Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация режима работы осушительных систем Украинского Полесья на основе гидрометеорологических прогнозов

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация режима работы осушительных систем Украинского Полесья на основе гидрометеорологических прогнозов"

УКРАИНСКИЙ ОРДЕНА ДРУЕШ НАРОДОВ ИНСТИТУТ ЙЕЕКЕРОЗ • ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА •

На правах рукописи СКОРСКИЯ Виталий Петрович

УЖ 631.624:556.16.06/477/

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЗШ. РАБОТЫ ОСУШТЕЛЫШХ СИСТЕМ УКРАИНСКОГО ПОЛЕСЬЯ НА ОСНОВЕ

пщз1е1корояогачзас{х прогнозов

СПЕЦИАЛЬИОСТЬ 06.01.02 - Мелиорация и орошаемое земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание утеноЯ степени • кандидата технических наук

РОВНО - 1991

Работа выполнена в Украинском ордена Дружбы народов институте инженеров водного хозяйства / УШВХ/

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.А.ЛАЗАРЧУК, кандидат географических наук, старой научный сотрудник М.Н.СОСЕдаО.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший

Защита диссертации состоится 22 мая 1991 года в Ю00 часов на заседании специализированного совета К 068.45.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в УИИВХ, по адресу: 266000 г.Ровно, ул.Ленинская, II

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УИИВХ.

Автореферат разослан 15 апреля 1991 года.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат техняче ~

научный сотрудник П.Ф.ВШНЕВСШ, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник В.Ф.ГАЛКОВСНИЙ.

Ведущая организация: институт "Укргипроводхоз".

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОШ

Актуальность работы. Одной из основных задач, стощях перед народчым хозяйством, является увеличение производства сельсхохо-зяйственной продукция при сокращении затрат. Наиболее эффективным путем решения этой задачи на осуваемых землях, является оптимизация водного режима почв с помогаю технически совершенных мелиоративных систем.

На осусительных системах оптимизация в первую очередь подлезет водный регзш почв, являвшийся в рассматриваемых условиях ЛКЫЯТИруЛЧЕЫ .

В настоящее время технически наиболее совершенными являптся осушительные системы с механическим водоподьемом, позволявшие оперативно управлять водным режимом почв независимо от складывающейся метеорологической обстановки. К недостаткам польдерных систем относится относительно высокая стоимость строительства и эксплуатации, Повыхение эффективности мелиоративных мероприятий на польдерах возмогло при оптимизации режима их работы, способст-вуэдей наиболее полному удовлетворении потребности растений пря минимальных эксплуатационных затратах.

Оперативно управлять водным регниом почв в соответствии с потребностями культурных растений в условиях непрерывной изменчивости кетеорологичестас факторов можно лкпь при наличии достоверных сведений о предполагаемом стоке во время половодий и паводков, получаемых на основании прогнозных расчетов.

Результаты таких расчетов, выполненных с помощь» ЭВМ позволяют заблаговременно оценить ситуации, складаващувся не обьекте, и с учетом технической возможности системы принять оптимальное реиение. .

Целью работы является разработка оптимизационной модели управления осушительными системами в период пропуска половодий.

В задачи исследований входкло:

- обоснование требований к управлений осушительными системами э период пропуска половодий;

- разработка и реализация модели прогноза обьема половодья на мелиорируемых землях;

- разработка и реализация модели расчета гидрографа половодья на основе прогнозируемой и складывавшейся метеорологической обстановки;

- разработка алгоритма оптимизации реюша работы осушительных систем.

Научная новизна.

1. Разработана и реализована математическая модель долгосрочного прогноза обьема половодья на осушительных системах,позволяю чая учитывать динамику гидрометеорологических факторов и показателей водного режима почв в осенне-зимний период.

2. Разработана математическая модель прогноза ( расчета) гидрографа половодья с учетом возможности его корректировки на основании фактически складывающейся ситуации.

3. Разработан алгоритм оптимизации работы насосной станции, позволяющий приникать оперативные решения с учетом формирования режима половодья, параметров элементов системы, мощности и рабочего состояния насосных агрегатов, & также структуры сельскохозяйственного использования территории.

Основные положения, выносимке на защиту;

- научно-обоснованная "модель прогноза обьема половодья на осушительных системах;

- математическая модель прогноза к корректировок гидрографа половодья;

- обоснованная методика выбора оптимального рёжима работы ссуките.тъшх систем в зависимости от складывающейся метеорологи-

чес.'соП оСстаноргга и условий фор-мровашм стока половодья.

Практическа* знзчш-тость результатов исследований состоит в том, что внедрение рекомендаций по оперативному управлению системам:! в период пропуска половодий позволяет создать наилучшие ус-лов::?: для формирования уро~ая сельскохозяйственны?: культур пря юшимэлшо возкогшпс затратах.

Значение результатов исследований повышается благодаря воз-'гогаост;: принятия свсозремен'лд: решений в случэе интенсивного трлтосг ; ды к аваккг.мзр-з насосной статик.

0''.ьеитк иссле нова шгл.

Исследования проводились в течение 1582...1968 годов на зпь'тннх осуЕительннх снстемах "Инва" Дубновсяого района, "Припять 3" Заречненскогз районв Рсвенской области и "Коргелисскал" Рат-¡оесксго района БолшскоЯ области. Кроме того, использоеолись :знные наблюдений полученные упра&текклга эксплуатации осупителъ-¡их систем на объектах Ровенской и Киевской областей.

Апрсбтил таСотн.

Основные положения диссертации доложены :: одобрены на рзс-убликанской научно-технической конференция /г.Кпев,1365 г./; аучно-техш<ческой конференций / г.Киев,1986 г./; республиканс-оЯ научно-технической конференция "Досттаения ШП е мелксрацтга водное хозяйство УССР" /г.Ровно,158? г./; сетанаре "Совор-енствовй:г.;е технологи.'! регулирования еодного рэкнма почв на с;,та;тельно-увлая;нктельтя: системах с автоматизировать.' всдоре-^лнрованяем" /г.Ровно, 1987 г./; научно-прзктачэспой гсснэере^ци;; ^остикекля ?.!елиоративной наук« - производству" /г.Ровно, ?СЗ г../; научно-практической конференция "Пути говкаеняя элегичности освоения келиорируе?,их земель за счет достагския нэук! Техники" /г.Розно,1909 г./; секции гидрология Ученого Сопста грГППТИ /в.Киев,1989 г./.

Пс теме диссертации опубликовано десять печатных работ.

Реализация работы осуществлена Дубнозским УОС на польдерны: системах общей площадью 2529 га ОУС "Иква" на протяжения 1933... 1989 годов путем выдачи рекомендаций по режиму работы насосных станций на основании прогнозных расчетов. Суммарный экономический эффект составляет 27,8 тыс.руб.

Работа выполнена в Украинском ордена Дружбы народов институте инженеров водного хозяйства как составная часть темы государственного координационного плана ГКНТ по программе 0.85.01 задание 03.06.Г "Разработать в производстве технологию управления водными ресурсами в бассейнах малых-рек Полесья, обеспечивающую рациональное их использование и охрану природных комплексов

Обьем работы.

Диссертация состоит из введения, б разделов, выводов и пред логе кий, списка литературы из 160 наименований. Работа изложена на 158 страницах, содержит 17 таблиц и 30 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе "Состояние вопроса и обоснование направления исследований" обосновывается выбор расчетного периода и рассматриваются существущие методы оптимизации работы польдерных осушительных систем.

Изучении режима работы осушительных систем с механическим водоподъемом в различных районах СССР и за рубежом много внимания уделяли в своих исследованиях Э.Балодис, Р.И.Волков,В.Ф.Гал-ковски й ,М. А .До лид, Т.А..Кадревич,А.Л.1укянас,А.Д.Панадиади,Е.А.Па-квдиади» АЛ1.Р**ядкс, Г.А.Рябкова,Б.П.Стрелец,В.А.Зилатов, Д-В.Юрченко, О.А. Юшкаускас, Н. Бег-Ьгащ, И.В. РКога,

р. V/. 1-гиьп^, \rfrlfl6y, гл.зиноп..

Установлено, что до 50% годового обьет откачек приходится весенний период. Среднесуточная продолжительность работы ка-госных агрегатов в период пропуска весеннего половодья состав-тяет 12...18 часов в сутки, в то время как в остальные периоды зокращается до 1...2 час/сут.

Кроне этого, состояние водного регима почз в рзшевесенний теркод в значительной степени определяет продуктивность сельско-созяйственных культур. Учитывая это, в качестве расчетного для зптимнзации режима работы осувятельнкх систем был принят период трохоздения весеннего половодья.

Управление осушительными системами с механически« водо'г-юдьемом в настоящее время заклпчается в поддержании горизонта ¡оды в аванкамере на отметке нипнего уровня и выполняется по фактически складывающейся обстановке. При таком режиме работы ¡овершенко не учитываются требования сельскохозяйственных куль-•ур к водному режиму почв, а отрешение к сокращению сроков от-:ачки провоцирует увеличение бокового притока. В результате гроисходит завшение обьеыа откачек, а следовательно - эксплуа-'ационных затрат.

Наличие достоверной прогнозной информации по формированию ритока к насосной станции коренным образом изменяет ситуация, оскольку позволяет заблаговременно оценить обстановку и лри-ять оптимальное репешю.

Вопроса»« прогнозирования характеристик весеннего стока и идрографа половодья для различных почвенно-климатичесгсих зон условий занимались В.А.Бельчикоз, К.П.Воскресенский, •М.Денисов, А.Дунбраускас, &.Б.Заводчиков,Е.С.Змиева,А..Г.Ков-5ль,В.Д.Комароз,В.1!.Корень,Е.И.Кочелаба,Т.Т.Иакарова,А.В.;!е-гнков.Е.Г.Попов.И.Г.Рубцов.М.С.Салов.П.Н.Соседко.А.И.Субботин,

.Ф.Шсбеко,А.К. На топ, К. Г! НЗ.У1с53тая

- б -

и другие;.

Однако, подавляющее большинство моделей основаны на расчет стока по данным о поступлении талой и доадевой воды на поверхность бассейна без учета состояния подстилающей поверхности во время зимних оттепелей. В условиях Полесья УССР последнее обстоятельство оказывает больное, влияние на формирование весеннего стока. Кроме этого рад ыегодик разработан без учета особенностей формирования половодья на осушаемых водосборах.

Такта образом, имеющиеся в литературных источниках материалы не позволяют на достаточном уровне решить задачу оптимизации управления осушительными системами'и требуются дополнительный исследования.

Во втором разделе " Анализ природно-климатических условий к характеристика обьекгов проведения исследований" приведена характеристика климатических, гидрогеологических, геоморфологических и почвенных условий региона.

Крема того, дается характеристика природно-климатических условий объектов исследований с техническими показателями существующих на них насосных станций.

Экспериментальные наблюдения проводились на 3-х осушительных системах расположенных в Ровенской, и Волынской областях на протяжении осенне-зимних и зимне-весенних периодов. Поэтому в работе приводится подробная климатическая характеристика стоко-формирукцих периодов, а также периодов половодий. Оценка основных климатических параметров выполнена для метеорологических величин, которым присуща относительно небольшая пространственная изманциаость /температура к дефициты влажности воздуха/, по бяижайщда метеостанциям Ховель.С&ркы.Дубно, метеопостам Корте-лисц и Заречное. Такие характеристики как осадки, влажность почвы, высота снежного покрова и степень покатости водосбора снегом,

а такга положение уровней грунтовых вод (УГВ) измерялись непосредственно на системах.

С цель» установления закономерностей формирования стока на водосборах осушительных систем были обобщены материалы наблюдений и изысканий, выполненных управлениями эксплуатации осушительных систем (ОС), филиалами института "Укргипроводхоз",метеостанциями и водомерными постами, расположенными в зоне Западною Полесья УССР.

В третьем разделе " Содерлание и методика исследований" приведены структурная схема и содержание исследований, задачи и ^методика полевых наблюдений.

В состав исследований по выбору оптимального режима работы осуиительных систем входили следующие наблюдения п измерения:

- учет и регистрация метеорологических величин, оказывающих влияние на водный режим осушаемых земель;

- изучение гидрологического режима водоприемника и факторов, влияющих на сток;

- изучение режима УГВ на системе и прилегающих территориях, а также уровней воды в открытой сети;

- измерения влажности почвы до образования сиегного покрова и после его схода;

- наблюдения за фильтрационным притоком воды на ОС;

. - наблюдения за объемами откачек воды насосными агрегатами и временем работы насосно-силового оборудования.

В результате проведенных исследований оценена применимость рада методик расчета и прогноза обьема половодья, получены параметры, учитывающие влияние на процессы стокоформирования УГЗ, глубины промерзания-оттаивания почвы, динамики изменения влажности почвы и др.

При обработке экспериментальных данных выполнялись корреля-

- а -

ционный. регрессионный и дисперсионный анализы. Основные зависимости получены методом наименьших квадратов с помощью ЭВМ ЕС-1033.

В четвертом разделе "Обоснование требований к управлению

ч

осушительными системами в весеннее время приводятся результаты анализа экспериментальных и литературных донных по срокам проведения весенних полевых работ, условиям пропуска весеннего половодья с учетом агротехнических сроков и потерям урожаев сельскохозяйственных культур при отклонении водного режима от оптимального в весеннее время.

Приведенные материалы полевых наблюдений за ходом стока реки и с водосбора осушительных систем свидетельствуют о том, что етокоформирующие факторы воздействуют на них идентично и половодье проходит примерно в одни и те Ее срони. Динамика колебания УГВ на ОС зависит от хода положительных температур и в значительной степени, от глубины промерзания почвы.

С агротехнической точки зрения сроки сева оказыают влияние, в конечной итоге, на урожай сельскохозяйственных культур. При установлении сроков сева лимитирующими факторами являются влажность почвы и температурный режим. Если влажность на осушительных системах мл можем регулировать, то определяющим в этом случае является ход среднесуточных температур воздуха.

Ка основании анализа средиамноголетккх дат начала сева,выполненного УкрНИИГиМ и БелНИШиВХ по материалам агрометеорологических станций, установлено, что оптималпым срокам сева ранних яровых культур соответствует дата возобновления вегетации озимых, Наступающего при накопления суммы положительных среднесуточных температур воздуха равной .60...70°С. Для овощных и кор-. мовмх культур оптимальный срок сева наступает при накоплении еумкы среднесуточных температур воздуха в 120...130°С /П.И.Зак-

ржевский, М.В.Корбутях/.

Отклонение сроков севд сельскохозяйственных культур по разным причинам от оптимальных вызывает потери, урожая. Анализ литературных источников /Г.С.Потоцкий,Н.А.1азарчух,В.Г.Муранов/ показал, что коэффициент снижения урожая от запаздывания с севом более тесно связан с суммой положительных среднесуточных температур воздуха, накопленных от оптимального срока сева, чем с числом суток, проиедагох от этой даты.

Пользуясь данным подходом, можно с достаточной точностью прогнозировать потери урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от режима работы осушительной системы.

В пятом разделе " Разработка математической модели расчета притока вода с водосбора осупительной системы" выполнен анализ существующих методов расчета и прогноза обьема весеннего половодья. Предлагаемые модели разработаны либо для горных местностей, либо для условий с глубоким залеганием ЛТ$ и дяя районов без оттепелей в течение зимнего периода. Поэтому применение одной из указанных моделей для условий Полесья является неправомочным.

Формирование половодного стока на территории Полесья происходит под воздействием многих факторов, вызванных неоднородностью подстилающей поверхности и заметной временной изменчивостью метеорологических условий. Здесь часты зимние оттепели, которые нарушают ход процессов снегонакопления и оказывают существенное влияние на состояние почвогрунтов. Преобладание ровного рельефа местности / уклоны водосборов преимущественно 2...6&>/способствует поверхностному задержанию талых вод и увеличивает их потери.

В модели разработанной при непосредственном участии автора диссертации заложены схемы и процедуры, позволяющие добиться высокого уровня ее универсальности и обеспечить тем самым применяемость в различных физико-географических условиях. С это;1 целые

разработано непрерывное математическое моделирование динамики промерзания и оттаивания почвы, изменения увлаотенности водосбора, реиена задача расчета снеготаяния, водоудерзивающей способности снекного покрова с учетом покрытое«! водосбора снегом, получены зависимости расчета слоя задержания талой воды на поверхности водосбора и интенсивности фильтрационного притока на систему от глубины залегания грунтовых вод.

В соответствии с принятой схемой / рис Л/ слой половодного стока / lip /с водосбора рассчитывается з модели по зависимости :

ш л /

где ^ - коэффициент стока талых вод, учитывающий влияние на формирование потерь талой воды интенсивности снеготаяния, глубины громерзания, влааности почзы и характера осадков во врамя снеготаяния, его значение оценивается по уточнение!* автором диссертации зависимости, предложенной И.Г.Т^бцовым; (3+р) - динамика запасов воды в снекнои покрове с учетом осадков выпадающих за снеготаяние; др - объем задержания тало-дсадевого стока на водосборе в зависимости от поло:вния УГЗ;

Y - приток грунтовых вод на систему с напорных горизонтов и прилегающих территорий.

В модели предусмотрена возысииость определения запасов воды в снеге при наличии оттепелей, путем расчета по осадкам за весь осенне-зимний период:

S+Р=Рт+ртс+ Ржс-Xм(с-Е3, ** / г/

гдерт » Ртс - твердые осадки за зимний период и во время снеготаяния; Рже - жидкие осадки во время снеготаяния; £ М'-суммарная водоотдача снеяного покрова за всь оттепели; Е3 -испарение за зимниа период, определяется по формуле П.П.Кузьмина.

Для установления водоотдачи разработана система уравнений

Рис Л. CTpyKiypnsil cs<

Средкаеу^о'-шиэ т:: мьду/.а,

d. «i

,L

г

Иепаракп'е со ci;:ra u ыишюй no^siJ,

E , M!4

осад:;;!

cu pcic4ö'isüiil

период

Запас алагн и матросом слое почвы перед спо-го'гаянием.

Т-Л

мм

Дополни сльпое ywaL*J!3;.;ic почга п подъем ¿ТВ,

Л 1 Л Mit

ll'Cl ; ¿»»С : '.IIJ Д VJ ¡00-а расчлноы

CUCO I№t3U ГЛ i'.CiíSU

cûbïOiUiiiiïai, _

I Агдрог рдф iip:;vo-> -:д з руодс^л;! к ** ocyz::reaiu¿¿) сегь

Гду&та npouaps-i-нил ш начало расчетного период.!.

L,

Hpörüoy работа oey~.no¿:»«

НОЙ Cö'i.l и СПЩ'У-

g'

см

с учетом покрытости водосбора снегом /

с

' 'а,

где Кс , И.'« - водоотдача за оттепель, соответственно по данным о средней суточной и максимальной температуре воздуха в мм, определяемая в зависимости от коэффициентов стаивания снега.

Одним из показателей аккумулирующей способности водосбора может слувить уровень грунтовых вод / Нг.в. /.В соответствии с этим разработана зависимость аР= ((Нг.ь.) , которая описывается уравнением:

ДР=0,85Нг.в.-12, мм /4/

При значениях Нг.в. от 0,1 до 1,4 м, коэффициент корреляции уравнения / 4 / составляет 0,87 + 0,03.

Под влиянием осушения происходит снижение уровней грунтовых вод, как в пределах системы, так и на прилегающих территориях.За счет этого увеличивается интенсивность фильтрационного притока воды к системе. На польдерных системах расположенных в поймах рек подземный фильтрационный приток достигает 0,8...1,2 мм/сут и значительно влияет на работу насосных станций. Поэтому нельзя не учитывать его при назначении рекима откачек.

В результате проведенных наблюдений за реяимом работы насосных станций и колебанием уровней грунтовых вод на системах, получена зависимость связи фильтрационного притока со средней глубиной грунтовых вод на системе:

У= 0,01 Нг.в., ш /5/

При расчетах и прогнозах талого стока состояние поверхности почвы во многом зависит ст наличия мерзлого слоя - глубины ее промерзания.

Полесье расположено в зоне, где наблюдаются частые и глубокие з;!мние оттепели, нередко с полный оттаиванием почвы е конце

декабря либо в январе - начале февраля. Поэтому для этой территории неприемлемы широко распространенны? способы расчета толщины мерзлого слоя в виде интегральных характеристик на основе зависимости от накопившихся за определенный период / месяц, декаду/сумм отрицательных температур воздуха.

Исходными данными для разработки соответствующих расчетных выражений приняты наблюдения за ходом промерзания и оттаивания почвы на Саркенской НЙС и Волынской водиобалаксовой станции за 1972...1988 гг. В общем виде для открытой местности схема расчета изменения толщины промерзиего слоя А (См) представлена системой уравнений: . Д5 , .

Га;|-8,Г-В^-С^ц, а<а А,1-е,! >5в,к-с,Ц

. _ о, е^о,А1|-е1! <в,Кгс,и.

'Ь-1(О,О5Кг1,0)(Аае-|(+Са+В4в15Ц 8*0, (НК-^20 /б/ [О, 8»0, 11^20

'де А2, В^, С2 эмпирические параметры, значения кото-

рых установлены путем оптимизации; - среднесуточные значе-

ния те?аератур воздуха на I - тую дату,0С ; К;, - высота снек-юго покрова на поверхности водосбора в см.

Выполненное моделирование динамики прочерззего слоя почзы по ютеорологическим данным с помощью уравнений /6/ показало, что ■очность описания хода этого процесса достаточно высокая, дане :ри слонгах ситуациях, когда в течение зимы наблюдались глубокие ттепели с полным оттаиванием почвы / рис.2,3/. Таким образом, в

айонах с глубокими зимними оттепелями достоверность дачных о

»

редней тол1дине промерзшего слоя почвы на площади Еодосбора может ыть обеспечена путем непрерывного расчета его динамики по суточ-ьм интервалам с использованием метеорологических данных.

Статистическая обработка результатов натурных исследований у. ценка точности вычисления объема половодья кг ОС с помочь»: магматической модели показывает, что отклонение вкчксленных ант**--

Ь , С!

■ 1 • / \ N /

\> к / \ // 1(

г 1 » ч ЛЛ 1 И

1 Г [Ч\ \\ к

и V А 4

-1 --2 ч > г V

I 3 1 2 3 1 2 3 I 2 3 I 2 I 2 1 3

ноябрь г.екабль янчапь Фовгиль м я п т апрель

19 8 3 19 8 4

10

20 30

Рис. 2. Изменение толщины мерзлого слоя торфяной почвы в течение осенне-зимнего к весеннего периодов 1983. 1584 г.г. на Сарненской научно-исследовательской ¿, , см станции

к ' \ 'V < 1 1

\ \ 1 1 \\ ч / / V к 1

■ \ 1 д \\ / 1 \ \ л л / к

V \ 1 I »4 V а 1

\ V \ 1 1 И \\ 1 1

\ г 11 \\ Чд 1 1 1

V > л 1 1

- \ -г V -Д /

Т ? •з I г 3 I 2 3 I 2 3 1 2 3 1 2 3

КОЯбТУп лекабпь январь £евг.аль март аппель

I 9 8 а 1 9 в 4

10

20 30 40

Рис. 3. Изменение толщины мерзлого слоя к-шералькой почвы в тчче?ие осенне-зимнего и весеннего периодов ...1984г.г. на Волынской воднобадансовоя станции

I - измеренные данные, 2 - рассчигакше данные

- То -

ниЯ от измеренных не выхог-:? за предела дспуссгггтзЯ ошибки

6 = Ц,7 им. Средняя кзадратичесзая погрози»?!» проэ«рэптглс. прогнозов равна $ = 3,9 мм. Начестоо жг-сдигет, оцениваемое отношением $/(5 = 0,23, характеризуется как оыссзоз, посяольпу оно нашого меньше рекомендуемого критерия равного 0,75. Отсюда следует, что предлагаемая математическая модель обеспечивает применительно ' к условиям формирования стока на мел«орируег«ых з«зсияс» необходимую для практических целей точность расчетоа и прогнозов объема половодья. Реализация данной тюдели осуществляется с помо-щыо ЭВМ.

Для оперативного управления водным рэзягоч нз осушитель:гы>: системах,кроме объема половодья, необходимо знать тайга егесутсч-•шй приток воды с водосбора, представляющий собой ход стока пело-зодья.

Более приемлемый для практических целей путь прогнозирования •идрографа половодья заключается з определении озидаемого объема ритока воды при снеготаянии и вероятного его распределения во ремени в зависимости от обеспеченности теплом весеннего периода.

При одинаковом обьеме половодья в различные периоды снего-аяния будут образовываться разные по величине единичные, расходы, ак при наступлении снеготаяния в ранние сроки оно проходит с эльисЯ продолжительностью и малыми единичными расходами. Когда ; половодье начинается поздно, вре;« его прохождения, гак пра-ио, сокращается, а расходы воды достигают больших значений,да-» при меньших обьемах половодья.

Путем анализа температурных условий за время половодья в ¡оголетнем разрезе установлены коэффициенты трансформации а за-симостя от дружности / даты начала/ весны, при помощи которых ссчитнвается по прогнозируемому обьему гидрограф Притока.3 льнейших расчетах типовой гидрограф уточняется с учетом склады-

вaaAj:;u,<: кзтеорэ;;от:-зс1:ой обсг'аноБпк. Для рохения этой задачи приводится соотоетсгоующая мстод;:.:я и расчетные зависимости.

S__cnc.ro;.; разгелп к Разработка алгоритма оптимизации работы осуситолыых систем во время половодий" излагается методика установления реккка откачек воды насосной статьей по прогнозируемому гидрографу притока половодья.

В качестве критерия оптимизации принят минимум суммы эксплуатационных / См /и сельскохозяйственных затрат / Сс* / и стоимости вероятных потерь урожая / Д У к /:

См+Ссх+дУк—mln, РУБ/га / ? /

Затраты на эксплуатацию польдерных систем в период пропуска весеннего половодья состоят из: текущих затрат на ремонт и обслуживание насосно-сялового оборудования, зданий насосных станций и регулирующего бассейна, затрат на зарплату обслуживающего персонала, затрат электроэнергии в стоимостном выражении и зависят от объемов перекачиваемой води / fl от /. Уравнение связи имеет вид:

См = 3,9+0,15 0,001 h?0T /8/

Прч сравнении прогнозных гидрографов с фактическими графиками откачек установлено, что непроизводительные затраты электроэнергии изменяются в зависимости от метеорологической обстановки и в среднем за период наблюдений колеблются в пределах 15...30$. Ремонтно-экспдуатациошшз затраты за период наблюдений определенные по прогнозируемому обьеыу половодья уменьшается на 0,5...1,5 руб/га.

Сельскохозяйственные издержки устаназливаются в зависимости от затрат на выращивание культур и их урожаев.

Оптимизация работы насосной станции выполняется в соответствии с блок-схемой /ряс.4 / в следующей порядке:

- на основании полученной информации о полегании УГо,блок-

С НАЧАЛО)

/схи, fin, q.Ct) L__

j~~t°o ;

ws-o

е/егтол aoifcrsstse ¿rctrm-a--лелюг у

— rri*x>/-rvCK?wdr ¿■¿Ггелг * ' iVS/X

t ;

[w-V^-Q^t

лНгв-vi/a-*? f^a/íXíi

с&сггтая/е ;

QHC -imspc/ve/teccry ~

¿axrm Mtrc&cfsoeT crrro'M-

jí — pacícsf/TrríJ/aJ'izx.z

"tK0H~ Sarrzar axoretertsesj? увеге: i^mo/f ;

í¡jec — áionrw

Г 11-1 "■

IZ-

KR- loooo----ÍKR -

^_ критерелг о/гте/лги-з-его, ertf |

елЛ

----

Г

14;

Ж

VV^K —ofse^s a¡cic!Atfb,zfrt¿t/tJ да-•nfor ¿ÚJ ¿ pac ie яг//eus csae s?oíjFaf и oc&i&t/-me^ttrsertT сегяи

С- ta i i

wUT-ft.T-ww---

I

Q

_ _rWje-r схГъел/ поло&а'лгоп? СтлЩ ' "J tK>cms>r7av0tç£c/rs~ rscr n^TtZtstfX

—Jam&fc/mt reas rrj&acsj¿Ъг?-Crrr^o с'MiCjcazvjjrticrTT *и>ьГ /r/xzâ's'/Cçci/rs лйг

®

I Í::,r-K,

к*

махгг/jn¡a-cr

í t" U Í7 /о -îFI___I Kr.-tv&JS&fíi&eiw

! Ч»т ' сст/ i " йёдаЪЬет

r_ „ » — -»

l г;-^-чт.' s---■

л в -в ! '

;2k e ífeuisej)!

Lu^/te, > g ? г "VI

Г--—-г

• /çr ¿.r.-v.-v/jr¿Г

С"Ч= С—I

С

К = К + Í

__Í Ц— С»?. tuerza /f-rrz¿¿

t и,'— ScrfK/se/nrai

¡¿¿Ш^КЕ-КШ r

5 Sbxbsr/vaCcctvue дкг^'Л^лаЛ

I /^ovrrra-

С конец, 3

Рис. 4. Píi3Eep¡rvT&í? блов-схека оптимизации режима работа яольдердах Kacocjcjx станций во время половодья.

юта расчетного слоя почти я наличии зода з отаркой сети ч налу снеготаяния определяется обя»к огхачки г учетом о<5есяечен®г кгбуемого водного рекима почв на начало посезного периода:

- по расчетному гидрографу ууюяхэяяэъъчся сб«м от&чхя за дяка сутки я требуемая производительность насосной станции:

- при сопоставлении рассчитанных орд;глат гидрографа / О/ яроизводителькостыэ насосной стакптй / £}.я.с. / устаназдпваеа, о в случае СЦ^ С}и.с. - резям откачки назначается в соот-гстзии с прогнозным гидрографом, хотор:й уточняется по паре отупления цетеородогичесхой информации.

Если же (}и.с. » 50 определяется о бьем половодья за

;мя когда ординаты гидрографа превышают максимальную произво,давность насосной станции. В этом случае, объем половодья провинций производительность насосной станции будет аккумулироваться ределах польдерной системы, что приведет к затопления осупае-: земель. При наличии озимых зерновых или многолетних трав.это ведет к потерям урсгааев этих культур и задержании со сроками а ранних яровых;

- чтобы избежать непроизводительных потерь урожаев, необхо-о создать аккумулирующую емкость на системе з период подъема зводья или до его наступления. Однако, снижение УГВ будет вы-угь повышенный фильтрационный приток на систему, величину хо->го устанавливаем по формуле 5. В связи с эти/ будет происхо-> увеличение объема откачки, что повлечет за собой повышение шуатационных затрат с одновременным понижением ¿ТВ на прилегло территориях;

- при оптимизации режима откачек необходимо оценить, что ви-

ее: или увеличение эксплуатационных затрат или га потери уро-

сельскохозяйственных культур при отклонении водного родтача

птимальногр. Из всех вариантов по минимуму критерия вкбигает-

ся оптюшггькнй и га расчетный прхгнюгается гидрограф откачки соот-ветству!!щнй данному критерию.

вывода н шдлгшш

1. Обобщение опыта эксплуатации осушительных систем с механическим водоподъемом показало, что для повышения эффективности мелиоративных мероприятий необходимо совереентствовать режим их работы.

2. Б условиях постоянно кс^онотзейся гидрометеорологической обстановки надежное уг равлекие осусительными системами может быть осуществлено только с помочью достоверных прогнозных расчетов, выполняемых на ЭВИ.

3. Условия формирования весеннего половодья на осушительных системах во многом совпадают с условиями формирования стога на водосборах малых рек. Однако, при составлении моделей прогноза половодья на осушительных системах необходимо учитывать динамику уровня грунтовых вод л промерзания почв в осенне-зимний период и аккумулирующую емкость проводящей сети.

4. Реализация предлоЕешшх моделей прогноза обьеш и гидрографа весеннего половодья позволяет заблаговременно оценить скла-дывасчупся ситуацию и принять оптимальное решение, связанное с управлением осудительными системами.

5. Достоверность прогнозов возрастает в случае применения предлагаемого метода непрерывного моделирования хода снегонакопления, снеготаяния, промерзания и оттаивания почвы. В этом случае, разработанные модели позволяют осуществлять корректировку прогнозных расчетов с учетом фактически складывающейся метеорологической обстановки.

и. Разработана методика технико-экономического обоснования режима работы осудительных систем в период пропуска весеннего по-

ловодья, позволяющая принимать оперативные ресания по управлении регулирующими сооружениями. При это:« имеется возмстшость учета складывающейся метеорологической обстановки, регулирующей способности системы и водосбросных сооружений.

7. Использование предлагаемых разработок в производственных условиях позволит существенно повысить уровень эксплуатации осушительных систем и их надежность яри минимально возможных эксплуатационных затратах.

8. Испытание разработанных моделей и рекомендаций на польдер-ных осушительных системах Полесья УССР подтвердило их работоспособность и эффективность.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЕЕКШ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ'В ИЩУЩИХ РАБОТАХ:

1. Оптимизация управления водно-воздушным режимом почвы на польдерных осушительных системах//Тезисы докладов республиканской научно-техничвской ко^еренции.-Киев, 1986.с.31-32 / в соавторстве/.

2. Оптимизация управления осушительными системами с применением математической модели формирования стока весеннего воловодья // Сборник трудов Лит СХА.-Каунас,1987,с.60-61,/в соавторстве/.

3. Пути снижения энергоемкости осушительных систем с механическим водоподъемом //НТИ "Мелиорация и водное хозяйство".-Минск, 1987, Э И, с.23 —.29 / в соавторстве/.

4. Оптимизация управления водным режимом почвы на осушительных системах // Достижения ИГО в мелиорацию и водное хозяйство УССР / тезисы докладов/.-Ровно,ч.1,1987,с.17-18 / в соавторстве/.

5. Оптимизация режима работы осушительных насосных станций

з весеннее время // Достижения мелиоративной науки - производству /*езисы докладов/.-Ровно,1986, с.24 / в соавторстве/.

6. Пути повнэения коэффициента использования насосного обо-

рудования на гсольдерных системах //Гидромелиорация и гидротехническое строительство.-Яьвов, 1959. - Вып.17, с.20-23 / е соавторстве/.

7. Применение математической модели формирования талого стока для прогноза регзша работа мелиоративных систем с целыз их автоматизации // Пути вовигзния эффективности освоения мелиорируемых земель за счет достижения науки к техники / тезисы докладов/. - Ровно, 1539, с.13-19 / ь соавторстве /.

8. Применение математической модели для прогноза стока половодья на примере Корте.'¡ясской осупительно-увлажнительной системы // Гидромелиорация и гидротехническое строительство.-Львов, 1989. - Вып. 17, с.28-31 / в соавторстве/.

9. Математическое моделирование процессов формирования половодного стока на территории Полесья с учетом оттепельных явлений // Сборник трудов УкрНИПИ. - М.Д990. - Вып.235,с.З-18

/ в соавторстве/.

10. Оценка дккашкк промерзания и оттаивания почвы в полесских районах по метеорологическим данный // Сборник трудов УкрНИВД. - 1!.. 1990. - Вып.235,с. 18-26 / в соавторстве/.

сдпкаьгХ к пс-гатк 9.0$. 9/

З&к&ь Тлх&х ¿^ан-

//Ж?/

УЭДаХ.Яьканска*