У статті представлена ​​інформація про водопостачання виноградників в гірських і передгірних районах, методах водозбереження, в тому числі зрошення (Дощовою водою), родючості грунтів, зйомок і збору місцевих стічних вод при критичній нестачі води на виноградниках. Кожен з них коротко описаний і зроблені висновки. У ньому також розглядається робота, виконана з використанням вищезазначених місцевих методів збору стічних вод, а також рекомендації по зрошенню виноградників в передгір'ях.

Анотація наукової статті з екологічних біотехнологій, автор наукової роботи - Ісаєв Собіржон Хусанбаевіч, Жуманов Азамат Норбутаевіч


Mathematical modelling of the processes of accumulation of precipitation and irrigation of mountain and piedmont lands

The article presents information on the water supply of vineyards in mountain and Piedmont regions, methods of water conservation, including irrigation (Rainwater), soil fertility, surveys and collection of local wastewater in critical water shortages in vineyards. Each of them is briefly described and conclusions are drawn. It also examines the work done using the aforementioned local methods for collecting wastewater, as well as recommendations on the irrigation of vineyards in the foothills.


Область наук:
  • екологічні біотехнології
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал
    Бюлетень науки і практики
    Наукова стаття на тему 'МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ НАКОПИЧЕННЯ ОСАДУ І ЗРОШЕННЯ ІМІ гірських і передгірських ЗЕМЕЛЬ'

    Текст наукової роботи на тему «МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ НАКОПИЧЕННЯ ОСАДУ І ЗРОШЕННЯ ІМІ гірських і передгірських ЗЕМЕЛЬ»

    ?УДК 631.674: 634.7: 634.8.047 AGRIS: U10

    МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ НАКОПИЧЕННЯ ОСАДУ І ЗРОШЕННЯ ІМІ гірських і передгірських ЗЕМЕЛЬ

    © Ісаєв С. Х., д-р с.-г. наук, Ташкентський інститут інженерів іригації і механізації сільського господарства, м Ташкент, Узбекистан © Жуманов А., Ташкентський інститут інженерів іригації і механізації сільського господарства, м Ташкент, Узбекистан

    MATHEMATICAL MODELLING OF THE PROCESSES OF ACCUMULATION OF PRECIPITATION AND IRRIGATION OF MOUNTAIN AND PIEDMONT LANDS

    © Isaev S., Dr. habil., Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers,

    Tashkent, Uzbekistan

    © Jumanov A., Tashkent Institute of Irrigation and Agricultural Mechanization Engineers,

    Tashkent, Uzbekistan

    Анотація. У статті представлена ​​інформація про водопостачання виноградників в гірських і передгірних районах, методах водозбереження, в тому числі зрошення (дощовою водою), родючості грунтів, зйомок і збору місцевих стічних вод при критичній нестачі води на виноградниках. Кожен з них коротко описаний і зроблені висновки. У ньому також розглядається робота, виконана з використанням вищезазначених місцевих методів збору стічних вод, а також рекомендації по зрошенню виноградників в передгір'ях.

    Abstract. The article presents information on the water supply of vineyards in mountain and Piedmont regions, methods of water conservation, including irrigation (rainwater), soil fertility, surveys and collection of local wastewater in critical water shortages in vineyards. Each of them is briefly described and conclusions are drawn. It also examines the work done using the aforementioned local methods for collecting wastewater, as well as recommendations on the irrigation of vineyards in the foothills.

    Ключові слова: передгірні землі, процес накопичення, математичне моделювання, опади, зрошення.

    Keywords: piedmont lands, accumulation processes, mathematical modeling, precipitation, irrigation.

    Вода є джерелом життя для будь-якого живого організму, включаючи рослини. Організм рослин є невід'ємною частиною його внутрішньої структури і безпосередньо впливає на його ріст, розвиток, урожайність і якість врожаю; складні фізіологічні процеси, такі як фотосинтез, транспірація і дихання, є нормальними і інтенсивними. Виноградники є відносно засухостійкими, і давати багаті врожаї (1).

    Смирнов К. В., Малтабар Л. М. у своїй роботі «Садівництво» докладно розглянули, як виноград витрачає воду на транспірацію і дихання, для виробництва органічної речовини. За даними цих авторів, в умовах Центральної Азії, зокрема Узбекистану, для збору 1 центнер винограду необхідно 44-50 м3 води [1].

    Поряд з іншими сферами сільське господарство відіграє важливу роль у подальшому зміцненні економіки країни. В умовах браку зрошувальної води застосування водозберігаючих технології при вирощуванні високоякісного врожаю в садівництві є найбільш важливим і актуальним завданням. Грунтуючись на досягненнях науки в розвитку аграрного сектора і підвищення добробуту людей, на тисячолітній досвід предків, збільшення родючості сільськогосподарських угідь, виробництво рясного і високоякісного врожаю, вирощування в передгірних зонах різних плодів, таких як виноград, горіх, мигдаль, грає важливу роль.

    Для обробітку виноградника в гірських і передгірних районах Узбекистану, найбільш ефективними є міста Кітаб, Шахрісабз, Яккабаг Кашкадар'їнської області, міста Ургут, Самарканд Самаркандської області, міста Байсун, Денов Сурхандарьинской області, міста Ахангаран, Паркент і Чирчик Ташкентської області.

    Вибираючи місце для виноградника в гірських і передгірних районах, необхідно звернути увагу на: площа посадки, яка повинна бути не менше 10-15 гектарів і необхідно також передбачити можливість її розширення.

    Щоб мати можливість механізувати роботи по посадці винограду і догляду за ним, ухил площі не повинен перевищувати 10 градусів, якщо площа має ухил, то повинен бути вирівняний у вигляді «драбинки». Вологі ділянки схилів, які не так легкі і сухі влітку, придатні для виноградників.

    Посадки винограду краще розташовувати на південних схилах вищою зони, щоб вміст цукру в ньому було високим. Для кращого використання дощової води, виноградні ряди повинні розташовуватися поперек схилу. Якщо ухил 5-10 градусів, то ряди винограду - розташування краще поперек схилу, а при ухилі більше ніж 10 градусів - посадки краще розташовувати у вигляді «драбинки».

    Площа, де передбачається розміщення виноградника, необхідно ретельно підготувати. Залежно від сорту винограду, грунтових і кліматичних умов, визначається кількість саджанців винограду на кожен гектар передгірних районів. Існують оптимальні розміри в розміщенні саджанців винограду. Відстань між рядами винограду - 2,5-3 м, а між саджанцями в кожному ряду - 1,5-3 м [2].

    Об'єкти і методи дослідження

    З метою вдосконалення технології зрошення фруктових садів і виноградників на основі наукових досліджень були проведені науково-дослідні роботи в фермерському господарстві «Нормумін ота» Яккабагского району Кашкадар'їнської області.

    Запропонована економічна зона розташована в горбистій частині Хантогского хребта західної гілки Гиссарского хребта. На даній фермі виноград вирощується за схемою 3 ^ 2,5, 3 ^ 2. Тому, кількість саджанців на кожен гектар визначається за такою формулою:

    10000 К = -Г '

    а • б

    де K - кількість саджанців на 1 гектарі; а - відстань між рядами; Ь - відстань між саджанцями в ряді.

    Вологість грунту, накопичена за рахунок опадів в низинах Узбекистану, недостатня для гарного врожаю винограду. Вологість грунту регулюється зрошенням в певні періоди вегетації. У гірських і гірських районах, де річна кількість опадів становить 450-500 мм, виноградники можна зрошувати 1-2 рази.

    Також важливі своєчасна та якісна обробка грунту, знищення бур'янів, мульчування, збір місцевих стічних вод, посадка захисних дерев та інші агротехнічні заходи. Знання агрофізичних властивостей ґрунтів має важливе значення для підвищення врожайності. Фізичні властивості ґрунтів і фізичні процеси, що відбуваються в них, відносяться до числа основних факторів формування грунтової природи. Тому велика увага приділяється їх вивчення [5, 6].

    Математична модель задачі Побудуємо математичну модель оцінки скупчень опадів. Загальна площа басейну ставка на випробувальному полігоні в фермерському господарстві «Нормумін ота» становить 2,2 м в ширину, в довжину 3,8 м з глибиною 2 м, загальний обсяг накопиченої води становить 17 м3.

    Випадають опади формують поверхневий стік і сприяють інтенсифікації фізико-хімічних процесів руйнування грунту, зміни сил зчеплення частинок, зміни маси грунту в результаті накопичення вологи.

    Найважливішим чинником, що викликає промивку води під впливом природної місцевої води, є форма, довжина і нахил схилу. Глибина деградації грунту більш активна на схилах, ніж на рівнинах. Товщина зменшує швидкість потоку і збільшує довжину Слід зазначити, що великі, важкі частинки і мікроагрегати грунту знаходяться на дні потоку води, а легкі частинки рухаються по поверхні водного потоку.

    Моделювання даної задачі на основі методу водного балансу проводиться в двовимірному просторі Х ^, при цьому вісь X - розташована уздовж спуску схилу, а вісь Y - зліва направо. Метод водного балансу заснований на наступному законі збереження: для будь-якого обсягу простору, обмеженого деякою довільній поверхнею, кількість, яке увійшло всередину цього обсягу, за вирахуванням кількості води, що вийшов назовні, повинна дорівнювати збільшення (або зменшення) кількості її всередині даного обсягу [3]. Це рівність справедливо для будь-якого проміжку часу і для будь-якого довільно взятого простору, обмеженого замкнутою поверхнею. Прибуткову частину балансу, вологи в розглянутому обсязі будуть складати: -осадкі x, що випали за розглянутий період часу на поверхню виділеного обсягу;

    -кількість вологи? 1, що конденсується в грунті і на її поверхні; -кількість води ^ 1, що надійшла шляхом підземного припливу;

    -кількість води в1, що надійшла на дану площу через поверхневі водотоки (русловий і схиловий стік).

    Витрата вологи з розглянутого обсягу може здійснюватися наступними шляхами: -іспареніем? 2 з поверхні води, снігу, грунту, рослинного покриву; -оттоком води ^ 2 шляхом підземного стоку;

    -набряканням води у2 поверхневими водотоками (русловий і схиловий стік); -використання води в господарстві V2 (безповоротне використання). Нехай і - зміна запасів вологи в басейні. Відповідно до прийнятих позначеннями загальне рівняння балансу вологи для довільного контуру і довільного проміжку часу запишеться у вигляді

    U = X + У1 + Z1 + W1-Z2-У2-W2-V2 (1)

    При вирощуванні виноградників з гірських районів першим випадком є ​​те, що вода, яка використовується для наступних борозен, буде подаватися поперемінним відкриттям крана.

    Для вирішення завдання було використано рівняння Сен-Венана, що зв'язує висоту стовпа води з потоком, і допоміжне рівняння, що задає коефіцієнти вбирання грунту [5]. Математична модель, що зв'язує глибину Н з потоком Р:

    дH Дp Дp, (2)

    -= - + - f + u

    дt дx дy

    ? -= -4 + до (3)

    дt 1 2

    [До > до, н ф н0

    [К, - 0, н - н 0

    р \ Т ((1 + Т ^ - 1), / > / О (4)

    I0, * < 'про

    де / - функція, що задає ступінь вбирання в області; і - джерело вологи (1); ^ - коефіцієнт промокання; k2 - коефіцієнт, що задає швидкість всмоктування; Н -

    ді V (Діл 2

    висота водяного стовпа; Н0 - природний рівень води; tgi = ^ I + нахилу; Т1, 72, а- характеристики плинності рідини.

    ду

    ; i - кут

    Математична модель (2) - (4) являє собою систему диференціальних рівнянь, для вирішення якої застосовується метод Ейлера-Коші [4]. Для зручності дослідження моделі складена комп'ютерна програма моделювання накопичення опадів в інтегрованому середовищі програмування Delphi. Програма призначена для:

    -проведення комп'ютерного експерименту по випаданню опадів у вигляді снігу або дощу і осадження їх на поверхню із заданим рельєфом;

    -завдання основних параметрів, що характеризують інтенсивність і тип опадів, внутрішнє механічне взаємодія елементів опадів, нахил і рельєф схилу;

    -висновок на екран в процесі комп'ютерного експерименту значень і графіків основних вихідних характеристик.

    Результати дослідження:

    -побудова математична модель для розрахунку скупчень дощової води, що враховує рельєф місцевості, кількість опадів, ступінь промокання і вбирання грунту;

    -рішення математичної моделі за допомогою чисельного методу; -Створіть програма для реалізації моделі;

    -проведено ряд чисельних експериментів і зроблено аналіз результатів.

    висновок

    Пропонована техніка та технологія зрошення складається з трубопровідної мережі, що забезпечує точність і регулярність у водопостачанні.

    Рекомендована техніка зрошення, заснована на принципі збору і розподілу місцевих стічних вод, і може бути використана при зрошенні садів і виноградників. Зрошення здійснюється шляхом розподілу однакової кількості води на дуже малих відстанях (1,5-4,0 м).

    Нова технологія зрошення була використана для зрошення винограду під час збирання місцевих стічних води в умовах браку води, т. Е. В період з червня по липень, коли погода спекотна і вологість низька. Пропонована технологія збільшила врожайність винограду.

    джерела:

    (1). Програма «Поліпшення виробництва овочів, баштанних, картоплі, фруктів і винограду і їх комплексне розмноження в 2004-2010 роках» Міністерства сільського і водного господарства Республіки Узбекистану. Ташкент, 2003. 14 с.

    Sources:

    (1). The program "Improving the production of vegetables, melons, potatoes, fruits and grapes and their multiplication in 2004-2010" of the Ministry of Agriculture and Water Resources of the Republic of Uzbekistan. Tashkent, 2003. 14.

    Список літератури:

    1. Мірзаєв М. М., Збираючи М. К. Садівництво. Ташкент: Мехнат, 2007. 126 с.

    2. Мірзаєв М. М. Виноградарство передгірної гірської зони Узбекистану. Ташкент: Фан, 2000. 236 с.

    3. Белолипецкий В. М. Шокін Ю. І. Математичне моделювання в задачах охорони навколишнього середовища. Новосибірськ: ІНФОЛІО-прес, 2007. 240 с.

    4. Колдоба А. В., Повещенко Ю. А. Методи математичного моделювання навколишнього середовища. М .: Наука, 2000. 254 с.

    5. Bestelmeyer B. T. et al. A multi-scale classification of vegetation dynamics in arid lands: what is the right scale for models, monitoring, and restoration? // Journal of Arid Environments. 2006. V. 65. №2. P. 296-318.

    6. Cao G. et al. Use of flow modeling to assess sustainability of groundwater resources in the North China Plain // Water Resources Research. 2013. V. 49. №1. P. 159-175.

    References:

    1. Mirzaev, M. M., Sobirov, M. K. (2007). Gardening. Tashkent: Meunat, 126.

    2. Mirzaev, M. M. (2000). Viticulture of the foothill-mountainous zone of Uzbekistan. Tashkent: Fan, 236.

    3. Belolipetsky, V. M., & Shokin, Yu. I. (2007). Mathematical modeling in environmental protection problems. Novosibirsk: INFOLIO-press, 240.

    4. Koldoba, A. V., & Poveschenko, Yu. A. (2000). Methods of mathematical modeling of the environment. Moscow: Science, 254.

    5. Bestelmeyer, B. T., Trujillo, D. A., Tugel, A. J., & Havstad, K. M. (2006). A multi-scale classification of vegetation dynamics in arid lands: what is the right scale for models, monitoring, and restoration? Journal of Arid Environments, 65 (2), 296-318.

    6. Cao, G., Zheng, C., Scanlon, B. R., Liu, J., & Li, W. (2013). Use of flow modeling to assess sustainability of groundwater resources in the North China Plain. Water Resources Research, 49 (1), 159-175.

    Робота надійшла Прийнята до публікації

    до редакції 11.06.2018 р 15.06.2018 р.

    Посилання для цитування:

    Ісаєв С. Х., Жуманов А. Математичне моделювання процесів накопичення опадів і зрошення ними гірських і передгірських земель // Бюлетень науки і практики. 2018. Т. 4. №7. С. 160-165. Режим доступу: http://www.bulletennauki.com/isaev-s (дата звернення 15.07.2018).

    Cite as (APA):

    Isaev, S., & Jumanov, A. (2018). Mathematical modelling of the processes of accumulation of precipitation and irrigation of mountain and piedmont lands. Bulletin of Science and Practice, 4 (7), 160-165.


    Ключові слова: передгірних ЗЕМЛІ / ПРОЦЕС НАКОПИЧЕННЯ / ACCUMULATION PROCESSES / МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ / MATHEMATICAL MODELING / ОПАДИ / PRECIPITATION / ЗРОШУВАННЯ / IRRIGATION / PIEDMONT LANDS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити