более при одном и том же значении всасывающего давления влаги. Основными физическими причинами гистерезиса являются защемленный Еоздух изменение структуры пороеого пространства е результате физического, физико-химического и химического взаимодействия между твердой фэзой и поро-вым раствором. Экспериментально показано, что гистерезис зависим-мостей ^ ( Р ) гораздо меньше, чем зависимостей О ).

причем данные лабораторных опытое и полевых наблюдений удовлетворительно совпадают. Гидрофизические параметры, определенные в статических и динамических условиях, практически совпадают. Объеи

Т/>б/?ица. Виды здбисимос/ъей в(Р) и К(Р), которыми от/с 6/6 с//огг/с я экс пер и//е///т/ с//?л//(,/е данные uc/76//rrcr//uà с угле/нис/77ó/х грунтов с/яелнй/х раионоб юга Украины а За£олэ/с&я ■

Ф о р ж у л. а

Дб тор

в=д-ве9ъ (2D

у р

& = Сп-сГ (2.2)

Р-аехрЫЦ- Ir^-JJ (г.з)

Q = a*6,-(tyP-cC) e^PáP* (г.4)

Qp -а^г.* агх,_+а3х} *ачхч +asXc *

*-a,xT + a, xs + a, xs (г.в)

6>-'Л V?, (X, +Xt * ХЙ) X) Vj ' Ô JJ к Ла (2.9)

¿t? /K¡- - 0.012 ('fe песка) Р'/г + О.0гэ(%песка) _ (гм) M = [cn/cyT]t [Р]=ГKfla], Р=0...-/0*па

Фай0ашето( /977) \ Visses (1969) |

Tazze£,¿azson (19/г)

'Jongat et cf (19 Si), tic Qaeen, № (fez (1911)

!

BzooAs. Coiey (m6) Якиреёич ( 193/) Дберы/ноб ( 19L/9)

Зеилс/гер ( 19 i 5 )

Фаабаи/енко, U/ocrna*.

(<9¿7)

Jay nés, Tayfaz (19SS)

/?1 В, a, o¿, <51, 6гА, /7 - энларс/с/ескс/е к оэферице/ен/т/¡ Ро = - 1 кЛа ;

6„ - 6/laэк. нос/776, при которой âo/rt/c/ni/Ato г/ринятл, ij/t/o К = O f hК - ¿i/с о m а к///>о////ярного /70/?на/пая,

Р$ - даб/гемие âc/pcfornupoSaHua грунта-лрорыба атмосферного èojâyxa ¿ грунт про оссуи/ении о/п по/>нои ¿/гагоёяпост/;

, -регрессионное А о ?cp<p>u¿/¿/r//m.i/t Coàepofc иние иос/г?ицX, -eptttSuя, cf- /... з нп, X, - крупного песка, О.5... X, - среднего леска, O.Z5...ûSnn -, X, -ггелхого

песка, 01 ■■ О.25пн ; Xs-мелкого леска, û OS ■ ■ 0., - крупной пыли, ао/... 0.05мм , у, - средней пцяи, ООО 5-О. О/ riti, Xs -мелкой пыли, О ОО/... 0.1Ю5пм , X) -гпи//ис/7!б/у иосп/ui/, *0.001пм .

защемленного воздуха г ненасыщенных грунтах был определен путем периодической смены равных по абсолютной величина отрицательного и положительного давления на влагу.

Статистическая обработка данных изменения влажности при одинаковых значениях всасывающего давления влаги показала, что при полном насыщении грунтов разброс в выборках влажности увелич) Бается: точность определения их средних значений возрастает до 4 ... 5%, а коэффициент вариации составляет около 10/с. С понижением влажности к всасывающего давления влаги коэффициент вариации менее 5%. На исследованных глубинах от 0 до 1ы по данным расчетов дисперсии выборок на Ь% уровне значимости не являются однородными только при полной влоговмкости грунтов ./"27, 31 _/,

Для решения теоретических вопроеоЕ и эмпирической оценки энтропии пороной влаги и елияния температуры на влажность и всасывающее давление елзги была проведена серия опытов на монолитах грунтов. Установлено, что энтропия поровой влаги зависит от влажности грунта - уменьшается с ее понижением.

Эмпирически установлена формула для расчетов энтропии по-ровой елэги /20. У. Определено, что зависимость всасывающего давления влаги от температуры (.при постоянной влажности грунтов) является безгистерезиснои. Изменение всасывающего давления влаги при колебаниях температура на 1°С составляет О.^на Ю°С - &/0 от измеряемой величины Р. Выполнена оценка составляющей, скорости влагопереноса за счет градиента температуры при различной,

влажности грунтов и переменном градиенте гидродинамического напора .

Анализ проведенных опытов показал, что в грунте, который является полидисперсной системой, изменение влажности и ЕсасыЕаю-щего давления елэги в неизотермическом режиме определяется перераспределением рлаги е пороюм 'пространстве грунта за счет изменения капиллярно-сорбционных сил грунта и краевого угла смачивания его частичек.

Причиной образования защемленного воздуха при увлажнении грунтов является не однородность.порового пространства, дисперсия скорости переноса влаги в одном поперечном сечении грунта и, как следствие, защемление воздуха е порах грунта. Определенно, что растЕорение защемленного Еоздуха, как процесс диффузии, экспоненциально затухает во времени.

юффициант квазифильтрации грунтов в функции от объема защемлен-)г0 Еоздуха изменяется по линейной / 5 / , степенной (С.Ф.Лверья-зв) или экспоненциальной / 21 / зависимости. Переход грунтов 1 ненасыщенного в квазинасшценное состояние протекает монотонно ¡3 каких-либо скачков изменения влажности и всасывающего дав-шия влаги.

Фильтрация по дшкропорам оказывает шунтирующее влияние на Зщий поток воды, увеличивая коэффициент фильтрации . в 10...100 зз.

С позиций энтропийного подхода дано новое объяснение дина-,1ки водопроницаемости грунтов при растворении защемленного воз-уха. Показано,' что в период растворения защемленного воздуха ятропия системы "вода-защемланный воздух" возрастает, что яв-яется одной из причин увеличения расхода, в следовательно, рас-етного значения коэффициента квазифильтрации. После завершения эстворения воздуха при фильтрации производство энтропии мини-ально ( по теореме И.Пригожинв), что является причиной уманьше-ия и стабилизации минимальных значений расхода воды и расчетных начеяий водопроницаемости.

Выполненные опыты по оценка елияния осолонцевания и рассо-ения на изменение водопроницаемости грунтов показали, что в суг-инках Приазовской оросительной системы в период рассоления при кстрагировании раствориыых и труднорастворимых кальциево-магни-мых солей коэффициент фильтрации увеличивается от 0,1 до 1,7 ,/сут, в период накопления в грунте обменного натрия коэффициент ильтрации стабилизировался, а после установления физико-хими-еского равновесия между обменным комплексом и поровым раствором оэффициент фильтрации продолжал увеличиваться до 5.7 м/сут. По-:ругому изманяется коэффициент фильтрации исходно слабозасолвн-[ых суглинков ЯвкинскоЙ оросительной системы. При осолонцевании I период накопления М& в грунта коэффициент фильтрации умень-1ился с 2,2 до 1,1 м/сут, а при рассолении грунтов - вноеь ували-млся до 1,8 м/сут.

Опыты показали, что для каждой разновидности грунта можно най-:и такое значение влажности и соответствующее значение всасывао-йго давления влаги, нижа которых при прольЕках коэффициент Елаго-¡ереноса не изменяется, в при болае высоких их значениях такое «оличестЕо объемов еоды, после прохождения которых завершаются

5-4-Х <

- 15 -

все изменения гидрофизических параметров. В частности, исследования позволили сделать некоторые важные практические еыводы: при правильно организованном режиме орошения, когда в почвенном слое в грунтах зоны аэрации Р ¿1—30 кПа ( НВ ), допустимо не

учитывать изменение К ( Р ) в результате изменения засоленности. Вблизи уровня грунтовых вод (при Р л. -5 ... -10 кПа) и в водоносном горизонте требуется учат влияния засоленности на водопроницаемость в период прохождения через грунт первых 3...5 объемов воды, после чего она стабилизируется. Построены графики зависимости влажности и коэффициента влагопереноса от количества прошедших через грунт объемов пресной воды.

Исследования на монолитах показали, что значение коэффициента молекулярной диффузии ионов хлора, рассчитанные по их концентрации, уменьшаются для суглинков Сыртового Заволжья от 6,-5. 10"^ до 3,5 Л0"4м2/сут в диапазоне Р = - 30... -45 кПа, для суглинков Приазовской оросительной системы - от 2.10-4 до 0,9.10"^ м^/сут в диапазоне Р = -12 ... - 32 кПа, В то же время расчеты по значениям активности ионов в поровом растворе ( в этих же опытах) показали, что значения коэффициента молекулярной диффузии имеют в 3 ... 6-10 ... 20 раз меньше значения. Причем, коэффициент молекулярной диффузии для натрия в 27 ... 45 раз меньше, чем для хлора; это согласуется с тем, что катион Ма характеризуется положительной энергией ближней гидратации, что замедляет скорость его переноса. Значения коэффициента молекулярной диффузии, рассчитанные по активности ионов хлора и натрия,' находятся в преде-

С ту о

лах 10 ... 10 м /сут,' что реально для ненасыщенных грунтов. Зависимость ( Р ) имеет экспоненциальный характер. Для исследуемых насыщенных грунтов подтверждено, что коэффициент канве? тивной диффузии ионов линейно увеличивается при повышении скорости фильтрации, а е ненасыщенных грунтах при уменьшении влажности от полной до наименьшей влагоемкости увеличивается, достигает максимума, а затем при последующем уменьшении влажности, снижается. Определены зависимости изменения коэффициента когаект! ной диффузии ненасыщенных грунтов в зависимости от влажности и числа Пекле.

Опытные данные свидетельствуют, что экстрагирование солей со временем затухает по экспоненциальному закону. Значения коэффициента селективности катионного обмена практически не изменя-

тся б статических и динамических условиях. На примера Явкин-кой оросительной системы показано изменение коэффициентов се-активности катиопного обмена (Хч- Ca^Va-M^ Car Мд ) при влажнении пресной оросительной водой и минерализованными грун-овыми водами.

Экспериментальные исследования на монолитах влияния на про-эссы влаго- и солвпараноса различных факторов в дополнение к эзультатам натурных наблюдений показали, что целесообразно, о-парвых, дать синергетическую трактовку изучаемых процессов, о-вторих, обосновать математические модели процессов влаго- и олепереноса, в-третьих, продолжить усовершенствование гидро;и-ических методов исследований.

Глава 3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКЩ СИСТЕМНОГО И СИНЕРГЕТИ-ЧЕСКОГО ПОДХОДОВ К ИССЛЕДОВАНИЯМ ВОДНО-СОЛЕВОГО РЕЖИМА ЗОНЫ АЭРАВДИ

Основы системного подхода к изучению мелиоративных процессе были заложены в работах Л.Г.Балаева, A.M.Глобуса, Е.П.Гэ-ямина . Л.!;!.Рекса, Б.Г.Штепы. В частности, Л.М.Раке представил 1елиоративную систему в виде самостоятельной системы, Еыделив лок "водно-солевой ражим" и группы природных факторов, влияю-[их на функционирование мелиоративной системы; АЛЛ .Глобус ввел онятие агроэкологичаской системы, 'выделив в нем блок "почве". !аша задача уже и заключается в применении системного подхода [ля углубленного изучения водно-солевого режима почв и грунтов юны аэрации при орошении.

Как один из методов системного подхода может рассматриваться сравнительно новая научная дисциплина синергетика (И.Приго-син, Г.Хакен). Синергетика является обобщающей наукой, включений в себя как разделы другие научные направления, в том числе :ермо динамику, теорию информации, статистическую механику, тао-жю управления и др. ( Хакен, 1985). Именно взаимосвязанное применение этих разделов может дать наилучший результат в азу-¡ении ВСР зоны аэрации.

Основным разделом синергетики является термодинамика необ-?атимых процессов. Весьма глубоко развитые положения термодина-лики были использованы рядом ученых для описания тепломасоопера-

носа в ненасыщенно-насыщенных почвах и грунтах (А,Д.Воронин, А.М.Глобус, С.И.Долгов, С.С.Корчуяов, С.В.Нерпин, Й.Б.Ревут, А.А.Родз, И.И.Судницын, Адлер, Андерсон, Болт, Бэбкок, Гарднер, Ричарде, Слайчер, Спозито и др.), что позволило им выделить основные характеристические термодинамические функции - внутренняя энергия, свободная энергия, химический потенциал, максимальная работа, энтальпия, энтропия, показать взаимосвязь между ними, а также охарактеризовать составляющие потенциала почвенной влаги и ввести понятие всасывающего давления влаги, режимные измерения которого позволили, во-первых, установить целый ряд новых особенностей формирования водного режима зоны аэрации, и, во-вторых, использовать эту величину в качестве критерия при регулировс нии режимами поливов ( Б.С.Маслов, Н.А.Муромцев, Тэйлор и др.)

Зону аэрации и грунтовые воды можно рассматривать, с одной стороны, несистемно, например, в задачах локальной оценки ин-фильтрационных потерь оросительной воды, питания грунтовых вод, определения параметров фильтрации, солепервносв и т.п., не применяя системных методов исследований, а используя в основном отдельные сравнительно простыв аналитические или численные способы решения задач. В то же время изучение процессов может проводиться системно, изучая в динамике взаимосвязь между отдельными внутренними и внешними факторами и процессами формирования и управления водно-солеЕЫМ балансом поче на орошаемых территориях.

С позиций системного подхода зона аэрации может быть представлена как подсистема биогеоценоза, для которой могут быть выделены характерные входы и выходы вещества и энергии. Следуя марксистско-ленинской концепции познания объективной реальности на основе рассмотрения системы "объект-субъект", и учитывая, что наши представления о процессах формирования ВСР зоны аэрации складываются, в основном, по результатам экспериментальных наблю дений с помощью различных приборов, при последующем обосновании методики исследований необходимо учитывать взаимодействие в системе "почвы и грунт зоны аэрации - измерительные приборы".

Для методологического обоснования экспериментальных исследований следует учитывать следующие основные принципы системного подхода ( Цыгичко, Клоков, 1986).

Принцип информационного единства устанавливает преемственность ,в способах, моделях и понятиях описания объекта, причем

существует последовательность преобразования понятий снизу ввер* от элементов к системе; на уровне элементов описание системы самое подробное, и набору характеристик низшего уровня соответствует на более высоком уровне лишь одно значение определенной характеристики системы. Принцип алгоритмической независимости вводится для того, чтобы не существовало прямых связей между моделями системы, которые должны быть алгоритмически независимы.

При постановке исследований должен быть учтен один из важнейших системных принципов - последовательного снятия неопределенности об изучаемом объекте. Основан он на том, что изучение объектов прогнозирования и принятия решений представляется как переход от одного уровня познания и обобщения к другому. На каждом из уровней должно быть ограничено число принимаемнх во внимание факторов и процессов, т.е. на должен быть превышен некоторый предел сложности описания объекта. Учет этих принципов, а также научно, обоснованный подход к представлению зоны аэрации квк открытой самоорганизующейся системы с позиций синергетики позволил^ выделить основные принципы режимно-бзлэнсовнх исследований и как главный из них - выделение структурной иерархии моделей и методов исследований.

Анализ закономерностей формирования годного режима грунтов с позиций синергетики позволяет представить зону аэрации как открытую самоорганизующуюся систему. Для зоны аэрации характерны все признаки открытой самоорганизующейся системы - обмен веществом, энергией и информацией с гневней средой; кооперативное, согласованное протекание всех микроскопических процессов; нелинейность процессов; уменьшение производства энтропии системы в ходе самоорганизации; первоначальное отклонение от равновесия возникает вследствие направленного воздействия на систему извне -подвода к ней вещества или энергии -либо может стать результатом внутренних случайных преобразований и др. Пространственная и временная упорядоченность является одним из основных свойств зоны вэрации как открытой системы и является проявлением определенной организации, в результате чего снижается информационная ' энтропия - степень неопределенности.

Показано, что изучение процессов самоорганизации в зоне аэрации является необходимым звеном в комплексе исследований по управлению ВСР зоны аэрации.

Целевое назначение, состав и виды исследований водно-соле-

вого режима грунтов зависят от стадии проектирования и условий эксплуатации оросительных .систем. Модель организации наблюдений етдяется сложной многоуровневой структурой, в которой отдельные элементы ( точки наблюдений) объединены в иерархически упорядоченные группы - линейные ("по вертикали") и матричные ("по горизонтали").

Структурная иерархия оптимальной режимно-балансовой наблюдательной сети на орошаемых территориях может быть принята следующей: элементы (отдельные точки наблюдений),' блоки (опытные участки), подсистемы ( севооборотные участки), система (орошаемый массив или его часть в пределах естественных границ территории).

На уровне элементов задачей исследований является "точечный" (ао площади и глубине) контроль и выявление диапазонов изменения влажности, давления влаги в грунтах, их засоленности, уровня грунтовых вод и пр., а также оценка влияния на них различных внешних факторов. На уровне блоков устанавливается взаимосвязь между отдельными элементами и выявляется оптимальный объем ( количество элементов) в блоке. На уровне подсистем оценивается взаимодействие блсков, влияющее на получение результата в целом. На уровне системы ставится задача взаимодействия подсистем, с целью дальнейшего регулирования изучаемыми мелиоративными процессами.

Каждому уровни наблюдений должна быть поставлена в соответствие определенная математическая модель формирования водно-солевого баланса, для которой в результате экспериментальных исследований получают информацию.

Глава 4. ОБОСНШАНИЕ ИЕРАРХИИ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ВОДНО-СОЛЕВЬЫ РЕЖИМОМ ЗОНЫ АЭРАЩИ

Математические модели процессов переноса влаги и солей являются составной частью математических моделей продукционного процесса сельскохозяйственных культур ( Е.П.Галямин, О.Д.Сиро-тенко и др.)

Для описания ыассопереносв в зоне аэрации используют корпускулярную ( микроскопическая - А.М.Зейлигер, Я.А.Пачепский, I.Вильсон, Я.Фрид и др.) или континуальную ( макроскопическая -

С.ф.Аверьянов, В.Л.Барон, Н.Н.Веригин, И.К.Гавич, А.И.Голованов, Л.Б.Дворкин, И.Е.Яернов, В.А.Мироненко, СЛЗ.Нерпин, Л.М.Рекс, В.К.Рудаков, С.Т.Рыбакова, А.Б.Ситников, П.Я.Полубаринова-Кочина, И.С.Пашковский, С.И.Харченко, М.Г.Хубларян, В.М.Шествков, Д.Ф.Шуль- ; гин и др) модели, основанные на различном физическом представлении порового пространства. В общем случае должна быть рассмотрена система уравнений, включавшая следующие уравнения (Астариттв, Слеттери) : термодинамическое, баланса массы, баланса импульса, реологическое, балансе энергии, закона Фурье, энергетическое; привлечение уравнения баланса импульса обусловлено тем, что термодинамическое уравнение и уравнение баланса массы, включающие только скалярные переменные ( давление, плотность) , не могут быть решены относительно скорости, которая является вектором.

Различные подходы к иерархии моделей были использованы С.В.Нерпиным, Я.А.Пачепским, И.С.Панковским. Применительно к целям нестоящей работы для моделей влаго - и солепереноса может быть принята трехмерная иерархия, одним измерением которой является тип модели, вторым - масштаб изучаемого объекта, третьим -детальность описания объекта ( А.М.Глобус). Постепенно усложняя физическую сущность моделей, их можно расположить в следующий ряд: I) регрессионные, 2) алгебраические балансовые, 3) компарт-ментные. 4) гидромеханические, в том числе детерминированные и вероятностно-детерминированные, 5) термодинамические, 6) синвр-гетичеокие.

В зависимости от целей исследований должна быть принятв "минимальная" модель (Н.Н.Моисеев ), позволяющая раскрыть поставленные перед исследованиями цели.

Наиболее детально учитывает многообразие действующих факторов синергатическая модель, описывавшая процессы самоорганизации в зоне аэрации и позволяющая перейти к моделям управления ВСР зоны аэрации.

Термодинамические модели, основанные на положениях термодинамики неравновесных процессов, справедливы, поскольку выполняются уравнения баланса энтропии. С учетом опыта полевых наблюдений в степных районах можно сказать, что применение термодинамических моделей целесообразно для приповерхностной части зоны аэрации до глубины 6 ... 8м, в которой отмечается нвряду о • переносом влаги и солей перенос тепла и энтропии.

Предлагается модель для описания переноса воды в ненасыщенно-насыщенных грунтах с учетом переноса защемленного воздуха С 21 ]. учитывающая влияние температуры и давления на растворимость и объем защемленного воздуха

В качестве общего вида уравнения влагопереноса можно принять известное в гидромеханике уравнение баланса массы, записанное относительно любой ортогональной криволинейной системы координат ( Л.К.Лойцянский). из которого можно вывести различные частные подели переноса влаги и солей в цилиндрических ( вертикальный дренаж)-и сферических ( капельное орошение) координатах, а также для прогноза качества подземных и дренажных вод С 30 /

Для прогноза переноса загрязняющих веществ, в том числе, пестицидов, радионуклидов и др., предлагается упрощенная модель одномерного вертикального переноса влаги и загрязняющих веществ, учитывающая их адсорбцию и поглощение корневой системой.

Достаточно перспективными представляются компартментные модели (Боллман. Джефферс), которые модифицированы автором применительно для исследований ВОР зоны аэрации. Причем, подразделение на компартменты следует проводить в соответствии с выделенными по данным натурных наблюдений гидрофизическими интервалами по глубине зоны аэрации.

Среди регрессионных моделей рассмотрены такие, которые могут использоваться для прогноза влажности в почвенном слое. Показано, что чаще всего выполняется закономерность экспоненциального уменьшения после очередного полива влажности ( Л.Н.Побереж-ский и др.) или всасывающего давления влаги С 30 7

Глава 5. УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДНО-СОЛЕВОГО РЕЖИМА ПОЧВ И ГРУНТОВ ЗОНЫ АЭРАВДИ

В настоящее время для научных и практических целей используют десятки и даже сотни различных методов, различающихся теоретическим подходом, целевым назначением, конструктивными особенностями, точностью измерений и другими показателями.Их описание сведено в работах А.М,Глобуса, В.А.Емельянова, Б.С.Маслова, Е.А.Нестерова, Н.А.Муромцева, И.Й.Судницына, А.Б.Ситникова.А.А.Роде и др.ученых, а также в /"30, 31 7

Современное состояние рассматриваемой проблемы характеризуется отсутствием единой методологии научных исследований,при-

менением чисто не взаимосвязанных между собой и иногда морально устаревших методов полевых наблюдений, например, определение влажности грунтов термос та тно-вэсовым способом, их химического состава по данным водных вытяжек. Для определения водопроницаемости грунтов зоны аэрации используют наливы в шурфы, кольца, котлованы, скважины. На опытных участках оборудуют лизиметры, не осна-шая их необходимой измерительной аппаратурой.

С целью кошлексирования и взэимоувязки методов оперативного контроля и обеспечения эмпирической информацией математических моделей для прогнозирования и управления ВСР зоны аэрации в основу экспериментальных исследований целесообразно положить гидрофизические наблюдения - измерения всасывающего (отрицательного) давления влаги е ненасыщенных почвах и грунтах зоны аэрации, положительного давления влаги в насыщенных грунтах водоносного горизонта, в том числе в верховодке, и гидрогеохимические наблюдения - по данным химического состава поровых ростеоров. отобранных методом вакуумных вытяжек, В комплекс исследований^ входит также определение параметров переноса влаги и солей в зависимости от влажности грунтов и всасывающего давления елзги, используя эмпирические модели, решение обратных задач или лабо-рзторныв опыты на монолитах.

Усовершенствованы методы полевых наблюдений на опытных участках в скважинах и шурфах [ 22, 30, 31 У с помощью дистанционных почвенных ( до глубины 2-Зм) и глубинных ( до 20-50м) тен-зиоыетров, которые измеряют давление влаги ( отрицательное - в зоне аэрации, положительное - в водоносном горизонте) С12, 14 7. Датчики можно устанавливать на разных глубинах в одном стволе скважины, который после оборудования тензиометрами тампонируется грунтом. Измерительная аппаратура располагается на поверхности земли. Используется пневматический или гидродинамический способ передачи давления от датчика к манометру ( стационарному, переносному или дифференциальному).

Для повышения точности^ экономической эффективности измерен ний уровня грунтовых вод рекомендуется применение пневматического уровнемера, е котором в качестве фильтра используется керамический зонд, а измерения на поверхности земли осуществляются манометром /~18 7.

Отбор проб порового раствора ведется методом вакуумных вытяжек через пористые зонды, находящиеся в стволе скважины в грун-

те. Для отбора пробы порового раствора в сосуда, находящемся на поверхности земли и соединенном с зондом, задается разрежение, под действием которого пороэдй раствор из грунта переходит в зонд. Затем, задавая разрежение или положительное давление ( по принципу работы эрлифта), отобранный поровый раствор поднимаете! вверх на поверхность земли в сборный сосуд.

Прямые натурные измерения расхода влаги в зоне аэрации могут выполняться с помощью специальных вакуумных камер, располагающихся на необходимой глубине в зоне аэрации. Их конструкции могут быть разными ( Яернов и др., 1974; ФаКбишенко. 1977).

Методы определения гидрофизических параметров грунтов подразделяются: по схеме Елагопереноса- линейная или радиальная, по режиму влагопереноса - установившийся или неустановившийся, по режиму изменения влажности и всасывающего давления влаги, а также по способу расчетов [30 ].

Для анизотопных грунтов используется линейная схема, для изотропных - радиальная схема переноса Елаги, Ь.онолиты грунта ненарушенного сложения имеют цилиндрическую форму. Боковая поверхность монолитое покрыта жесткой гидроизоляцией. При линейной схеме на торцах монолита устанввлиЕаются специальные вакуумные камеры с пористыми пластинами, а в грунте - контрольные тензиомэтры для оценки градиента давления елэгй по направлению влагопереноса. При радиальной схеме опыта в центре монолита со-осно его образующей устанавливают "рабочий" пористый зонд, на боковой поверхности монолита - "контрольный" тензиометр. В зависимости от целей исследований грунт перед экспериментом предварительно насыщается водой (до полной влагоемкости - под вакуумом,' или доводят до квазинасыщенного состояния)или опыт начинаю': при естественной влажности грунта.

В неустановившемся режиме при линейной схеме опыта возможны следующие варианты проведения опыта: а) непрерывное и синхронное на обоих торцах шнолита изменение влажности и всасывающего давления елэги; б) непрерывное изменение задаваемого давления на одном торце монолита, в то Еремя как другой из них остается непроницаемым, в) задание на одном из торцов монолита стабильного разрежения, а другой торец является непроницаемым. При радиальной схеме опыта возможно непрерывное или поэтапное (ступенями) изменение Есасывающего давления влаги /"23 7- Для расчетов зависимостей &(Р) используются данные объема поступив

ей или вытекшей из грунта вода.

Определение коэффициента квазлфильтрации грунтов с учетом а щемленного воздуха сводится к проведен!™ налива еоды в изоли-овакный монолит грунта, в котором объем защемленного воздуха вменяется в результата его растворения путем подачи- да га зи-юванной воды /"3, 4 7, под влиянием изменения внешнего дав-(еняя на образец грунта ( Н.Е.Дзакунов); или температуры.

Для физического моделирования водного режима грунтов под .отопленной поверхностью можно рекомендовать комплексный подход,' [рассматривающий: I) натурный эксперимент - наливы в котлоеэн [ля установления закономерностей формирования водного потока в [втурных условиях, 2) лабораторный эксперимент - опыты на ыоногатах для определения зависимости коэффициента квазифильтрации >т объема защемленного Еоздуха и гидрофизических параметров грунтов, и 3) вычислительный эксперимент на ЭБм; а) для обоснования «обходимых объемов полевых и лабораторных работ, и б) для выбо-за и оценки адекватности принятой математической модели природ-шму процессу фильтрации и влагопереноса.

Определение параметров солепереноса в насыщенных, квазина-зыщенных и ненасыщенных грунтах ведут на монолитах цилиндрической формы, заключенных в жесткую оболочку. На верхнем и нижнем горцах монолита устанавливают соответственно водоприемник и под-тон с керамическими пластинами и в нескольких расчетных сечениях ю длине монолита пористые зонды, через которые путем задания разрежения отбирают пробы норового раствора для химических анализов. Поддерживая постоянный общий градиент гидродинамического запора, измеряют расход профильтровавшегося раствора, а также ю данным пьезометров или твнзиометров перепад напоров по направлению массопереноса.

Определение параметров солвобмена в ненасыщенном состоянии проводят на монолитах, на каждом из которых поддерживают посто-яннуй влажность грунта, в определение коэффициента молекулярной диффузии при отсутствии конвективного массопереноса. В центр каждого цилиндрического монолита, соосно его образующей, устанавливают пористый зонд, в котором поддерживают постоянную концентрацию солового раствора. На внешней боковой поверхности монолита располагают пористый зонд, через который отбирают пробы поровогб раствора на химический анализ. При полном и неполном насыщениях грунтов опыты проводят при периодическом засолении и рассолении

грунтов.

С целью определения равновесного с грунтом'(при в -с Ш) порового раствора ( при оценке состава обменного комплекса и параметров кинетики солеобыена) следует проводить периодическое увлажнение грунта специально приготовленными растворами под определенным разрежением, а затем извлечение раствора из грунта.

По выходным кривым концентрации ионов при промывках образцов, зная емкость обменного комплекса, определяют коэффициенты катионного обмена.

Весьма перспективным представляется определение гидрофизических и гидрогеохимических параметров на основе статистических моделей порового пространства, среди которых нами рассмотрены две: а) на основе неполной бета-функции, и б) путем расчетов информационной энтропии. Для применения метода, предусматривающего использование неполной бета-функции, должны быть экспериментально определены зависимости В(Р) , и использоеэны построенные номограммы Г 30 ]. Для входящего в расчеты влаго - и солепарено-са коэффициента извилистости определена эмпирическая экспоненциальная зависимость. По неполной бета-функции (Wilson, Gelhar) рассчитывают коэффициенты, входящие в зависимости для расчетов коэффициента гидрослерсии в функции от влажности грунта, скорости переноса влаги и числа Пекле.

Другой разработанный автором метод основан на расчетах по зависимости В ( Р ) информационной энтропии, что позволяет рассчитать коэффициенты влагопереноса, фильтрации и HB.

Проведено усовершенствование методов определения наименьшей влагоемкости (HB) и еысоты капиллярной каймы ( ВКК ), которые не являются, в строгом понимании, характеристиками грунтов, т.к. зависят на только от их свойств, но и от условий и методов определения. В тоже время, они используются для различных практи часких мелиоративных расчетов. В работе предлагается, во-первых, подход /~2 /, основанный на определении Рнв и £)на по перегибу кривой d^fP) ^ во-вторых, информационно-энтропийный подход, предусматривающий определение HB и ВКК по давлению влаги, при котором резко изменяется величина информационной энтропии (и произ^ водства энтропии). Определена линейная зависимость между ВКК и г. биной до уровня грунтовых вод (при прочих равных условиях, в том числе литологии, испарении с поверхности земли).

Исследование ВСР зоны аэрации будут более эффективными, ес-

щ мелиоративно-гидрофизические и гидрогеохимические исследова-гая комплектировать с морфометричесюш анализом, водно-гелиевой зъемкой и аэродиотанционними методами наблюдений.

Наиболее эффективным способом обоснования достоверности экспериментальных методов исследований является сопоставление их результатов с данными натурных наблюдений, физического и математического моделирования.

Глава 6. СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ.ФИЗИЧЕСКОГО И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Сопоставление данных исследований в пределах одного опытного участка и на разных участках показало, что изменчивость определенных влажности грунтов и всасывающего давления влаги на зависит от способа вскрытия зоны аэрации (шурфы или скважины) и определяется только пространственным ( на мезоуровне) варьированием свойств грунтов. Измерения всасыввющего давления влаги одновременно почвенными и глубинными тензиометрами показали,что расхождение данных замеров, в основном,, не более 4 ... 6 кПа, и находится в пределах естественного изменения всасывающего давления влаги.

Для определения пригодности метода вакуумных вытятея при исследованиях солевого -режима грунтов была проведена оценка: влияний вскрытия грунтов зоны аэрации шурфами и скеэжшшки, в которых устанавливались пористые зонды; размеров пористых зондов; необходимого объема перового раствора для химического анализа и продолжительности отбора вакуумной еытяжки, задаваемого разрежения при отборе вакуумной еытяжки. После введения зонда в грунт е течение 5 ... 10 суток происходит его "приработка" с окружающей средой, после чего химический состав растЕора в керамике зонда и вне зонда в грунте практически одинаковый.

Величину задаваемого разрежения при отборе вакуумной вытяжки необходимо было установить е связи с тем, что разрежение определяет, во-первых, продолжительность периода отбора пробы, и ■ во-вторых, может оказать влияние на ее химический состав, Теоретическими расчетами и экспериментально установлено, что звдавая для отбора пробы пороЕого раствора разрежение - 90 кПа. при природных значениях Р = -10 ... - йО кПа будет отбираться прак-

тически большая часть движущейся влаги.

Опыты на искусственно приготовленных образцах грунтов различных фракций- пылеЕатых, песчаных и глинистых, используя метод вакуумных вытяжек и измерения ионоселективными электродами, показали, что концентрация аниона .измеренная в поровом растворе грунта ионоселективными электродами, и в отобранных вакуумных вытяжках меньше, чем в раствора, которым грунты насыщались.

В условиях адсорбции ионов шлеватыыи и глинистыми частицами метод вакуумных вытяжек дает увеличенные на Ю- 20% значения концентрации ионов по сравнению с замерами, выполненными непосредственно в грунте ионоселектИЕНыш электродами; в песчаных грунтах, где адсорбция отсутствует, а также при ее отсутствии в разуплотненных глинистых грунтах, погрешность в методе вакуумных вытяжек практически отсутствует.

Установлено, что посла первоначального насыщения грунта до полной влагоемкости химическое равновесие между грунтом и поро-вым раствором наступает не более чем через 10 суток; переменная влажность грунтов в диапазоне всасывающего давления влаги от 0 до - 70 ... - 80 кПа не влияет на химический состав порового раствора.

Опытами на монолитах и расчетами на ЭВМ показано, что вертикальной составляющей влагопереноса ( сил тяжести) можно пренебречь и для расчетов использовать решение одномерного уравнения переноса влаги по радиальной координате.

В целях оценки влияния защемленного Еоздуха на водопроницаемость грунтов и для обоснования рациональной методики его определения в насыщенных и квазинасыщенных грунтах проанализированы результаты 4-х серий опытов - наливов: I) в кольца по методу Нестерова; 2) в монолиты ненарушенного сложения в полвеых условиях, основание которых не было отделено от материнской породы;

3) в монолиты ненарушенного сложения в лабораторных условиях;

4) в котлованы. При наливах воды в кольца по методу Нестерова установлено: I) развитие процесса формирования водного режима качественно соответствует изложенным в гл.2 представлениям о Ш-х стадиях изменения во времени водопроницаемости грунтов; 2) насыщенное состояние грунтов под кольцами наступило только на 2-а сутки налива в слое глубиной 12 см под кольцом, глубже

1 течение всего опыта сохранилось ненасыщенное состояние; 3) [ля повышения точности определения коэффициента фильтрации грунтов при наливах по Нестерову требуется контроль характера насыщения грунтов, объема защемленного воздуха, динамики еоды под гальцами.

Сопоставление результатов налива воды в кольца и монолиты, )тчлененныэ и неотчлененные от материнской породы, показало, что • г начале есвх трех серий опытов ( при максимальном объеме защемленного воздуха) значения коэффициента квазифильтрации сравнительно близки, например, на участке Сыртового Заволжья, ■■ 0р04 ... 0,06 м/сут. в хода налива воды в кольца значения коэффициента квазифильтрации увеличиваются до 0,22 м/сут; при наливе в монолит, неотчлзненный от естественного грунта, - до 0,98 м/сут, при наливе в полностью изолированный монолит еще больое - до 2,3 м/сут. достигая значения коэффициента фильтрации при полном водо-насыщении. Объясняется это тем, что в монолите, неотчлененном от естественного грунта, растворение защемленного воздуха ( и со<зт-ветственно рост коэффициента квазифильтрации ) продолжалось до попадания (снизу) атмосферного воздуха в грунт и перехода его в ненасыщенное состояние. В то же время в изолированном грунте ( в отчлененном монолита) было зарегистрировано максш.яльное значение коэффициента фильтрации грунтов.

Проведенные гидрофизические наблюдения при наливах воды в котлован в ¡»¡арксовском р-не Саратовской области и в с-зе "Семи-сотка" Крымской области показали, что под дном-котлована имеет место сложный неустановившийся пространственный поток воды в грунтах при наличии в них 8 ... 12$ за щемленного Еоздуха, в то время как в монолитах оставалось 3 ... Ъ% воздуха, а также частично сохраняется Елагоперенос в ненасыщенных грунтах, Установлено, что в результате одновременного влияния многих факторов, основные из которых - неоднородность грунтов, по вертикали, кольматация их пор, перераспределение и растворение защемленного воздуха, ■ образование в основании котлована слабопроницвемой корки, происходит изменение во времени и по глубине коэффициента фильтрации грунтов, причем, по двнным натурных наблюдений, выполнить его увязку со всеми перечисленными выше факторами невозможно. По данным налива можно определить только одно приближенное значение коэффициента квазифильтреции - при максимальном содержании защем-

данного воздуха, в то время как по испытаниям монолитов находится вся зависимость к¿оОщ) вплоть до значения Кф при полной влагоеыкости грунта.

Методы откачек из зоны колебаний уровня грунтовых вод и наливов воды в скважины и шурфы позволяют определить значения коэффициента квазифильтрации в том жа диапазоне ( 0,2 ... 0,'4 м/сут), что и наливы в монолиты и котлоеэн при максимальном объеме защемленного воздуха. Объяснением этому служит то, что при откачке из зоны колебания УГВ, в ней имеется большой объем защемленного воздуха, а при нагнетании воды в исходно сухие грунты, очевидно, также остается максимально возможное количество защемленного воздуха.

Результаты эпигнозного моделирования удовлетворительно ( в пределах точности экспериментальных измерений всасывающего давления влаги и концентрации ионов) совпадают с данными натурных наблюдений и лабораторных опытов, что является обоснованием в целом принятой методики экспериментальных исследований и математических моделей изучаемых процессов формирования ВСР зоны аэрации.

ВЫВОДЫ

Исследования водно-солевого режима и баланса почв и грунтов актуальны на всех стадиях проектирования и при эксплуатации мелиоративных систем, являясь основой оперативного регулирования режимами орошения и дренажа, прогнозирования почванно-мелиора-тивных и гидрогеолого-мелиоративных условий сельскохозяйственных территорий, обоснования оптимальных параметров оросительной и дренажной систем. Учитывая необходимость повышения эффективности управления и повышения точности прогнозов необходимо выработать научно обоснованную стратегию обеспечения их математическими моделями, методами натурных наблюдений и определения параметров,

Процессы формирования водно-солевого режима почв и грунтов в определенной степени упорядочены во времени, по глубине зоны аэрации и по площади, различаясь качественно и количественно в богарных и орошаемых условиях. Отмеченные по данным режимны} наблвдений характерные гидрофизические и гидрогеохимические инте; Еалы, а, также особенности происходящих б них процессов влаго- и

юлепереноса могут быть основой постановки натурных режимных [аблюдений и использоваться в качества исходных данных в моделях 1ля управления и прогноза водно-солевого ре шла зоны аэрации.

Натурные наблюдения и моделирование показали,что при пра-зильно организованном режиме поливов, для назначения которых логут использоваться предложенные в работе зависимости, в степных районах сохранится автоморфный промывной водно-солевой режим и 1в будет вторичного засоления почв.

Основными причинами гистерезиса гидрофизических параметров ючв и грунтов являются образование защемленного воздуха за счет дисперсии скорости в поперечном сечении и изменение

структуры порового пространства в результате физического, физико-химического и химического взаимодействия между твердой фазой и поровым раствором, знание которых должно учитываться при прогнозировании изменения свойств почв и грунтов и обосновании режима орошения.

Для каждой разновидности грунта может быть определено такое значение влажности и соответствующее значение всасывающего давления влаги, ниже которых при прошЕках коэффициент влаго-переноса на изменяется, а при более высоких их значениях такое количество объемов вода, после прохож!ения которых завершаются изменения гидрофизических параметров.

С позиций системного подхода зона аэрации может рассматриваться как подсистема биогеоценоза. В сеязи с экспериментальным характером исследований нужно учитывать взаимосвязь "почвы и грунты зоны аэрации - измерительные устройства". Зона аэрации является открытой самоорганизующейся системой.

Структурная иерархия оптимальной режимно-балансовой наблюдательной сети на орошаемых массивах может быть следующей: элементы ( отдельные наблюдательные точки), блоки ( опытные участки) подсистема (севооборотные участки), система (орошаемый массив или его часть в пределах естественных границ территории). Каждому уровню наблюдений должна быть поставлена в соответствие определенная минимальная математическая модель формирования вод-но-солбЕого баланса, для которой в результате экспериментальных исследований получают информацию. Указанной иерархии наблюдательной сети поставлена в соответствие иерархия математических моделей. среди которых выделены ( по мере упрощения): диффаренциаль-

ныв ( синергетичаские, термодинамические, гидромеханические); кошартментные, алгебраические балансовые; регрессионные.

Для обеспечения моделей информацией и оперативного контрол. ВСР почв и грунтов рекомендуется усовершенствованный комплекс методов полевых и лабораторных исследований. В осногу методики натурных наблюдений положен скважинный метод измерений: всасывающего давления влаги в зоне аэрации и избыточного давления влаги в водоносном горизонте с помощью тензиометров, пористые зонда которых располагаются в индивидуальных'скважинах или в ствола одной скважины. Для измерений уровня грунтовых вод применяется пневматический уровнемер, для отбора проб порового раство ра через пористые зонда - метод вакуумных вытякек, для измерений расхода влаги - водные камеры. Натурные наблюдения сочетаются с определением в ненасыщенно-насыщенных грунтах параметров переноса влаги, солей путем лабораторных опытов, а также с применением расчетных методов на основе неполной бета-функции и информационно-энтропийного подхода.

Основные положения разработанной методики принципиально могут использоваться для исследований е разных регионах страны для контроля содержания пестицидов, нитратов, радионуклидов или других загрязняющих веществ в зоне аэрации и грунтовых водах. Разработанная методика многократно апробирована на практике, может быть рекомендована для использования в различного рода гидро мелиоративных исследованиях.

Дальнейшие исследования по данной проблеме следует направить по пути автоматизации измерений для передачи на расстояние получаемой информации в полевых условиях; разработки новых вычислительных программ для ЭВМ для реализации моделей, предложенных в данной работа, что позволит поеысить точность прогнозирования Бодно-солевэго режима грунтог; создания комплексов "прибор + ЭВМ " в системе мониторинга для контроля, прогноза и управ ления водно-солевым балансом мелиорируемых земель; комплексирова ния " наземных" и аэродистанционных методов для контроля влажности, засоленности и уроеня грунтоЕых еод; разработки проблемы оценки надежности регулирования водно-солевого режима.

Основные публикации по теме диссертации

1. Новый полевой способ определения фильтрационных характе-)истик грунтов слоистой зоны аэрации. -Матер.по геологии, гид-югеолопт и геохимии Украины, Урала, Казахстана и Сибири, № 8, :Э72 ( в соавторстве с Н.Е.Дзакуновым)

2. Методика определения наименьшей влагоемкости грунтов.-! сб.: Инженерше изыскания в строительства, сер.и, еып.2 (20), П.: 1973

3. Методика определения коэффициента фильтрации грунтов юны аэрации с учетом зацэмленпого воздуха.-В сб.: Инженерные 1зыекания в строительстве, сер«Л, еып.2(20), 1.1.: 1973 ( в соавторства с Н.Е.ДзекуноЕым)

4. Способ определения коэффициента фильтрации грунта. Авторское свидетельство СССР И 401921. 1974 ( в соавторстве с Н.Е.Дзе-^уноЕЫМ и И.Е.Черновым)

5. Исследование процесса фильтрации в высоких монолитах, лессовидных суглинистых грунтоЕ.-Матер, по геологии, гидрогеологии, геофизике и геохимии Украины, Казахстана, Кавказа и За-5айкзлья, й 10. Г974 ( в соавторстве с Н.Е.Дзекуновш)

6. Основные закономерности процесса увлажнения грунтов зоны аэрации новоорошаемых земель по данным гидрофизических наблюдений.- Гидрогеологические и инженерно-геологические изыскания для мелиоративного строительства. 1976, вып.46, с.12-19

( в соавторстве с И.ЕДерновым, Н.Н.МуромцеЕым, Н.Е.Дзекуновым, А.Б.Ситниковым, С.П.Джепо)

7. Основные результаты исследований влагообмена в грунтах зоны аэрации Сыртового Заволжья,- В сб.: Материалы межведомств. сзЕещ. по Бопр.прогнозир.гидро-геол.,ига.-геол,и почв.-мелиорат. условия, еып.2,- М.: 1976 ( е соавторстве с И.Е.Йерновым).

8. Особенности влагопереноса в почвогрунтах зоны аэрации при орошении (по данным гидрофизических наблюдений).-В сб.: . Тезисы докладе© 1У межвед.совет.по мелиоративной гидрогеологии и мелиоративному почвоведению.-Ашхабад, 1930 ( в соавторстве

с И.Е.дерновым)

9. Некоторые особенности режима влагопереноса в грунтах-зоны аэрации Сыртового Заволжья.-Матер.по геологии и гидрогеологии Украины и РСФСР, 1977, Л 13 ( в соавторстве с И.Ё. Жерновым).

10. Ошт определения коэффициента влагопареноса грунтов зоны аэрации. Там же.

11. Гидрофизические исследования влагопареноса в зоне орошаемых земель.-Матер.по геологии, гидрогеологии и геохимии Украины, РСФСР и Молдавии, вып.12, 1976 ( в соавторстве с И.Е.Яерно-вым, Н.Е.ДзекуноЕым, Н.Н.Муромцевым и А .Б.Ситниковым).

12. Устройство для определения всасывающего давления влаги Авторское свидетельство СССР' № 591761, 1977 ( в соавторстве с Н.Е.Дзекуновым).

13. К методике лабораторного определения коэффициента влагопереноса ненасыщенных грунтов зоны аэрации,- В сб.: Геология и полезные ископаемые Украины. Киев, Наукова думка, 1978, с. 147-150. ,

14. Определение потенциала влаги в грунтах с помощью тан-.зиометров, установленных в скважинах,- Матер.по геологии, гидрогеологии и геохимии Украины, РСФСР и Молдавии, еып.14, Киев, 1978, с.73-76 ( в соавторстве с Н.Е.ДзекуноЕым).

15. Опыт определения зависимости влажности от Есасывающаго давления влаги в грунтах зоны аэрации. Там же, с.92-95.

16. Новое _е исследованиях влагопереноса и со^епербноса в грунтах зоны аэрации.-Киев, Знание, 1979, 24с. (в соавторства

с И.Е.Жерновым и Н.Е.Дзекуновым).

17. Изменение солевого состава почвогрунтов при орошении.-Гидротехника и мелиорация. № II, 1982.

18. Устройство для измерения уроьнр подземных вод. Авторское свидетельство СССР )« 1046673 I е, соавторстве с Н.Е.Дзекуновым, И.ЕДерноЕым, О.А.Продйуф.

19. Динамика солей в зона аэрации и грунтовых водах (учебное пособие).- Киев, изд. КГУ, 1983, 112с.

20. Влияние температуры на влажность, энтропию и всасывающее давление влаги в суглинках.-Почвоведение, й 12, 1933.

21. Влияние защемленного воздуха на водопроницаемость груи тов ( теория и эксперимент). -Водные ресурсы, № 4, 1984

22. Метод контроля и прогноза водного режима орошаемых земель. Информационный листок о НТД И 83-162, Киев, УкрНИИТИ, 1932 4с.( е соавторства с Н.Е.Дзекуновым, И.Е.ЯерноЕым)

23. К обоснованию методики определения гидрофизических параметров в пористых средах.-ДАН УССР, сер.А, № 7, 1934 (в соавторства с Н.Е.Дзекуновым и В.М.Солопенко)

•24. Закономерности кинетики солвобмена в знасышенно-насыщенных грунтах.- Мвтер.П-го междун.симпозиума э геохимии природных вод.Л.-Гидрометеоиздат, 1935.

25. Особенности методики прогнозирования годного режима лоистой толщ грунтов (на примера Явкинской оросительной систе-ы Николаевской области УССР).- Тезисы докл. У Всес.совещания

о мелиоративной гидрогеологии, инж.геологии и мелиоративному очЕоведению. Я.1, М., 1934, ( в соавторстве с И.Е.Дерновым, .С.Коломийцем и А.М.Мандрик )

26. Комплэксная методика режимно-балзнсовых исследований ассопереноса на мелиорируемых землях. Там же ( в соавторства

И.Е .Жерновым)

27. Оценка пространственных закономерностей распределения :апиллярного давления Елаги в грунтах при орошении.- Почво-¡едение, 1935, № 5. с.77-83 ( в соавторстве с Е.А.Древиным)

28. Физико-химическое моделирование эпигенетических процес-:ов в загипсованных песках. -Сб.Подземные воды и эволюция лито-;феры.-М.: Наука, 1935, с.316-318 ( в соавторстве с Л.Я.Колтун)

29. Экспериментальное определение параметров кинетики со-ieобмена в суглинистых грунтах.-В кн.: Моделирование гидрогеохи-яических процессов и научные основы гядрогеохимических прогнозов. ,1. .-Наука. 1935 ( в соэеторстеэ с О.Ф.Ляшенко)

30. Водно-оолеЕой режим грунтов при орошении,- i.!.: В/О "Агролромиздат", 1936, 314с.

31. Термодинамические, методы изучения водного режима зоны аэрации.-М.: Недра, 1987, 177с. ( в соавторстве с Н.Е.ДзекуноЕЫМ, 'I.E.Жерновым и Е.А.Дрэейным)

32. Тензиометр. Положительное решение от 14.05.87 на заявку № 4076459/31-10 на изобретение.1937г. ( е соавторстве с

С .А.Гавриловым, Н.Е.Дзекуновым, В.В.Скопецким)

33. Полевые методы измерений и оценки параметров,характеризующих водно-солевой режим зоны аз рации.-Тезисы докладов 1-го всесоюзного совещания "Гидрофизические функции и влагометрия почв" Ленинград, 1937, с.22-23.

34. Комплексная методика исследований водного баланса орошаемых земель.-Там же, с.26 (в соавторстве с С .А.Гавриловым и др.)

35. Monitoring system for control and regulation of ground water regime in agricultural areas.- UN13SC0/IAH International Symposium on Integrated Xand Use Planning and Groundwater Protection Management in RufelI as» Karlovy Vary, 1966.

- 35 -