Введение к работе
Актуальность темы исследования.Проблема регулирования водного режима на мелиорируемых территориях является актуальной. Оптимальное положение уровня грунтовых вод (УГВ) обеспечивает нормальную эксплуатацию территорий, создает благоприятные условия для повышения урожайности культур на сельскохозяйственных угодьях. Антропогенное влияние может привести к неблагоприятным последствиям и опасным процессам: подтоплению, оползням, эрозии, засолению почв, и, как следствие, к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Существует необходимость в развитии методологии прогнозирования подтопления и дренирования мелиорируемых территорий.
Одним из современных инструментов исследований является компьютерное моделирование, позволяющее быстро и своевременно рассчитать варианты развития неблагоприятных процессов. При этом существует много способов по осуществлению компьютерного моделирования при помощи различных специализированных программ и языков программирования.
В данной работе рассмотрено использование электронных таблиц для моделирования подтопления и дренирования мелиорируемых территорий, что позволяет оперативно получать необходимые результаты.
Степень разработанности темы.
Многие аспекты влагопереноса исследованы в почвоведении как у нас в стране, так и за рубежом — А. А. Роде, С. В. Нерпиным, А. Ф. Чудновским, А. Н. Будаговским, А.М. Глобусом, И. И. Суднициным, В. Гарднером, Е. Чайлдсом, А. Клютом и др. Результаты их исследований использовали гидрогеологи. В математических моделях влагопереносов, где зоны аэрации и насыщения рассматривались как одна область, границами которой являются поверхность земли, поверхностные водотоки и водоупор, подстилающий верхнюю часть многопластовой зоны насыщения, уровень грунтовых вод как внешняя граница не рассматривается, а определяется в процессе решений конкретных задач. Такие постановки задач излагаются в работах И. С. Пашковского, А. В. Бадова, А. Б. Ситникова и др. Математическая теория влагопереноса рассматривается в работах Н. Н. Веригина, П. Я. Полубариновой-Кочиной, С. Т. Рыбаковой, Л. Лукнера, Л. М. Рекса, Дж. Рубина, В. Я. Кулика.
Метод конечных разностей, которому посвящен ряд работ, был впервые разработан Г.Н. Каменским для оценки питания грунтовых вод и в дальнейшем получил свое развитие в работах П.А. Киселева, В.И. Сологаева и др.
Цель работы – разработать методологию компьютерного моделирования подтопления и дренирования мелиорируемых ландшафтов с использованием электронных таблиц для прогнозирования их состояния.
Задачи исследований:
- обобщение и оценка существующих методов изучения режима грунтовых вод мелиорируемых земель;
- получение формул по моделированию подтопления и дренирования мелиорируемых ландшафтов с использованием электронных таблиц для персональных компьютеров и мобильных телефонов и разработка методологии их использования;
- разработка методологии прогнозирования процессов подтопления и дренирования мелиорируемых участков с использованием электронных таблиц;
- экспериментальная проверка разработанной методологии с помощью лабораторных и полевых исследований;
- внедрение разработанной методологии в практику мелиоративного строительства.
Научная новизнасостоит в разработкеэкспресс-метода моделирования подтопления и дренирования мелиорируемых ландшафтов с использованием электронных таблиц на персональных компьютерах и мобильных телефонах.
Теоретическая и практическая значимость работы.Теоретическая значимость работы состоит в модернизации существующих математических моделей плоскопараллельной и радиальной фильтрации подземных вод на территориях мелиорируемых ландшафтов. Результаты внедрения методики в области мелиорации подтверждают её практическую значимость. Повышена точность прогнозных оценок подтопления и дренирования мелиорируемых территорий. Кроме использования персональных компьютеров, применение методики на мобильных телефонах придает ей дополнительную степень свободы и доступности использования. Результаты исследования внедрены в «Омскмелиоводхоз»; ООО Компании «АЯКС-Агро».
Личный вклад автора состоит в анализе результатов натурных и лабораторных исследований с учетом обобщения литературных источников, разработке физических и математических моделей процессов плоскопараллельного движения потоков грунтовых вод и исследования процессов радиального движения этих вод. Проведено исследование динамической капиллярной каймы для плоскопараллельной модели безнапорной фильтрации. Выполнено внедрение результатов данных исследований для конкретного участка сельскохозяйственных земель в отношении прогнозирования динамики подъема грунтовых вод при орошении.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 10 научных работах, в том числе 3 работы – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ. Общий объем публикационных работ составляет 3,47 п.л. (2,32 п.л. приходится на долю автора).
