Архив статей журнала
Цель: разработка методики прогнозирования качества проектных решений пригидроузловых рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов по формированию условий для привлечения мигрирующих на нерест рыб в их тракты. Материалы и методы. Основу разработки составили материалы экспериментальных исследований, выполненных на гидравлической модели водосброса с использованием мелких («модельных») рыб. При постановке эксперимента использовались апробированные методики, а при обработке опытных данных – методы математической статистики. Результаты и обсуждение. Получены данные экспериментальных исследований подхода модельных рыб к входным сечениям рыбопропускных сооружений при различных гидрометрических условиях в зонах их перемещения и размерах водосброса. Определены гидрометрические факторы, влияющие на привлечение рыб из нижнего бьефа гидроузла в зону действия привлекающего их потока и к входу в рыбопропускное сооружение: расходы и средние скорости потока в реке и канале, ширины канала и реки, привлекающие и крейсерские скорости плавания рыб, удаленность входного (для рыб) створа канала от верхней границы зоны поисков рыб и ее протяженность. Установлены качественные характеристики влияния указанных факторов на заход рыб и количественные значения степени их влияния на привлечение рыб к входам в рыбопропускные сооружения. По каждому фактору получены зависимости, позволяющие оценить их влияние на качество условий для привлечения рыб в зону действия привлекающего шлейфа скоростей, формируемого в нижнем бьефе рыбопропускным сооружением. Зависимости апробированы при расчете рыбоохранного комплекса Багаевского гидроузла, эффективность которого (при расходе водосброса 250 м³/с) прогнозируется на уровне 92,6 % от числа подходящих к нему рыб. Вывод. Предложена математическая модель для определения значения показателя качества гидрометрических условий в нижнем бьефе гидроузла для привлечения рыб к входу в рыбопропускной канал, являющегося критерием качества его проектного решения.
Цель: разработка научно-технического обоснования целесообразности устройства и технических решений пригидроузловых рыбоходных, рыбоходно-нерестовых и нерестовых каналов. Материалы и методы. Эмпирическую основу работы составили данные авторских обследований и исследований рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов, функционирующих в составе низконапорных гидроузлов на р. Западный Маныч и Дон, а также материалы и сведения по техническому обоснованию проектов Багаевского и Кочетовского рыбоходно-нерестовых каналов. Результаты и обсуждение. В ходе достижения цели и решения задач исследования были даны толкования специальных терминов: пригидроузловые рыбоходные, рыбоходно-нерестовые и нерестовые каналы, и сформулированы условия применения каждого из указанных сооружений. Приведены данные натурных обследований Усть-Манычских рыбоходных
и Константиновского рыбоходно-нерестового каналов, выполненных в 2022 г. Предложены принципиальные схемы устройства пригидроузловых рыбоходных, рыбоходно- нерестовых и нерестовых каналов, которые при соответствующей проработке могут быть адаптированы к конкретным условиям их создания и функционирования, что наглядно проиллюстрировано представленными примерами проектных решений рыбоходно-нерестовых каналов, устроенных в составе Багаевского и Кочетовского гидроузлов на р. Дон. Разработаны конструктивные схемы сооружений и элементов, обеспечивающих функционирование рыбоходных, рыбоходно-нерестовых и нерестовых каналов, включая их основные составляющие – тракты, входные и выходные (для рыб) оголовки (участки). Выводы. Сформулированы определения специальных терминов: пригидроузловые рыбоходные, рыбоходно-нерестовые (нерестово-рыбоходные) и нерестовые каналы, и дано обоснование условий их применения. Предложены компоновочно-конструктивные схемы устройства рыбоходных и рыбоходно-нерестовых каналов в составе речных низконапорных гидроузлов.
Цель: изучить свойства почв рисовой системы в ООО «Маныч-Агро», установить их изменчивость в пространстве рисовых чеков и оценить экологическое состояние почв. Материалы и методы. На репрезентативном участке изучались уровень залегания грунтовых вод (УГВ), водно-физические и физико-химические свойства почв под разными культурами рисового севооборота. Для сравнительного анализа также отбирались образцы почв на неорошаемых участках (подсолнечник, озимая пшеница и люцерна). Результаты. Выявлено, что для почв рисовой системы ООО «Маныч-Агро» характерно в пахотном слое в основном слабое засоление, с глубиной обнаруживаются гипсоносные слои. Практически отсутствует щелочность, но преобладает магниевая солонцеватость при отсутствии натриевой и низком содержании обменного кальция в почвенном поглощающем комплексе (ППК) в 40-сантиметровом слое (от 60 до 72 % от суммы ППК). Содержание гумуса низкое и очень низкое. Вышеперечисленные отри-цательные свойства почв способствуют сильному их уплотнению. Изменчивость показателей свойств почв в пространстве разная. Самая значительная изменчивость почв обнаружена по засолению (V = 103 %) и осолонцеванию почв (V = 25…40 %), а незначительная – по обменному кальцию (V = 10 %). Гумус имеет среднюю изменчивость (V = 16 %) по ри-совым полям. Выводы. Экологическое состояние почв неоднозначно. Превышение УГВ, потери гумуса и увеличение в ППК доли магния характеризуют ситуацию как экологическое бедствие, а увеличение уплотнения почв и уменьшение количества обменного кальция формируют чрезвычайную ситуацию. Относительно удовлетворительная си-туация складывается по засолению почв и обменному натрию.
Цель: изучить влияние гранулометрического состава на плодородие почв, в частности на содержание гумуса и его структурное состояние в почвах Багаевского района Ростовской области. Материалы и методы. Исследования проводи-лись на почвах Багаевского района Ростовской области. Образцы отбирали из основных генетических почвенных горизонтов. Гранулометрический состав определяли пипеточ-ным методом по Н. А. Качинскому, а также установлен агрегатный состав по Н. И. Савинову или гранулометрический (зерновой). Статистическая обработка данных проведена по Б. А. Доспехову с использованием программного продукта Microsoft Excel. Результаты. Основной почвой Багаевского района являются черноземы, они занимают порядка 64 % от общей площади земель района, каштановые почвы занимают более 26 % от общей площади района, на долю пойменных почв приходится более 7 %. Между содержанием в изучаемых почвах фракции физической глины и гумуса выявлена взаимосвязь с коэффициентом аппроксимации R² = 0,51. Проведенные нами исследования количества гумуса в почвах Багаевского района показали, что они характеризуются очень низким и низким содержанием. В изучаемых почвах установлена тесная связь между структурным состоянием и содержанием физической глины (R² = 0,83). Анализ гумусового состояния почв показывает, что баланс органического вещества складывается для преобладающей части пашни неблагоприятно. Анализ результатов исследований ряда авторов показывает, что за период с 1960 по 2021 г. снижение содержания гумуса в пахотных почвах Багаевского района составило 0,7 %. Для его бездефицитного баланса нужно вносить до 6 т/га органических удобрений. Выводы. Проведенные нами исследования в сочетании с анализом результатов исследований, проведенных в Ростовской области рядом авто-ров, позволили выявить существенное влияние гранулометрического состава на содер-жание гумуса и, как следствие этого, плодородие почв в целом.
Цель: анализ лучших практик обращения с осадком сточных вод у нас в стране и за рубежом. Обсуждение. Качественный состав осадков сточных вод варьируется в зависимости от состава сточных вод, характеристик очистных сооружений и применяемых способов очистки. Выбор способа утилизации осадков зависит прежде всего от экологических и социальных факторов. Экологический фактор определяется в первую очередь присутствием патогенных микроорганизмов и гельминтов, тяжелых металлов и биогенных веществ. Проблема с гельминтами и патогенными микроорганизмами решается дезинфекцией и стабилизацией осадков сточных вод. Проблема с тяжелыми металлами решается посредством их иммобилизации. Биогенный состав осадка сточных вод, и в первую очередь содержание азота и фосфора, предопределяет его удобрительную ценность для растениеводства. Основной негативной составляющей, определяющей качество осадков сточных вод, является наличие в них тяжелых металлов. В работе приведены статистические данные о содержании тяжелых металлов в осадках сточных вод различных стран. Социальный аспект определяет на-личие сельскохозяйственных площадей, соответствующих технологий, спроса на опре-деленный вид ресурса, а также экономические показатели полученного результата. Выводы. В настоящее время в мировой практике нет единого мнения о допустимом содержании загрязняющих веществ в осадках сточных вод при применении их в качестве удобрений. Не исключение и российские стандарты, что требует научно обоснованной доработки с целью усовершенствования требований к качеству осадков сточных вод в случае дальнейшего их использования в сельском хозяйстве страны.
Цель: разработка методического подхода к оценке минерализации дренажного стока с орошаемых угодий перед сбросом в естественный водный объект с применением функции желательности Харрингтона. Материалы и методы. Объект исследования – водоприемники дренажного стока Багаевской оросительной системы. Предмет исследования – методология и инструментарий изучения минерализации сточных вод. Для расчетов были использованы протоколы результатов измерений проб сточной и природной воды за поливной сезон 2004–2020 гг., данные статистической отчетности о фактическом сбросе веществ за поливной сезон 2008–2012 гг. Использованы общенаучные методы познания, статистические инструменты анализа и свойства функции желательности Харрингтона. Результаты и обсуждение. Для преобразования эмпирических данных определяли интервалы значений частных показателей, соответствующие общим подходам, используемым при оценке экологической обстановки тер-риторий, и принципам нормирования антропогенных воздействий. Построена карта пространственного распределения и временной динамики желательности деминерализации дренажного стока, поступающего из коллекторных каналов, в пределах Багаевской оросительной системы за период наблюдения. Теоретически заключено, что для исключения негативного воздействия на водные объекты дренажного стока, поступающего из коллекторных каналов, за указанный период необходимо снизить массу сухого остатка на 754 т. Выводы. Полученное уравнение позволяет установить степень желательности деминерализации дренажного стока перед сбросом его в водный объект по показателю желательности функции Харрингтона. Использование метода Харрингтона позволяет построить «карту» распределения «загрязнения» дренажного стока в пределах площади контролируемых орошаемых участков, оценить необходимость деминерализации, сделать обобщенный прогноз.
Цель: оценка мировых тенденций в нормировании качественных показателей осадков сточных вод при применении их в сельском хозяйстве в качестве грунтов и удобрений. Обсуждение. Для эффективного обращения с осадком сточных вод требуется наличие двух компонентов: нормативно-правовой базы в этой области и экономической заинтересованности, которая предполагает использование различных стимулов для достижения более благоприятных экологических показателей производства, например, механизмов государственного субсидирования, экологических плате-жей за размещение отходов, получения дохода от продажи готовой продукции, полученной из отходов производства, налоговых льгот на прибыль от реализации вторичного ресурса и т. д. В разработанных стандартах и нормативах, касающихся применения осадков сточных вод в сельском хозяйстве и в качестве грунтов для биологической рекультивации, особую значимость имеют экологические требования. В работе сделан обзор зарубежных и российских документов и стандартов, содержащих требования к составу осадков сточных вод, используемых в качестве грунтов и удобрений. Выявлены различия в подходах национальных систем стандартов. Тем не менее, есть общие требования при использовании осадков сточных вод для улучшения свойств почв. Согласно данным, приведенным в российских стандартах, требования, относящиеся к единому объекту нормирования – осадку сточных вод, не совпадают в части перечня допустимых к выращиванию сельскохозяйственных культур, что вызывает некоторую неопределенность при оценке показателей их пригодности и принятии решения по применению под возделывание конкретного вида растений. Выводы. Анализ ряда зарубежных и российских стандартов показал особый интерес к нормированию в первую очередь содержания загрязняющих веществ в осадках сточных вод. Однако в настоящее время в мировой практике нет единого мнения о допустимом содержании загрязняющих веществ в них в случае применения в сельском хозяйстве.
Цель: анализ состава и расположения гидротехнических сооружений мелиоративных насосных станций. Обсуждение. Объектом исследований являются гидротехнические сооружения, входящие в состав мелиоративных наносных станций при проектировании. При проведении исследований выполнялись поиск, анализ и систематизация научной, технической, нормативной и нормативно-технической документации, а также современных наработок в области проектирования и расчета мелиоративных насосных станций. В ходе исследований применялись аналитический, сравни-тельный и логический методы. Установлено, что мелиоративные насосные станции могут быть как оросительными, осушительными, в т. ч. польдерными, так и сельскохозяйственного водоснабжения. Выявлены основные особенности каждого вида насосных станций в зависимости от режима их работы, качества подаваемой воды, уровней воды, сезонности работы, капитальности, типа водоисточника, типа водозабора, необходимости подачи сточных вод или животноводческих стоков, вероятности подтопления местности и других параметров, которые влияют на состав и расположение сооружений. На основе этих данных установлены типы гидротехнических сооружений, которые могут входить в состав различных мелиоративных насосных станций. Выводы. В результате исследований определен состав основных и вспомогательных сооружений мелиоративных насосных станций. Определены основные схемы типовых сооружений насосных станций и их расположение, схемы сооружений оросительных насосных станций, применяемых для орошения сточными водами или животноводческими стоками, условия выноса зданий насосных станций в русло водоисточника при проектировании. Полученные результаты позволяют применить данные положения при разработке норма-тивных положений по нормам проектирования гидротехнических сооружений мелиоративных насосных станций, входящих в их состав.
Цель: установить особенности экологических требований хлопчатника к условиям произрастания. Обсуждение. Для расширения ареала хлопководства в России необходимо решать задачи по акклиматизации и районированию хлопчатника, так как данная культура имеет свои специфические агротребования к условиям произрастания. Основными факторами, влияющими на развитие и урожайность культуры, яв-ляются температура, влага, освещенность, почва, питательный режим, рельеф местности. Определено, что минимальной температурой почвы, при которой прорастают семена хлопчатника, является 10–12 °С, оптимальная температура воздуха для развития растений – примерно 25–30 °С, но не выше 36 °С, так как наблюдается угнетение хлопчатника. Он устойчив к засухе, но для увеличения урожайности требуется орошение. Хлопчатнику необходим равномерно рассеянный солнечный свет. Световой режим регулируется нормой высева, способом посева и направлением рядков. Лучшими почвами являются суглинистые; тяжелые глинистые почвы пригодны, но требуют затрат для улучшения воднофизических свойств; малопригодны почвы с близким залеганием грунтовых вод. Засоленные почвы пригодны при хлоридно-сульфатном засолении с содержанием солей не более 0,4 %, а при сульфатно-натриевом – не более 0,8 %. Содержание обменного натрия в почве не должно превышать 5 % от суммы почвенного поглощающего комплекса. Для формирования 1 т хлопка-сырца требуется 50–60 кг азота, 10–15 кг фосфора, 50–60 кг калия и 50 кг кальция. Равнинная поверхность – самая благоприятная для возделывания хлопчатника. Выводы. Знание экологических потребностей хлопчатника позволит оценить целесообразность возделывания данной культуры на той или иной территории.
Цель: установление влияния величины расхода капельницы на геометрические параметры локальных контуров влажности, формирующихся в поч-венном пространстве при капельном орошении. Материалы и методы. Эмпириче-скую базу разработки составили данные экспериментальных полевых исследований локальных контуров увлажняемой почвы при подаче поливной воды на поверхность земли из надземно расположенной капельницы. Полевые исследования проводились на трех опытных площадках, почвы которых характеризуются содержанием физической глины 15,0; 52,0 и 76,0 % от массы сухой почвы (МСП) и наименьшей влагоемко-стью 14,0; 26,0 и 31,0 % МСП соответственно. Полив осуществлялся из надземно рас-положенных капельниц с расходом от 1,0 до 6,0 л/ч. При постановке опытов и обработке опытного материала использовались методы и технологии полевого эксперимента. Результаты. В результате полевых исследований зафиксированы геометрические и влажностные параметры 12 локальных контуров влажности, сформировавшихся на трех опытных площадках с разными почвенными условиями при капельном поливе с изменяющейся интенсивностью водоподачи. В процессе камеральной обработки построен-ных профилей контуров влажности почвы были установлены значения соотношения диаметра контура и его глубины для всех предусмотренных опытом сочетаний почвен-ных и технологических условий полива. В результате анализа полученных данных уста-новлено наличие влияния интенсивности водоподачи и почвенных условий на геометрию локальных контуров влажности почвы и предложена описывающая эту связь зависимость. Выводы. Получены опытные данные о параметрах контуров влажности, формирующихся в почве при капельном поливе с разной интенсивностью водоподачи. Уста-новлена зависимость, позволяющая оценить влияние интенсивности водоподачи на геометрию контуров влажности и прогнозировать значения диаметров контуров для задан-ной их глубины в зависимости от почвенных условий участка и расходов капельных водовыпусков.
Цель: определить структуру использования водных ресурсов, за-бранных из водных источников федеральными государственными бюджетными учреждениями (ФГБУ) по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению, и техническое состояние эксплуатируемых ими мелиоративных объектов. Методы. Анализируемые данные за 2019–2021 гг. были получены от ФГБУ и обработаны сотрудника-ми ФГБНУ «РосНИИПМ». Данные были проанализированы в разрезе федеральных округов. Результаты. В ходе исследования рассмотрены основные показатели структуры использования водных ресурсов в целях гидромелиорации посредством государственных мелиоративных систем, а также количественные и качественные характеристики водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений (ГТС). Проведен анализ структуры распределения водных ресурсов, забранных из природных водных объектов, а также анализ распределения водных ресурсов, поданных на орошение, в 2021 г. в раз-резе федеральных округов. Определена динамика технического состояния ГТС по ре-зультатам обследования органами надзора. Установлено, что в настоящее время значи-тельная доля ГТС (37 %) характеризуется ограниченно работоспособным, неработоспо-собным и предельным (аварийным) техническим состоянием с тенденцией увеличения к 2021 г. по сравнению с 2019 г. Выводы. Сложившаяся в настоящее время ситуация в мелиоративном комплексе свидетельствует о высоком износе фонда мелиоративных ГТС, который является причиной значительных потерь водных ресурсов. Для преодоления сложившейся ситуации требуется увеличение объективных обследований с це-лью получения выводов о техническом состоянии всех ГТС с применением единых критериев оценки и инструментальных методов на основе количественных и качественных показателей, с использованием единых форм актов, которые подтверждали бы эти выводы и минимизировали влияние человеческого фактора на заключения о состоянии мелиоративных объектов.