Информационные технологии планирования водопользования и оперативного управления водораспределением на оросительных системах

• Автор: Ольгаренко, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 448 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

1.1 Продуктивность возделывания сельскохозяйственных культур

1.2 Этапы развития водопользования

ВЫВОДЫ

2 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

2.1 Понятие о мелиоративной системе на основе методологии ландшафтного подхода

2.2 Мелиоративная система с позиций законов кибернетики

2.3 Функционально-структурный анализ развития мелиоративных
систем на основе законов развития техники
2.4 Основные принципы конструктивных решений экологически сбалансированных мелиоративных систем
2.5 Модель мелиоративной системы с учётом экологических
требований
2.6 Современная концепция эксплуатации мелиоративных
систем на основе методологии ландшафтного подхода
2.6.1 Этапы реализации концепции
2.6.2 Основные научные направления исследований
ВЫВОДЫ
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Рабочая гипотеза и цель исследований
3.2 Методика проведения исследований
3.3 Почвенно-климатические и технические характеристики объектов исследований
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
4.1 Анализ процесса водопользования на оросительных системах
4.2 Экологическое состояние орошаемых земель
4.3 Технический уровень оросительных систем
4.4 Эффективность возделывания сельскохозяйственных культур
на орошаемых землях
4.5 Экспериментальные исследования водного баланса по системе
каналов объектов — представителей
4.5.1 Оросительные системы Ростовской области
4.5.2 Багаевско-Садковская оросительная система

4.5.2.1 Комплексный экспериментальный объект №
4.5.2.2 Комплексный экспериментальный объект №
4.5.3 Миусская оросительная система
4.5.3.1 Комплексный экспериментальный объект №
4.6 Показатели эффективности водопользования
4.6.1 Классификация показателей
4.6.2 Методика расчёта оперативных и итоговых показателей эффективности водопользования
4.6.3 Интегральные показатели эффективности водопользования
4.7 Коллекторно-дренажный сток и качество оросительной воды
ВЫВОДЫ
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИКИ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА КАЧЕСТВО ПЛАНИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОЦЕССА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
5.1 Структура водного баланса сельскохозяйственных культур
5.2 Динамика суммарного испарения и урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от изменения гидрометеорологических параметров и влажности почвы
в расчётном слое
5.3 Методика определения элементов уравнения водного баланса орошаемого поля
ВЫВОДЫ
6 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
6.1 Совершенствование методов планирования и управления водопользованием
6.2 Планирование водопользования с использованием информационных технологий
6.2.1 Общий алгоритм функционирования программы
6.2.2 Алгоритм формирования и расчёта плана посева и
полива сельскохозяйственных культур
6.2.3 Компьютерная технология планирования водопользования
6.3 Техническая характеристика Миусской оросительной системы
6.4 Методические рекомендации по составлению планов водопользования на оросительных системах с использованием информационных технологий (инструкция пользователю)
6.4.1 Общие положения
6.4.1.1 Назначение и функции программы

6.4.1.2 Общий порядок работы
6.4.1.3 Главная экранная форма программы
6.4.2 Настройка программного комплекса на оросительную систему
6.4.2.1 Формирование списка районов
6.4.2.2 Формирование списка водопользователей оросительной
системы
6.4.2.3 Формирование списка сельскохозяйственных культур
6.4.2.4 Ввод информации о гидротехнических сооружениях системы
6.4.3 Составление внутрихозяйственных календарных планов полива
6.4.3.1 Ввод данных о наличии и использовании орошаемых земель
6.4.3.2 Ввод информации о структуре посевных площадей
6.4.3.3 Формирование и расчёт внутрихозяйственных календарных планов полива
6.4.3.4 Комплектование поливов
6.4.4 Формирование выходных документов плана водопользования оросительной системы
6.4.4.1 Формирование сводного календарного плана полива
6.4.4.2 Формирование сводного плана посева и полива
6.4.4.3 Сводный календарный план полива физической площади (гектарополивов, водоподачи)
6.4.4.4 Календарный план забора воды
6.4.4.5 Сводные сведения водопотребления сельскохозяйственных культур
6.4.4.6 Оперативная корректировка и пересчёт плана водопользования
6.4.5 Подготовка отчётов о ходе проведения поливов
6.4.5.1 Сведения о ходе вегетационных поливов по сельскохозяйственным культурам
6.4.5.2 Сведения о ходе вегетационных поливов по группам сельскохозяйственных культур
6.4.5.3 Анализ использования оросительной воды
6.4.5.4 Информация о заборе оросительной воды и её использование
ВЫВОДЫ
7 ОПЕРАТИВНОЕ ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НА ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УРАВНЕНИЙ СЕН-ВЕНАНА
7.1 Управление водораспределением на оросительных системах
7.1.1 Анализ состояния диспетчерского управления
7.1.2 Требования к диспетчерскому управлению

Примером мелиоративных систем первого поколения может служить система бассейнового орошения, получившая распространение в четвёртом тысячелетии до н.э. в Верхнем Египте [232]. Системы второго поколения строились в Мессопотамии близ г. Ниппура, во втором тысячелетии до н.э. [233]. Они состояли из ирригационной и водосборно-отводягцей сети каналов, орошаемых участков с водораспределительными каналами. Этот период отличался сильным централизованным контролем над водопользованием (кодекс Хаммураби) и применением водомерных устройств, для управления водораспределением [234, 235]. В системах третьего поколения реализована функция управления и планирования на основе компьютерных технологий, позволяющая осуществлять эксплуатацию систем с оперативным учётом изменения внешних и внутренних факторов (Каховская и Бортническая оросительные системы в Украине). В системах четвёртого поколения реализуется функция и появляется блок регулирования взаимодействия с природной средой. Поэтому их конструкции должны включать не один, а два узла очистки и деминерализации, располагающихся в точках водозабора и сброса поверхностных и коллекторно-дренажных вод. Такая компоновка подсистемы регулирования взаимодействия с природной средой позволит одновременно управлять как качеством оросительных, так и дренажно-сбросных вод; обеспечить взаимозаменяемость узлов, причём, элементы этого блока должны располагаться как на входе в систему, так и на выходе из неё, т.е. обеспечивать регулирование качества воды не только при отведении её в естественные источники, но и при подаче непосредственно на поле.
Эволюция мелиоративных систем шла в направлении более тесной увязки технических подсистем с конкретными агроландшафтами и природно-климатическими условиями районов их функционирования. Концепция создания экологически безопасных систем, и в том числе процессов регулирования водного режима, базируется на следующих положениях: мелиоративные системы должны:
- оптимально вписываться в агроландшафты конкретных природно-климатических зон, обеспечивая их экономически целесообразную биологическую продуктивность и экологическую устойчивость;