Системний аналіз і підхід при вирішенні проблем меліоративного режиму агроландшафтів

2.3.1. Гідромеліоративна система з точки зору системного аналізу

Академік В.М. Глушков назвав XX століття століттям великих систем. Термін системапоходитьвід грецького - systema ціле, складене з частин, з'єднання і означає єдність закономірно пов¢язаних один з одним предметів, явищ, а також знань про природу і суспільство.

Ландшафтні меліораціїявляють собою систему, яка поєднує комплекс знань про ландшафт як об’єкт вивчення і управління, його структуру, властивості, умови і фактори його формування і трансформації під впливом антропогенної діяльності, розвитку, еволюції з метою раціонального використання і охорони навколишнього середовища.

Ландшафттакож є генетично однорідною територіальною системою, яка складається із взаємозв¢язаних природних або природних та антропогенних (техногенних) комплексів. До складу природно-антропогенного ландшафту як системи входять грунти, грунтоутворюючі породи, грунтові води, зрошувальна і дренажна мережі та ін.

Комплекс знань, які необхідні при засвоєнні курсу ландшафтних меліорацій, включає інформацію з наукових напрямів і дисциплін: ландшафтознавства, геодезії, геології, гідрогеології, меліоративної гідрогеології, гідрогеохімії, меліоративного ґрунтознавства, зрошуваного землеробства, агрометеорології, екології, економіки, землекористування, сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій, інформаційних технологій, геоінформатики тощо.

Основним методом вивчення систем з метою раціонального управління ними є системний аналіз.

Гідромеліоративна система, яка складається із зрошувальної та дренажної систем, також може розглядиться з точки зору системного аналізу з метою оптимального вирішення питань її проектування, експлуатації, оптимізації меліоративного режиму грунтів на кожному з етапів розвитку антропогенного ландшафту.

В сільськогосподарських меліораціях і зрошуваному землеробстві моделювання процесів вимагає адекватного опису складної поведінки вивчаємих систем, основні якості яких зв¢язані з необхідністю враховувати вплив багатьох різних факторів.

Згідно із концепцією доктора технічних наук Л.М. Рекса під меліоративною системою(системою покращення) слід розуміти сукупність гідромеліоративної системи (ГМС) і системи агрокультур, технічних та інших прийомів вирощування сільськогосподарських культур. Л.М. Рексом вперше проведене системне дослідження меліоративних процесів і систем, розроблена методологія їх проектування з позицій системного аналізу [33,34].

Меліорація ландшафтівявляє собою діяльність, спрямовану на поліпшення ландшафтів з метою оптимізації функціональної взаємодії природно-територіальних комплексів ( ландшафтів) і технічних ( меліоративних) систем. В результаті здійснення ландшафтних меліорацій формуються ландшафтно–меліоративні системи ( ЛМС),які складаються з трьох блоків: природного, технічного та управлінського і являють собою складні співвідношення процесів самоорганізації та управління [15].

Гідромеліоративна система (ГМС)складається із зрошувальної системи (ЗС) та дренажно-колекторної системи (ДКС) або осушувальної системи, які сумісно із системою агротехнологій впливають на середовище або ландшафт, формуючи його еколого-меліоративний стан. При роботі всіх елементів ГМС формується урожай сільськогосподарських культур.

Гідромеліортивна системаявляє собою комплекс інженерних споруд, за допомогою яких створюються необхідні водний, сольовий, тепловий і поживний режим, які забезпечують одержання економічно обгрунтованої кількості сільськогосподарської продукції у багаторічному розрізі [33].

Гідромеліоративна система виконує роль управління водним, сольовим, поживним і тепловим режимом рослин. В цьому зв¢язку задача проектувальника ГМС – розрахувати ці режими, виходячи з них, запроектувати надійну, еколого-економічну гідромеліоративну систему для роботи у багаторічному розрізі (50 років і більше).

Для оптимального управління гідромеліоративною системою збирається інформація (І) про середовище, меліоративний стан агроландшафту, сільськогосподарські культури, агротехнологій та за допомогою математичних моделей з урахуванням техніко-економічних показників в системі еколого-меліоративного моніторингу систематизується, обробляється, оцінюється та передається в систему управління, звідки поступають команди в системи ГМС.

Проектування гідромеліоративної системи обумовлено земельними, водними і трудовими ресурсами; кліматичними, грунтовими, гідрогеологічними умовами; адміністративно-господарськими особливостями.

Базуючись на них, визначається сівозміна, яка вимагає відповідного режиму зрошення і параметрів зрошувальної мережі, а також параметрів дренажної мережі, які формують урожай з урахуванням водно-сольового режиму, тепло-поживного режиму, рівней грунтових вод (РГВ) та сумарного випаровування [33].

Вірним співвідношенням між зрошенням та дренуванням, можливо створити сприятливий меліоративний режим грунту і агроландшафту в цілому.

Задачею сучасних сільськогосподарських гідротехнічних меліорацій є проектування, реконструкція і будівництво досконалих гідромеліоративних систем, під якими розуміються, в першу чергу, закриті зрошувальні та дренажні мережі, автоматизація їх роботи. Необхідно, щоб параметри цих систем були визначені в оптимальних діапазонах з урахуванням вказаних вище режимів. Тому задача оптимізації параметрівгідромеліоративних систем є дуже важливою, і вирішуючи її, слід враховувати розвиток і еволюцію грунтово-гідрогеологічного процесу та інших елементів ландшафту.

Під оптимізацією гідромеліоративної системи розуміється таке співвідношення параметрів зрошувальної та дренажно-колекторної мереж, які з урахуванням кліматичних, грунтових, гідрогеологічних умов та біології культурних рослин на підставі інженерно-економіних розрахунків дозволяють досягнути ефективності системи в одержненні сільськогосподарської продукції при виправданих витратах [33,34].

Якщо аналогічно розглянути складові частини зрошувальної або осушувальної систем, де є поверхневе зрошення, то в них будуть присутні всі складові частини гідромеліоративної системи.

Таким чином, якщо підходити з позиції системного аналізу, то поняття " гідромеліоративна система" є більш загальним, що дозволяє розглядати системи аридної і гумідної зон з єдиних позицій, складати єдиний комплекс програм для обох зон, наприклад, із розрахунком каналів, трубопроводів, дренажу, режимів зрошення тощо. Відміна заключається тільки у розробці більш важливих режимів, наприклад, для аридної зони водного, сольового і поживного; для гумідної – водного, теплового і поживного. В подальшому, як відмічає Л.М. Рекс [33,34], при використанні диференціальних рівнянь, які описують весь комплекс режимів в залежності від середовища, буде змінюватися лише вихідна інформація про середовище (агроландшафт), тобто автоматично будуть враховуватись особливості зони проектуємої гідромеліоративної системи.

Вищевикладені концептуальні засади безумовно свідчать, що гідромеліоративну систему при проектуванні її параметрів та в процессі експлуатації доцільно розглядати з позицій системного аналізу, який може бути використаний також при вирішенні багатьох складних проблем меліоративного режиму зрошуваних та осушуваних ландшафтів.

А що являє собою системний підхід і системний метод досліджень стосовно до задач ландшафтних меліорацій?