Методы установления динамики изменения влажности почвы при орошении сельскохозяйственных культур

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Одной из важнейших проблем в мире является повышение плодородия орошаемых земель, создание техники и технологий эффективного использования водных ресурсов. В этой связи особое значение имеет совершенствование механизма управления влажности почво-грунтов. Во многих странах, таких как Канада, Нидерланды, США, Россия, Япония, Китай и другие этому направлению уделяется особое внимание. Однако в аридном регионе, где развито орошаемое земледелие, наблюдается неэффективное использование воды, забранной из источника в отношении затрат удельного обьема на 1 га орошаемой площади: потери в магистральных каналах составляют - 15%, в межхозяйственных - 19% и во внутрихозяйственных каналах - 29%. В мире ведутся целенаправленные научно-исследовательские работы по разработке технологий эффективного использования почвенной влаги и водных ресурсов, находящихся в пресных линзах. В этой связи одной из важнейших задач является проведение научно-исследовательских работ по установлению границ, управлению образовавшимися в зоне влияния ирригационных каналов линзами пресных вод в целях использования их для орошения сельскохозяйственных культур и разработка методов изменения динамики влажности в зоне увлажнения почвы. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики Узбекистан УП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия дальнейшего развития Республики Узбекистан» и Постановлениях ПП-3286 от 25 сентября 2017 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию системы охраны водных объектов», ПП-1958 от 19 апреля 2013 года «О мерах по дальнейшему улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель и рационального использования водных ресурсов на период с 2013 по 2017 годы» и других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка гидродинамических моделей мобилизации приканальных линз пресных грунтовых вод для орошения сельскохозяйственных культур. Научная новизна исследования заключается в следующем: на основе методов функции комплексных переменных усовершенствована гидравлическая модель, характеризующая динамику изменения горизонтального и вертикального перемещения фронта зоны опреснения вдоль ирригационного канала; на основе методов конвективного переноса смеси (влаги, минеральных и органических веществ) разработана трехмерная нестационарная гидравлическая модель переноса гетерогенной смеси в верхних слоях зоны аэрации. разработана гидравлическая модель, характеризующая изменения состояния пресных линз на основании применения условий гидравлической взаимосвязи и элементов теории управления между поверхностными и грунтовыми водами; на основе методов конвективного переноса и использования элемента теории управления, разработана гидродинамическая модель управления состоянием влаги в зоне увлажнения почвы. Выводы На основе проведенных исследований диссертации доктора философии (PhD) на тему: «Методы установления динамики изменения влажности почвы при орошении сельскохозяйственных культур» представлены следующие выводы: 1. Проведенный анализ и результаты экспериментальных и теоретических исследований даёт возможность сделать следующий вывод, что в теоретическом плане методы эффективного использования почвенной влаги для улучшения водного питания растений недостаточно разработаны. 2. Проведение натурные и лабораторные исследование, для выявления гидродинамических особенностей взаимосвязи гидравлических элементов потока воды ирригационного канала и грунтовых вод, а также влаги в зоне увлажнения почво-грунтов при различных сценариях изменения состояния грунтовых вод. 3. Изучена динамика изменения уровня грунтовых вод на экспериментальном участке в зонах влияния р. Кашкадарья и межхозяйственного канала «Оби-Хаёт» для обоснования возможности регулирования режима влажности на основе влаги, поступающей за счет подпитки грунтовых вод. 4. Разработана трехмерная нестационарная гидравлическая модель переноса гетерогенной смеси (влаги, минеральных и органических веществ) в верхних слоях зоны аэрации, обусловленного изменением уровня грунтовых вод. Дана возможность получения выражения для определения времени, когда концентрация солей достигает корневой зоны растений. 5. Разработана гидравлическая модель для описания процесса изменения влажности почвенных и грунтовых пород в зависимости от колебания уровня грунтовых вод, обусловленная изменением уровня воды ирригационного канала. На основе результатов натурных и лабораторных исследований получена возможность проведения численных экспериментов гидравлической модели. 6. Дана возможность получения гидравлического выражения для динамики изменения горизонтального и вертикального перемещений фронта зоны опреснения вдоль ирригационного канала. 7. На основе гидравлических закономерностей взаимосвязи поверхностных и грунтовых вод с использованием элементов теории управления разработана гидравлическая закономерность взаимосвязи между состоянием затвора перегораживающего гидротехнического сооружения и изменением пространственных гидрогеологических границ линз пресных грунтовых вод. Получена возможность проведения численного эксперимента, с использованием натурных параметров объекта.