Содержание к диссертации
Введение
1 Степень изученности вопроса и актуальность направления исследований 9
1.1 Анализ существующих мероприятий по рациональному использованию воды в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса 9
1.2 Современное техническое состояние оросительных систем Ростовской области 20
1.3 Цель и задачи исследований 28
Выводы по главе 29
2 Программа и методика экспериментальных исследований 31
2.1 Природные и климатические условия района исследований 31
2.2 Программа проведения исследований 38
2.3 Методики проведения исследований 39
2.4 Схема и алгоритм проведения полевых опытов 42
3 Теоретическое обоснование параметров системы периодического орошения 44
3.1 Обоснование целесообразности подачи неиспользуемых лимитов оросительной воды для периодического орошения 44
3.1.1 Обоснование применимости периодического орошения по загрузке дождевальных машин и объему воды необходимого для орошения дополнительной площади 46
3.1.2 Обоснование применимости периодического орошения по получению дополнительной энергии урожая 51
3.2 Теоретическое уточнение и прогнозирование размеров периодически орошаемых дополнительных площадей 60
3.3 Теоретическая проработка вариантов устройств системы периодического орошения 71
4 Определение группы исходных данных для расчета параметров системы периодического орошения 75
5 Определение зависимости средней дополнительной урожайности от обеспеченности дефицита водного баланса и максимальной дополнительной площади при использовании СПО 79
Выводы по главе 88
Совершенствование процесса организации оросительных систем при периодическом орошении 90
1 Процесс принятия решений при организации полива площадей периодического орошения 90
2 Моделирование процесса организации систем периодического орошения 93
3 Конструктивные решения оросительных систем для регулярного и периодического орошения 101
4 Результаты и анализ экспериментальных данных 111
Выводы по главе 123
Экономическая и энергетическая эффективность результатов исследований 125
1 Оценка получения прибыли на площадях периодического орошения 125
2 Расчет экономического и энергетического эффекта от внедрения системы периодического орошения 129
Общие выводы 131
Практические рекомендации производству 133
Список использованных источников 134
Приложения 150
- Современное техническое состояние оросительных систем Ростовской области
- Обоснование применимости периодического орошения по загрузке дождевальных машин и объему воды необходимого для орошения дополнительной площади
- Определение группы исходных данных для расчета параметров системы периодического орошения
- Моделирование процесса организации систем периодического орошения
Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность исследований заключается в том, что на оросительных системах Ростовской области в относительно влажные годы образуются неиспользуемые лимиты поливной воды, которые, как правило, сбрасываются в водоприёмники. Это приводит к нерациональному использованию водных ресурсов и материальных средств хозяйств-водопользователей, заказавших и оплативших УОСам традиционные, рассчитанные на год 25 % обеспеченности дефицита водного баланса лимиты забора поливной воды.
В то же время, как отмечают в своих публикациях Г.Г. Гулюк, В.И. Ольгаренко, В.Н. Щедрин, А.В. Колганов, К. Bogi, R.Redinger и другие учёные, повышение эффективности водопользования на оросительных системах, расширение орошаемых площадей представляет один из мощных рычагов прогресса орошаемого земледелия, восстановления и развития оросительных мелиорации в целом.
Перспективным решением повышения эффективности использования водных ресурсов на оросительных системах является применение неиспользованных лимитов поливной воды для периодического орошения дополнительных площадей. Исследованиям в данном направлении посвятили свои работы В.И. Ольгаренко, Г.В. Ольгаренко, Г.А. Гарюгин, С.К. Баженов, Л.Н. Макаренко, Н.Л. Шевченко, Б.Б. Шумаков, В.И. Бобченко, В.Н. Щедрин, СМ. Васильев, S.G. Abbas, М.А. Choudhary, R.G. Griffin и другие.
Предварительно оценивая практические результаты этих работ, следует отметить достаточно высокий экономический эффект от периодического орошения дополнительных площадей, полученный учёными СтавНИИГиМа в Ставропольском крае.
Однако для условий Ростовской области следует отметить крайнюю недостаточность научного обоснования, в том числе теоретических проработок возможностей расширения поливных площадей за счёт применения технологии периодического орошения. Отсутствуют также приемлемые конст-
руктивные решения по внутрихозяйственной оросительной сети, обеспечивающие возможности водопользователей получать дополнительную прибавку урожая на периодически орошаемых дополнительных площадях.
Все это приводит к значительному экономическому ущербу в производственной сфере мелиоративного комплекса и ставит обозначенную проблему в разряд крайне актуальных научных исследований. Изыскания по теме диссертации выполнены в соответствии с межведомственной координационной программой «Теоретически и экспериментально обосновать параметры почвозащитных и ресурсосберегающих технологий орошения сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям повышения устойчивости и высокой продуктивности мелиорируемых агроландшафтов степной и полустепной зон РФ», обеспечивающей развитие агропромышленного комплекса РФ на 2006-2010 гг., поз. Ш.04.02.
Цель работы — повышение эффективности использования водных ресурсов оросительных систем за счёт организации периодического орошения и применения новых конструктивных элементов оросительной сети.
Задачи исследований:
Проанализировать существующие мероприятия по рациональному использованию воды на оросительных системах в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса.
Обосновать целесообразность подачи неиспользуемых лимитов оросительной воды для периодического орошения дополнительных площадей и уточнить теоретическое прогнозирование размеров периодически орошаемой дополнительной площади.
Усовершенствовать процесс организации эксплуатации оросительных систем при периодическом орошении и разработать конструктивные решения оросительных систем, позволяющие и увеличивать орошаемые площади за счёт подачи неиспользуемых лимитов воды с участков регулярного орошения.
4. Выполнить оценку энергетической и экономической эффективности результатов исследований.
Объект исследований - оросительные системы Ростовской области.
Предмет исследований - методы и способы рационального использования водных ресурсов оросительных систем при периодическом орошении дополнительных площадей.
Методология исследований предусматривает использование теоретических предпосылок возможности расширения орошаемых площадей за счет неиспользуемых лимитов оросительной воды, образовавшейся на площадях регулярного орошения, и их экспериментальную проверку в лабораторных и полевых условиях. Теоретические исследования проводились на основе общеизвестных законов и методов математического анализа. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими методическими требованиями и отраслевыми стандартами. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением компьютерного моделирования исследуемых процессов.
Оценка достоверности научных результатов. Достоверность результатов научных исследований подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате лабораторных и натурных исследований в многократной повторности, достаточным объемом расчетных данных, высокой степенью сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами апробации в производственных условиях.
Научная новизна работы:
Уточнено теоретическое и практическое прогнозирование размеров периодически орошаемых дополнительных площадей за счёт неиспользуемых лимитов воды с территории регулярного орошения;
Установлены зависимости по определению дополнительной площади периодического орошения от средневзвешенной оросительной нормы севооборота и обеспеченности дефицита водного баланса;
3. Предложены конструктивные решения оросительных систем для регулярного и периодического орошения в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса (патент РФ № 2324332 и решение о выдаче патента РФ № 2007124078/12(026213)).
Основные положения, выносимые на защиту:
расчетные зависимости по определению площади периодически орошаемых площадей для условий Ростовской области, для севооборотов различного назначения;
модель процесса принятия решения и организации системы периодического орошения;
способ прогнозной оценки величины неиспользованных лимитов оросительной воды для периодического орошения дополнительных площадей при различных режимах орошения кукурузы;
конструктивные решения элементов оросительных систем для регулярного и периодического орошения.
Практическая значимость работы. На основании комплексной оценки ирригационного фонда осуществлено обоснование конструктивных решений оросительных систем и установлены расчётные зависимости для определения площади периодического орошения, позволяющие рекомендовать полученные результаты при проектировании периодически орошаемых дополнительных площадей в системе севооборотов для условий Ростовской области. Даны практические рекомендации сельхозтоваропроизводителям, которые могут быть использованы при разработке заданий для проектировщиков и подрядчиков.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы ФГУ Управление «Ростовмелиоводхоз» (г. Ростов-на-Дону) при разработке проектов реконструкции орошаемых земель, в ЗАО «Аксайская Нива» (Аксайский район Ростовская область) и ЗАО «Нива» (Веселовский район Ростовская область).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и получили положительную оценку на научно-практических семинарах ФГНУ «РосНИИПМ»: «Технология и техника орошения в современных условиях землепользования» (г. Новочеркасск, 2007 г.) и «Оросительные системы нового поколения» (г. Новочеркасск, 2008 г.).
Публикации. Результаты научных исследований по теме диссертации изложены в 7 публикациях общим объемом 2,09 п.л., 1 из которых издана в центральной научной печати, рекомендованной ВАК Минобрнауки РФ, патент РФ № 2324332.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 177 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 41 рисунок и 6 приложений. Список литературных источников включает 168 наименований, в том числе 11 иностранных авторов.
Личный вклад автора в решение проблемы. Постановка проблемы и задач исследований, теоретический анализ и экспериментальная апробация, выводы и предложения производству осуществлены автором. Личная доля автора в проведении исследований, результаты которых вынесены на защиту, составляет более 90 %.
Современное техническое состояние оросительных систем Ростовской области
В настоящее время техническое состояние оросительных систем следует признать неудовлетворительным, каждый третий гектар требует проведения капитальных работ по обновлению. Так в последние годы в России сворачиваются работы по комплексной мелиорации земель, что ведет к снижению их плодородия, деградации и ставит земледелие в зависимость от стихийных сил природы (засух, водной и ветровой эрозии, заболачивания и засоления почвы). Из года в год все больше выходят из оборота орошаемые земли. Ранее построенные гидромелиоративные системы и гидротехнические сооружения из-за отсутствия внимания и финансовых средств срабатывают свой ресурс и выходят из строя. С начала 90-х годов произошло резкое сокращение площадей орошаемых земель. Прекращены работы по строительству новых и реконструкции старых оросительных и дренажных систем, около половины земель с оросительной сетью не поливаются. Практически свернуты работы по мелиорации солонцов, освоению засоренных и заболоченных земель [113].
Современные мелиоративные системы - это крупные производственные организации, создающие условия для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Однако техническое состояние их и эксплуатация в настоящее время имеют серьезные недостатки. Техническая оснащенность и эксплуатация гидромелиоративных систем не соответствует требованиям современного сельскохозяйственного производства. Состояние мелиоративных систем Ростовской области можно рассмотреть согласно материалам ежегодной отчетности управления мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения, сводным итогам паспортизации мелиоративных систем, формам отчетности, представляемым в Центральное статистическое управление.
Если до 1952 г. в области насчитывалось всего 20 тыс. га поливных земель, то к началу 1970 г. - 227,8 тыс. га, к 1987 г. - 433,4 тыс. га, к 1990 г. -413,7 тыс. га, а в настоящее время на 1.01.2008 г. - 231,9 тыс. га, что составляет около 4,5 % от общей площади пашни. На долю крупных государственных оросительных систем приходится более 80 % всех орошаемых земель. После 1987 г. площадь орошаемых земель стала постоянно сокращаться. Так, в результате проведенной в 1987 г. технической инвентаризации сущест 22 вующих орошаемых земель, в Ростовской области списано с баланса 33,2 тыс. га земель из них на участках на местном стоке 32,6 тыс. га. К 1992 году площадь орошаемых земель возросла до 424,2 тыс. га и с 1993 года начался интенсивный процесс списания орошаемых земель.
Оросительные системы Ростовской области представляют собой сложный комплекс гидротехнических сооружений, магистральных, межхозяйственных, внутрихозяйственных каналов, сбросной и коллекторно-дренажной сети, назначение которых заключается в заборе воды из источника орошения, транспортирования ее до орошаемого массива, распределения по поливным участкам и полива земель с целью создания оптимального водно-солевого режима почвы, отвода дренажных, сбросных и грунтовых вод.
Общая протяженность каналов, включая магистральные 7476,6 км, а про-тивофильтрационное покрытие имеют только 808,2 км, требуют восстановления из общего количества 3079,4 км, облицованные 255,4 км. Лотковая сеть имеет протяженность 661,8 км; из них нуждаются в замене 144,3 км. Трубопроводы имеют общую протяженность 1835,7 км; из них нуждаются в замене 720,3 км.
Засоление почвогрунтов характерно в основном для долины Маныча, где расположены системы: Азовская (9,6 тыс. га засолены), Пролетарская (8,0 тыс. га засолены), Багаевско-Садковская (6,8 тыс. га засолены), Манычская (5 тыс. га засолены) и Нижне-Манычская (3,3 тыс. га засолены), а также для Ер-гининской возвышенности, где расположена Верхнее-Сальская обводнитель-но-оросительная система (3,4 тыс. га засолены земель).
В орошаемой зоне Ростовской области почвогрунты в основном несолонцеваты (142, 0 тыс. га). Площадь средне- и сильносолонцеватых почв, а также почвенных комплексов с солонцами более 25 % составила 14,8 тыс. га. При этом 2.5 тыс. га из них засолены от средней до очень сильной степени.
В результате анализа и обработки материалов выявлено, что в хорошем мелиоративном состоянии в Ростовской области находится 156,6 тыс. га (67,5 %) орошаемых земель. Для этих площадей характерно залегание уровня грунтовых вод на глубине более 2,5 м, отсутствие засоления или наличие слабозасоленных почв. Наибольшее распространение эти земли получили на Багаевско-Садковской, Нижне-Донской, Приморской, Азовской, Верхнее-Сальской оросительных системах.
Сохранение площадей в неудовлетворительном мелиоративном состоянии связано со значительными фильтрационными потерями из каналов всех порядков, прежде всего из каналов, заложенных в земляном русле, которые обслуживают все еще 40 % орошаемых земель. Значительная доля фильтрационных потерь приходится на магистральные каналы: Донской, Нижне-Донской, Верхнее-Сальский, Азовский, Багаевский и Садковский. В Ростовской области на 1.01.08 г. Реконструкцию оросительной сети необходимо провести на площади 61,2 тыс. га (26,4 %).
Вода в систему поступает самотеком из Багаевского и Садковского распределительных каналов. Длина первого - 30,6 км, пропускная способ-ность 34,5 м/с, второго, соответственно, - 10,6 км и 6,9 м /с. Общая протяженность каналов оросительной сети - 2158 км. Полив культур осуществляется дождеванием (в основном ДДА-100МА). Данная система построена в 1960 г. Из-за отсутствия дренажной сети, облицованных каналов и вертикальной планировки за время эксплуатации системы произошло ухудшение мелиоративной обстановки на площади 37,5 тыс. га. На площади 39,5 тыс. га необходимо реконструировать внутрихозяйственную сеть; на площади 26,0 тыс. га выполнить капитальную планировку.
Обоснование применимости периодического орошения по загрузке дождевальных машин и объему воды необходимого для орошения дополнительной площади
Для обоснования применимости периодического орошения рассчитали простои дождевальной машины (на примере ДДА-100МА) и необходимое количество времени для орошения дополнительной (периодической) площади в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса. Расчеты велись по разработанному нами алгоритму (рисунок 3.2). Все расчеты сводим в таблицу 3.1. Загрузку дождевальной машины рассчитывали на ее сезонную производительность, которая для ДДА-100МА при работе 21 час в сутки составляет 118 га [112].
По данным расчета построили график зависимости дополнительной площади, которую может обслужить данная дождевальная машина и график зависимости площади периодического орошения от обеспеченности дефицита водного баланса (рисунок 3.3).
Также было просчитано количество воды необходимое для орошения площади регулярного и периодического орошения в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса. На площади регулярного орошения расчет производили по средневзвешенной оросительной норме культур возделываемых на семипольном овощном севообороте, состоящего из следующих культур: люцерна; люцерна; капуста средняя; томаты; огурцы; лук; картофель. На площади периодического орошения расчет проводили для кукурузы на зерно.
Анализируя полученные графики (рисунок 3.3) и данные таблицы 3.5 можно сделать вывод, что до года 90,38 % обеспеченности дефицита водного баланса, данная дождевальная машина сможет обслуживать постоянную площадь орошения 118 га, состоящую из семипольного овощного севооборота и дополнительную периодическую площадь до 330,03 га на которой будет выращиваться кукуруза на зерно.
Анализируя полученные графики (рисунок 3.4) видно, что в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса оросительные нормы снижаются, и на площадях регулярного орошения остаются неиспользованные лимиты оросительной воды, которых хватит для орошения дополнительной площади периодического орошения. 3.1.2 Обоснование применимости периодического орошения по получению дополнительной энергии урожая
Обоснование применимости периодического орошения по получению дополнительной энергии урожая вели по разработанному алгоритму, представленного на рисунке 3.5. Для обоснования применимости периодического орошения по получению дополнительной энергии урожая провели обработку данных по урожайности кукурузы в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса (таблица 3.3; 3.4) и построили графики зависимости урожайности в богарных условиях и при орошении (рисунки 3.6, 3.7). Далее по полученным зависимостям рассчитали урожайность для годов обеспеченностью дефицита водного баланса 95, 75, 65, 50, 25 % все расчеты свели в таблицу 3.5.
Анализируя полученные данные можно сделать вывод о том, что урожайность кукурузы на зерно в условиях орошения незначительно уменьшается в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса от 6,24 т/га до 4,59 т/га, а на богаре урожайность уменьшается более чем в два раза и составляет от 5,09 т/га до 2,16 т/га при одинаковых условиях агротехники возделывания. Также и урожайность кукурузы на силос в условиях орошения незначительно уменьшается в зависимости от обеспеченности дефицита водного баланса от 56,45 т/га до 41,13 т/га, а на богаре урожайность уменьшается более чем в два раза и составляет от 45,05 т/га до 18,02 т/га при одинаковых условиях агротехники возделывания. Поэтому применение периодического орошения принесет прибавку урожая, по сравнению с богарным режимом возделывания сельскохозяйственных культур.
Графики зависимости затрат энергии от обеспеченности дефицита водного баланса для кукурузы на зерно Анализируя графики (рисунок 3.9) можно сделать вывод, что затраты энергии на богаре в годы различной обеспеченности дефицита водного баланса практически не изменяются это объясняется тем, что меняются лишь затраты на уборку и транспортировку урожая.
По данным таблиц (приложение Г) был проведен предварительный математический анализ данных полученной прибавки энергии дополнительного урожая от обеспеченности дефицита водного баланса для систем периодического орошения. Для предварительной оценки основных факторов применили метод эмпирического подхода, который заключается в приближенном определении зависимости по экспериментальным данным.
Определение группы исходных данных для расчета параметров системы периодического орошения
Исходными данными для расчета параметров системы периодического орошения являются: - климатические характеристики района исследований по конкретным годам (температура воздуха, влажность воздуха, испарение, атмосферные осадки); - почвенные характеристики района исследований; - состав культур на площади постоянного орошения; - оросительные нормы сельскохозяйственных культур, возделываемых на площади регулярного (постоянного) орошения; - оросительные нормы предполагаемой культуры для площади периодического орошения; - данные по урожайности сельскохозяйственных культур в годы различной обеспеченности.
Определение группы исходных данных для расчета параметров системы периодического орошения начинается с разработки севооборота. Разработка севооборота должна начинаться с определения основного направления хозяйства, его специализации. После этого необходимо составить организационно-хозяйственный план, частью которого является план организации территории, продуктивного использования земель и введения севооборота, то есть проект внутрихозяйственного землеустройства. Землеустройство проводится с целью создания благоприятных организационно-территориальных и производственных условий для рациональной организации производства в целом, лучшего использования земель, внедрения научно обоснованных севооборотов, лучшего использования техники и других средств производства, в конечном итоге получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и повышении рентабельности хозяйства.
Культуры на дополнительную площадь орошения подбираются с учетом: специализации хозяйства; рыночной потребности или потребности хозяйства; чередования в последующие годы по принципу севооборота; поч-венно-гидрологических условий и с учетом засухоустойчивости данной культуры.
Расчет параметров системы периодического орошения начинается с определения дополнительной площади орошения. Далее производится подбор дождевальной техники из той, которая имеется в данном хозяйстве, и рассчитываются технические характеристики системы периодического орошения.
Для расчета технических характеристик системы орошения необходимо провести гидравлический расчет трубопроводов при напорной проводящей сети или каналов при самотечной подаче воды для подобранных дожде 77 вальных устройств. Наиболее экономичным, мобильным является проводящая сеть, состоящая из быстросборных трубопроводов.
Гидравлический расчет трубопроводов заключается в подборе их диаметров, определении потерь напора, чтобы в дальнейшем установить требуемый полный напор, как в голове сети, так и по участкам трубопровода, при этом напор воды на выходе из гидранта должен соответствовать напору, потребному для нормальной работы поливных трубопроводов и дождевальных устройств при наличии гидранта напорной сети или подбираем передвижную насосную станцию при наличии открытого водоисточника (канала, пруда, бассейна суточного регулирования и др.).
Наиболее распространенными способами вододеления для полива по бороздам из открытой сети является применение переносной арматуры — трубок, поливных щитков, оголовков, а также одиночных и групповых сифо 79 нов. Для полива из открытой сети: незаряжающиеся сифоны, предназначенные для подачи воды из каналов, временных оросителей в поливные борозды; незаряжающийся комбинированный сифон из дюралюминиевой трубы имеет форму колена, на концах которого прикреплены водосборники из полиэтилена; незаряжающийся полиэтиленовый сифон (ПВП-40Т) также имеет два водосборника, позволяющих при подъеме уровня воды автоматически начать работу.
Система периодического орошения с точки зрения анализа определяется большим числом одновременно и совокупно действующих факторов. В этой связи, для оценки эффективности использования СПО, установлена зависимость средней дополнительной урожайности за год (зависимая переменная Z) от обеспеченности и дополнительной площади, которая освобождается при использовании СПО - объясняющие переменные X и У соответственно. Причина выбора вышеуказанных переменных связано с тем, что обеспеченность дефицита водного баланса и предполагаемая дополнительная площадь от использования СПО наиболее точно характеризуют экономическую эффективность.
Решая поставленную задачу, мы добивались достижения следующих результатов: - установление зависимости энергии дополнительного урожая от обеспеченности дефицита водного баланса и площади периодического орошения; - нахождение оптимальных значений объясняющих переменных; - анализ полученной зависимости; - выявление значимости уравнения регрессии и коэффициентов объясняющих переменных. Безусловно, выявление зависимости средней дополнительной урожайности от обеспеченности дефицита водного баланса упрощается применением метода множественной регрессии, с помощью которой устанавливается линейная множественная регрессия вида: Z = PQ + f3x-X + p2 Y, (3.19) но зависимость (3.19) не дает ясную картину изучаемого явления и не может в полном объеме охарактеризовать цели, преследуемые нами. В связи с этим была использована квадратичная зависимость, которая определяет не только влияние каждой переменной, но и совокупное влияние объясняющих переменных на зависимую переменную.
Основываясь экспериментальными данными, мы применили элементы множественного регрессионного анализа и встроенные функции системы компьютерной математики (СКМ) «MathCad».
Моделирование процесса организации систем периодического орошения
В настоящее время происходит постоянное усложнение производственно-технических и организационно-экономических подходов в работе сельскохозяйственных организаций. Совершенствование функционирования и повышение эффективности работы этих организаций возможно только в результате применения системного подхода, ориентированного на достижение существенного измеряемого увеличения продуктивности и эффективно 94 сти деятельности организации посредством кардинального пересмотра, переосмысления и ре-проектирования его ключевых производственных процессов. Естественно, что проведение анализа требует наличия специальных средств описания ре-проектируемых производственных процессов.
В связи с вышесказанным, исследования проводились в два этапа: - выбор графической методологии функционального моделирования; - апробация методологии применительно к описанию процесса организации системы периодического орошения. В результате сравнения пяти графических методик, к числу которых относятся иерархическое дерево, блок-схема, FAST, IDEFO и причинно-следственная диаграмма (диаграмма Ишикавы), на наш взгляд, одним из инструментов, достаточно успешно решающим вопросы функционального описания систем, в том числе и процесса организации системы периодического орошения, может быть методология IDEFO. Рассмотрим, почему выбор пал именно на эту методологию. Методология IDEFO используется для создания функциональных моделей (Integration Definition For Function Modeling), отражающих структурированное изображение функций производственной системы или среды, а также информации и объектов, связывающих эти функции. Основу подхода и, соответственно, методологии IDEFO составляет графический язык, обладающий следующими свойствами: - графический язык - это полное и выразительное средство, способное представить весь спектр процессов предприятия на любом уровне детализации; - язык обеспечивает точное и лаконичное описание моделируемых объектов; - язык облегчает взаимодействие и взаимопонимание специалистов, занятых анализом и проектированием процессов; - язык прошел многолетнюю проверку и подтвердил свою работоспособность; - язык легок и прост в изучении; — язык поддерживается рядом программных продуктов. Кроме того, методика представлена в двух документах, принятых и введенных в действие Постановлением Госстандарта России — РД IDEF 0-2000; Р 50.1.028-2001. Несмотря на всю легкость графического языка, все равно требуются пояснения ключевых теоретических подходов, лежащих в основе методики IDEF0.
Система (подсистема, элемент) имеет входы и выходы. Входом называется дискретное или непрерывное множество «контактов», через которое воздействие среды передается системе. Выход - множество «контактов», через которое система воздействует на среду. Любой элемент системы имеет, по крайней мере, один вход и один выход. Воздействие может состоять в передаче вещества, энергии, информации или комбинации этих сущностей.
Схематическое изображение связей преобразующего блока в соответствии с соглашениями системы IDEF0 показано на рисунке 4.2. Ограничительная и предписывающая информация изображается стрелками, присоединяемыми к блоку на стороне управления, а описательная информация поступает на вход блока и формируется на его выходе, отображаясь стрелками входа и выхода соответственно.
Приведенные определения корреспондируются с определением функционального блока IDEF0 с той лишь разницей, что в методологии входные контакты подразделяются на собственно входы и управления. Функциональный блок, как отображающий моделируемую систему в целом, так и блок на любом уровне декомпозиции, являются преобразующими блоками. Преобразующий блок - блок IDEF0 - диаграммы, преобразующий входы в выходы под действием управлений при помощи «механизмов». Преобразование - цель и результат работы любого блока на диаграмме любого уровня декомпозиции.
Ограничительная информация содержится в законах, подзаконных актах, международных, государственных и отраслевых стандартах, а также в специальных внутренних положениях и документах предприятия, в частности, в технических требованиях, условиях, регламентах и т.д.
Описательная информация — сведения об атрибутах объекта (потока), преобразуемого функциональным блоком. Содержится в чертежах, техниче 97 ских и иных описаниях, реквизитах и т.п. документах, являясь неотъемлемым компонентом объекта в течение всего жизненного цикла. Эта информация сама преобразуется (изменяется) в результате выполнения функции. Предписывающая (управляющая) информация - сведения о том, как, при каких условиях и по каким правилам следует преобразовать объект (поток) на входе в объект (поток) на выходе блока. Содержится в технологических (в широком смысле) инструкциях, руководствах, документах, определяющих «настройки» и характеристики блока.
Данный подход обеспечивает поэтапное проведение процесса организации периодического орошения специалистами сельскохозяйственных, проектных, других заинтересованных организаций. Также любой из блоков может быть подвергнут дальнейшей декомпозиции, тем самым, позволяя раскрыть нюансы каждого из функциональных блоков. Так, например, блок «Рассчитать площадь периодического орошения» включает следующие функции: выбрать севооборот для регулярной площади орошения; выбрать культуры для периодической площади орошения; рассчитать площадь периодического орошения. Исполнителями функционального блока являются агроном и экономист сельскохозяйственной организации. В роли описательной информации о материальных объектах на входе является информация о характеристиках сельскохозяйственных культур и описание технических средств, участвующих в процессе возделывания сельскохозяйственных культур, в частности поливная техника. Ограничивающая и предписывающая информация по реализации функции представлена в виде требований рынка, лимитов на воду и методики расчета площади периодического орошения. Результатом выполнения элементов процесса являются: структура севооборота на регулярной площади; состав культур под периодическим орошением; рассчитанная площадь периодического орошения.
