Наукові засади і технологія водозберігаючого превентивного управління водокористуванням на зрошувальних системах

Оптимальний об'єм води, потрібний для сільського господарства () на цій же території можна обчислити по формулі

,

де Vгп , Vвб, Vсвп - відповідно об'єми води, необхідні для господарсько-питних і виробничих потреб та сільгоспводопостачання; решта умовних позначень відома з вищенаведеного тексту.

За нашими дослідженнями вплив господарської діяльності людини у зрошуваних регіонах півдня України на формування водного балансу незначний (менше 20%). На цьому фоні роль зрошення у регіональному водному балансі ще менша - 7-12%. В основному вона проявляється безпосередньо на зрошуваних полях та сівозмінах (табл. 4).

В межах зрошуваних контурів (за С.І.Харченко територія із систематичним зрошенням), площа яких в умовах України у 2-2,5 рази перевищує площу зрошуваних земель, співвідношення між елементами водного балансу (табл. 5) декілька згладжується за рахунок зростання балансового об'єму. Коефіцієнт поверхневого стоку дощових та поливних вод в межах зрошуваних контурів складає 0,12-0,38 при регіональному його значенні 0,01-0,02.

У степовому Криму з менш технічно досконалими системами фільтраційне живлення ґрунтових вод значно більше, ніж в зоні Головного Каховського каналу, але в останній значно менше природна та штучна дренованість території, що є запорукою постійної загрози підтоплення земель у вологі сезони. Оптимальні умови формування водного балансу території в умовах зрошення створюються за рахунок суворого додержання норм водокористування, особливо в частині сумарного водонадходження.

У масштабах регіонів основний вплив на формування водного балансу та стоку води здійснюють атмосферні опади. На рис. 5 видно, що вже при зростанні кількості річних опадів з 450 до 550 мм шар поверхневого і підземного стоку збільшується із 40 до 80 мм, при водонадходженні понад 700 мм/рік стік збільшується до 160 мм, при цьому без того незначний вплив господарської діяльності, зокрема зрошення, ще зменшується.

У сьомому розділі наведені результати оцінки економічної ефективності та екологічної безпеки запропонованих методів та технологій превентивного управління використанням води при зрошенні, принципи модернізації та реконструкції зрошувальних систем, напрями удосконалення управління водогосподарськими комплексами у сучасних економічних умовах. Економічна ефективність полягає у зниженні технологічно достатнього споживання води та електроенергії на 5-15% від існуючого рівня, або відповідно на 780 млн. м3 та 110 млн. кВт-год, при цьому скиди води зменшуються з 10-25% до 5-3%. За нашими дослідженнями фактична продуктивність 1 тис. м3 зрошувальної води зменшується із природною посушливістю вегетаційного сезону з 18 до 10 ц.к.о./га при нормі 14 ц.к.о./га, а з розрахунку на електроенергію - 10 кВт-год/ц.к.о.

Продуктивність зрошувальної води значно падає із зростанням відхиленням від норми фактичної водоподачі-брутто на зрошення (рис. 6), які зростають із хибами управління водокористуванням. Ефективним є використання скидних вод для поливу сільськогосподарських культур за допомогою спеціальних ємностей. Крім економії води це дозволяє полити додаткову площу земель і отримати з неї врожай. За нашими оцінками загальний економічний ефект складає десь 40-60 грн/га. Найбільш вагому економію води дає загальногалузева оптимізація водоспоживання. За нашими розрахунками економія води у Донецько-Придніпровському природно-економічному районі може скласти 8 км3/рік, при цьому зрошуваному землеробству у посушливі роки не буде вистачити 3 км3 води. На півдні України загальногалузевий водозабір можна зменшити на 4,9-6,6 км3/рік, при цьому зрошуваному землеробству у посушливі роки не буде вистачати 0,4 км3, а у вологі можна економити 2,6 км3/рік.

Генералізованим показником екологічної надійності запропонованих методів та технології управління водокористуванням є водоподача на зрошувальні системи. Внаслідок зайвої водоподачі виснажуються водні джерела, формується водовідведення, яке забруднює водоприймачі. При додержанні норм водоподачі середнє за поливний сезон водовідведення із зрошуваних земель України складе 200-325 млн. м3, що в 10-15 разів менше існуючого.

Основними конструктивними та технологічними вадами зрошувальних систем України, які потрібно усунути шляхом їх модернізації та реконструкції, є: відсутність резервування послідовно з'єднаних гідротехнічних споруд; неможливість плавного регулювання витрат водоподачі та водозабору; велика розгалуженість зрошувальної та колекторно-скидної мережі; мала резервна ємність в руслах каналів та поза ними; нераціональне розміщення водоспоживачів на розподільній мережі каналів; значна питома продуктивність поливної техніки; недосконале управління водокористуванням; відсутність водообліку; недооцінка природних меліоративних властивостей агроландшафтів; значні питомі витрати води та енергії на одиницю врожаю зрошуваних культур.

Зрошувальні системи нового покоління повинні забезпечувати високоточні технології та технічні засоби поливу. Це досягається суттєвим збільшенням кількості дощувальної техніки із сезонною продуктивністю 15-20 га та широким спектром функціональних можливостей. Такий підхід дозволить вирішити також ряд питань, пов'язаних із паюванням зрошуваних земель.

Оптимальна площа зрошуваного земельного масиву, закріпленого за окремим водовиділом, повинна становити біля 2-3 тис. га. Самопливні водовипускні споруди та аванкамери насосних станцій доцільно перебудувати на самопливно-наливні акумуляційно-регулювальні ємності. Новий водозабірний вузол цих ємностей переноситься вище по течії, за рахунок чого необхідний рівень води в них можна забезпечити при недостатніх горизонтах води на старій водозабірній споруді.

Управління водорозподілом повинно бути превентивним. Умовою успішної його реалізації є надійне інформаційне забезпечення систем управління, побудованих із застосуванням комп'ютерної техніки. Значна роль в цьому належить сучасним системам зв'язку та дистанційному зондуванню стану зрошувальних систем. В інформаційній мережі на зрошувальній системі повинні бути задіяні всі гідротехнічні споруди на зрошувальних каналах.

Зрошувальну систему нового покоління пропонується компонувати за модульним принципом, створювати її замкненою, тобто акумулювати скиди води або зайвий водозабір у спеціальних ємностях з подальшим використанням води для поливу саду, що висаджується по периметру кожного модуля. Сад разом із системою лісосмуг захищає поля від вітрової та водної ерозії, знижує максимальну температуру та дефіцит вологості повітря, регулює режим вологості грунту, знижує непродуктивні витрати поливної та дощової води.

Ефективне ведення зрошуваного землеробства в сучасних соціально-економічних умовах можливе за рахунок підвищення технологічної цілісності водогосподарських комплексів. В межах діючого правового поля та існуючої структури державного управління найбільш оптимальним вирішенням цієї проблеми буде створення на базі управлінь магістральними каналами та зрошувальними системами спільно із сільгоспвиробниками, діяльність яких пов'язана із зрошуваним землеробством, державних відкритих акціонерних водних компаній (АВК).

Компаньйони входять до АВК з власними земельними паями, майном у вигляді машин, механізмів, устаткуванням, матеріалами та обіговими коштами, інтелектуальною власністю тощо, під вартість яких випускаються акції. На підставі статуту та за угодою вони зобов'язуються спільно діяти для отримання прибутку від сільськогосподарського виробництва на зрошуваних землях та постачання якісної води. Крім акцій АВК випускає облігації з певним дисконтом для залучення від їх продажу інвестицій, потрібних для створення оборотних фондів.

Обов'язками юридичних осіб, які представляють в АВК державні інтереси, будуть: постачання якісної води; експлуатація магістральних та міжгосподарських зрошувальних каналів, водоводів, дренажних систем; жорстке нормування водокористування та питомих витрат електроенергії, облік спожитої води та електроенергії; стягування плати за воду як ресурс, та за її подачу і скидання; надання пільг за раціональне використання води і накладання штрафів за виснаження і забруднення водних джерел, погіршення стану ґрунтів та оточуючого природного середовища; захист населених пунктів, сільськогосподарських угідь і промислових об'єктів, розташованих в зоні зрошення, від шкідливої дії води.

Початком такої перебудови у зрошуваному землеробстві країни може стати створення Південно-Української акціонерної водної компанії на базі Управлінь Каховського магістрального каналу, Північно-Кримського каналу та управлінь зрошувальних систем, що діють в зоні цих каналів.

Сільгоспвиробники, які користуються зрошуваними землями, входять у компанію із своїми земельними паями загальною площею понад 870 тис. га. Вартість державного майна, яким управляють вище названі водогосподарські підприємства, оцінюється у 8-10 млрд. гривень. Вартість зрошуваних земель в зоні дії АВК становить біля 5 млрд. гривень. Виходячи з цього, до АВК можна залучити інвесторів з коштами та оборотними фондами на суму не менше 2 млрд. гривень. Оцінка балансу майбутньої фінансової діяльності АВК тільки з розрахунку на вирощування на площі 870 тис. га біля 4,87 млн. т пшениці якістю не нижче третього класу показує, що для забезпечення діяльності АВК протягом року потрібно витрачати 1,52 млрд. грн.

При цьому необхідно буде залучити оборотних фондів та коштів не менше ніж на 712,8 млн. грн. За такими умовами чистий прибуток Південно-Української АВК буде дорівнювати 789 млн. грн, або 18%, що тільки на 3% нижче середнього європейського рівня.

Висновки

В результаті нового підходу до вирішення актуальної проблеми управління водокористуванням на зрошувальних системах, спрямованого на суттєве зниження водо- енергоспоживання та підвищення екологічної безпеки зрошуваного землеробства, можна зробити наступні основні висновки.

1. Водокористування на зрошувальних системах є складним процесом стохастичної природи, детерміновані складові якого формуються на тлі випадкових поточних змін метеорологічних факторів. Ряди експериментальних спостережень за водоспоживанням сільськогосподарських культур, водозабором із каналів і водоподачею в них, водовідведенням найкращим чином узгоджуються з лог-нормальним законом розподілу імовірностей, а статистичні параметри рядів залежать від площі зрошення.

2. Найбільш пристосованим до стохастичної природи водокористування є превентивне управління водорозподілом на засадах імовірного прогнозування добового режиму водозабору споживачами та відповідного до нього режиму водоподачі у б'єфи каналів. Модель управління будується на емпіричних зв'язках між елементами водокористування та статистичними параметрами їх ретроспективних рядів та за формальними правилами.

3. Відносна величина збурень у водозаборі із каналів зростає за експонентою із збільшенням площі зрошення, тоді як відносні скиди з них зменшуються за аналогічною залежністю. Спостерігається оптимальна величина площі зрошення у 2-3 тис. га, яка забезпечує максимальне узгодження режимів водоподачі та водозабору для каналів внаслідок достатніх саморегулювальних властивостей їх руслових ємностей.

4. Руслові ємності в каналах здатні регулювати збурення у водозаборі забезпеченістю понад 30%, а при меншій забезпеченості необхідно будувати регулювальні ємності поза каналами, при цьому об'єм цих ємностей збільшується із зростанням площі зрошення. Ємності для утилізації водовідведення з зрошувальних систем збільшуються із зростанням площ зрошення та штучного дренажу, природною дренованістю територій та з підвищенням рівня ґрунтових вод, при цьому треба враховувати річний розподіл стоку води у колекторно-скидній мережі.

5. Ефективність водокористування оцінюється за відхиленням від норми комплексу показників, а саме: фактичної водоподачі-брутто, коефіцієнту корисного використання на сумарне випаровування зрошувальних, дощових та грунтових вод, коефіцієнту корисного використання тільки зрошувальних вод, коефіцієнту водовідведення, коефіцієнту вологозабезпеченості кореневмісного шару грунту продуктивними вологозапасами. Допустиме відхилення становить 10%, перебільшення якого свідчить про неефективне водокористування.

6. Норми показників водовідведення визначаються за нормами групової водопотреби-нетто, втрат води на випаровування, фільтрацію та скиди, водовідведення, величина яких залежить від технічного рівня та стану зрошувальних систем, прийнятої технології управління водокористуванням і збільшуються із зростанням забезпеченості поливного сезону за дефіцитом водоспоживання, а також природної та штучної дренованості території.

7. Процес формування водного балансу зрошуваних і прилеглих до них земель є нелінійним, внаслідок чого існує оптимальна величина сумарного водонадходження за поливний сезон, близько якої показники водокористування не відхиляються від норми більш ніж на 10%. Для зрошувальних систем з виключно польовими сівозмінами оптимальне (норма) сумарне водонадходження за поливний сезон становить 5-6 тис. м3/га, для систем з рисовими сівозмінами 12-18 тис. м3/га. Допустимі відхилення від норми показників водокористування на системах з розвиненою до 4-8‰ природною та штучною дренованістю території припадають на більш широкий діапазон сумарного водонадходження.

8. Частка водозабору для зрошення у загальногалузевому водоспоживанні України становить біля 20%, при цьому 82% його припадає на Південний природно-економічний район. Водний баланс цієї території формується в умовах значної переваги у надходженні атмосферних опадів, а у витратній частині природного поверхневого та підземного стоку води. За таких умов зрошення не може бути основним чинником небезпечних явищ, пов'язаних з підтопленням сільськогосподарських угідь та сільських населених пунктів півдня України. Критичною величиною річного надходження атмосферних опадів, при перевищенні якої спостерігається регіональний підйом рівня ґрунтових вод, становить 475-550 мм.

9. Водний баланс зрошуваних та прилеглих до них земель в межах зрошувальних систем обумовлюється способом зрошення та типом дощувальної техніки. Водонадходження формується за рахунок зрошувальних і дощових вод, при цьому на системах закритого типу переважають останні. Сумарне випаровування при сумарному водонадходженні, близькому до оптимального, суттєво не змінюється, тоді як фільтрація і стік з зрошувальних систем зростають за експонентою при його перебільшенні.

10. Оптимальне сумарне водонадходження на територію з розвиненим зрошенням дорівнює для півдня України 580-600 мм за поливний сезон. Річна величина може сягати 700-770 мм, тому що розвинені дренажно-колекторна та скидна мережі здатні відвести протягом 1-2 місяців води, які надходять до грунтових вод.

11. Управління водокористуванням на зрошувальних системах за викладеними у дисертації методами дозволяє зекономити не менше 780 млн. м3 води та 110 млн. кВт-год електроенергії, при цьому питомі витрати зрошувальної води на отримання одиниці врожаю будуть становити 14-16 ц.к.о./га на кожні 1000 м3 головної водоподачі-брутто, питомі витрати електроенергії, що витрачається на цю водоподачу, - 10 кВт-год/ц.к.о./га.

12. Модернізацію та реконструкцію зрошувальних систем України необхідно проводити у напрямі: конструктивного та функціонального поділення їх на модулі площею 2-3 тис. га; побудові ємностей для регулювання стоку води в каналах та акумулювання скиду з них, а також колекторно-дренажного стоку; збільшення у 3-4 рази кількості активних водоспоживачів за рахунок заміни потужних дощувальних машин маневреними машинами з сезонним навантаженням до 20 га. Для посилення технологічної цілісності водогосподарських систем в умовах зміни власності на землю та майно економічно доцільно створювати державні акціонерні водні кампанії із залученням до них існуючих управлінь магістральних каналів та зрошувальних систем, сільгоспвиробників, що користуються зрошуваними землями, інших водоспоживачів.

Список основних опублікованих праць за темою дисертації

Монографії

1. Коваленко П.І., Михайлов Ю.О. Раціональне використання води на меліорованих землях. -- К.: Урожай, 1986. -- 185 с.

2. Коваленко П.И., Михайлов Ю.А. Возрождение земли. - К.: Урожай, 1988. - 204 с.

3. Коваленко П.І., Михайлов Ю.О. Раціональне використання води при зрошенні. - К.: Аграрна наука, 2000. - 155 с.

Брошури

1. Киенчук А.Ф., Драненко Л.К., Михайлов Ю.А. Инструкция по определению потерь воды в открытых каналах и коэффициента полезного действия оросительной сети /НТД-33.01.039.80/ // Брошюра / Ротапринт УкрНИИГиМ. - К., 1980. - 32 с.

2. Методические указания по созданию системы норм водопотребности и водоотведения в орошаемом земледелии. - Минск: 1984. - 129 с. (Препр. ЦНИИКИВП)

3. Анализ и контроль водопользования в орошаемом земледелии на основе нормирования / Штаковский А.В., Костин Б.И., Михайлов Ю.А., Дерингер А.А. и др. - Минск: 1987. - 20 с. (Препр. / ЦНИИКИВР) .

4. Коваленко П.И., Михайлов Ю.А., Смехнов Ю.Л. Инструкция по контролю за использованием воды при орошении РДИ 33-02-001-87 // Брошюра / Ротапринт Херсонской городской типографии, 1987. - 16 с.

5. Методичні рекомендації з непрямого водообліку на зрошувальних системах / Коваленко П.І., Ромащенко М.І., Михайлов Ю.О. та ін. // Брошура / Вид-во Держводгоспу України. - К., 1997. - 35 с.

Статті у фахових виданнях

1. Михайлов Ю.А. Прогнозирование подъема грунтовых вод при орошении на территории со слабой естественной дренированностью // Мелиорация и водное хоз-во: Сб. научн. тр. / Укр.НИИ гидротехники и мелиорации. - К., 1980. - Вып. 49. - С. 13-18.

2. Шпак И.С., Михайлов Ю.А., Смехнов Ю.Л. Зрошення і раціональне використання водних ресурсів // Вісник академії наук Української РСР. - К., 1982. - № 10. - С. 57-61.

3. Опыт определения фильтрационных потерь из Северо-Крымского канала / Р.А.Беленко, И.И.Ильин, Ю.А.Михайлов, И.С.Шпак // Водные ресурсы. - М., 1982. - № 1. - С. 113-120.

4. Киенчук А.Ф., Михайлов Ю.А., Смехнов Ю.Л. Методика изучения и нормирования водоотведения в орошаемом земледелии // Вопросы рационального использования воды на гидромелиоративных системах: Сб.научн.тр. / Укр.НИИ гидротехники и мелиорации. - К., 1983.- Вып. - С.41-48.

5. Михайлов Ю.А., Смехнов Ю.Л., Мавлютдинова И.А. Формирование и регулирование сбросов воды из каналов при орошении дождеванием // Гидротехника и мелиорация. - М., 1986. - № 10. - С. 64-67.

6. Коваленко П.И., Михайлов Ю.А. Управление водопользованием при орошении // Гидротехника и мелиорация.-- М., 1987.--№ 3.--С. 19--24.

7. Коваленко П.И., Михайлов Ю.А., Смехнов Ю.Л. Коэффициент полезного действия орошаемого поля // Строительство и эксплуатация мелиоративных систем: Сб. научн. тр. / Укр.НИИ гидротехники и мелиорации. - К., 1989. - С. 10-14.

8. Коваленко П.И., Михайлов Ю.А., Мавлютдинова И.А. Оценка гидрографа водозабора из каналов дождевальных систем методами математической статистики // Мелиорация и водное хоз-во. -- К., 1991. -- Вып. 75. -- С. 3--7.

9. Коваленко П.И., Михайлов Ю.Л., Смехнов Ю.Л. О расчете КПД оросительных систем // Мелиорация и водное хозяйство. - М., 1991. - № 6. - С. 37-39.

10. Коваленко П.І., Михайлов Ю.О., Мавлютдінова І.А. Використання водних ресурсів України // Гідротехніка і меліорація в Україні: 3б. наук. пр. / УААН. Ін-т гідротехніки і меліорації.--К., 1993.--Вип.2.--С. 111--114.

11. Смехнов Ю.Л., Михайлов Ю.А. Оценка уровня технического совершенства мелиоративной системы // Гідротехніка і меліорація в Україні: Зб. наук. праць. - К., 1993. - Вип. 2. - С. 33-41.

12. Коваленко П.І., Михайлов Ю.О. Управління водокористуванням на зрошувальних системах закритого типу // Меліорація і водне господарство. - К., 1994. - Вип. 80. - С. 3-8.

13. Михайлов Ю.А., Ангутаев А.Г. Нормирование водоотведения с орошаемых земель // Гідротехніка і меліорація в Україні: Сб. научн. тр. / Укр.НИИ гидротехники и мелиорации. - К., 1994. - Вип.3. С. 66-73.

14. Михайлов Ю.А., Врадин А.А., Галаган О.Л. Мониторинг водных ресурсов на оросительных системах Украины // Меліорація і водне господарство. - К., 1996. Вип. 83. - С. 15-23.

15. Михайлов Ю.О., Врадін С.О., Розгон В.А. Оптимізація водного балансу і ландшафту зрошуваних територій // Меліорація і водне госп-во. - К.: Аграрна наука, 1998. - Вип. 85. - С. 8-14.

16. Михайлов Ю.О., Розгон В.А. Водний баланс зрошуваних земель України в екстремальних погодних умовах // Меліорація і водне господарство. - К., 1999. - Вип. 86. - С. 3-13.

17. Коваленко П.І., Михайлов Ю.О., Розгон В.А. Екологічна безпека водокористування при зрошенні //Вісн. аграр. науки. - К., 2000. - № 4. - С.47-52.

18. Urzadzenia i budowle do pomiaru przeplywu wodi w systemach wodno-melioracyjnych / Szczepan L. Dabkowski, Ewa Jedruka, Edmund Kaca, Petr I. Kovalenko, Boris I. Calyj, Juriy A. Michajlov. - Wydawnictwo IMUZ Falenti. - 1997. - 149 p.

19. Country position paper Ukraine / Aljiev K., Jatzik N., Kovalenko P., Mihajilov Ju., Zhovtonog O.// ICID Strategy for Implementing Sector Vision. Water for Food and Rural Development and Country Position Papers. - New Delhi, 2000. - P. 437-443.

20. Strategy water resources use in irrigated agriculture of Ukraine / P.Kovalenko, Yu.Mikhailov, O.Zhovtonog, L.Filippenko // Water Resources Management in the 21st Century-With Particular Reference to Europe-and Socrates/Erasmus Workshop on Education and Training Needs of Water Resources Management, 2000. - Budapest, Hungary.- P. 135-141.

21. Кovalenko P., Mihajlov J., Zhovtong O. Water Resources Management in Ukraine // Land and Water Management in Europe 1/2000.- P. 11-13.

Анотація

Михайлов Ю.О. Наукові засади і технологія водозберігаючого превентивного управління водокористуванням на зрошувальних системах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 06.01.02 - сільськогосподарські меліорації. - Рівненський державний технічний університет, Рівне, 2001.

У дисертації за результатами теоретичного узагальнення та нового вирішення проблеми раціонального управління використанням води на зрошувальних системах України експериментально доводиться стохастична природа явищ, пов'язаних з формуванням водного балансу території в умовах зрошення, споживанням води та її стоку. Пропонується новий метод та технологія управління водокористуванням на зрошувальних системах, як процесом стохастичної природи, включаючи імовірний прогноз, планування, реалізацію та контроль з наступним корегуванням плану. Обгрунтовується оптимальна структура водоспоживання та водного балансу при зрошенні на засадах нормування групової водопотреби-нетто сільськогосподарських культур, технологічних втрат зрошувальної води, водовідведення, сумарного водонадходження на зрошувані землі. Всі розробки у різній формі використані у практиці експлуатації зрошувальних систем України при управлінні водорозподільними системами та водокористуванням.

Ключові слова: зрошувальна система, зрошуване землеробство, раціональне водокористування, водопотреба, водорозподіл, водовідведення, управління, нормування, екологія.

Аннотация

Михайлов Ю.А. Научные основы и технология водосберегающего превентивного управления водопользованием на оросительных системах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 06.01.02 - сельскохозяйственные мелиорации. - Ровенский государственный технический университет, Ровно, 2001.

В диссертации сформулированы проблемы орошаемого земледелия в Украине, связанные с использованием водных ресурсов. Предлагается теория рационального управления водопользованием при орошении, разработанная на основе теории сложных систем, теории вероятностей и математической статистики, обширного экспериментального материала, полученного многолетними полевыми воднобалансовыми исследованиями на оросительных системах Украины.

Водопользование рассматривается в диссертации как сложный природно-технический процесс стохастической природы. Формальные связи между иерархическими уровнями оросительных систем преобладают над физическими законами, что позволяет использовать для управления водопользованием эмпирические зависимости и правила, регламентирующие порядок действий всех субъектов управления.

Управление водопользованием осложняется последовательным соединением структурных звеньев оросительных систем при отсутствии их резервирования.

Стохастическая природа водопользования доказывается рядами экспериментальных воднобалансовых наблюдений за всеми его элементами. Водопотребность орошаемых культур, водозабор и сбросы воды из каналов, сток воды с территории оросительных систем в коллекторной и гидрографической сети являются непрерывными стохастическими функциями большого числа переменных. Детерминированная составляющая процессов обусловлена нелинейными связями между элементами водного баланса, вероятностная - случайными колебаниями их измеренных величин на фоне циклических изменений. Ранжированные в порядке убывания ряды наблюденных величин подчиняются логнормальному закону распределения вероятностей.

Предлагается новая технология управления водопользованием на оросительных системах как процессом стохастической природы, которая включает вероятностный прогноз, планирование, реализацию и контроль с последующим корректированием плана. Прогнозируется объем водозабора потребителями из бьефов магистральных и межхозяйственных каналов максимальной обеспеченности, на который составляется плановый суточный почасовой гидрограф водоподачи в эти же бьефы. Управление реализуется превентивным ежечасным регулированием водопропускных и водовыпускных гидротехнических сооружений и насосных станций. Комплексный контроль водопользования осуществляется на основе воднобалансовых расчетов по пяти показателям.

Предлагается ряд мероприятий по обеспечению рационального управления водопользованием на оросительных системах. Основными из них следует считать воднобалансовую схему водоучета с использованием водомерных свойств водопропускных и водовыпускных гидротехнических сооружений, а также внутрисистемное регулирование в руслах каналов и специальных емкостях возмущений водозабора и водоподачи, сбросов воды, водоотведения.

Обосновывается оптимальная структура водопотребления и водного баланса при орошении на основе нормирования групповой водопотребности-нетто сельскохозяйственных культур, технологических потерь оросительной воды, водоотведения, суммарного водопоступления на орошаемые земли. Приводятся экспериментальные данные по формированию водного и водохозяйственного баланса орошаемых регионов, оросительных систем, орошаемых севооборотов и полей, в том числе при оптимальной структуре водопотребления.

Рассматриваются экономические и экологические аспекты рационального управления водопользованием при орошении и связанные с ними мероприятия по модернизации и реконструкции оросительных систем, управлению водохозяйственными комплексами в современных социально-экономических условиях Украины.

Все разработки в различной форме использованы в практике эксплуатации оросительных систем Украины при управлении водораспределительными системами и водопользованием.

Ключевые слова: оросительная система, орошаемое земледелие, рациональное водопользование, водопотребление, водораспределение, водоотведение, управление, нормирование, экология.

Summary

Mykhailov Yu.O. Scietific foundations and watersaving prevention technologies for water management on irrigation systems.

Thesis for the scientific degree of the Doctor of technical science by the speciality 06.01.02 - agricultural reclamation.- National Technical University, Rivne, 2001.

Stochastic nature of phenomena associated with the forming of water balance on the territory under conditions of irrigation, water use and its runoff was experimentally substantiated in the thesis by the results of theoretical generalization and modern solution of the problems of water resources management on the irrigation systems of Ukraine. A new method and technology of water-use management on the irrigation systems as the process of stochastic nature including probable prognosis, planning, realization and the control over the subsequent plan correlation were offered. An optimal structure of water-use and water-balance under irrigation on the basis of group net water-use rating of agricultural crops, technological expenditures of irrigation water, water-allocation, total water supply to the irrigated lands was based. All elaborations in different forms were employed in the operation of irrigation systems of Ukraine at management by the water-distribution systems and water-use.

Key words: irrigation system, irrigated agriculture, rational water-use, water-need, water-distribution, water allocation, management, rating, ecology.

Размещено на Allbest.ru