Автореферат (1151677)
Текст из файла
УДК 631.67На правах рукописиАЛЕКСЕЕВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧМОДЕЛИРОВАНИЕ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА ИГИДРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯМЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ06.01.02 –мелиорация, рекультивация и охрана земельАвторефератдиссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукЧебоксары, 20162Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования «Чувашская государственнаясельскохозяйственная академия»Научный консультант:Максимов Иван Иванович,доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Чувашская государственнаясельскохозяйственная академияОфициальные оппоненты: Зайдельман Феликс Рувимович,доктор сельскохозяйственных наук, профессор,ФГБОУ ВО «Московский государственныйуниверситет имени М.В.
Ломоносова»Муромцев Николай Александрович,доктор сельскохозяйственных наук, профессор,ФГБНУ «Почвенный институт имениВ.В. Докучаева»Фалькович Александр Савельевич,доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО«Саратовский национальный исследовательскийгосударственный университетимени Н.Г. Чернышевского»Ведущая организация:ФГБНУ «Агрофизический научноисследовательский институт»Защита состоится «17» ноября 2016 г. в 10 00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научноисследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костяковапо адресу: 127550, г.
Москва, ул. Б. Академическая, д. 44, корпус 2, к. 520С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке ФГБНУВНИИГиМ им.А.Н.Костякова и сайте http://sovet.vniigim.ruАвтореферат разослан «16» августа 2016 г.Ученый секретарьдиссертационного советаС.Д. Исаева3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования.Современное состояние продовольственной безопасности РоссийскойФедерации в значительной мере определяется объемами производствасельскохозяйственной продукции.
Важной составляющей являются мелиорация ирекультивация земель сельскохозяйственного назначения. Поскольку площадьохваченных мелиорацией сельхозугодий в Чувашской Республике составляетвсего лишь 39 тыс. га (4,5 % площади), то в республике имеется резерв дляразвития мелиоративного фонда (не менее 20-30%). В концепции федеральнойцелевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственногоназначения России на 2014-2020 годы» (постановление Правительства РФ от 12октября 2013 г. № 922) важнейшими целевыми индикаторами являются:разработка механизмов обеспечения экологически благоприятного иэкономически эффективного функционирования мелиоративного комплекса; вводв эксплуатацию мелиорируемых земель и предотвращение выбытия из оборотасельскохозяйственных угодий.
В концепции развития аграрной науки и научногообеспечения АПК РФ на период до 2025 года (приказ Минсельхоза России от 25июня 2007 года № 342) для углубления фундаментальных и прикладныхисследований по разработке конкурентоспособной научно-техническойпродукции и усиления инновационного развития выделены приоритетныенаправления: рациональное использование производственного потенциала;ресурсосбережение и экологизация в АПК; создание систем агроэкологическогомониторинга с использованием информационных технологий.
В этой связиразработка теоретических подходов к обоснованию водно-физических свойствпочв, определяющих благоприятный мелиоративный режим на мелиорируемыхземлях, и совершенствование методов измерения гидрофизических параметровявляется актуальной проблемой аграрной науки.Степень разработанности темы исследования.Исследования антропогенного влияния на структуру и свойства почвы иизменение ее водно-физических свойств, выполненные Медведевым В.В.,Скворцовой Е.Б., Уткаевой В.Ф., Храмченковым М.Г. и др. учёными, показывают,что интенсификация технологических процессов в ряде случаев приводит кнеобратимым изменениям в почвенном профиле.
Исследование данной проблемыпроводилось сотрудниками АФИ, МГУПа ВНИИГиМ, РосНИИПМ, ВИМ,ВИСХОМ, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, ВолжНИИГиМ, ВНИИ «Радуга» идругих научных и учебных заведений. Увеличение продуктивности земельсвязано с сохранением влаги в почве и формированием благоприятногомелиоративного режима в корнеобитаемом слое. Эти процессы исследованыАйдаровым И.П., Головановым А.И., Бородычёвым В.В., Васильевым С.М.,Городничевым В.И., Григоровым М.С., Гумбаровым А.Д., Денисовым Е.П.,Зайдельман Ф.Р., Ишкаевым Т.Х., Кирейчевой Л.В., Кравчуком А.В., КузнецовымЕ.В., Лобачевой Г.К., Ламердоновым З.Г., Муромцевым Н.А., Ольгаренко Г.В.,Пчелкиным В.В. Фальковичем А.С.
и многими другими. Однако результатыпроведенных исследований могут быть существенно расширены путеммоделирования порового пространства и гидрофизических свойств почвы при4изучении водного и воздушного режимов почв на мелиорируемых землях иобоснования наилучшего мелиоративного режима.Цель настоящих исследований: создание моделей порового пространствадля описания гидрофизических свойств почв, определяющих благоприятныймелиоративный режим в почвенном профиле, а также разработка методовопределения основных характеристик почвы и диагностики ее гидрофизическихсвойств.В соответствии с поставленной целью определены и решены следующиезадачи:• разработать трехмерную капиллярную модель почвенного поровогопространства (с неколлинеарными капиллярами), позволяющую учестьгранулометрический состав почв и описать энергетику почвенной влаги;• получить функциональные зависимости для основной гидрофизическойхарактеристики (ОГХ) почв и функции влагопроводности на основетрехмерной капиллярной модели почвенного порового пространства;• теоретически обосновать функциональные зависимости липкости, силытрения в почве от удельной поверхности, пористости и влажности дляопределения диапазонов влажности, при которых проведениеагромелиоративных мероприятий экологично и наименее энергоемко;• провести исследования динамики профилей влажности и контуровувлажнения при орошении и разработать эффективные параметры,отражающие состояние почвы;• разработать и экспериментально проверить методы определенияпотенциала деформируемости почв и эффективного размера почвенныхагрегатов;• разработать программное обеспечение для оценки параметроввлагопереноса при орошении;• теоретически обосновать значения критерия Лохтина, определяющегоусловия смыва почвы при избыточном поливе при дождевании.Объектом исследования являются поровое пространство почвы ифункциональные связи ее гидрофизических и физико-механических свойств.Методология и методы исследований.
Методологической основойявились фундаментальные и прикладные основы гидрофизики почв. В работеприменялись актуальные в настоящее время методы измерения потенциалапочвенной влаги, определения функции влагопроводности, измерения и расчетакоэффициентов фильтрации с учетом поправок, связанных с непостоянствомтемпературы почвенной влаги, методы физического и математическогомоделирования, математической статистики, эконометрики, теории эксперимента.Применение указанных методов основывалось на использовании современныхпакетов прикладных программ для обработки результатов экспериментов,проведенных в лабораторных и полевых условиях.Научная гипотеза: моделирование порового пространства и реализацияобъективных количественных методов изучения гидрофизических свойств почвобеспечат научное обоснование наилучших мелиоративных режимов при5проведении мелиоративных мероприятий и технологий, что позволит снизитьдеградационные, в том числе эрозионные процессы на орошаемых землях иповысить стабильность сельскохозяйственного производства.Научная новизна работы.
На основании теоретических исследований иизучения передвижения влаги в поровом пространстве почвы впервыепредложена трехмерная капиллярная модель порового пространства почвы,позволяющая описывать энергетику почвенной влаги и отличающаяся отаналогов возможностью неявного задания гранулометрического состава почв. Наоснове разработанной модели получены зависимости основной гидрофизическойхарактеристики (ОГХ) почв и функции влагопроводности, а такжефункциональные зависимости липкости, силы трения в почве от удельнойповерхности, пористости и влажности для определения диапазонов влажности,при которых проведение агромелиоративных мероприятий экологично инаименее энергоемко.
Разработаны методики, программное обеспечение иприборное оборудование для определения величины «эффективного» размерапочвенного агрегата, профиля влажности при дождевании и контура увлажненияпри капельном орошении,а также потенциала деформируемости почв,уплотнения почв при проведении агротехнических мероприятий. Обоснованозначение критерия Лохтина, разработанного для определения условий смывапочвы при избыточном поливе.Положения, выносимые на защиту:1. Трехмерная капиллярная модель почвенного порового пространства,реализующая возможность неявного задания гранулометрического составапочв и позволяющая описать энергетику почвенной влаги.2. Функциональные зависимости основной гидрофизической характеристикипочв и функции влагопроводности от влажности почвы, полученные наоснове трехмерной капиллярной модели почвенного поровогопространства, используемые для обоснования мелиоративных технологийи повышения их эффективности.3.
Зависимости липкости, силы трения в почве от ее удельной поверхности,пористости и влажности для определения диапазонов влажности, прикоторых проведение рекультивации и разуплотнения земель экологично инаименее энергоемко.4. Методики и приборное оборудование для определения величины«эффективного»размерапочвенногоагрегата,потенциаладеформируемости почвы, оценки уплотненного состояния почвы позначениям коэффициента фильтрации для исследования динамикипрофилей влажности и контуров увлажнения при орошении.5.
Значение критерия Лохтина, определяющее условия смыва почвы приизбыточном поливе и дождевании.Теоретическая и практическая значимость работы. Сформулированныетеоретические представления и предложенные математические модели о поровомпространстве почв позволили создать комплекс технических средств и методовдля оперативного анализа физико-механических и водно-физическиххарактеристикпочвигрунтов.Использованиеширокогоспектра6фундаментальных характеристик физических свойств почв для научногообоснования и технологических решений различных агромелиоративныхмероприятий, связанных с обработкой земель и регулирования их водного режимапозволит повысить качество принимаемых управленческих решений иэффективность хозяйственной деятельности.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
