Дифференцированные предельно-допустимые нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий при адаптивно-ландшафтной мелиорации

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.671

ТарГУ имени М.Х. Дулати

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЕ ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЕ НОРМЫ ВОДОПОТРЕБНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ ПРИ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОЙ МЕЛИОРАЦИИ

Мустафаев Ж.С.

Козыкеева А.Т.

Используя широко применяемый в географической практике принцип природной зональности, территорию Казахстана по условиям тепло- и влагообеспеченности можно проводить дифференциацию предельно-допустимой нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий при адаптивно-ландшафтной мелиорации.

Анализ особенностей агроклиматических и почвенных зон показывают, что орошение в той или иной степени необходимо во всех, кроме высокогорной зонах Казахстана. В связи с этим важное значение имеет дифференциация транспирационной способности растений, экологической и биологической водопотребности в соответствии с изменчивостью природных факторов по территории и во времени.

Оценка природной тепло - и влагообеспеченности территории Казахстана выполнена на основе интегральных показателей: коэффициента увлажнения () и гидротермического коэффициента («индекса сухости») (), которые позволили на основе их дифференциации нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий (транспирация растений (), экологическая оросительная норма ) и биологическая оросительная норма () Казахстана по водохозяйственным бассейнам в пространственном масштабе. зональность почвенный растение орошение

Как известно, метеорологические факторы географических объектов по годам не постоянны и они изменяются в достаточно широких диапазонах, то есть происходит отклонение от их среднемноголетних значений, которые рассматриваются как случайные переменные. Исходя из этого транспирационные способности растений, экологические и биологические дефициты водопотребности сельско-хозяйственных угодий являются изменчивыми по годам и пространственными в масштабе, то есть представляют собой случайные переменные во времени. В математической статистике ряд наблюдаемых величин рассматриваются как выборки случайной переменной, то есть независимые выборки из бесконечной генеральной совокупности или популяции. Каждая случайная переменная имеет собственное распределение, определяемое средним и стандартным отклонениями ряда выборок [1-4].

Для определения вероятностных (обеспеченных) значений таких параметров орошения, как транспирации растений, экологические нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий и биологические дефициты водопотребности (оросительная норма), на основе анализа и оценки их эмпирического распределения вместо применяющихся аппроксимирующих кривы трехпараметрического гамма-распределения по Фостеру-Рыбкину и кривых распределения Пирсона III типа в нашей расчетной модели используется модель Джонсона. Эта модель характеризуется высокой степенью соответствия теоретических значений аппроксимируемым эмпирическим данным [1].

Выражая составляющие транспирации растений (), экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологического дефицита водопотребности сельскохозяйственных культур () в долях их средних многолетних значений, (,,) определяем их модульный коэффициент:

;; .

В общем случае многолетнее колебание модульных коэффициентов , , обобщается соответствующими интегральными кривыми распределения, или кривыми обеспеченности:

;; .

При обработке статистического материала необходимо подобрать теоретическую кривую распределения, выражающую существенные черты статистического материала. Принципиальный вид ее выбирается заранее из задачи или внешнего вида статистического распределения. Тогда задача выравнивания статистического ряда сводится к выбору тех значений параметров, при которых соответствие между статистическим и теоретическим распределениями оказывается наилучшим. Сравнение фактической и теоретической кривых обеспеченности транспирации растений, экологической и биологической нормы орошения показывают, что совпадение между кривыми достаточно хорошее, особенно в средней части, то есть коэффициент асимметрии () можно принять равным -1.0. Характер кривой , и показывают, что она обращена выпуклостью вверх, следовательно коэффициент ассиметрии в данном случае будет отрицательным, то есть .

В связи с тем, что значения транспирации растений (), экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологического дефицита водопотребности сельскохозяйственных культур () располагались в возрастающем порядке, значение числа «» в зависимости коэффициента ассиметрии () определяется по таблице Рыбкина-Фостера, то есть берется не по номинальной, а по дополнительной (до 100-процентной) обеспеченности (например, для обеспеченности 0.5% число «» берется при 100-0.5=99.5 % обеспеченности).

Пользуясь подобранной теоретической кривой обеспеченности, можно устанавливать величину транспирации растений, экологической и биологической норм орошения любой вероятности или обеспеченности.

Транспирацию растений (), экологическую норму водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологический дефицит водопотребности сельскохозяйственных культур () расчетной вероятности () определяют по формулам:

; ; ,

где , , - среднеквадратическое отклонение значения транспирации растений (), экологическая норма водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологический дефицит водопотребности сельскохозяйственных культур () от , и ; , и - отклонение ординаты кривой вероятностей Пирсона III типа от середины для расчетной вероятности , и и коэффициента ежегодных значений транспирации растений (), экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологического дефицита водопотребности сельскохозяйственных культур ().

Эффективность применения метода расчета каких-либо величин должна, прежде всего, оцениваться с точностью и простотой расчета. На основе анализа и обобщения закона распределения дефицита водопотребления В.С. Мезенцевым выяснено, что коэффициенты вариации максимально возможного испарения (испаряемость) за летний период несколько меньше 0.1, закон распределения вероятностей дефицитов суммарного увлажнения и суммарного испарения достаточно точно описывается нормальной кривой Гаусса, однако относительные ординаты оказались несколько преувеличенными в левой части кривой обеспеченности и преуменьшенными в правой ее части [1]. Для анализа этой закономерности был построен график зависимости коэффициента , учитывающий отклонение транспирации растений (), экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологического дефицита водопотребности сельскохозяйственных культур () от его среднемноголетних значений (,,) от обеспеченности () (рис. 1).

По результатам анализа и обобщения графика зависимости коэффициента от обеспеченности () получена следующая зависимость: () с высоким коэффициентом корреляции [4].

Рис.1. График зависимости коэффициента от обеспеченности ()

С учетом поправочных коэффициентов () транспирация растений (), экологическая норма водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологический дефицит водопотребности сельскохозяйственных культур () расчетной обеспеченности в фиктивном году будут равны:

;; .

Таким образом, разработанная методика для дифференциации нормы транспирации растений (), экологической нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий () и биологического дефицита водопотребности сельскохозяйственных культур () в пространственно-временном масштабе по водохозяйственным бассейнам Казахстана позволяют обосновать ресурсосберегающий поливной режим на стадии проектирования и эксплуатации мелиоративных систем, и может быть использована для создания высокоэффективных инновационной техники и технологических схем орошения, обеспечивающих дозирование оросительных норм с достаточно высокой точностью.

Литература

1. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиораций степного края / Под ред. проф. В.С. Мезенцева. - М.: Колос, 1974. - 240 с.

2. Сенчуков Г.А., Гниненко В.И., Турулев В.В. Экологически приемлемые нормы водопотребности сельскохозяйственных угодий на Северном Кавказе // Мелиорация и водное хозяйство, 1995. - №6. - С. 31-32.

3. Данильченко Н.В. Биоклиматическое обоснование суммарного водопотребления и оросительных норм// Мелиорация и водное хозяйство, 1999.-№4. - С. 25-29.

4. Мустафаев Ж.С., Рябцев А.Д. Адаптивно-ландшафтные мелиорации земель в Казахстане.- Тараз, 2012. - 528 с.

Размещено на Allbest.ru