Введение к работе
Акгуальносхьирабоїьі. В настоящее время потребление ово-цей населением России составляет 70..80% физиологической юрмы, рекомендуемой институтом питания, причем более поло-ины объема потребления приходится на летне-осенний период родолжительностью 4...5 месяцев.
Причина создавшейся ситуации - низкие объемы производ-тва свежих овощей и зеленых культур в зимне-весенний период и ысокая себестоимость продукции закрытого грунта. Особенно ктуальны вышеназванные проблемы для Севера России, где руглогодичное обеспечение населения свежими овощами пред-гавляется одной из важнейших задач развития сельского хозяй-пза. Реализация этой задачи возможна путем внедрения в теп-ичных хозяйствах и комплексах интенсивных ресурсосберегающих эхнологий. Значительный резерв экономии ресурсов содержит в збе система водоснабжения культур закрытого грунта. Применена в закрытом грунте передовых технологий водоснабжения рас-жий позволяет снизить водопотребление на 20...60%. при этом юличить КПД использования воды до 85...90%. снизить трудоза->аты на 60...90%. обеспечить экономию удобрений и повышение южайности.
К передовым технологиям, используемым в теплицах, отно-IT и возделывание культуры на мапообъемном грунте с использо-інием капельного способа водоподачи. По разным оценкам ма-объемная гидропоника занимает 3/ тепличных площадей в Ев-
пе: 8 России длительный опыт успешного выращивания томата иным способом есть в тепличных хозяйствах "Марфино", "Белая ча", им. Ф.Э.Дзержинского (Московская область), "Овощное" элогодская область). Этим методом также выращивают огурцы, рец и баклажаны.
Технология возделывания культур в закрытом грунте облада-рядом преимуществ перед традиционно используемыми. Са-іе главные из них: увеличение урожайности только за счет воз-жности создания оптимальных водно-воздушного и питательно-режимов в корнеобитаемой зоне растений; снижение эксплуа-»ионных затрат на выращивание культуры (отказа от дорого-іящих работ по пропариванию и обработке грунта, экономия >брений, тепла на обогрев субстрата). Одно из основных пре-
2 имуществ использования капельных систем водоснабжения - экономия поливной воды.
Однако более широкое внедрение такой технологии сдерживается трудностями выбора режимов водоснабжения, обеспечения допустимого качества поливной воды и выбора технических средств для его осуществления. Практическое решение такого рода задач представляется весьма актуальным и своевременным мероприятием.
Диссертационная работа выполнялась в рамках федеральной научно-технической программы 2Р.04 "Овощи", раздел "Разработка комплекса мероприятий по производству овощей в открытом и защищенном грунте, обеспечивающего существенное сокращение затрат, материальных и технических средств и трудовых ресурсов при сохранении высоких и стабильных урожаев овощных культур" (1995-2000 гг.).
ЦeI]hJdJшaшJICШДQaaliИй. Целью настоящего исследования является разработка модели и рекомендаций по оптимизации режимов водоснабжения сельхозкультур в закрытом грунте, выбору средств подготовки и распределения поливной воды в системе водоснабжения и обеспечения при этом высокого уровня рентабельности хозяйства.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1. Выполнен литературно-патентный поиск способов водо-
обеспечения растений в закрытом грунте, конструкций элементов
систем водоснабжения тепличных хозяйств, условий их проектиро
вания и эксплуатации, нормативов качества поливной воды.
-
На основе анализа полученной в результате литературно-патентного поиска информации, а также, учитывая результаты обследования состояния систем водоснабжения в тепличных комплексах Вологодской области, в качестве метода поиска оптимальной конструкции системы водоснабжения тепличного комплекса выбран метод математического моделирования.
-
Составлена математическая модель, обобщающая имеющуюся по водоснабжению тепличных комплексов информацию и воспроизводящая связи между затратами на строительство и эксплуатацию различных схем водообеспечения выращиваемой культуры и качеством воды в водоисточнике, технико-технологическими характеристиками сооружений подготовки поливной воды и системы водораспределения в закрытом грунте.
-
С целью поиска оптимального варианта конструкций элементов системы водоснабжения тепличного комплекса на модели проведена серия компьютерных экспериментов.
-
Проведена оценка достоверности результатов математического моделирования с помощью методов математической статистики на примере действующего тепличного комплекса.
6. Обобщены полученные результаты и предложены для
практического использования рекомендации на проектирование с
элементами оптимизации водообеспечения тепличных комплексов
и повышению надежности в эксплуатации систем локального во
доснабжения в закрытом грунте.
Иaшдныe_Jлaтe4ЭиaльLltJvleIQдикaL>lCCлeдQaaниa. Для проведения исследования были использованы опыт ТОО "Овощное" по выращиванию культуры томата способом малообъемной гидропоники с использованием системы водоснабжения с капельным поливом, материалы по оптимизированию выбора конструкций водо-подготовки и элементов водораспределительной сети для условий открытого грунта в России, Молдове и Украине, методические рекомендации по проведению испытания водовыпусков, данные справочников, пособие к СНиП 2.06.03-85 "Мелиоративные системы и сооружения", результаты исследований Журбы М.Г., Рома-щенко М.И., Каленикова А.Т. и др.
Ыаууыая-новиана диссертационной работы заключается:
в разработке структурной и математической модели оптимизации систем локального водоснабжения культур закрытого грунта;
в выводе общей функции цели оптимизации и решении регрессионных уравнений модели оптимизации;
в получении новых экспериментальных данных в условиях эксплуатации действующей системы водоснабжения теплиц ТОО "Овощное"; . -
в разработке алгоритма для решения практических задач по выбору оптимального режима полива томатов в теплицах, водоочистных устройств, водовыпусков.
Практическая значимость. Разработанная модель использована при проектировании систем водоснабжения тепличных хозяйств Вологодской области. Ее реализация на конкретном объекте - ТОО "Овощное" - позволила усовершенствовать режим эксплуатации системы на площади 1,35 га и обосновать ожидаемый экономический эо>о>ект в сумме 60 млн. руб.
Пуоликашш_к1_апробациа_работы. По материалам исследований опубликовано 3 печатных работы, 1 статья и пособие по проектированию и эксплуатации систем локального водоснабжения тепличных комплексов приняты в печать. Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном Конгрессе молодых ученых, аспирантов и студентов "Молодежь и наука - Ш тысячелетие" (г.Москва, 28 января -2 февраля 1996 года), научных семинарах кафедры "Водоснабжение и водоотведение" Вологодского политехнического института.
Ойьем_и_сгруіаура_работи. Диссертационная работа изложена на 164 страницах, включает 34 рисунка, 16 таблиц и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 116 наименований, в том числе 9 иностранных и двух приложений, содержащих акт о внедрении и отзыв на пособие "Системы локального водоснабжения тепличных комплексов".