ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МОДЕЛИ ВОДНОЙ МИГРАЦИИ ИОНОВ В ПОЧВАХ АРИДНЫХ И СЕМИАРИДНЫХ ОБЛАСТЕЙ

Пачепский, Яков Аронович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МОДЕЛИ ВОДНОЙ МИГРАЦИИ ИОНОВ В ПОЧВАХ АРИДНЫХ И СЕМИАРИДНЫХ ОБЛАСТЕЙ
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МОДЕЛИ ВОДНОЙ МИГРАЦИИ ИОНОВ В ПОЧВАХ АРИДНЫХ И СЕМИАРИДНЫХ ОБЛАСТЕЙ"

\\-Zhbb4

МОСКОВСКИЙ ОРИШ ШШНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ ЕЕВОЛЩИИ 15 ОРДЕНА ПУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Факультет почвоведения

На 'правах рукописи УДК'631.4

ПАЧЕПСКИЙ ЯКОВ АРОНОВИЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МОДЕЛИ ВОЛНОЙ МИГРАЦИЙ ИОНОВ В ПОЧВАХ АРИДНЫХ И СШИАРЩЩЫХ ОБЛАСТЕЙ

Специальность 06.01.03 -г Почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва - 1987 г.

^ с' . .

Работа выполнена в Институте почвоведения и фотосинтеза АН

СССР

Официальные оппоненты: -Доктор с ел ьскохозяйст веншх наук, профессор Ф.Р.ЗА^ЩЬИАН

Доктор биологических наук« профессор М.Б.МИНКВД - ' ■ - ' ' . ■ '

Доктор технических наук, профессор ' И.П.АЙДАРОВ

' Ведущее предприятие - Агрофизический институт ВАСХНИЛ

Защита диссертации состоится " S3>" о'цляУ^Лч 196Я- г. в часов на заседании специализированного совета Д.063.ОБ.31 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при факультете почвоведения Московского государственного университета им. M.S.Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета.

* Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета или прислать отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверив их печатью, по адресу Москва,* II9699, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения

Ученый секретарь специализированного совета

доктор биологических наук, -У"—-■ профессор ...■ ✓ ; ; ■ - -¿^г, - Лебедева Л,А.

: * ■ ■ Актуальность-темы.' Задачи коренной интенсификации-земледелия • ; на'основе достижений научно-технического прогресса, поставленные- / / л ХХУП съездом КПСС» требуют, разработки мелиоративных-приемов и эле- ~ V ^ ? ментов сельскохозяйственных .технологий, опирающихся на строгое ко, личественное с писание и надежные прогнозы'миграции.в почвах токсич- ; !

кых солей, удобрений, биоцидов., Возрастает потребность в долгосроч-' ньпс прогнозах миграции ионов и аккумуляции химических соединений в : . •-. почвах. " • ';'■■■; ¿-:'•■:< ■ V--!.; ; , 'V'" -г .'Л ■ ■ *■.

^^Актуальность постановки задачи изучения^миграции в почвах ме- -V .тодом моделирования определяется;также'исостоянием проблемы мигра-; : ции в почвоведении. За многие десятилетия, исследования".почв аридных -и сеыиаридкых областей накоплен. богатейший фактическийыатериал, • выработаны1 основные теоретические'концепции, необходимые для построения моделей миграции. Большое значение'имеет появление мощного. ■ ' инструмента научных исследований.- электронно-вычислительных машин,", - -позволяющего ставить" и решать качественно новые' научные:проблемы. .; При изучении водной.миграции в поч в ах' может быт ь применен новый ые- . - ; . >тод исследований системное моделирование на ЭВМ. В.сочетании с ' традиционными, более разработанными - в почвоведении методами иссле-' ' дований моделирование на ЭВМ способно давать количественное описа- '-;.' ' ■ние явлений и прогнозы, что.способствует ранению важнейшей задачи ;; . •

• сочетания фундаментальных и прикладник исследований. , ■ • ' ■ ; , " ■'.'V, ":■;Исследования по моделированию водной миграции ионов в почвах ~

• ведутся в Пущинском Научном центре биологических исследований АН ** ' . . СССР:с 1971_года в.рамках государственной тематики,-в том: числе с -1976'года согласно координационному плану ПШТ СССР.. ■

4 Цель работ состояла в разработке теоретических основ и методов; 'изучения закономерностей вводной миграции ионов в почвах аридных и , 'семиаридных;областей¿^использованием математического моделирования '-..';в связи с актуальными вопросами почвенно-мелиоративного прогнозиро-• •

вания, охраны почв и повышения-биопродакгивности агроценозов. Эта' 1 цель достигалась' путем решения следующих задач: • , ,■■ ■ ■ ' "

• •' I) методологический анализ проблемы моделирования и прогноза . ■;;....: водной миграции ионов•в почвах» ~ * , 1'■ ■' ■ : "Г,

• 2) разработка методов моделирования равновесий Массообмена > ~ > ■ фаз почв и взаимодействий ионов в почвенных растворах; - ^ , . . .О

. - 3). дальнейшее развитие методов моделирования состояния и дви- . .. жения почвенной влаги как основного фактора водной миграции; . " . *• ,/'.■■ „ 4Уразработка теории и методов моделирования маесопереноса в.> :, ' почвенных растворах с учетом процессов массообмена фаз,почв; *"■■■■

намики _____ __________

5) развитие методов балансового"моделирования многолетней ди-' ■,

(1»учцдя 1кй.диит'а

ст э;«,. « деин*

I кя." Лигаирямва.

; ! ■' ^ л ! 6) разработка'принципов « методов'и алгоритмов реализации на- ' ЭВМ предложенных моделей." ; ' ;'■/. г\

; • • Научная новизна^ Радработавытеоретические основык методы .'-Г.;'у? ; Г ; изучения м прогноза водкой миграции; ионов, в почвах аридных и семи-у , .'арвдм«;областей с ио1ользова"нием:математического моделирования, • включающие,.^ -. 'Л : Ц -Л ■■ X" ^^'■■■"^у-",:-'.

■. г-

:методологические 1 основы математического:моделирования вод-

'X;

данным ионов,

ной миграции ионов в¡почвах-на базе системного анализа,.балансово-гометода,,химической .термодинамики, теории размерностей и концепции иерархических уровней организации почв. ^ у ■ ■■.л-^И'Ч'-л ~ Г - термодинамические'модели равновесий массообмена фаз и.взаи--.' ' .у'модействий ионов в почвенных растворах .'для почв аридных и семиарид-них областей, ^-.'■>•■:".- ',> ; • * • • - ;■-*- V* ■

- метода прогноза:-водоудерживания. и,влагопроводности почв по ы'м о составе твердой и жидкой фаз. • л1^-* ; ■ ■ Ур---".':■' к

- количественное "описание совместной, водной миграции основных "'-V/

■;'.г-балансовые модели многолетней динамики водного и солевого ', I . • _ 'баланса орошаемых' территорий," •■"'■.'■■г- ■'V'■„;■. Г^

.- принципы применения ЭВМ для реализации предложенных моделей, ■ ■''■ :-У-■''*а также.соответствующая система математических методов, алгоритмов "и программ для ЭВМ.- - - .. л?-/." ^' ■,*-.■ У '■'г' 1- : Результаты исследований в целом' составляют основы фиэико-хи-' .;; .-- ■■,'-'.".ч мической гидродогиипочв. - : ''•¡■■Н" г'. •/'-"'V'

*':'■- Практическое значение-работы. Разработанные методы и модели ''

¡'■',\ были применены для:'а) -прогнозирования водного режима тяжелых на- ;; • ; ; * бухающих ■ почв пойменных территорий и черноземов на юге Европейской ^ -*■ территории СССР, б) оптимизации промывки засоленных почв путем ^, ■ '^'Р;.

"\дробной. водоподачи - в долинах; южного Таджикистана, * в). прогноэирова-;. * ^ -: ■.НИЯ. водно-солевого 'баланса:территорий- ртда оросительных,систем"на % -' юге Украины, г) расчета осадкообразования гипса й*кальцита в при. родных водах', применительно' к проблемам нефтедобычи.. •..:.••.. • • .' г'-., Материалы работы использованы при подготовке'эаклгочений экс; пертных комиссий АН. СССР и Госплана-СССР, а также при разработке -.V-;ряда проектов оросительных систем.; •.. •. ■,■-.■'..>■:': :: . - Программы для ЭВМ,, составленные в рамках исследований по.теме, ' . : используются в проектных работах, в том числе в автоматизированных ; . V-VУ.технологических линиях проектирования оросительных систем (инсти- • . . '; 'тут Укрюжгипроводхоз). ; . -¿и.Ч ,:1'г« ~;;.-.: —'-*, ^

.V: . Предложенные автором модели.и программы для ЭВМ'применяются :: ■'■ \*- более чем ■ в -Ю- научно-исследовательских институтах и вузах. • : .: > '' Материалы диссертации использованы:в лекциях автора на фшуль-ч

v тете ¿'почвоведения МГУ для. слушателей факультета повышенияквалифи- \

кации и на курс« ЕНП1 по проекту "Земельные ресурс« мира". •. ,' • - ' . Длробация работы. Материалы диссертации-доложены на У. У1 и • ..'■•' . ■ УП съездах Всесоюзного;общества почвоведов, на'1 и Ш-Всесоюзных ■ : -' V-;г'конференциях,по применению математических методов и ЭВМ в почвове- * г ... v^ дении (Минск,,1975; Цущино» 1981),*на Бсесоюзных конференциях *$и- ' У;-",'О, Z■' ' эико-химические методасельскому7хозяйству(Ленинградi 1931), '.г'/ ' -, г ^'-."Современные метода изучения почв"-(Москва, 1983) ,"*'Системный ана-".-с" ■■: лиз' и;моделирование"'■ (Москва, 1965), i семинарах"Мосновсхогообщест- "г ; .'Л ва иепытат елей; при роды(Москва, 1982,. 1903,*1985). и других всесоюз- . i iных и региональных конференциях- (Херсону: 1975; Одесса, 1966; ■ с Л *

'■'"■■ Уфа;" 1960; Ставрополь,' 1983;: Душанбе, 1934 и др,>; на международ- -

ных симпозиумах рабочей группы КОП по информатике в почвоведении • ' , . (София, 1977;,Варшава, 1981; Еолкешо, 1963) международной конферен-

"Системный анализ и моделирование" (Берлин,; 1960), международ- ;' : ной школе по моделированию (Дущино,•; 1978).л, ¿'..■:,■*

i---'у ■ Публикация работы. По¡материалам диссертации опубликовано .. . -. ,>-" , -У;'- 110 работ, из которых 3 книги, 15 - за'рубежом. ;¿ --.я..-.- ;■.„•■'

■'.-. i -?Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. • / - г пяти глав,, выводов, списка литературы иэ'747 наименований,' в том'";-у v í ' числе-240 иностранных,'Ю ^приложений. Работа изложена на'320 стра- - ' • ницах'машинописного текста и содержит. 110 рисунков, 100 таблиц. ' ■,,■■".. 'Автор искренне признателен коллективу'лаборатории почвенных : Г-, *' % ресурсов и генезиса почв Института почвоведения и фотосинтеза АН : '

СССР за повседневную поддержку и - помощь в' пятнадцатилетней работе. • j* *Исследования"постоянно консультировал В.А.Ковда,"влияниекоторого

• на формирование предложенных в работе.концепций трудно переоценить.. „\ . • ' • Автор благодарен коллегам; проводившим кропотливее.экспериментаяь-' í .." ные исследования для проверки.разработанных моделей или отдельных.'

теоретических положений. • • * '• - ^--V'i •'■''V.V^-V- v'/ ■'■'

.' ' В диссертации .использованы результаты личных' исследований ав- ' ,.'тора,' а также -исследований;" выполненных под его руководством. 0т- ; ' ?*'■■' ; - ражены результаты работ е рамках сотрудничества с научными и про-. ; . ■ V- '' ектными организациями. - Автору принадлежит:; разработка программы, . • .•*•. .- . методики й;теоретического обоснования исследований, построение мо- / ■ •'.••• делей и, частично, реализация их■на1 ЭВМ, выполнение вычислительных-v -'i. f экспериментов на ЭВМ,- обобщение всей'информации, разработка пред- : -i ' .. ' ложенных концепций и выводов.. ^ " •• у у. ;

' : ";, •ГЛАВА I. ПРВД100ШИ И ¿ТОДОЛОГШЕШЕ ПРИНЦИПЫ йсслвдовшия

Г;;- ,-i .. .. Рассмотрение водкой миграции ионов в^почвах на основе фунда- . " ' . ' ментальных "работ В.И.Вер«адского,?А.Е.Ферсмана, Б.Б.Полынова,. " í

^ ■

Г* "^.i-'-*' ;:;''4 л - . ■':■ i-''""""-"' V ^ S ■ •, .„' *

•' ,' В.А.Кодда,\А;И.Перельмана, 'М.А^Глазовекой,'* А.А.Роде позволяет оха- . -

■ - ■ растеризовать. это природное явлениеJкак особый вид биокосной гете-.:

; '••. рогенной. геохимической миграции, у, > .. : .

..' ^í:' : " г Исследование механизмов водной ■ миграции ионов э почвах, являет-• ! • ся приоритетным направлением отечественной науки. Начиная с; 10-х - '■'...■ 'Г С 30-х годов русскими и советскими почвоведами-проведены ^ундамея-. : . ' *.. тальные- исследования диффузии, :конвективногопереноса, фильтрацион-^ : ной неоднородности, взаимодействия переноса »лаги и отдельных',ионов,. ' влияниясвойств поверхности почвенных частицнамиграциюмассооо-ысна фаз' почв,'роли растительности:« живых'организмов во внутрипоч- .v , венном .передвижении растворенных веществ, миграционное связей раз--

¡ "; ных почвенных!индивидгмов (С.А.Захаров; П.С.Коссович,'К.Н.Гедройц, - ' *. : А.Н,Остряков,уБ. Б.Полынов, В.А.Чернов, А.Ф.Лебедев, А.В.Трофимов, ' ; *А.Т, Морозов, Й.Н;Антилов-Каратаев, С.В.Зонн, И.С.Рабочее, Л.П.Ро-- •'• зов,' П. А; Летунов ,В,А. Ковда, Ж П.Герасимов, Е.Н.Иванова", Н.И.Усоэ,- i' • У] Б.В.Егоров, Б.В.Дерягин» С.В.Нерпин, А.$.Вадонина). Значительно ч ...

■ .позже - в 50-х - 60-х годах аналогичные - исследования были начаты в ■' - : США и европейскихстранах ЧР.Скофилд, Д.Кви'рк, В,Кемпер,:Д.Кильсен,';

• ) . • П.Дэй,:К.Бауэр, Л.Макнил,"Д.Картер, Р.Кэйрис, Р.Ваяю,'Д.Филип, v , ' - Э.Бреслер; К.Тащ^). Отечественными исследователями-были намечены .

■ ; ' и основные пути практического использования сведений" о закономер- * ; ; *... г' ностях протекания миграции для решения практических задач мелиора-':

ции и охраны почв (Л,П.Розов, И.С.Рабочев, А.Н.Костяков,'В.А.Ковда, ^ ; 0. А. Грабовс кал, И. Н. Антило в -Карат аев,' В. С. Воэ нес енски й,У.У. Успа-" ■ ■.;.'■ нов; С. Аверьянов).' .*> ■ V, .'■-:' - '■'■ ^

¿ ...,- Располагая'обширным материалом, исследователи уже с 30-хго-: дов ставили - задачу выделенияотдельных компонентов миграции,, кото-.

Т' . рые могли бы - быть - независимо охарактеризованы,и изучены.' Впервые , такие компонента^- "формы движения солей".выделил В.Р.Волобуев, -^ , '.„' [ затем были введены "Понятия "движения солей" (А.Т.Морозов) i "поч- '., '.-* * веяные микропроцессы(А.А.Роде), "процессы перекоса" (К.Воуст, / '

■ -. С.В.Нерпин, А.Ф.ЧудновскиЙ, П.Най),. "процессы передвижения солей"* ' ' (С.Ы.Пакасина).' В этом проявился системный характер научной методо- ?.■ ;логии, присущий почвоведению" с момента, его'зарождения. (Г.В.Добро- . ■ . - Вольский). Способы выделения компонентов миграции определялись, . -'.„'^ - V."; уровнем знаний и целями исследований.- : ' '.■.■■.í''";' " т;1.■

л\Ч,'7 В данной работе с целью изучения водной миграции'ионов в поч- .

чУ" . • ' . век методом моделирования предложено а) применять системный подход ^ :/-* - ' - в полном;объеме,-включая системный;анализ и синтез комплексной ма- ■ *•"■ ; --.тематической модели, б) рассматривая водную. миграцию в почвех как • • ^ ^- . результат действия систеыьГ процессов,' опираться на современную

.концепцию сложности,'подразумевающую,' в частности, многоуровне- ^ :

. -• 5'.• ■ Г":"/':/'■'"■ /-

'¡;.„-востъ и неоднозначность структуры.На основании, опыта исследований:' < ••*.".'. водной миграции ионов, а,также изучения иерархической'организации ';'. почвы подтипам взаимодействий.(Б.Г.Розанов) ипо соподчиненности.-

■ структурных элементов (А;Д«Воронин)в работе выделены четыре уров-

4 ня водной миграции ионов впочвах :1 ).пэ леыент арных поч в енных час - , -■.' тиц (ЭПЧ)- агрегатный", 2) - "агрегатно-горизонтный",; 3); "горизонт- - !"-'.■

, V ко-профильный": и ^ ^профильно-ландшафтный".' Выделение такихуров-1 ; V ,. , ней основано на том, что >а) миграция с одной стороны определяется ;г ~ ;' взаимодействиями на границах почвенного раствора с другими фазами - м почвы,. а' с другой стороны," протекает в поро'вом пространстве, обра-"- ': .. ;>'Л^'''зованном структурными элементами почвы ЭПЧ, агрегатами и т.д.,. Л ,:у • • б) миграция оказывает,системообразующее действиена каждом, уровне;, ; /;* : * структурной организации почвы путём установления связей между'зле- •

* ментами предыдущего уровня. .. Л;;. ' '■;■-"''

I 'О ,: В диссертации для каждого уровня' дан детальный перечень'про-: т! ' ; . -. •% цессов", _ вносящих: вклад в миграцию, условий .'протекания миграции, а ;

*•" "также преобладающих.методов'экспериментального^исследования. Пока- ■;'*■■•■ ^. • .зано, что на всех уровнях действуют одни и! те "же. группы факторов У'".,'; . миграции (поля сил,:,температурноё и электрическое поля, состави .' V . "* . свойства фаз почв и "поверхностей их-раздела,„деятельность биоты, ;.' Я' /потоки извне на границах области миграции)Но характерные прост«' / - ; р&нственные и временные, масштабы для разных уровней миграции силь-■ . ' ^ V • но различаются. . ..'. у г,;

Я. Я' ; " ; , Опыт моделирования природных- объектов на разных масштабах по-' !

; называет, что модели для раз ных уровней оказываются совершенно', раз-„■■■.%■ V личными (Н.Н.Моисеев, А.М.Молчанов, Д.Гудол). Проведенный обзор *':. -', -Г',- , свидетельствует,-что различаются и модели .водной миграции в почвах на разных её уровнях.-Для, профильно-ландшафтного и горизонтно-про-Я:\ .Я фильного уровней используются,в основном, .дискретные балансовые, ;-, ; . : модели (Н. А.ДиморИ.С.Рабочев, В;А,Ковда,/П.А.Керзум. Н.Г.Минашина,»Я,-

■ , А.В.Новикова,,Н.И.Базилевич,- О.И.Козловский, Д.Роудс, К.Танджи), -.. ЯЯ.;„ ■..■ :'г'':"а для 'агрегат но-гориэонтного'';« ЭПЧ-агрегатного. уровней '-."дифферен- -

; циальные балансовые модели. (Н,Н.Веригин, К. Еау э р, .В. В. Рач и некий ,-Я. ■: ^ В. Гарднер, С.Ф.Аверьянов,; С, В. Нерпин,1. В. М.Шестаков, Д. Ф.Щульгин, .* г .

> ; - М.Ван Генухтен, В.А.Барок, Л^М.Рекс, А.И.Голованов^'Ж.Годе, И.П. ^ - т' ,'"Айдаров, Н.А.Тихонов", В*И;Пеньковский, А,Уоррик). ¡Как статистиче-.*. ские,.так.'^и динамические модели_йтих :типов"разрабатывались' в ос-,/V

*'Г-,- НОВНОМ,, ДЛЯ 'описания миграции ОДНОГО иона (одной соли) ИЛИ. суммы ■'!_. : 1 ' ;

' солей.- • _ ; . :' г'--'^ ^^'¿¿Г--; X/ Я:- -'.- .Г

; ; . ' - Для изучения и прогноза совместной водной миграции нескольких :

^ ионов в "работе предложен-и реализован-метод моделирования водной ■■ ■

миграции ионов в почвах, заключающийся в построении серий последо-

'-'.■■"■■■'■' ■■ ■' -'г- • . [ - .■',;* '■.*::... > >",

-"- ' ---V-' ' •. .. • ; 'б. -ГЧ \М

I 'вательно расширяющихся комплекс ныхм од елей,0н; предполагает после- . < '■".'■1 довательное' включение ■ в модель_ математических 'Описаний действия , ; ^'.отдельных процессов ; (факторов):миграции« оценке;влияния подключав., ,,;мых процессов - (факторов) .на соответствие расчетных-и измеренных ве-*<; "' личин» « исключении несущественных процессов на каждом этапе иссле-'-Л ' 1V. ^ доваиия. О применением этого метода при изучении водной миграции "; • -.

. - ионов;в почвах были реализованы-основные принципы современного.сис-1^:, '. темного.моделирования. Для этого было разработано информационно-методическое'обеспечение; схема которого показана на рис Л.*'/'.1,'.'" ; - [ * В качестве основных' результатов 'системного моделирования- вы-^ • ступают,-а)* серии расширяющихся комплексных моделей, ;б) * выводы^отно-, {сительно значимости отдельных процессов и факторов, полученные при*ч' *построении серий,'в) состав дополнительных экспериментальных иссле- • доваиий для-уточнения'моделей, г) результаты, вычислительных экспе- ;- ~ г-* - , риментов с.модель» для получения прогноза миграции'или установления.'.,; *; . . влияния варьирования факторов миграции 'на её результаты д) практи- ( .;;_ч еские - рёкомевдаций.';; -■" • • . В качестве общих;«етодов построения моделей действия, процессов Д

' - .' и факторов водной миграции в работе рассмотрено применение фунда--ментальных соотношений химической термодинамики и теоши размерное-' • тей/ Применение термодинамических уравнений является перспективным " ^ .подходом для расчета соотношений между, составами фаз почв (Б. П.Ни- ; ;'/■ кольскиЙ, Е.Н.Гапон;"Д.С.Орлов, Н,Г,Зырин, Ю.А.Кокотов, В.Й.Савич, •• *, Л.А.Воробьева, Г.Датт,:Д.Киттрик,;КгБабкок, Ф.Накаяма;*_А.Друби). "„ ^ " ■ Оцнако;в почвах аридных и семиаридных областей высокие концентрации ; почвенных растворов, а также;высокая.,неоднородность твердой состав' ляющей'части'почвы (К.К.Гедройц, Д.С.Орлов) обуславливают необходи- ' : мость исследований для обоснования применимости термодинамических .

уравнений.' ' . ''---г Л^" Л • '" '.''. , - ¡'.У ' •'• • '

■ .-Метода теории-размерностей, "как 'показано в работе,' пригодны - -у. как для построения эмпирических (статистических)* моделей водной ми- ■г\ -грации,г так и дпя получения'моделей действия отдельных процессов' и факторов/ На"основании этой теории из исходных .показателей условий ;* * * и результатов миграции формируются новые показатели-^безразмерные' „ ; комплексы,^Эмпирические связи между этимикомплексами найти легче,

Использование ЭВМ при моделировании водной миграции в почвах,/" .обеспечивает переход к'решению качественно новых■ погсложности 'задач,' но одновременно-требует специальных научных'исследований. Эти исследования относятся ;к развития методическо базы почвоведенияV посколь-

ПОСТАНОВКА. ЗАДАЧИ

Уровень миграции

Перечень

ионов

мигрантов

Ожидаемая

точность

модели

ормация

Перечень процессов и факторов миграции

Набор опробованных моделей действия: процессов . и факторов '

Общие методы построения моделей ~

Значение некоторых параметров моделей ■

Опытные данные об условиях и результатах миграции

данные об ожидаемых условиях миграции

_с

Построение комплексно!! модели миграции , •

Нахождение Проверка - Оценка .

параметров модели {качества

Вычислительные эксперимент : с моделью ,; "Л.

Оценка -влияния ' варьирования факторов миграций на* ее результаты

Прогноз • водной _ миграции \ ионов и . аккумуляции солей ■■

НЕ

Применение результатов' в почвенных исследованиях

Практические рекомендации

Состав

дополнительных эксп ериментальных работ

Математическое : обеспечение

Методы нахождения параметров моделей

Методы решения . систем балансовых уравнений ■■ ■

Методыоценки и сравнения качества моделей : -

Метода имитации варьирования

УСЛОВИЙ' - -

I Методы хранения

I больших объемов ■ данных1 ' ' ~

'Рис.1.

"Схема взаимодействия элементов информационно-методического обеспечения при системном моделировании водной миграции ионов и аккумуляции солей в почвах.- '

' : ч .'Л1- - .->■,* ■ - . '

.г '■■);1

«. > . ку хотя ош. и используют, достижения .современной прикладной матема-' тихи," носодержание. их определяется спецификой задач "почвоведения,

.' а требования-к результатам вытекают из содержательной постановки^иг" ; связаны с;дальнейшим их использованием в почвенных исследованиях. В* - 1 - этсм направлении в диссертации представлены результаты отбора алго-;' " " ритмов'для оценки параметров, моделей ^ показателей, адекватности, моде-*

■. ^•лей.' критериев 'оценки алгоритмов для ретениясистем баланс овых *"'.'-;; - * 5; уравнений,' разработки /принципов 4 организации баз" данных для: модели-,' ? рования водной миграции ионов в почвах.' .. ;";. . • '¿'Г.^. ■■ ' - Для получения полной прогнозной .характеристики результатов ми- .

...";•.'• ;' • < грации на основе*предложений^В.А.Ковды и{Б.Г.Розанова'разработан ;..-; г: . %метод,поливариантного прогнозирования, включащей прогнозные расче^ * . ты для.реально существовавоих'режиыов динамичных'природных'факторов Т < миграциис одновременном варьированием основных показателей условий^.' / • •^миграции,; изменяющихся'в пространстве.^'^ ;

' ^^^лТЛАВА 2/МОДЕЛИРОВАНИЕ Ю В ПОЧВЕННЫХ РАСТВОРАХ •;

• '.' . • , ; - ^ И РАВДОВЕСШХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ИШОВМЕВДГ 4АЗАМИ ПСЧВ ' ; : • ;;

^ V,.; ? * Основная цель1 исследований^отраженных: в "главе' -^разработка .4:-"'„'"' " комплексной'модели .равновесного распределения ионов между почвенным г ; .• ; раствором, ионообменной и "твердыми; солевыми фазами.- Необходимость

■ с*-- : 'разработки такой модели" вытекает ]из особой важности знания л окал ь- '

» цых равновесий при изучении изменения; почвенных физико-химических V. . . систем; (К.Н.Гедройц)^и вообще:при'изучении геохимических миграций V (Д.С.Коржинский)В комплексную модельв ключ ены раз работ анны е ~нами' ,

' ; термодинамические модели для расчета активностей, компонентов поч- "; ^ л"■-.1 венных растворов, ассоциации ионов и растворимости солей'в почвен->™

■ г ; ,*шх'растворах,; полуэмпирические модели. катионного обмена", эмпириче-~

;ская модель для' вычисления ; плотности растворов, , а.также уравнения материального'баланса'.'*:' " ; .'.•'". : •';'!'? '

':'"*•' '"'■;': - В 'диссертации предложены-три новые модели для" расчета'актив-, т ^' V: \ ностей компонентов почвенных, растворе в :'а)модель. с о»,1ро£оь- - рас-г.;, '; \ г - ширенный вариант модели ионных пар^- пригодный-вплоть, до значений '. '-г)

:. "ионной силы ! «.1,2 моль/л, б) модель озм для расчета активности Г вода и^о«^мотического'давления; (до'I » 2 моль/л) "и'в) модель 'РОСА^л; :-*; ;.-"'ДЛЯ; нахождения1'активности сульфатами карбоната кальция (до Б ; г ; * ' ; у •*'; моль/л) /.Необходимость^ разработки возникла из-за того, что область ■' применимости .из вестныхмоделёй для'расчета активностейне охваты- • 5 'V - Л,'; вает почвенные растворы семиаридных « аридных областей, характер«-' .1--зующиеся.большим числом компонентов и'широким диапазоном изменения ; ^ их концентрация. • ^ • - ::;,<""Л-• • Г*'^.--

;."■ ним о водно-солевых; системах;^Применение этих моделей к 'данным^ о; '"■>■ ^Гконцентрациях и активностях компонентов в почвенных растворах'арид- -¡л-* . • г'ных и семиаридных областей: показало; (Что если' суммарные заряды :. ;г; - ^ учтенных в" моделях; катионов _ ( N0,*.' ) и анионов ( С V»•. -■■■.-' <}

■ - 5■ НСгСО^МОр 'близки,.то модели удовлетворительно'воспроиз-• . —'водят измеренные величины,:,Такрасчетная, активность ^а.* в поч- ' - ♦ : венных растворах ^ в95%- случаев ■ отклонялась: от'измеренной: ионоселек-'''/-,;тившми электродами не"; более,'- чем'на;12?.Осмотическое давлением-? .(■■,: почвенных растворов,' вычисленное по - величинам 'активности воды *

/ плотности; отличалось1 от измеренных• величин в почвах разного типа- . ^ . •; : - и степени,засоления;не; более," чемгна ,55Е.- Рассчитанная' степень васы-"- ^':, ' '; - * щенности по гипсу .дпяпочвенных'растворов из гипсоносных~гориэон- -- .''-.. -' : тов почв.в'среднем равна I'и в 90^.случаев лежит в интервале-от 0,8 < ■

' до; 1^2.', Расчетное' произведение растворимости' Со. СО^ в опьггах'с / - / V ; * контролируемым давлением'.С0г*г в газовой фазе было близким" к значе- ; 1 " иип пяр попмо-пплйтлг систем (в пгм»пая»тг . О. Т2 еп. лК).1! Величина'

аридных и семиаридныХ;областей выполняется "втсред--'нем";;т.е.- среднее отклонение фактических величин от; рассчитанных' -'по термодинамическим моделям оказывается близким « нулю/ Само'по ' , .себе,'существование*отклонений'неизбежно - они отражают,то,обстоя-' -'. -. - тел'ьство; ^что гетерогенная среда характеризуется инструментально 'у- -'.,-; осредненшмй концентрациями в эффективно выделенных фазах,а; затем ; -V ^/найденные величины'вводятся.в,термодинамические".соотношения", обос-'•."• "„;.• V.-"; снованные для более.простых - недисперскыхсистем.;Но;важно то,:'что-

' "среди отклонений; преобладают-небольшие значения. - в пределах до , ; ■ такой точностью представленные .термодинамические 'модели мо- •• ■ ' *

• гут ■ быть а испол'ьзованы для ■ количественного описания1 массообмена''фаз ' '*'-'

- '; - : : ' % '. г/';.':

• :.: Применение модели с ом розо ь поз волило ? охаракт еризовать ■* з наче- 1

ние для'массообменкых; взаимодействий органического вещества, -при- ;"• X

• сутствующего в почвенных растворах в:анионной форме,;Так,-в.почвен- у

г > \ ных растворах чернозема, обыкновенного ассоциация кальция , с органи-'. V .-. .V,;'/ чесыши 'анионами сникала'- схСе^- в среднем в '3,1 раэа;Са уыень-:'- ';<--'", . *... шалась~в'.1,14 раза)Комплексов бразующеедействие совокупности ор- • Т: :'-1Д ганических анионов на активность^ Со?*' и N0^.;, удается ыоделиро- >

.вать, рассматривая-ассоциацию этих катионов с одним'эффективным~'; : ■ ■ анионом1: X*, -,; концентрация которого определяется. по разности ,'{при- -" мер- в табл.-1).-По данным доя чернозема обыкновенного и содового ,,> ' - -* солонца-солончака константа нестойкости ассоциатов Со. Х+ и Ыо-Х0, ,' *'

■ '■ - ' - ■ : '...г» : ■.- ■■ ' г- '■ ■...■* ■

* - « , - г" ■' -V * - ' * . * '.V . . ** | -I , ■■ +.- '*'

У ■ ' - ^ - * ! ' ' ■ ' " -п ■ ■ Г- ■ : * ■ * * * + " ^ - Т . " ■ " '

< /

' ■ ■. \,"< ''■■"■.'"-Vî ■. ' ^ ' '.< ' ' . 10. ;-V '....." ."■■■. 'i-,

. '-'.*'■■'; снижается с ростом ионной силы. ./ ' . _•>•"._•-:••.<?.■ :?•*.'•,•••"• ^ '■■ ■-r^iî-0¿Применение термодинамических моделей; позволилотакже .решить, ряд .прикладных вопросов;. а) установить зависимость 'снижения урожай- -: ности от t концентрации легкорастворимых солей!в почвенных растворах -сдля 35 сельскохоэяйственных вультур,,б)-.предложит ^/комбинированные " - : V - расчетно-экспериментальные методики - определения'состава.почвенных -¡растворов с'поыощью потенциометрических и химико-аналитических ме-1 " тодов j i в) . оценить степень насыщенности по ; гипсу и^кальциту водных ? , "вытяжек;и фильтратов ,из промываемых гипсоносныхгориэонтов почв,^ г) найти связь плотности и минерализации почвенных.растворов и дру-

- .тих природных вод. Модель РОСА, усложненная для' применения вширо-: ком диапазоне изменения температуры и давления, используется■в, ; * "

. 1 ' объединении-"Еашнефть" при прогнозировании осадкообразования в.обо-

рудовании при нефтедобыче. ' ;. • ".; .:..-■ -.. ï.V V

v ; • В качестве:характеристик ионообменных свойств почв при модели- ; v " * ' ровонии равновесных распределений ионов между фазами в диссертации ., "использованы коэффициенты селективности катионного обмена в форме ; Тоыаса-Гэйнса.-Рассмотрена задача, решение которой направлено на; ; . уменьшение объема экспериментальных.исследований.катионкого обмена:" ■■"S: нахождение минимального набора основных показателей состава фаз,от •г ■ которых^зависят коэффициенты селективности. Для этого привлечена ' ; данные.более чем 1000 опытов, проведенных различными авторами с . / почвами аридных и семиаридных областей (М.Б.Цинкин и другие). „ ; Установлено, что при обменеС «я.-No, из смесей растворов хлоРИДОВ этих катионов коэффициент селективности зависит в . .. основном от ионной силы и YNa - доли No", в сумме обменных.катио-v ! нов. Причем такие зависимости в образцах из гор. А черноземов обыкновенных, взятых в'самых разных районах, оказываются близкими при

- сходном гранулометрическом составе. Для среднесуглинистых разностей : * Г"-1'-: переход'от. черноземов к почвам более гумидных'.и более аридных областей ведет к ослаблению зависимости' ¿c«.-nci- от ионной.силы и

v /увеличению значений * &ccl~Wol гфи VNcc> 0,1-0,15.• Так, если в чер-V нозеках ♦ т0 в почвах аридных районов значения '

i ■ почти не меняются при изменении • 1 . И- XvJa. и близки к ве-

. личинам. 0,4-0,6 , характерным для глинистых минералов. ; J-'-

t. - ■ п.При обмене Ca-Mj для изученных почв зависимость А от _ "

• . I не обнаружена. При . YM <0,5 значения Ас«*.- для черноземов ' ■ составили, 0,6-0,8, а для бедных органическим .веществом почв -.• : -0,7-0,9. ,. й^О",.': ф^.П-.'.Ч '

• - Учетвзаимодействия ионов в почвенных растворах путем расчета ",„ активностей по модели, compos^l приводит; к. близким значениям.

в сульфатных и хлоридных. системах при. одинаковых. .-I-...и "t/^.

ст рН раствора для изученных шчв.снижал(на,5-205? на"/;

,рН) ' ''.; ; ' "I. ■ ■• ; .^Л-if ■" О ■ Т Г-J f 'Г-' '''

Рост . . ед

В трехкатионном обмене Са- Мд-в изученных черноземах при -1 - постоянных I .» температуре и 'рН величина слабо зависела от -' ■ *

-v' и безразмерного комуекса т а- -У ^ '

£.4:- отношения' П2» Тй^г1?^^"^,; , Когда ни один из двухвалентных Г \

. .' катионов не преобладал.в растворе, т.е. когда,0,2 < П^, <"0,8, коэф-- '-'Х ; фициент селективности обмена суммы Со-^М^. на N«1. зависел только • -'-,;.*■.■ : от и I ч *..'•-: ; .¿.'Й

.. . ,При обработке данных специальных опытов с черноземами обнару-•

- .'7 * жены; важные особенности.катионного обмена: а) ~чернозем.в! Ссс-форме t ч V весьма энергично поглощает первые .порции „Net (^ достигает \ . ' ' величины 10), по мерс роста V^^. идет''быстрое снижение 1с со.- No.; ;б) хорошо;выражен гистерезис обмена , Co.-Na и'при.одинаковых кон- . /*• центрациях C<xi+. и Not* в растворе содержание. обменного Na может-,Л':1 ;.'.<■ i ■ быть^ з начительно выше ,при вытеснении " Ыа^ из^ШЖ, чем привнедое-v': "

нии :NO.+ . в JCTK./ , j.;'"';гй "■ .' Разработка и. исследование моделей равновесий отдельных процес- , ч: сов массо обмена в лоч вах'поз волнли - перейтик моделирование ихс о в-,-', ] .Ч-,:';"'местного.дейетвия.'В диссертации описана модель .ыпна которая - • - , позволяет, рассчитывать;равновесные^ распределения ионов между.фаза-'-;. vJ'i' ' - ми'почвывозникащие в результате протекания катионного обмена,''.-..-.; V; ■. ;растворения-осаждения'.гипса и карбонатов кальция ^и магния,".'раство-' v. ' }/-рения- СCJg почвенного'воздуха, взаимодействия ионов;в растворе. ".;•»; ' ■■ V. :';' Концентрации Mg?; N^Y.HV ОН", Ci; HCO^VCOI", NOj;

.....: и ионных пар .-.-'" тионов Ca.*t

«• . находятся по

. N0^ ; в указанных фадах, б)'влагосодержании, .в), нераство-: -

' ряюцеы объеме для' одно- и двухвалентных анионов, г) содержании„ .. " ;

; ;■■ -- в газовой фазе,' д) эмпирической' зависимости емкости катионного:об-:.'

"'-.: мена' от рН, е) эмпирическим' зависимостям "коэффициентов селектив- .*'" ;. 'л г.5' "■ "ности обмена от состава фаз; > - * -V' - " V-.'1 v *' ^ '-<' --А --'*"-1 ■'-

■ ■ -л.;-.; .'Проверка модели ..libra" ..; проводилась по данным лабораторных • '

. .;, , опытов а) с внесением ^ кальцита в осолонцованнуп почву при контроли-: ; ,

■ руемом давлении COj /б)-с искусственным засолением образцов.поч-/^

* . вы смесями хлоридов и сульфатов.СсцМ^ ив) по катиоиному "; - • '•... -"обмену при искусственном осолонцевании. Во всех случаях расчетные v ' ; - сос^вы жидкой'и ионообменной фаз отклонялись от измеренныхв ^ ^: " новно*м,: не более, чем на 5-1556'(пример дан на рис.2), v . V ; /Vi

; ; S" .1- . Модель liura - применили также для расчета состава почвенных

растворов и;обменных катионов при естественной влажности по данным ■

» ,:

" " 12 , • ■:' V '' ■ '■■" ■ Таблица I.

Измеренные" и вычисленные по модели ионных пар активности катионов в почвенных растворах чернозема обыкновенного"

!п/п I

Активности ионов, х 1000

Из мер.

Саг+ "Т—

I---

! а

Расчету]" Измер.

J_.6__.L_

,!-I .

■ 1

--------1

_Расчет_^*- |

! I ! 2 ! '3 ! 4 ! 5 > б

I; 01 ;1,1? 1,81 - 1^54 12? 1^37

Г 3,20,! 1,30!

3,86 ! 1;25? 1-6,07 ! 2,07! ! 4,63 ! 1|19( ! 3,55 ! 1,'4К 1.3^76 ? 111б;

-0,73 0,65 -174 1*07 -0,53 ,_0Д55

! 0,83 ! 0,72 Г 1,77 .! I 39 1-0,65

! 0,75-!-.! 0.62 ! . ( -1,71 !

1 1,21 г; .! 0,59 I -_I._2i.3~Ll

Примечание; а) расчет без учета ассоциации с органическими ■: , - анионами, б) с учетом ассоциации. Опытные дан- ше из работ А.А.Пониэовского с соавторами.

--г-—■ ■—г-н . ,- „ , , - -р-, , ... ■■■ г 1 ■

• с у-.,-... •• 1 ' ' ' . * • ** * "

О * ■ $ ,■ /г /6 О ь 3 /г /6 ■ • достигнутое звсоАеже /го гм/ге ,Рис.2.'.Расчетные и измеренные концентрации катионов в на-'

ОбГ~ -

из работ Г.Датта, Ленина.

ПуЩ.

. . . £ -а : '-..:', • ■"■'.','■■ ■-.! " ' .. "" V '- 'Ь; С", '

/ --.■»'■ ■ I ^ . 1. .- ' : , ■ .. ■ ■.-■', ,:.Т , „- . .'■■-'■ „-:"..,. - » ■'" - " ^ • ■

//У-' '. V/. Г

•*' : о составе водной, вытяжки и содеркадияхобменньгх* катионов после вод-" у/:' // I ной вытяжки, Такие вычисления представляют наибольший интерес,' ног-" ' ^ У/ 1 да водная вытяжка сильно изменяет состав^фаз почв. В работе;рас-/' /, 7.* г ; смотренпример данных для;образцов'почвенных горизонтов и' почвооб- Я У у' --."-у разувдей породы темно каштановой. почвыгде в водную ^вытяжку' перехо- /■■-

■ - дит-20-40% обменного; На* / Применение^ывва позволило рассчитать

. - - состав обменных катионов при естественной влажности с точностью, УУ-'- ;•; ^ соответствующей точности массовых анализов (15% в рассматриваемом ' л

случае) У'..' /У • *..•;• у .У/.'У-У/ ;/-'У^л?^.уУ*/'^.

Г:'. : ГЛАВА 3.: МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНШ. ПОЧВННШХ РАСТВОРОВ В'АРВДШ/'.-УУ /

/у :;; и семиарвдих областях-'; Л' • ...уу:у.у/-.-;

. " Увлечение ионов движущейся:влагой„является одним из основных '

механизмов водной миграции ионов в почвах. Моделированиедвижения '-»■ /Твлаги на агрегатно-горйзонтном и горизонтно-профильном уровнях ми- :■ - У; грации основано на знании*параметров влагопереноса'-'гидрофизиче- ;/: / " ! • ских характеристик почв: зависимости 'объемной.влажности 9 /от 'ка- УгУ": / пиллярно-сорбционного потенциала или всасывающего" давленияу./У'УУ/ • ; "зависимости коэф$ициентавлагЬпроводностигс/от ©./или : у/ , зави--/ • ' симости весовой.влажности и —от-объемной, атакже зависимости ко- Ы

- эффициента осмотического влагопереноса »с/- от.' В диссертации .. / - ' л:рассмотрены'-эадачи,'.решение которых'направлено на уменьшение объе-.-' ; -у У • -ма'экспериментальных определений параметров влагопереноса:'. а).'выяв- >'1 :у_ " - ление тех показателей состава фаз почв, о^которта в основном'зави-УЗу ; ;; ;1-,< сят гидрофизические xiapaктepиcтики: и б) установление связей ме*цог ,.>у : . , ^ }.-■■: самими гидрофизическими" характеристиками» Концептуальную основу для: /у; УуУрешения этих задач создает представления струи-урно-функциональной /У;/

;гвдро^зикй* почв <А.Д.Ворошн). /у ;•-.••':,;. '•• УУ' г-!'// /у ; На примере черноземов и "почв дугового ряда показана возмож-: ' -у [/ууность построения субрегиональных моделей для'прогноза водоудержива- '.-/ ^ - •. " ния,"; влагопроводности и режима влажности почв на основе данных о ; • 1, -у,. ^" косвенных 'показателях почвенной структуры - плотности сложения и : .' > / /гранулометрическом составе."Для этого-разработана система'моделей '/ .; //и методов.. /.. ;././^;^ \ Vл;■ • -З-; . •; '.. Водоудерживание почв в широком диапазоне изменения ' ^ ^ ^

"(от 0 до б,2) описывается-эмпирической формулой• . . ','.* • /. . • - .- '

. ^ '..';•- -.. - Я".,'. . :(1)

• ■ ■■ ^ - Л- Л * . •-- ' - - „ -- м .4- . . •

/ ,-где - 0о; - эмпирические параметры. Среднеквадратичное откло---^ > •

/ нение расчетных *по (I)' значений ■ 9:: от. измереншх для. 600 образцов - .

■ : -почв аридных и семиаридных.областей -в 95^ случаев не .превышает ¿ / ' : »

;о,оег.: - Я :• - 'я.

f .*■ •• - • - ^ •: : I ". > - ^ , ' * ^ ■ „?• - I- /!.•'■ 1| • * Г : 2 . V ^ • : у • > • / -

•",-". / * ^ ' 'г * " г ' •" ' ^ • ; / . ^*•'' ? * ' •' " -'• г *

г ' ■■ *^ ^ ,г ^ . :1 ^ *',/, " V1 ?, „*/'" " -г' ? ':► г " ■1 ~ * ч" п г г'»-.1 ч ■ ■-^л Т ^ ц

1 - V ■ ■ - 1 1.':.' : ■■■"»И '■' ■■ ■ ■ : ' 1 ■ ■ I- • . . .¡. *

_____ >" V- ■ \ V «.V. -с .'- . - • ■* .>у -. : .;' ', : <

: ■/{■': 'При фиксированном значении -рР -.водоудерживание изученных ПОЧВ • : -

. ■^ > ( НО, образцов черноземов и .70 "- почв 'дугового'ряда) 'зависит, в ос-]К „'■

Гновном, от плотности сложения . £ , содержания тонкого'песка : Б и У

; -„ илистой фракции С г в гранулометрическом составе.",Теснота отмечен-.

- V „■■ ных связей существенно повышается; при. группировке - образцов по типам ,

Ух ".V; ■ почв и в" пределах типа - по .генетическим'горизонтам.' Построение • Г. *

; "уравнений регрессии; связывающих влажность при:фиксированных рР' с

5 ч;и :С, '» покаэало^'что по этим уравнениям водоудерживание^наи-;.-

УУбрлеё надежно предсказывается при низких 2,7) и.высоких (> 4,2)

.•*'; значениях рГ .1 Для, прогноза водоудерживания при промежуточных. рР " ■

(от.2,7 до 4,2). в работе предложеноУ'1) находить влажности при низ-

>'■}". ких и высоких рГ' по ; и С -о помощью регрессионных, зависимое-'

'-;; *тей-(или иэмерятьэти:влажности'тенз'иометрическим и?тензометриче-:! .

■УУ "лским; методами),' 2): найденные значения О ^использовать длянахожде- \

О кия'параметров ©о, V», т. формулы г(1) ,?3) с так : найденными парамет-, *;

; ч: 1 рами1 вычислять по' (I) влажности при промежуточных'рГ . Этот прием; у .

г^-удля изучения почв в,95>Е;случаев приводил к среднеквадратичной абсо-';

- л '*'лютной погрешности Оне более • 0;025.у .. у':' ' - - '

- • i ■■]■., ^Исследование возможности 'моделирования' влагопроводности почв- -.( , .по их - водоудерясиванию привело ■ кшводу,что удовлетворительное со-

■УУУУ ответствие с опытными'данными обеспечивает модель вида ••'<'*• - 1 ■ ----------------- М Г В - 9(Ут) - I ^ЧУ Ав : 1 ЛУ - : [V ;

в'.'1 о и*-.- У /••-•• \ ••• - •

Г • . . : ; • ' ' (2)

- V'¿Т^У - '/; ' УТя у'- у V .

.......

' • Здесь ^ М, Ъ - эмпирические параметры, и ЦГд ;- пороговые,зна- .! чения^всасывающего давления.-- вне.интервала4 ц^ ^ б влаг'о- .'

- проводность уже, не, может быть предсказана по водоудерживайию. При У '

- Чг.<,Чгг'- влага движется по крупным порам, степень заполнения кото-

1; . рых не определяет влагопроводности. Для.исследованных образцов у '" ^ ' убывает с ростом ^ »У ^ » 5,9-5,^^У При цг > изменение -У ' »с У соответствует1 введенной С.В.Нерпиным зависимости, поверхностной > у ' или. пленочной влагопроводности от ^' ; - сама величина'^-9000 см; ,'■ УГ'У;.'что отвечает; ММВ по С.Н.Долгову. Если в (2)-зависимость от 8 ; " *, задавать из (I), то 1С ^выражается через неполные бета-функции, что,' , У V - Укрощает расчет. .Величина находится по' М, Ь' и коэффициенту :у * ; -У. " •."фильтрации • •' ; ■ -•.,' ••.-■ -Ч'У У-л^уу-

■ ' ^ ; Для нахождения параметров М уи^Ь;"в диссертации разработаны ' -. \

<У У и реализованы в программах моют- V КСС, гоко специальные методы,'

: '! ' V 'г>■"' ■'4'у "■ ■: - ■. г * / ; "

; испольэущие данные :аолевогоизучения режимов влажности и - вс&сыва-' > ющего давления в профиле почвы или близ мембраны тензиометра; • * 4'. "' '" ■.: В целом моделирование.гидрофизических характеристик почв пред-;.^ .;

' полагает I)- прогноз водоудерживания при*высоких и^ низких рР.:по <.«^гранулометрическому составу, 2) нахождение водоудерживания'при';■ . * V '-'. :: -. промежуточных '^Г" по (I),' 3) переход'от'водоудерживания к влагопро-, ' 4' -г;.водности понахождение параметров.М и Ь '-в (2) с'помощью . ;.'.

- V-;предложенных'методов, 5) определение; ^у'.по М Ь/.'и-к-ф . В рабо- /

те на примерах для солонцов;'« солончаков показано,, что эта:последо- V /„ -' ;вательность (кроме п.1) может/быть сохранена и в тех случаях, ког-*. ^

• г : да"состав почвенных растворов оказывает сильное.влияние на водо- . и; ^."■'.'удерживание и' влагопро водность (низкая минерализацияпреобладание; ...'V ».-; Г;., натрия). - ' „/; ^ .■*; ; . 'V .'-' . • , '. , / - -.'•'

'..';■■ Детально>влияние состава почвенных растворов на водоудержива- -;* .л .. . ние ' коэффициент 'фильтрации' изучено' на примере образцов почв, за- . ■ '' <; соленных'хлоридами Иа* и - СлПолагая, ^ что 'изменение гидрофизиче- .■,' ; .' . , ских характеристик "тесно" связано; с'перестройкой структуры, которая ,-:'. I"-; '■ в. большей мере', зависит "от. набухания илистой фракции почв, что в .-' *

■ ' свою очередь, связано с толщиной гидратно-ионных слоев С2Д) в меж-■ ; слоевых промежуткахсмектитовых минералов, ; рассмотрели 'две модели-.':,; ■ ... для расчета Д :модель>разделения катионов и модель тактоидов

" рамках модели разделения катионов в работе предложено.выражение'- ' ; , - ' Д *УЫл. 02 /15)+5 (А) , где; У"^- доля ^МоГ"в сумме '

; обменных катионов,':! ;- ионная сила раствора. В рамках;модели так- .;•'... * тоидов зависимость Л 'от . У,^; I--> и тглотностй поверхностного^ ..";. -V; ';' заряда- получена.из .теории двойного диффузного слоя.!Оказалось, что ■ величина Л', является очень' емким информативным показателем влияния . • *'.- • состава раствора на физические свойства'почвы: 'при самых различных/ ; ^ • ; сочетаниях и-1'„ для одной и той же'почвы а)..набухание илистой . ~ ^ ;:: ' ;,фракции зависит только от/; Д ., б) изменение количества'влаги,удер-- ; живаемого;при фиксированном рГ при"переходе от Са- К; Со.-Ыа- .■

* форме' пропорционально . ¿ ' (пример приводится на ^ рис.З)в): отноше- .. Д. -

- ние коэффициента фильтрации почвы в.,". Са-Ыа-форме;к коэффициенту ; . - * . >• • фильтрации; почвы в. Са -форме, зависит "только от' Д V - - ;■'■'■:■*■"'""■''-'

'* ; .»-"Представленные:модели позволяют вести расчеты движения почвен- ■ , ^ С ных; растворов на агрегатно-горизонтальном уровне миграции. В дис- • > сертаций. на примерах аллювиальной луговой почвы (пойма р. Днестр) и

'чернозема обыкновенного (Прикубанская равнина) показано, 'что^на'го-, ;: ризоктно-профильном уровне весь комплекс1 моделей и методов можно в '. .г. "основном сохранить," Вносимые изменения связаны с*вертикальной неод-- породностью 'и' наличием транзитных ^лутей движения, киаги введение [-"'.У.' .зависимостей параметров'фор^л (I) и (2) от глубины,-учет трещино- * - - .

-;' образования путем введения разных зависимостей к. от у при увлаж--..нении и иссушении, учет проскока воды через вертикальные трещины. ;'-- ? Для участков названных территорий в совместных исследованиях с ка-;, 1 ! ; ■ федрой общего почвоведения МГУ в расчетах на ЭВМ был'воспроизведен ■ наблвдавшийся режим влажности почв под люцерной (пример дан на ;

рис.4). Выполнен поливариантный прогноз режима влажности при разных режимах орошения. Показаны преимущества орошения мелкими нормами ' по дефициту - влагообеспеченности по сравнению с-, орошением с жестким :.■>*-'Г графиком поливов и,- для чернозема - преимущества весенней влаго- " ' зарядки по"сравнению с осенней. '• ' • . - 1-

У ГЛАВА 4. ПЕРЕНОС ИОНОВ В ПОЧВЕННЫХ РАСТВОРАХ >'*'.

.'". ":'-. ..'■■' Глава посвящена'выбору моделей для описания массопереноса в , - почвенных растворах и построению комплексных моделей миграции ионов.»

. ' : При анализе данных о молекулярной диффузии ионов в почвенных У

растворах показана зависимость коэффициента диффузии СС от рР? '.,: ; ■ г;-; -уV":'. На материалах опытов Б.Б.Полынова и В.А.Чернова с соавторами подт-' ' ' верждена применимостьмодели многокомпонентной диффузии, объясняю- . щей взаимозависимость подвижностей анионов и катионов.' •

Поскольку скорости движения отдельных частей почвенных раство--ров различаются, то при переносе растворенных веществ движущейся ,.' :влагой возникает явление дисперсии - часть общего количества ионов : У- - перемещается со скоростями, большими средней скорости движения -раствора, а другая часть - с меньшими. При таком конвективно-дисперсионном массопереносе обычно выделяют особую застойную зону норового пространства, где' влага считается неподвижной. Два основных: способа моделирования влияния застойной зоны на массолеренос тако-V вы: I) считают, что равновесное распределение ионов между застой- * ной и проточной зонами поддерживается постоянным и между концент-'рациями в этих зонах существует определенное соотношение (модель Б, ее параметры - показатель дисперсии Л^ и эффективная пористость ■ 9э)» и 2) считают, что массообмен между застойной и проточной зо-. - ч

ной протекает в соответствии с уравнениями кинетики первого поряд-' ка (модель С, ее параметры - X», 0/0^,- доля объема застойной ; зоны в общей пористости, Ч:в'- характерное время массообмена зон). . Аналогично учитывается в моделях и массообмен фаз почв (катионный % обмен, растворение): либо считают, что равновесие поддерживается

У , : постоянно (модель Р), либо полагают, что и а застойной,'и в про-У' /точной зонах массообмен фаз идет согласно уравнениям кинетики (мо- -■ ; дель К). , ;."■.'.-._ .;'■ -I " ■ V:" ' .-г.--. < ■■ -

; . В диссертации для различных ионов построены серии комплексных /;.';'., ^ моделей "массоперенос '+ массообмен":, БьР—ЫС-* С+Р-> С+К и ка

.0,023'

' 1 Рис.3. Зависимость дополни- -тельного водоудержи- . ' ванияЛ9в, вызванного . " ■ ■ ■ переводом.почвы из Са--

В Са - N0 • форму, ОТ ТОЛ-

„■■''■■■■.-.' шины гидратно-ионных . слоев в межслоевых •;■ . .. „промежутках смектнто-• ••• •• вых минералов 2Д , • • ■■■ •вычисленной го модели . тактоидов. . ■ ,■;■,.

Цифры у прямых - зна- ■■■-■ , ' чения рР . Опытные ■ ■■■■■: ' данные иэ работ Р.Руссо, ^Э.Бpecлepa.v.

¿А А

■60 \го -

I, I

ч-

и/0нь ■ ; июль

и.

О-гОем

. о

I *

* /. '. ■■■.' -у .;.: ;

Рис.4. Результаты воспро- '

изведения моделью ; - да/5Г водного ре- - жима чернозема- ■■

обыкновенного под ■, ; люцерной в 1984 го-

-I

¿еюнй-.

1//0/7& . ¿¡¿густ

метеоэлементы: , ■ ■.. .■—— - осадки, -

---- - среднеме-:

,: сячное испарение с :: водной поверхности." . б) соответствие из. меренных (—) к

- ■ рассчитанных ( о-)■'

значений влажности почвы. Опытные дан-' ... ные иэ работ С. А. ' Николаевой с соавто-

- рами. : - .-■ ' ■ -

' ■ * • • ^

- < Л4 • ; : 18 • V- •. •. •: - .. •• . -

- . ,'иатериалах специальных, опытов ' рассмотрены следующие вопросы а)' по-Г вышается ли адекватность при, переходе; к- следующей модели ^ в серии ,*

"'■¿. .-'■ С) как. влияет, скорость движения влаги на адекватность^ в), как вли- • - ^ яёт,скорость^на значения'параметров моделей,г). как.влияют;показа- ■ ч.тели структуры"почвы на'эначения параметров моделей., '- '' '/Ч'

. ' ^ ; . :1Г-Агрегатно-горизонтный уровень.1 Рассмотрены данные 200 опытов,". ' . ."для' описания которых.разработаны новые модели итзоь,^Г».Д--/ . , здгкл.В ПЛМ использовано впервые полученное аналитическое^ решение" V , V:; Ч системы линейных уравнений конвективно-дисперсионного переноса с : -

- " ч линейной 'сорбцией и биологической трансформацией^ ;. '

.' -Ц ; Для в насыпных образцах встречались случаи, когда модель . ^ *

С была более адекватна, чём,Б,\и тогдабыло порядка 107 т10+1 : ~-: • сут, а застойная зона составляла 30-7055 от пористости; Уменьшение • ' скорости течения," так же", как, и увеличение .размера агрегатов ведет,- '

: " к росту в/9^, и. При ненарушенном сложении, как показано в V ' Работе, из-за ^пространственного варьирования* в. пределах небольшого -V ■ V;-': участка для части'образцов модель С может быть 'более адекватна, ■

,.:чем'Е,' а для другой 'части -.нет/ При этом на параметры 'моделей '>'-■ ^ ' .>'.' ^ к

большое влияние оказывала плотность сложения, почвы р : с ростом !, ''* . ,. увеличивались Л «. и "Ь е;, объем застойной зоны уменьшался, В образ- . 1 -"'^цах из осолонцованшх горизонтов при изменении структуры после , ;

г Г ^соловдевакия модель^С:становияасьгболеё'адекватной, .чем. Б.*- ч'." г*;

- V' ! Для N0^ а опытах по движению.в насыпных образцах параметры ; \ модели С (•> ©/во», "Ье ) .оказывались такими же, как для. СГ ..1

- ч у Во влагонасщенной колонке увеличение скорости _ фильтрации ускоряло "¡': •"' денитрификацию.^ . Ч V- ; '-' лг." - -'' '■

' •' Для катионов Со, _ М^ , * Ыа., .• ЭН''') попытка учесть* кинети- . !\'> ку обмена (Б+К и С+Р) не'повышала адекватность при скоростях тече-;'": ; ';ния 50-70 см/сут, а при 1-5'см/сут - повышала. Если V расчетах ис--

'«пользовались данные о кинетике обмена*в статисттеских\у^ : ^ . ; .то адекватность достигалась * только ^при применении модели С+К. о'■'« ' Ддя: ЭО^" ,;при растворении гипса в почве модель без кинетики

{В»-Р) была адекватна, пока количество профильтровавшегося'раствора 'X ' " не превышало в 2-3 раза влагоемкость образца (насыпные: образцы : Д " чернозема,^ монолиты гипсоносных горизонтов в опытах П.С.Панина,' * '; О.А.Грабовской).;На'более~поздних.стадиях*проявляетсякинетйка, , ,

растворения, причем адекватност ь описания достигается только* в г ;* - т

• предположении 'о существовании двух фракций .гипса - интенсивно 1

, - растворяющейся и медленно растворяющейся.-Уменьшение скорости то-

Учения увеличивало долю медленно растворяющейся фракщ|и,. причем • она 1, ^ становилась■ прш?тически недос17пноа. движущемуся _раствору.,. - ц'" .

• • '. - В целом рассмотренные примеры позволили эаключить, что а) при ■

■ Г-;,''.",î''■■'"■,■■■■ .."\УУ -■".-''.■ ■■■ ■ V '■* 'с л; ■• ■ ' у • -УУ'" '.'"у

■ * - г ' ■ ' * " ' -- ■ .■ ■ ■" ' ""'i;- '■ - \ - ' ■ У' ■ ■- V.

' использовании менее адекватной мод ели'параметры массообмена'фаэ - ' ' ¿У'.. У . .(коэффициент распределения при сорбции,; нерастворяющий объём) рас-- -::У

! 'считанные.по данным опытов в колонках'« монолитах!'не соответствуй "1 У ■ ют - данным статических опытов, - а при использовании адекватной' моде- .*, ;

ли' - вполне соответствуют^ ' б) - если использовать в менее адекватной - . • ч модели ;(Е+Р) значения параметров из' статических .'опытов ,г' то; погреш-У - ! У У - ноет и часто оказываются небольшими.'У у :У;„-О'У "."У.;' '>'.'• ". '''.v';'- ■-■ Го риз онтно-проф ильный уровень. 'По' данным о ' миграции ' С1".знаУ < .V - чения .Л^л.-гдля модели'Б "порядка'10^ см,'тогда как - наагрегатно- ..

.'.-У горизонтном ХУ^Ю1 для.монолитныхи У;* 10°:для насыпных образцов: У У, ^Здесь включаются дополнительные источники фильтрационной неоднород-- ноети (транзитные пути фильтрации; слоистость)..По'данныно выносе; ... , • С1~ из осваиваемых' засоленных' почв"-в"-работе сопоставлены по адек-' ватности модели Б и С, причемв последней учитывался режим влажное- , -

- .. -ти почвы при дробной водоподаче (модель TACT). Для обеих'моделей ' \у '* 'предложены ноше, снижающие вариабельность1 методы^определения пара- -

метров по интегральным показателям'запаса^,С1~-: в изучаемом профи-

У.. • Как модель Б, так и модель'С хорошо воспроизводят результаты"! : У у .; дробных промывок ; (погрешность по запасу С(У; не более 550. При ' - -, " ' атом отношение эффективной пористости к"истинной (модель Б);и доля '■*■*.■ ■ 'у застойной пористости в общей"(модель С);закономерно растут с утяже-г лением гранулометрического:состава."Для*оцекки:влияния'"режима про- 1 • * мывки (размеров тактов водоподачи' и~-ддительности межтактовых' проме- ■ ■'. лжутков) на солеотдачу пригодна модель С (пример дан' на рис,5); С■ ■.' ' ^ : ее" помощью .были выбраны рациональные режимы дробных промывок;, поэ-=' водившие, в частности,-сократить на 20-50Ж объемы" водоподачи при ; ''■- - освоении солончаков в Еёшкентской:долине.. . - У . - *, У , ' , > : У Модель-Б+-Р (эффективная пористость V равновесный массообмен) Г'. У У.:- была 'положена - в. основу. комплексной модели совместной водной' мигра- :",-•" У*У ^ ции основных, ионов в почвах аридных и семиаридных областей (модель : > • "Г-; ' paust );', В'нее;входят подмодели нестационарного-влагопереноса, мо-. .'" -У * : лекулярной и конвективной диффузии, катионного обмена ^сл-мд- Na.. • У, .растворенияи осаждения гипса и карбонатов, растворения СО^ поч-У ^ Ч ;,'^венного воздуха, взаимодействия ионов в растворе." Модель faust..'

удовлетворительно^воспроизвела изменение концентрации почвенных "'. . - , ■у- растворов;гсодержаний, обменных' катионов изапасов гипса при промыв- -•' . ках засоленных почв в.Нижнем Поволжье (рис.6).Вычислительные экс-У У У периментыс этой моделью позволяют определить масштабы осолоицёва- "-' ; "."^ния-глубоких, горизонтов'при рассолонцевании>!верхних У выяснит ь ^темп у

- : выноса гипса'и' возрастания запасов" карбонатов, оценить.изменение '

. ' щелочности.и состава обменных.катионов после выноса:гипса в,зависи-<"'

'У- -'-Я:" ■г,;../ ■ • ••"'"./ "'у

V.^ ■■■■ Ч.".-V-;■'•■■'■;! г : .*' : ■. . "Л:'."'Л"';',.'.' ■■ ; •: *' " V ~ • -

• .V, у^ .у-:

^ "У, ?/7>е*/ла

Рис,5, Результаты вычисли-"*-'-; тельного эксперимента по оцен- ' : т; ке влияния числа тактов водо--. ■ . ■.;.*' подачи.и длительности перерыва ' .между тактами на э4фективность" ь промывки солончака. Обпая про- • мывная норма -.-10000 м'Уга. . Параметры модели соответствуют:*: .', условиям.массива'Хашимкуль. . -/У -Опытные данные из работ Э.Г. " Ваксмана о соавторами:.- : К,;

'• >• : «—г—I--г-—I' | Г— > ' '

■.•^.у-;:, У.:'^ ч, .У Я' ■?.-»- ■• "■ У -.; .. ■ 'Я- -/ фйфбж.Л^;/Л,"У'■

'■-. -" Апп г-—"' -• ;/ш?.- "._—__ '• - ' •"' ■■'»• ■' -

..; . 1. . I - I . ^ ---1-1—

„ • : - 0 • : 0) - .40 ¿0 ; 0 40 £3 г- '

•;VйЗяетый г .У'^,',',"<5^ % ;!; ; Л -

- ±' * - с/;

-I-—I..

ООО

•. \ -. о - - 4О '£0 ¿д т . ¿7 40, м /го-■ '

. '. .у,.- V ____см \ :■

Я-1 V-; Рис.'6. "-Результаты применения модели ^ РА113Т для Описания вещной* -

'миграции ионов при промывке лугового солончака: за 186 суток у •

подано 3;2 м^/м промывной воды: —^—' -расчет, • и о - -

■ опытные данные из работ, Т.К.Платоновой с .соавторами -¿.--у

■* <... Я. у ■. у-у- • Я У ; - у/' '..у .Г.;- ■-.

" *■* ■ '{'Г'' гл/*' -'-'г У ■*...'" VУ -. .

мости от состава промывкой вода,, а также рассчитывать солевой режим по данным о режиме влажности. ■' V.

ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЙ ЗАСОЛЕНИЯ

ОРШАЕШХ ПСЧВ " 'V-1. •; Д"" - V.

' При анализе многолетних изменений засоления почв необходимо; рассматривать водную миграцию на горизонтно-профильном и профильно ландшафтном'уровнях, которые характеризуются большими.пространственными и временными масштабами. В этом случае используются большие балансовые объемы и большие интервалы времени , за которые рассчитываются балансы ЧВ,А.Ковда, А.Н.Костяков, Е.Л.Минкин, Н.Г.Минашина, С.Ф.Аверьянов, П.А.Керэум,* А.В.Новикова, И.Сабольч, К.Танджи, Д.Роудс, Д.Картер и др.), т.е. применяются дискретные балансовые модели. В данной главе рассмотрены особенности и прине-(ш построения динамических дискретных балансовых моделей, которые позволяют рассчитать изменение показателей результатов миграции за несколько последовательных it^- в системе граничащих друг, с. другом балансовых объемов по данным.об условиях и внешних.факторах мигра-. чии. ."■■■■'. ■'■:.■■■'.:':'■ '■■ :■■ .;■'.; ' у- ■ ..''■■ ■'-■' ■"'.'-:

Поскольку орошение изменяет водную миграцию не только в поч-* вах, но и в ландшафте в целом, постольку для среднесрочного (5-20 лет) прогнозирования влияния орошения на засоление почв в общем ■'., случае недостаточно иметь модель миграции только в почвах - эта мо дель;должна быть частью комплексной динамической модели водно-соле вого баланса орошаемой территории. Особенности ландшафтов семиарид" кых и аридных областей <водоразделы,; террасы, низменности, конусы выноса, дельты и. др. )„ предполагают различия моделей водно-солевого баланса, выражающиеся в различии а) систем балансовых'объемов, . б) показателей результатов миграции, в)'модел ейс оставляющих балан сов, - г) интервалов расчета баланса. 1 -

; Общая;последовательность построения таких моделей, предложенная и проиллюстрированная примерами в диссертации, состоит в:

- - выборе'показателей результатов миграции.исходя из известных для рассматриваемого региона связей засоления почв и грунтовых вод с плодородием почв; .■ , ..''' ■'■■.,'■<;" ;

- определении горизонтальных границ балансовых объемов и составляющих балансов исходя из связей засоления с плодородием почв и из стратиграфии верхней толщи отложений вплоть до мелиоративного водоупора;. . ■ .' ■ ^.; ..." v

- определении типов моделей составляющих баланса;¿интервалов расчета баланса исходя из того, как для рассматриваемого типа ланд гоафтов связаны значения потоков между соседними балансовыми объе-

.. мамии'значения показателей засоления;в этих объемах; если извест-■ V "но несколь ко "типов моделей — все они принимаются для-последующего : ■;

; выбора- более адекватной; .У• У;'; • у. .:••• 1 ^У^'У У ;?У

■.;•' -у---составлении базы 'данных о природных и хозяйственных услови-' УУ ■

:* ях «"факторах миграции наизучаемо йтерритории' и" т еррит ории, выбрав Л1 ■'*.ной для' определения параметров;модели--предполагаемого аналога• •

уу (стратиграфия и засоление верхней толщи отложений," засоление почв ,/ У У.УУ и грунтовых вод,: гранулометрический состав почв'й породой плотносл* "". . .. сложения,-падожение:зеркала и.режим уровня грунтовьпс вод,"абсолют- , -у;

у-' у"'I*-оценке'аналогичности изучаемой'территории и.территорий, вы- У . Убранной для определения параметров моделей исходя'из' таксономиче-.У У . '^'ской близости почв'-и'пород; а также из сходства природных1.и хозяй-ч ■■' ственных факторов4миграции; • - 1 У У Л; ¿"У. СУ'"^У' УУ'■.■■'У 1"У 1

у■-. определении_ параметров'вертикальных составляющих балансов. У , исходя из .'опытных 'данных' о миграции на территориях-аналогах и •• : ';У'-•'Г сравнении адекватности моделей; У• -'У; 1 - ' • У.-; '-"'-•. У У -У- ■

'" УУ определении границ балансовых1 объемов в плане путем наложе- -' 1 ния на "карта "террйории црлмоугольных сеток и выбора положений уз- " :,-4 лов так,^ чтобы' обеспечить возможно - большую однородность балансовых ^ ...у 'объемов; ::УУУ .>• ."уУУУ*''.'^УугУ :ГУУ ; ;УУУ'? У":-У У .У'У*- ■'*'■'' - у - нахождении;путем'интерполяции показателей условий "й факто-,...?,. , . ров миграции для . сеточных. балансовых объемов и оценке варьиро-У-У. *■'

г'-'."-.У у определении параметров' моделей латеральных составляющих ба- • . ,'лансовпо данным геологических и гидрогеологических изысканий, . ' у - У' * . - оценке возможности .быстрых 'изменений' составляющих балансов .у; У -У (под действием' оросительной" воды.'низ кого качества,1 влиянием'про- -У,

У;У У слоев очень,тяжелого или очень легкого:гранулометрического:состава;; у

•у. идо.). уДу.У'У.У ''¿УУУ;УУУУУУ^^

У>.' ■ у.;"*. На большинстве из перечисленных этапов'работ.объем, данных: и Г \ уу вычислений очень велик1 и применение ЗШ - необходимое-условие:-по-У-""■ N "У У строения и . применения динамических моделей" водно-солевого баланса, У ■■; у У.;■;'; * '.' Однако основные решения по. данным расчетов; принимаются специалис- ". :--У'У^Утами (оценка" ¿¡тогичности территорий^'■ адекватности модней, " одно- ■ • •* родност'и балансовых объемов и Т.д. ) . ^ -.г' / . ' ,

' У. .у Пример построения комплексной модели водно-солевого баланса У ;*>].:'; **орошаемой территории приводится для орошаемых водоразделов юга. ' •. ' ? ; . -,Украины..С использованием.общих схем водной миграции в орошаемых' -: . - ' ' л андшафт ах ( В. А. Ковда; -■ Н. Г, Ми нашина, ■ В. Ы. Гольдберг У Д. М. Кац ,' В. М,

Шестаков).и опыта исследований1 на-юге",ETC- СИ.ШГоголев'.'А.В.Нови-. , кова,' Р.А.Баер,' Б.Г.Розанов) - показано,<;что-для основной части орошаемых, территорий целесообразно1применять приближенную ;одномерную, модель, вертикальной'миграции в 'зоне' аэрации в' сочетании с моделью •геофильтрации в'гидравлически связанных водоносныхгоризонтах^"1-'-Обоснован выбор вегетационного и'нсвегетациокного периодов в: ка-" ' ч ест во интервалов'расчет а водного; баланса," а'таи*.«'года в'качестее интервала расчета солевого-баланса. -Л-,.-.? -•'-' - ч-:':

. • ■ Для -каящой из трех основных .стадий формирования почвенно-гид-рологических условий (общий подъем грунтовых вод", стабилизация ' уровней близ коз ад егающих грунтовых'вод1 в бездренажных условиях, ■■ ' включение дренажа).в работе построены дискретные;балансовые модели изменениязасоления'почв'и грунтов в зоне аэрации и минерализации грунтовых вод! При этом показано, что для 2-Й' и 3-сгстедий,'т.е. при неглубокозалегающих грунтовых водах; информативным показателем ■сложившегося комплекса условий миграции-служит параметр солевого-. равновесия7а- . Он характеризует соотношение икфил ьтрационного листания грунтовых вод Л/ и их расхода в зону"аэрации U , при котором достигается равновесный■солевой баланс зоны аэрации.-По-данным Р.А.Еаера 1< <Х< 2, причем значения О-'возрастают.с утяжелением / гранулометрического'состава и ростом минерализации:грунтовых вод и засоления почвы.. В принятых моделях минерализация растворов c.v ', покидгющихэону аэрации на 2-Й и 3-й стадиях,'вычисляется по формуле. CvsX ({ + ' » где с, и " минерализация оросительных* и грунтовых вод,. \Х/.. -. объем водоподачи. Как правило, Cv s if r 1 .что объясняется особенностями горизонтно-лрофильного' уровня миграции.'. '■' ■" -"'Ч-'-:-

'■■■■■*■'При;незначительном боковом оттоке'и перетоке через.'раздельный слой глубина*грунтовых вод- h,c ¡, отвечающая'компенсации солевого баланса при V/U»"o.' всегда больше-глубины стабилизации'уровней грунтовых вод h.£ при V= U и поэтому в отсутствие дренажа в ; этих,условиях начинается заседание,'хотя и довольно медленное'- в. зоне аэрации будет оставаться г'' l/a-).'ioo?6'.' от притока"солей из грунтовых вод и оросительной'вода.. ' V' ;' ■■ ". ,, ' j:

' 'Для-3-й стадии - включения дренажа *- в работе:даны'зависимости, грубины|грунтовых вод, обеспечивающей.компенейрованкый солевой баланс зоны аэрации, от оросительной'нормы,'* водопотребления;растений,'J подпора, минерализации оросительных и глубоких грунтовых вод, показатели состава почв и по род j осадков и испарения, ""'-■. * Перечисленные модели были реалиэ о ваш на1ЭВМ и'вмест е с'про- , граммами для анализа'данных, инт ерполяци и ги6пределенияпарам етро в вошли в-пакету ВОДОООЛ. Этот пакет применялся',при поли вариантном ;

.. - . ' V ' . . ■ ^ . .-.I ; Т.:^" . : г'-, . . ^ ^ ^ " ^ > ■ ■ ■ '

, , ' а ^ < : " . . . . . , . • - ■ ■ ■ 4 " г; - - ■ . ■ , — . . _ ' ~ ' . .. , ; , .

>' . "*; . ' *•, '.••'• •'•: "• --••. X]-. V '. ■ | .-л '"..- ' .• '. .

• ., , ~• V: .•'....'. ^ -V,О л '■' '!■■'■

■ / V'..--'■ ■ : 1 'V -''"*1 *• ; .-..Т-1'-' ;'

у > прогнозировании:измененияпочвенно-гидрогеологических.условий на -* ;• ^ т ерриторияхоросительных систем - в Одесской и Николаевской областях. ;* в соответствии'с. результатами -прогноза на части территориибыл" по-;

* - строен дренах. : Проведенное| через 10 лет, обследование территорий ?' '; ^ . ^ ^(Одесская гидрогеолого-ыелиоративная экспедиция)доказало,/что '

предотвратил^возникновение засоления.":.. !.'У >

"1- ТДВУр®й пример необходимости организации данных?о природных и .','.'

■ ¡г *' хозяйственных условиях для целей моделирования дает 'проблема влия-\ ;;,-;::ния крупных водотранспортирующих каналов на'почвы подкомандных. . -

'; .',территорий. В работе предложена методика составления; базыданных • ■■'■'■''.

- на ЭВМ;и приведён прш/ер ее использования. При объеме базы в;

1 • 100 ООО чисел один вариант' 'поливариантного прогноза' на ЭВМ .'засоле-;' -; ;> V»; *;;,';ния почв по,180 поперечникам потребовал.всего'23 минуты. При этом ■

"использовались'современныегеофилътрационные моделиг(В.Ы.Шестаков,*;■;.',

- Г"";И.К.Гавич, Н.Н.Веригин).'Наличие.базы данных позволяет исследовать".

' -г изменчивость основных показателей вдоль трассы канала, и о ее уче- С. -,'^Г^тома) наметить' варианты "поливариантного, прогноза и б)" оценить не^ *

1Л '11 < ПЛПЛТгЫи* МшЛиаимП '. Й ПАА*топМ «те_* : ^ ' *•

•;'•<" г _ I. Главшй итог работы - состоит • в разработке, теоретических ос- ■.:'■ ' нов;и методов изучения закономерностей:водной миграции"ионов• и аккумуляции /солей в почвах аридных и семиаридных областей; с. исполь- г ■. 5; , ^-зованиемматематичестого'моделирования. Результаты ^ работы состав ля. ют "основу физико-химической гидрологии почв'.'- ^ нового научного" " <: гг > направления в почвоведении. базирующегося на системной методологии, V ' , , ■ - фундаментальных подходах физики, химии и механики, математических ; ■'.. • методахсовременных концепциях моделирования на ЭВМ и ориентиро- , ; р ванного на решение ^актуальных задач мелиоративного прогнозирования, ■ Г , * охраны почв и повышения продуктивности агроценозов.% -^ ^ " \ у _ • , : Предметом разработки'является■ информационно-«етодическое;

печение моделирования волной миграции ионов* и; аккумуляции солей в ^

' ;" дования закономертостей миграции и ее п^)гноэирования, - ; 5)'; получе-* -; ; : - ' ния конкретных практических рекомендаций;.. ; - ■ -V';;"*'--;" >

Г ; Г ' -■". .... ': ': ^ ' '' • .. '.г -1 ',-"- ' - - . ; . : -

":'- и призвано ,служить продолжением и - развитием методологических: и ме-*_?

/ ' боеаны в раде конкретных' моделей." Эти модели ,*та!к, же - как и другие-■'; ■.. •') которые будзгг^построены на основе-материалов работы,следует -рас--; ; ; - к ;-' сматривать, и как средство" для :прогноа ов • водной миграции при решё-

".Г;Я-нии практических вопросов,";и.как!средство для исследования законо-'Г^'1, ' ' ' ¡'мерностей 'миграции ''ионов. в' почвах лутем вычислительных экслеримен-, *г • ".-' .•тов на Эй.!.'.-. Ч • '•*•'..:'.;/•'",• ;> "V*"-

' "••,* '.'... ' Специфика моделей. водной миграция ионов в почвах определяется '';•';

1' • ."сложностью почвы .как природного* тела,"- выражающейся в многоуровне-' -';;

•-вости организации,, неоднозначности связей и др. В работе выделены ' ;; Ччетыре'уровня.организации миграции ионовв' почвах:а)'."элементар^-- ' )'"-;гные'почвенные;частицы-агрегаты",' б)^агрегатно-гориэонтный,.в);го-:, .1 '.' г ризонтно-профильный, г) ■ профильно-ландшафтный.^Выделение уровней . КI:,* позволило 'систематизировать для, целей моделирования ■ информацию о*:- ' ' ^*:миграции"на "разных: масштабах и.поставить' в соответствие;разным^-"; ~>-р_ Г . уровням разные типы моделей. : V: . ' -;•' '•. •. •• ."г. ' • •••' --'Т'- ■ ? ; - Г ; ;.'; Изучение"водной миграции ионов в'почвах является.приоритетны.: ^направлением отечественного почвоведения; В мировом почвоведении Ч ^ ; моделирование миграции ионов 'признано в качестве'эффективного лето-; у'.* 7'да исследований^' Разработанные .нами модели ывиа. .',.ПЛМ, глизт,' ' г ••■) *' ВОДОССШ были первыш отечественными моделями для изучения ■ совмест- '

; • - практических' целей. >->7 ■ >•■ "■. ■■ -у у-' ' / ':-'-;- •

;* ..' лг Ч. 3, В: качестве важнейшего -элемента моделей миграции рассматри-^ Г ¿' -■:-■*:в'аётся. математическое описание равновесньсс; распределений- ионов ; '<" х' между фазами;почв.' Показана эффективность термодинамических мето-у ' / ' дов описания - равновесий, "для чего разработаны, новые термодинами-у ' у ,ческие модели взаимодействия компонентов почвенных растворов п рав-■ у-г', новёсий растворения-осаждения.. Будучи раз работ аньги проверены на -' ^ материалах по водно-солевым' системам,; они,позволили' заключить. что ^

; ' ■ ' • полихимиэм и многофаэность" почвенных физико-химических • систем не ~ * ; ' • ^ ''препятствуют ПЕименению, термодинамических;уравнений.'^Введение эфк

•• фективных фаз (почвенный.раствор,/ионообменная фаза, "тветщые-соле-' ■.':,* •;* вые" фазы гипс а: и кальцита) -обеспечивает тгогрешность" выполнения":,; ь 1. термодинамических уравнений,^ обоснованных;-в принципе для систем с,-

;-»'..-;.; однородными1 по составу: фазами,; в пределах,'- в - основном," до / -у ;'; . * ; - ч V Взаимодействие катионов с 'органическим веществом в анионной форме * --Ч'

' • : ' , ' ■'.-'. . V ' : 26 . ■■;■;. ' л

в почвенных растворах также получило математическое описание в, рамках термодинамических моделей. .•••'-•• ' . .-/ - Объединение разработанных моделей: отдельных равновесий (кати-онный обмен - Са- М^-Ыа, растворение-осаждение гипса и кальцита,

- растворение: С02-' почвенного воздуха,"отрицательная адсорбция,: ассоциация: ионов в'растворах) привело к создании комплексной модели

■ ьшка : , предназначенной для ■ рассмотрения совместного действия и ;■ .оценки-ичдиведуальной:роли процессов массообмена при сасолении--рассолении/ поступлении вод-низкого качества,' внесении химических .-мелиорантов. ''*■.;:. '''"""'''' /

4. Впервые показана возможность построения субрегиональных эм-" лирических -моделей, отражающих связи параметров моделей-миграции . -' (гидрофизических характеристик,.коэффициентов.селективности катион-ного обмена),с более доступными и распространенными показателями * состава жидкой и твердой фаз. Это открывает реальные возможности применения моделей;миграции на больших территориях. Принципиальное

- значение имеет то, что зависимости-параметров моделей от грануло-'' метрического состава, плотности сложения, содержания органического

': вещества,"состава обменных катионов,' состава почвенного раствора • близки для почв одного генезиса. .,.'.■. Г':,'

..Установлено, что при засолении, гидролитически нейтральными со-лями'влияние состава фаз почв'на их гидрофизические характеристики определяется толщиной гидратно-иойных слоев в межслоевых промежутках смектитовых-минералов. Эта толщина рассчитывается по ионной силе раствора и соотношению обменных'катионнов;зти же величины определяют значения коэффициентов селективности обмена. ' ' . , ■ .

. Разработанные расчетные методы перехода, от гранулометрического состава и плотности сложения к водоудеряиванию почв,от водо-удерживания, почв - к их влагопроводности и далее. к прогнозу режима . влажности позволяют, резко снизить объем определения гидрофизических характеристик почв за счет увеличения объема расчетов на ЭВМ. 'Разработано математическое обеспечение гидрофизических исследований почв (модели • мо1Бт , нее ', ), которое существенно об-; легчает:задачу гидрофизического обследования территорий. л : .

, 5. Впервые на экспериментальном материале выполнен сравни- ■ • тельный анализ двухосновных способов моделирования различий под- . . вижности отдельных частей'почвенных 'растворов, вызывающих' различия в переносе ионов-в почвенных растворах - конвективную дисперсию. . ■Для.этого разработаны;новые методы"и программы для ЭВМ. Сравнение- модели эффективной.пористости и модели кинетики массообмена застойных и проточных зон показало, что-введение эффективной порис-

т ост И: о беспечивает удовлетворительное^описание-однонаправленной миграции при ст абшгь ном * режим е• фильт рации «Однако ■ при - низ кизс ско-.' ростях 'фильтрации; или перерывах.в, фильтрации .учет- кинетики маосо-обмена зон дает'более адекватное.описание миграции."'Параметры,обе-ихмоделей, характеризующие конвективную.дисперсию -.параметр 'дисперсии- и эффективная'. пористостьд_также объем застойной'зоны и*у-„-: характерное время,массообмена зон в.целому возрастают:с утяжелением гранулометрического' состава"; ростом плотности сложения,. увеличе-; нием размера структурных отдадьностей.,*т у."л-'*■

. , 6.:В качестве главного направления"моделирования.миграции'*? г-ионов в почвах рассматривается построение,серий.последовательно т; расширяющихся' комплексных моделей {СЛРКШ; ■ На каждом шаге построё-киясерии проверяется адекватность' комплексной модели и если она;.' ".недостаточна, добавляются модели действия других-процессов (факторов).'Бели расширение не.повышает адекватности, то введенные модели исключаются, или заменяются. Если перестает, хватать .'данных''для независимого определения параметров и про в ерки■комплексноймодели, формируется программа дополнительных экспериментальных-, исследова-:' ний. Поскольку, экспериментальное изучение миграции ионов в - почвах '.' объективно затруднено, а каждое расширение модели приводит куве-' личению числа параметров.и требует_ дополнит ельных опытных'данных -для их определения, то метод СПРКМ, позволяет.соотнести. затраты на , дополнительные'эксперименты,' предполагаемое: повышение точности и У пространственное варьирование условий'и,результатов миграции.-Таким: об разом достигается соответствие между.точностью опытных.дан-' ных и сложностью модели. .У'-- '.. -Г

Применение метода СПРКМ для оценки необходимости учета кине-*" тики' внутрипочвенного! массообмена (катионный; и'изотопный обмен,"У 7 растворение гипса) показало, что хотя-роль кинетикиповышается"с V уменьшением скорости, но погрешности,[возникающие при игнорирова-*' нии кинетики, "могут" лежать в пределахестественного; варьирования средних^эначений показателей результатов миграции. Поэтому.нужно убедиться, что модели равновесного массообмена.недостаточны И' только затем вводить в рассмотрение кинетику. -. у*

• Модели равновесного массообиёна фаз' (катионнтоЯ-.'обм'ен,"'растворение-осаждение,4 взаимодействие ионов в. раст воре,; раст ворение С Од- -в сочетании с моделями' конвективно-дисперсионного массопереноса с эффективной пористостьюнестационарного.влагопереноса.составили < комплексную модель.. рАизт.* . , предназначенную. для; изучения и ',■■ прогноза миграции.ионов .в слоистых почвазс при поступлении^в про- ; ; филь оросительных или.грунтовых вод заданного качества и при,вне-* сении химических .мелиорантов. ■Я'.-;л": ': • •..'',!. • ' ,* •

i У;У'-/;.: У' ■7

" - . '28 - :.-■ . :-V у., ■ ;.■ ■.-...■л

]'},■* Í ^7,-Для горизонтно-профильного и профильно-ландшафтного у ров- ; ¡ ' ' > 1, ней миграции предложены'динамические дискретные балансовые модели "' .- у

-•. водной миграции ионов в почвах и грунтах.орошаемых .территорий, •?_ Разработана последовательность^работ"с применением ЭВМ'для получе-' •*.--.. , ная этих моделей. Соответствущие.'модели:дяя водораздельных терри-\| ' ' W ■,: торий ЕТС реализуются при - помощи: разработанного пакета, программ >

' ' -водосол. ¿/¿'W:''; v-"

-* S«",Выполненные разработки!предназначены*для постоянного ис-Т; ' '' -ХУ..пользования,наряду* с.другими методами'исследования почв.;Однако 1 , . уже на^стадии разработки и внедрения' развиваемого научного направ- .'.. -• ' "ления получен ряд важных" результатов, а именно:;- ;; j¡.] - ; У'

• '---установлено, большое'влияние генетических^ характеристик почв

■ *: У' на "параметры. моделей миграции ; ; * .■ ;'Д у... . • -- ■

-" :. '"-.У '■предложены комбинированные расчетно-эксперимеотальные метода;.' ' -.■:,-'■ -.'определения'состава почвенных .растворов*» гидрофизических характе- -

• - л. -" * рист шс .'почв i - сокращающие объем измерений, за- счет увеличения объема •

• , ¿ вычислений tía' ЭВМ, - "i'y"--w -

/ j V' ' 1 - 'установлены, зависимости. снижения урожайности основных сель- .* скохозяйственных культур от состава почвенных растворов в.: аридных j }■' ''у семиаридных- областях при^преобладании! в составе-солей хлоридов и У.

сульфатов;-у / У /.':*."! . { A.;,^;;.; !-■' Уг:-**'-': ■

- У -.1 -даны прогнозы, осадкообразования в оборудовании при нефтедобы- ;; A i У че на нескольких месторождениях в Башкирии, V- • ■ " .." ' ""

."'. '.'. • - для луговой аллювиальной почвы осушенной поймы Днестра'no-, ^ казан'вклад субирригации во влагообеспеченность люцерны и воэмож- .' • У, ность снижения'затрат.оросительной воды при* гибком режиме,орошения,. - ': -УУ." '-'- для черноземов обыкновенных Прикубанской низменности пока-,'. ' ;зана целесообразность снижения затрат воды, на'орошение люцерны .при .' ' поливе по дефициту'влагообеспеченности_вместо'жесткого графика по-. - , • у. ,-лива по фенофазам и преимущество весенней влагозарядки перед осен-, ■ ...' ■ . „, ней, :. . . , ; . ^v.;;^.-,,!;., -с -j. : ■

V'j"'-* ' -' определены оптимальные режимы дробной водоподачи на промыв-. > "i '. • ку солончаков • Бешкектской долины,"предусматривающие экономию воды, ' . '.--v•.. • ;выполнен прогноз*-изменения; содержания гипса и обменных ка-'; 'у.,-У- ..'тионов в;тяжелых почвах Нижнег0;'.ПЬволжья'при их'мелиоративном ос-'; • / ,воении, ; ^ - ■" - - УД.-';: ■ . »i.: ^ '-г"';'

-'у Ъ' ■i'l'--.- выполнены'прогнозы водно-солевого гбалансапочв и грунтов 'и i• ''' У * 5*'" пот ребност и /в ,дрен ажедлят еррит орий оросительных.-систем юга Украи- l'Í ■

>'í ,; ны' (Николаевская и Одесская области). " - :-* , . , . ^" í -.'Л.-г.' В целом;: полученные результаты использованы для оптимизации í., -/ \ почвенно-гидрологических условий на площади -свыше 200 0С0 га. - , •• *"- 9. Перспективы научного направления.настоящей работы состоят

1'v ■'• - - ''f „ i

!'• , L»/' •

в дальнейшем углубленииидей системного моделирования в;почвоведе-.^.."нии на основе применения ЭВМ,-математического описания отдельных' *"

почвенных процессов и явлений,- обусловливающих:взаимовлияние вод-'Ч/л 'ного и ионно'-солевогр режимов "почв , расширении практических прило^ - Г женийГ Первоочередные шаги'на этом пути включают широкое внедрение..' 7 предполагаемых разработок-в"практику.'работы,ученых,'научных и про-'„ иэводственных организаций,, связанных с проблемами изучения и опти- -■Чмизации водной;даграции ионов в,почвах аридных и семиаридных об-\ ласт ей/. •' ^ . . •. . /л "'■'■'■. ■ ■■'.' : ./■■>' ■"' > -"■:■"

; - ' СШЮОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ' • '

г/ I.' К методике прогнозирования водно-солевого режина на.орошаемых .Г территориях. - В кн. г Биология и научно-технический прогресс.. .*"-■ • - Пущино, 1974, с: .389-391'(в соавт!). .: - ■ ■ ■

2. Построение сечений в однородных информационных массивах матричной структуры.' - В хн;; Некоторые проблемы автоматизации биологического эксперимента.--1$ущино, 1975, с, 44-53 (в соавт.).

3.-К проблеме прогноза динамики влаги и солей в почвах и грунтах

. орошаемыхтерриторий. - В кн.Имитационное моделирование и эко-~ . . логия. - М.: Наука, 1975, с. 51-58 (в соавт.). . ' ■'■<■-

; > 4.•Моделирование водно-солевого режима почвогрунтов с использова-- нием ЭВМ. - М.: Щука, 1976, с.Л23 (в соавт.). . - ■•* . -

5.-Последовательность работ при использовании ЭВМ для прогноза -■11 ■• •действия орошения. - В кн.: Орошаемые почвы и.метода их изуче-рия. - Ташкент, 1976,:с. 133-136 (в соавт.). - ' - л

7.*К теории:переноса,влаги и солей.в зоне аэрации. - В кн.:"Моде-- ' лирование почвенных процессов и автоматизация их'исследований. . -- М.:. Паука, 1976, с; 69-79 (в соавт.). .

'8.0б:учете ионного обмена при описании переноса растворов в почво-

грунтах.- В кн: Тезисы докиедоа I Всесоюзной конференции'по ' . применению математических методов и-ЭВМ в почвоведении. - М.', Л976, с. 107-100 (в соавт.).

10.,Моделирование при количественном прогнозе действия'меяиорации.. В кн.: Почвоведение и агрохимия (проблемы и методы).:-.Пущино, 1977, с. 209-214 (в соавт.). ■. -„■. . '. - . ■ ■■ . ••

: II. Применение балансового метода для прогноза мелиоративного.состо- ',' яния орошаешх черноземов юга Европейской части СССР.>;В кн.:-' .". ' - ■■ : Тезисы докладов У делегатского съезда Всесоюзного общества поч-- ' .воведов, вып.5. - Минск, 1977, с. 203-205 (в соавт;). т./. * 12..Использование методов теории размерностей для анализа изменения . .. почвенно-мелиоративных„условии при орошении.: - Почвоведение,

1977, № 12; с.130-138 (в соавт.)Г • ■ V.

13.'Использование метода ионных.пар для.расчета активностей ионов в'

14. ^ Computer . лпс1 retriev&L'Ы . erivLrorimental.' management düta lor' .

irr¡i¿Atcrí territorios. — Iru Developmerit ifi. soii informntjon. systemñ. —. ■'-■ . Wageninseri: ■ PUDOC, 1970, p. .B3-ÜO. ■ ' . í ■■■'■■.". ¡ '

■ " * ,:.

... yt

'* 15, Определение.растворимости гипса в пятикомпонентной водно-соле- ;' - '

■■ '.' вой системе с« , Mg . ; Natfci soa- н2о при 25°С.расчетным . ■*'■методом. -- Л\урн. неорган.--химии; 1979,. с. Ï6I-I67 (в соавт.)» ■ л. ^v

.-Vn 16« M^u-ierndtical modeliofsiobl salir.izulion Лгк-i -¿tikalirjizfttion proccbSittf..

.. *-- '-''in: , ModeUngVol' soil : saiinization wici„sakatLt\JzaUon. - Agrokemia ез'у ' - -

„ '■'"■'"■ •**■' ' talajtan, -1979; С28,- SuppU,' p. 121-162 ■ (tell.) ■'.». ' - л- ..- ;>V-

.. ^ IV. Description oï ion transport Iri ; aoil columns. — In: Tvlodelling OÉ soil " '

salinizatfori "and'alkalinlzation. — " Agrokêmia' es talajtan, 19 7 9, - 2 'i, . . r -

',}: > .7, '•> Suppi., p. iee-178 (coït) \ ■ ■'*'':.-'.. : r 0: .-"■

J.,' ; 18. MaUiematical" modelïina,' for prédiction ; ol, salt-waler-balance.;In: Lee-.' ■ " V ."'l1 . tur^e of International tratning coursée, vol.3., — Mo s с о w : UNEP-GKNT, . , "

'• • 1979. p..155-198. • : 'V ï C-. À--'-.'■■■■ -V.. ■ ,■ ■* г- - 4 "--1 ■ " Ч-1-'^

',■■'." 19; A : pF-gHrbek roatematîkal ' lelrase. - Agrokémla". ¿3 talajtan^ 197$, "t.28, " '"■">."■ В.--15-38. t»H.J. :...:■''■": 1.";..:'-■*,'<'i:.': -.* ."T'•■'■_ Л: Г.. ■ ;„ ¿i'Vj'v-.;

Л ' 20. Описание миграции ионов в почвенных * колонках-В кн. : Моделиро- '.-. . ; „- • ••-• вание процессов засоления и осолонцевания почв. - М.; Наука, -.' .

:'-М960»'с.:ZI0-£30 (в соавт.). :v . - ' , - * ч:. -/-V"

-т. . : 21."Математические модели для описания основных процессов эасоле-

- ' кия и осолонцевания почв. - В кн.Моделирование процессов за- > ; -соления и осолонцевания почв."- - Ы.:' Наука, i960, 1930, С.М58-• -209 (в соавт.); w■ ■ v ^;"-.:.'■■■■"■:■■'

22. ; Mathematicalmodela "of amelioration ■ effect qn iioili ci 1 landscapes. — ■

rsis1 and Simulation Г to. 5.'""— Berlin» Akodcrr.io—Verlau, , , V.'

- In; ; System anafysis1 t

.„„ ' 1980. 'р.-457.'* . - ' '=.;.-„■ - ■"■-"',-■■„" ■ ''';!

--23, О расчете активностей ионов в почвенных растворах. - Почвове- -

.дение, 1980, № I, с. 52-61 (в соавт.).' •. , • . '.:-* " ч: г' 24.-О растворимости гипса,в почвенных растворах.' - Почвоведение., ,

- *1980, » 5, с. 91-10Г (в соавт.).,; / V, .■ *■:-,,

25.''А.'рР-£ЁгЬек >2ат11аБа а 1а1а{ текап1ка1. ,«в (ег(оааиотее»

* а1ар}ап.~ - > Адгокёт1а ёа 1Э81; изо, р. {<о(1.а '- ."!. ^ ■■ '.■"■ : ,

26. Водная миграция ионов и химических - соединений впочвах. Линей-: ~ ;'.-■'.;;,. ные модели. Экомодель, : вып.3Пущине, 1980. -' 64 с. (в со- -'

': авт.). • ■ (.^ . --..:■ - *; ■>

; 27.' Расчет растворимости'кальцита в системе Сйсоз-саго^-иас!- -

- н2о; при 25°С и парциальных давлениях СО?.до I атм, - ЛЕурн. ч ;--- ' , ■ ^ неорган, химии, 1980, т.25,' с. 3138-314П{.в соавт.). -

'28,. 0 построении уравнений изотерм обмена капьцкя-натрия на почвах. -■ I - Почвоведение,. 1981, № 4, с. =40-48 (в соаат.» : ■ у - ^ ^¿29. К оценке погрешностей потенциометрического определения-рН по--'1 ^ . ■' <-.'Г^овта.растворов влагон^сыщенных почвах.'-.Агрохимия,; 1981, у . г

~ 30.. Моделирование иассообмека фаз'почв на основе термо динамических 'г'.' -.■', ■ уравнений физико-химических равновесий.-Экомодель, вып.5. -,гт-■ ■ ^ №щино:1981,-- 52 с. (в соавт.). . - ' ■ ■ - - ' -."' ■■■-1 -

- 31; Метод определения параметра солепереноса Ре при-промывках.' - ' - ' .'. *.,

: Гидротехника и мелиорация.-1962,' № II, с. 83-84 (в соавт.). ; V 32. Построение серии последовательно усложняющихся моделей при . ^ ^ - -

.- изучении ионного обмена и сорбции в почвах. - В кн.: Тезисы " : .. докладов У1 делегатского съезда Всесоюзного общества почвове- : ,■■■ --^дов,. вып. I.'- Тбилиси, 1982, с; 103-104 (в.соавт.). • • ■ . ', -33.' Водная миграция ионов.и химических соединений в почвах. Движе- * .:..-ч ■ ние влаги. Экомодельвып.7. - Пущино: 1982, - 45 с. Св соавт,).;. ... 34; Статистический анализ связи водоудерисивающей способности с. - -- . - -';* Друтими^ф^ическим^ свойствами почв.;.-'Почвоведение, .1982, 2, ;

-".'35.-. Математическое'описание основных гидрофизических характеристик V -^ --почв; -'Почвоведение; 1982, №4, с. 77-89 (в соавт.).' у ■ <.«" ч ' - 36. Применение двухпараметрической модели солепереноса для солевых V,-: ^ ■ прогнозов в условиях Таджикистана. - Доклады АН. ТадаССР, -1982, - . : т.,25, * 2," с.108-ШТв соавт.). . •

'■.-;■: 37. Огатистические модели динамики содержания пестицидов и их ме- * . - тайолитов в почвах. -;Пущино, 1982,,- 45 с»Чв соавт,).

47. ,48.

. ..-.■: , . - -51 -! ' у ч ■ г ■ л ч r-j; ;

' .- *38. Нахождение''константы'кинетики "денитрификации по данным о ' миг- г s '.",!■"■/: рации нитратов■ в почвенных,колонках. г-.'Агрохимия; "1962, с.35- ' -г " ■ 4-43 (в соавт;-). *- • j.. - • », -..■- ». . ...

■ .. 39. Аппроксимация и предсказание кривых водоудеркивания почв. - В ,' .■-.. кн.: Математические методы'в задачах-петрофизики и горреляции.- --

: М.:. Наука, 1983,-с. 80-89 (в соавт.). --т.. : V-'

■ - 40.-Растворимость гипса.'и"кальцита в почвенных-растворах;' водных ■■ :

. вытяжках и фильтратах, полученных припромываниигипсоносных ,*. : v почв. - Вестник МГУ, сер.-почвоведение, 1938, № 3,-с. 58-62 • *; -(в соавт.).;-, • •,..<•-• ... : : ~ - .'.-.■> -'".-v .*-■■■ .'-:.■

" ' 41. 0 нахождении ' зависимости коэффициента влагопроводности почв от '•'■

- • капиллярного потенциала почвенной влаги. - - Почвоведение, ' . ;:. . : : 1903, » 8, с. 60-67 (в соавт.). -•'• - :v.: \<:ч;.:.- - . ">-' ;

. '42.~ Движение ионов и солей в почвенных растворах. - Прикладная'ма- ■ . ■. - т: ' тематика и механика.-1963, т.47, вып.З, с.' 515-519 (в соавт.).: , ■:■■=' 43. Эволюция черноземов при орошении: - В кн.:.. Русский чернозем ' : - "

- ч (100 лет после В.В.Докучаева) . - М.: Наука, 1903, с. 241-252 ; . -ч.■ - ■■'■' (в .соавт.). ;. * :■■'..■.„;■,.... • ■;■; : г- • г. .¿-..-гг

■ 44,' Détermination of capillary; hydr&ulic çonductivity oi, soils cu-K-i it^ de— .

. ' . ' ■ ' pendfinc^ on ' suction, — ■ Journal 'of.. hydroiogy* 1 584/.vol. 69, p; 287 — ,

- ' .' 296 , (coll.). ■■.■!--■'.■. ■.* • 4 ' _ „• л','.; V' ^ >' ■ - y Y ■•■''' -.• . 45. Anatitioal solution lor ' chemical transport; with rionequilibrlum maaa

-, ■ .- tensler, edsorplion and biological ■ transformation/ — Journal of hydro- i, -. >'. lo^y, 1984, V01.70.' p. 107—175 ■ («ttj, - '■', i ' ■ - ' " " i-

. - 46. Количественные закономерности ионного обмена в почвах..Сообще- V ' " . ние I. .0 сходстве.полуэмшшческих.изотерм обмена для черноэе- ' •'-'MOB. --Агрохимия, 1984, » 7,-с. 72-80., ■ г ,-н-:4 ,..--..'

7.0 нахождении влагопроводности почв по,кривой водоудерживания. ; - Почвоведение, 1984, » 10, с. 60-72 (в соавт.). .'. '; '

î»' Malhematicar "models of water movement iri heavy olay .solls,; —ln:4 - ,-,

- V " ..- " 'Proceeclings" of the ISSS : symposium on , wnter and ' aolute movement i • " V : '"S in 'heavy - clày soils.. Wageningen: 1RLI, 1984. p. 101-113. (">" ) Vc" - " V 49. Compression ol soil 'data'lor, régional problem analysls.'. - ' In: ■ Soil In- ; ■ ' ■ !.--'■-■" --- formation systems''technology. - Wageningenl PUDOC, : 1984. p. " 7S-82 ■- ■ ^

■■"-""■'- ■'■-■■ -- ^ . - -4. -:;■'.■:;.■:.'.*./..■.:"' - . -O'

-'50. Зависимость плотности почвенных растворов и^других природных

,вод от.ИХ'состава.- - Почвоведение;г 1985, № I, с.,25-28 (в , У .■■ соавт:)* .'■■■■ -..ï '1 "•'- ■ ..■.■..-.л...'■. ' ■ .>- ( Î'/- -,.

" 51. Математическое.моделирование режима влажности глинистых почв :

под люцегаой. - .Изв.^АНСССР, сер,.биол.у 1985, »5;-6,'---* .'•■- • с. 685-692 (в соавт,). г ,. ; -. ^ г/. ■■ ■ . •j.: - - '.: ."...' , • 52. Параметш миграции иона хлора в глинистых почвах и грунтах. '- . -кн.Моделирование почвенных процессов. - Пущино: 1985, - >■-■•■л 'V ' 'С. 91-99 (в соавт.). ; "• . • ' - ., •,

^'53.'Определение параметров почвенных микропроцессов по данным... / ; v ; .опытов по фильтрации через почвенные колонки. - В кн.Мате-- ".. . ~- матические методы идентификации в задачах геологии. M,:. -1",' ,. • . Наука, : 1965, с. 97-109. , , ■ ' ■ .. - ; ' "Г-1-54.-Расчет совместного действия ионного обмена и'растворения-осаж- : . дения гипса и кальцита в засоленных почвах. -.В кн.: Модели-».-. - - рование почвенных процессов. - Пущино,, 1965,-с. I3I-I35 (в . ' соавт.). ■■".': > ■. - ■■--..■■■- . -■ ■ ■-.■- • ... ■■ .V-:;.

- 55." Анализ на ЭВМ действия массообменных процессов■в мелиорируе- 1 - ' * мой осолонцованной почве. - В кн.:: Тезисы докладов УП деле- — ■■

гатского съезда Всесоюзного общества почвоведов, . - Ташкент,' i '■■"■■

- 19ш, с. 76~ - (в соавт.). • . .". .-. / î 56. Миграция и аккумуляция химических соединений в почвах как ; У : ■' - -объект системного анализа. - В кн. : Теория, методология и . '■:-: .- - практика системных. исследований. : - М.:;ВНИЙСИ, 1Ш5, с. 80-83.

'- Ч 57: 0r!, calculatlon of ion aclivity iri soil ^solutions of Kumle horizon*.*- ' : '

' • Oeoderma. 1985, Ы 36. p.'137-44. CcoJÎJ. Г '■'->!.'•;_;■ "-l* ~ v ...'■. ■ '■У ' .....

У ir'; ^''■^'y'.'] ''"r .У'/: -.'■ vVV 'y i ■'■'■ ^ ^ -'■'-'''. .: ■■'.;*;.: ■'

':./..: 'r.V,1■ ■ri.-,.;'-'.

Ч - - 58. Осмотическое давление почвенных растворов в семиаридных и арцд-

'■■■"- ных областях. - В кн.: Плодородие почв и продуктивность:arpo- 4-, , ■■■■" : ценозов. - Пущино: 1966, о. .96-108. ■•'■ ■ - ■■'-.■.. :

. .. . 59. Сравнение методов - расчета одномерного влагопереноса в почвах. ■■/ Ч ■. ■,--' '.. ;'ч - Водные ресурсы, X9tí6;.№ I, е. .35-44 (в соавт.). • . .::.-', v ' ' 60.. О фильтрационной гетерогенности и конвективно-дисперсионном ■■<: .;.4-■ !''.-". ,.массопереносе.в почвах. - Почвоведение, 1966, № ?, . с. 42-51 Ч..

■ ■." "V-. (в соавт.).'".' -" ^ ■ - - . ■ ■■■■: •• . • - ■ - .

¿Селективность-ионообменной со рбции в системе сась-мась- ■ f -мас1-н2о -почва. - Почвоведение, 1966, № Н, с. о7-7б С в

■ • " ' ' соавт.). - . ..

■■' ■ 62.'Применение математических методов в.почвоведении. - В кн..- л- ,^ . > , 100 лет генетического почвоведения*.Ы., Наука, 1986,<0.194-203 -

•••■-•• ■ • пв соавт.) '-.ч-v v. . : -■■-:v ■■ , ■ - ■ Ч .'■.,'■■*■

, ' ,.63;' Физико-химическое моделирование состава почвенных растворов ч - . 7 ■-'. ; . . орошаемых.территорий. -.Водные ресурсы, 1907,',№ I, с; .<■.■

■'. ■ (в соавт.) •• \ ¿„.. - ' ■■ '■ У Ч

■i-

-i ' 4* ■ } • j - J-

. + ■

V'4v".'-*. ■

■ -.У.К-. S - "

• ' "л'' 'L.-'v4 ' , V V ; ■ ' ' *" ^ ^ 'Ч" . . - f - 'í' :. .. "

■-" ' - ■х " ' '■ j Ч' . - ; ,. ^'г ■ ;'■ ^ . ,■. ^ ■ ч.■ .у - , / ч.. г:: - ^ ^. г- * ■ ■ \

Л-87Е34 - ГВ.02.В7 г.Л Эак. 137?' TBpt'I50 экз. ' 2,1 тч^-изд.я. : ; Ч Ч :-: ' ч . , ..Отовчвтвно Ra ротапринте я ОНТИ НЦБИ * ' , " - . L í 1 J/. " '

'■' .- " . ' .4.'1 ' . 4 .'■■'V i л ' '■ 11 . : Li.í-.л ■ ■ '. ■ i . .■.'■..'-.*■ Ч.'-: ■ ... •

..,*,..■.' v;:,' ■ .'.vi i Vi.■ . 4 я ..«j _ V '*.,'■;.,. : . ?'' . ,. 4

... -■- . • : '