Москва 2005 8 страница

Наблюдения за уровнем почвенно-грунтовых вод проводят весной и осенью ежедневно, летом - один раз в пять дней, в дождливые периоды или после выпадения сильных осадков - еже­дневно. В зимний период наблюдения за почвенно-грунтовыми во­дами проводят один раз в пять - десять дней. В скважинах глубину уровня почвенно-грунтовых вод изме­ряют рулеткой со свистком-хлопушкой, обычной водомерной рей­кой или рейкой с автоматическим указателем.

Определение характеристик динамики колебания грунтовых необходимо взаимоувязывать с особенностями формирования естественных режимов, подразделяющихся на климатические, гидрологические, подземного притока и смешанные. Кроме того, важной характеристикой, подлежащей контролю, является минерализация грунтовых вод, которая напрямую влияет на мелиоративное состояние земель ВХК.

Мониторинг мелиоративного состояния земель, прежде всего, направлен на выявление основных причин процесса засоления орошаемых земель: высокое зале­гание или подъем уровня минерализованных грунтовых вод, пос­ледующий капиллярный подъем их и испарение с поверхности почвы; использование для полива сельскохозяйственных культур вод повышенной минерализации (более 0,5...0,8 г/л для почв сухостепной и степной зон, более 1,5...2 для почв пустынной зоны, более 2 г/л для почв Нечерноземной зоны); несвоевремен­ное проведение агротехнических мероприятий, ведущее к обесструктуриванию почвы.

Для поддержания орошаемых земель в хорошем мелиоратив­ном состоянии наряду с другими факторами необходимы изуче­ние и анализ элементов водного баланса грунтовых вод, что позволяет количественно оценить приходные и расходные элементы водного баланса грунтовых вод. По балансу устанавливают допустимый объем подачи воды, который не вызовет подъема уровня грунтовых вод. Для оценки динамики засоленности почв один раз в 3...5 лет проводят солевую съемку участков орошаемой территории.

Больше половины пахотных земель приходится на черноземные и темно-каштановые почвы степной зоны, подверженные периоди­ческим засухам. Пахотные земли, расположенные в лесной зоне, на дерново-подзолистых почвах часто переувлажнены и обладают зна­чительной кислотностью. Многие сероземные, бурые и каштановые почвы пустынь засолены. Часть почв подвержена эрозии, часть зе­мель находится в недостаточном культуртехническом состоянии — заняты кустарниками, валунами, кочками, с неровным рельефом полей и др. Значительное количество лесных площадей расположе­но в районах с расчлененным рельефом. Все это требует мер по улучшению земельных ресурсов и в первую очередь борьбе с эро­зией почв.

Наряду с засолением важным показателем мелиоративного состояния земель с большими уклонами и сложным рельефом является степень эродированности. Эрозией почвы называют ее разрушение под действием теку­щей воды и ветровой нагрузки. Основными причинами водной эрозии в естественных условиях является водные потоки и ветер.

Под эрозией почв понимается разрушение и снос почв и рыхлых пород под влиянием потоков воды и ветра. Различают два вида эрозии почв: водную и ветровую (дефляция). При водной эрозии происходит поверхностный сток, отделение частиц почвы или по­роды и перенос их водным потоком или струями, зачастую с обра­зованием размывов или оврагов. Водная эрозия сопровождается частичной или полной аккуму­ляцией продуктов смыва и размыва на путях стока, часто у подножия склонов. Ветровая эрозия вызывает вынос частиц почвы и перемещение их под влиянием сильных ветров.

Мониторинг мелиоративного состояния земель осуществляется соответствующими почвенно-мелиоративными службами. В настоящее время гидрогеологические и почвенно-мелиоративные службы в РФ представлена гидрогеолого-мелиоративными партиями, а в некоторых областях и автономных республиках и мелиоративными группами службы межрайонных (районных) управлений эксплуа­тации и производственных ремонтно-эксплуатационных объедине­ний по мелиорации и водному хозяйству.

Гидрогеолого-мелиоративные службы включают в себя штат специалистов, прежде всего – инженеров гидротехников, гидрологов, гидрогеологов, экологов, а также необходимое оборудование и приборы для проведения исследования и измерений, сбора и анализа полученных данных. На гидромелиоративных системах основную площадь обслуживают соответствующие службы эксплуатационной организации, которые обеспечивают наблюдения и контроль над мелиоративным состоянием орошаемых и осушаемых земель.

Задачи наблюдений за режимом подземных вод на территориях ВХК следующие:

· организация и проведение наблюдений за мелиора­тивным состоянием осушенных и орошаемых земель с целью сохранения и повышения их продуктивности, оценка и прогнозы ожидаемых изменений мелиоративной и природ­ной обстановки земель;

· установление характера и динамики сезонных, годовых, многолетних изменений уровня, минерализации, химического состава и температуры грунтовых вод и нижезалегающих напорных подземных вод (если они гидравлически связаны с грунтовыми водами), закономерностей формирования подземных вод, как научной основы управления их режимом, использованием и охраной;

· установление влияния грунтовых вод на водный и солевой режимы и продуктивность орошаемых земель, контроль загрязнения водных источников;

· определение гидродинамических параметров (коэффициентов фильтрации, проводимости, водоотдачи, инфильтрации, испарения и др.) для проведения прогнозных гидрогеолого-мелиоративных расчетов;

· составление баланса грунтовых вод с целью количественной оценки режимообразующих факторов;

· оценка эффектив­ности действия и работоспособности отдельных элементов открытых и закрытых осушительных систем и систем в целом, повсе­дневно проверка их состояние и выявление неисправностей;

· прогнозы режима подземных вод, в том числе ежегодный прогноз вегетационного уровня грунтовых вод и его колебаний под влиянием орошения в течение вегетационного для разработки конкретных технических и эксплуатационных мероприятий как по его снижению, так и поддержанию на оптимальной глубине;

· оценка достоверности гидрогеологических прогнозов мелиоративных расчетов, определение причин расхождения расчетных и фактически наблюдаемых данных с целью совершенствования методов расчета;

· решение различных задач по практической реализации технических и эксплуатационных мероприятий на орошаемых землях водопользователей. Перио­дическая информация органов сельского и водного хозяйства о мелиоративном состоянии орошаемых и осушаемых земель и выдача предложений по регулированию водного режима;

· составление кадастра мелиоративного состояния; оценка принятых для дан­ных условий норм проектирования систем и на­копление материалов для их уточнения.

Для решения указанных задач служба выполняет комплекс наблюдений за уровнем, химическим составом, минерализацией и температурой грунтовых и подстилающих их напорных вод (при наличии их связи) орошаемых территорий прилегающих к ним неорошаемых земель.

Гидрогеологические и почвенно-мелиоративные данные в купе с результатами, полученными в ходе гидрометеорологических, гидрологических, фенологических изысканий образуют достаточно обширный массив. К данным исследований окружающей среды прибавляются результаты геодезических измерений, производственных исследований технологической надежности сооружений, измерений количества потребляемых ресурсов, а также экономические показатели анализа хозяйственной деятельности и многие другие. Для того, чтобы использовать эту информацию в производственных целях, необходимо их систематизирование в рамках единой базы данных водохозяйственной системы.

Список используемой литературы

1. Даишев Т.Д. и др. Справочник по эксплуатации мелиоративных систем Нечерноземной зоны РСФСР. –Л.: Агропромиздат. Ленингр.отделение,1987 г.- 263 с.

2. Кац Д.М., Пашковский И.С. Мелиоративная гидрогеология: Учебники и учебные пособия для вузов. М.: Агропромиздат.1988 г.- 256 с.

3. Натальчук М.Ф., Ольгаренко В.И., Сурин В.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем: Учебники и учебные пособия для вузов.- М.:Колос, 1995.-320 с.

4. Недрига В.П. и др. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика:- М.:Стройиздат,1983.-543 с.

5. Соколов А.А., Шикломанов И.А. Межзональное перераспределение водных ресурсов. –Ленинград: Гидрометиздат, 1980 г.-375 с.

6. Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель. –Ленинград: Гидрометиздат, 1975 г.-473 с.

7. Шаров И.А. Эксплуатация гидрмелиоративных систем. М.:Колос,1967.-384 с.

8. Шаумян В.А. Основы эксплуатации оросительных и осушительных систем. М.:Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1956 г.-461 с.

4.1.Создание банка данных для инженерно-экономических расчетов на эксплуатируемых объектах

Решение задач статистического анализа, наиболее распространенных при инженерно-экономических расчетах на стадии проектирования и при эксплуатации водохозяйственных систем, связано со значи­тельными объемами вычислений. Проведение реальных много­вариантных статистических расчетов без использования ком­пьютера практически невозможно. Это, главным образом, относится к задачам корреляционно-регрессионного анализа и статисти­ческого прогнозирования.

В статистическом анализе можно выделить два основных на­правления. Одно из них представляет собой статистическое опи­сание (описательная статистика) какого-либо явления на ос­нове только тех данных, которые были собраны. Например, к методам статистического описания относится представление данных в виде различных типов таблиц и графиков, которые служат как бы фотографиями исследуемого явления в различ­ных ракурсах. Эти методы также включают получение обобщен­ных показателей, характеризующих свойства и структуру ис­следуемых данных. Описательная статистика упорядочивает и систематизирует имеющуюся информацию, облегчает понима­ние изучаемого явления. Наиболее ярким примером статисти­ческого описания служат результаты многолетнего распределение стока, пред­ставленные в виде соответствующих таблиц, графиков и показателей.

Другое направление статистического анализа (аналитичес­кая статистика) — обработка собранных данных с целью про­ведения анализа и получения статистических выводов отно­сительно исследуемого массового явления. При этом изучаемое явление, как правило, характеризуется боль­шим массивом данных, чем участвует в обработке. Решающую роль здесь играют математико-статистические методы. Они позволяют анализировать и интерпретировать массивы полученных данных независимо от их качественного содер­жания. Например, это могут быть значения показателей, от­ражающих различные массовые явления в экономике и биз­несе. Массовым явлениям соответствуют статистические совокупности, в рамках которых они проявляются.

В любом случае для расчетов требуется некая статисти­ческая или генеральная совокупность данных, представленных в цифровом виде. Статисти­ческая совокупность — это масса отдельных качественно од­нородных единиц или элементов, объединенных по единым информационным признакам в банк(базу) данных.

Единицы генеральной совокупности могут характеризоваться некоторым варьирующим признаком, который изменяется от одной единицы совокупности к другой. Признаки могут иметь количественное и качественное содержание. Количественные измерения значений признака, а также различных, обобщен­ных показателей совокупности представляют собой исходные данные для статистического анализа. Анализируемые данные можно разделить на две основные категории — дискретные и непрерывные. Дискретные данные выражаются в виде целых положительных чисел. Они используются для кодирования и подсчета каких-либо единиц. Непрерывные данные непрерыв­но заполняют некоторый промежуток. Они получаются при измерении непрерывных переменных (например, времени, га­баритов изделий и т. д.).

Численные данные классифицируются по уровням изме­рения, которые определяют тип шкалы измерений. Выделяют шкалу наименований, порядковую шкалу, шкалы интервалов и отношений. Шкала наименований используется для описания качественных данных, характеризующих принадлежность элементов совокупности к каким-либо классам или категори­ям; порядковая шкала — для упорядочения (ранжирования) объектов; шкалы интервалов и отношений — для определе­ния меры различия между значениями признака. С помощью последних можно измерять, на сколько (шкала интервалов) и во сколько раз (шкала отношений) значение признака, ха­рактеризующего одну единицу совокупности, превосходит зна­чение признака для другой единицы. Использование типа шка­лы зависит от содержания измеряемого признака. Если он носит качественный характер, то прибегают к шкалам наименова­ний и порядка (качественные данные), если количественный — к шкалам интервалов и отношений (количественные данные).

По источникам получения данные можно классифицировать как первичные и вторичные. Первичные данные собираются непосредственно в результате проведения специально ори­ентированных наблюдений и экспери­ментальных исследований. Вторичные данные собираются из различных информационных источников - периодических пе­чатных изданий. Вторичные данные всегда предварительно собираются, записываются и публично представляются в оп­ределенной форме. Первичные данные, как правило, более адекватны анализируемой проблеме, однако их получение менее удобно и требует больших затрат по сравнению со вто­ричными.

Для выборочного метода важнейшим условием является реп­резентативность (представительность) выборки. Она означает, что выборка должна в максимальной степени отражать свой­ства и структуру генеральной совокупности. Репрезентативность достигается с помощью объективного отбора, т. е, принципа равных возможностей попадания в выборку единиц генераль­ной совокупности.

Источники получения данных должны быть транспорентными, а способы получения данных в результате исследований должны быть достоверными. Тип выборки определяется способом отбора данных. Если из генеральной совокупности элементы, состав­ляющие выборку, отбираются случайным образом, то такой отбор называется случайным, или рендомизированным. В ре­зультате формируется массив данных, который может быть основой для создания информационного банка. Например, для предприятия промышленного водоснабжения требуется следующий массив:

· Проценты распределения экологических платежей;

· Коэффициенты индексации;

· Коэффициенты экологической значимости;

· Добавочные коэффициенты мест размещения отходов;

· Вид топлива и нормативы платы;

· Баланс водопотребления и водоотведения предприятия ;

· График отбора проб и проведения химических анализов;

· Перечень выпусков предприятия;

· Сведения о составе поступающих и очищенных сточных вод;

· Данные об очистных сооружениях сточных вод;

· Сброс сточных вод по предприятиям за несколько лет;

· Сброс сточных вод по водным объектам за несколько лет .

Понятие – банк(база) данных для водохозяйственных расчетов – включает в себя, прежде всего организацию, формирование, ведение, обеспечение учета, систематизацию и хранение гидрогеологической, гидрологической и гидрометеорологической информации и технологической информации о водных объектах, включая формирование, ведение и эксплуатацию территориального банка цифровой информации, цифровой информации о водных объектах, лицензировании недро- и водопользования, о результатах деятельности государственного контроля, экспертизы и охраны природных ресурсов. К примеру, обширный банк фактических данных, накопленных в результате масштабных экспериментальных и полевых исследований процессов, происходящих при мелиорации на различных территориях, позволил дать серьезные теоретические обобщения по проблемам взаимодействия человека и природы при мелиорации земель, сформулировать концепции повышения продуктивности мелиорированных агроландшафтов, водообеспечения и водоотведения в сельском хозяйстве, экосистемного водопользования.

На современном этапе развития отрасли применение информационных банков данных необходимо, прежде всего, для:

· разработки и внедрения информационных электронных баз данных по нормативно-правовой документации в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов, порядка формирования и ведения эколого-мелиоративного мониторинга природных и техногенных объектов;

· внедрения и обслуживания расчетных программ для предприятий и проектных организаций, решающих задачи определения допустимых воздействий на окружающую среду;

· внедрения информационной системы экологического менеджмента предприятий в соответствии с действующим природоохранным законодательством Российской Федерации и требованиям системы ГОСТов Р, ИСО 400.

· внедрения комплексных информационных систем, обеспечивающих решение задач по всем основным направлениям водохозяйственной деятельности: учет и контроль, моделирование, анализ и прогноз развития ситуации, экспертиза проектов и принятие управленческих, технических, технологических и инвестиционных решений на уровне эксплуатационного предприятия.

Электронная форма подготовки и обращения практически всех вновь создаваемых управленческих документов и обосновывающей документации, а также ведение соответствующих баз и банков данных позволяет в настоящее время резко расширить доступ к накапливаемому в системе управления опыту принятия всесторонне обоснованных решений. Одним из фундаментальных принципов при этом должен стать принцип сохранения и воспроизводства информационной базы принятых решений. Организационной формой для решения этой задачи является создание упомянутого выше единого фонда управленческой документации.

Введение нормативных требований по обязательному использованию информационных ресурсов является формальным регулятором информационных процессов. Другим аспектом необходимости применения информационных банков данных является способ их обработки.

Сложность и дороговизна экспери­ментов и физических моделей процессов водораспределения по элементам ландшафта и сооружениям ВХС, невозможность учета всех действующих в натуре факторов, а в ряде случаев невозможность достижения одновременно динами­ческого и химического подобия не позволяют применить этого способа исследований. Поэтому основными методами исследо­вания сложных физических процессов водораспределения и водопотребления в настоящее время становятся методы математического моделирования.

Под математическим моделированием понимается всестороннее математическое описание явления и исследование полученных урав­нений с помощью средств компьютерной вычис­лительной техники. При использовании методов математического моделирования не возникает проблем, аналогичных перечисленным вы­ше. Однако имеется ряд особенностей в моделях, которые исполь­зуются в инженерной практике водоохраны. Они могут быть подраз­делены на следующие типы:

1) модели детерминированных процессов при полной априорной информации об их параметрах;

2) модели детерминированных процессов при неполной априорной информации о па­раметрах модели (не известны начальные условия при известных дифференциальных уравнениях, не известны некоторые коэффициен­ты дифференциальных уравнений и др.);

3) процесс является детер­минированным, и информация о нем не искажена, но вид модели про­цесса априорно неизвестен;

4) о процессе априорно ничего не извест­но и поступающая информация оказывается искаженной различными помехами.

В настоящее время наиболее разработаны методы и средства для первых двух типов моделей. Посредством таких моделей производится обработка банка данных для создания научных основ охраны вод суши от истощения и загрязнения. Метод математического моделирования применяется для прогнозирования обстановки на водохозяйственных системах в целях оптимального управления режимом и ресурсами вод, для совершенствования функционирования водохозяйственных систем и развития с позиций рационального природопользования и решения социальных задач.

Список используемой литературы

1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.:Агропромиздат, 1985.-351 с.

2. Голованов А.И. Введение в природообустройство. –М: Издательство МГУП, 1998 .- 24 с.

3. Соколов А.А., Шикломанов И.А. Межзональное перераспределение водных ресурсов. –Ленинград: Гидрометиздат, 1980 г.-375 с.

4. Соколов А.А. и др. Методы изучения и расчета водного баланса. –Ленинград: Гидрометиздат, 1981 г.-397 с.

5. Сулицкий В.Н. Методы статистического анализа в управлении: Учебн. Пособие. –М.:Дело, 2002.-520 с.

6. Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель. –Ленинград: Гидрометиздат, 1975 г.-473 с.

7. Юшманов О.Ю. и др. Комплексное использование и охрана водных ресурсов: Учебники и учебные пособия для вузов.- М.:Агропромиздат, 1985.-303 с.

4.2.Методы прогнозирования параметров внешней среды при составлении текущих и перспективных водохозяйственных балансов. Плановое водопользование.

Переходный этап в экономики, в рамках которого происходят ключевые изменения структуры органов и ме­тодов управления на разных уровнях иерархии водохозяйственного производства, характерен тем, что вырабатывается потенциал для развития отрасли и обеспечение эффективности ее функционирования. В этом аспекте планирование и прогнозирование водоподачи и водопотребления и в будущем остается приоритетным направлением производственного процесса, достаточно сказать, что так формулируется один из разделов основных задач фундаментальных исследований Академии Наук РФ. Прогнозирование изменения количествен­ных характеристик наличия водных ресурсов в данном месте в заданный момент времени необходимо для: экономической оценки возможных сценариев действий предприятия и принятия обоснованных хозяй­ственных решений, оценки влияние реализуемых мероприятий на экономические показатели других предприятий и регионов и их эколо­гическую ситуацию, на спрос и потребление продукции и др.

Прогнозирование - это исследование возможного состояния объекта в будущем и(или) путей и сроков достижения этих состояний.

Состояние объектов ВХК определяется воздействием совокупности факторов (преимущественно природных), которые называют условиями эксплуатации. По условиями эксплуатации ВХК выделяют следующие основные природные зоны: пустынная (аридная), сухостепная, степная (субаридная), нечерноземная (гумидная). Способы эксплуатации в этих зонах отличаются и зависят от прогнозных гидрометеорологических, гидрологических и гидрогеологических расчетов. Сложность реальных природных условий, определяющих водообеспеченность различных элементов ВХК, в силу перечисленных особен­ностей систем никогда не может быть учтена при оценочных построениях и расчетах в полной мере, а сами эти условия могут быть изучены только с той или иной степенью приближения. Поэтому достоверность прогнозных расчетов по определению водообеспеченности систем должна определяться допустимыми отклонениями от реальных величин влагозапасов и условиями формирования стока.

Принципы прогнозирования требуют обеспечить научную обоснованность и системный подход к решению поставленных задач, адекватность и соответствие расчетных методов и моделей тем реальным экономическим процессам и явлениям, развитие которых прогнозируется. Если плановые показатели конкретны и однозначны, а требование к их достижению носит директивный и адресный характер, то прогнозные по­казатели имеют вероятностный характер и разрабатываются для несколь­ких, альтернативных вариантов, из которых по избранному критерию оп­тимальности, потом выбирается наиболее предпочтительный. Поэтому прогноз является первым этапом планирования, на котором анализируются и оцениваются тенденции развития рассматриваемых процессов в исходном, базовом периоде и предполагаемые их изменения под воздей­ствием тех или иных факторов в будущем. По итогам анализа появляется возможность принять научно обоснованное решение поставленной эко­номической задачи и определить конкретные пути достижения постав­ленных целей, а также объемы необходимых ресурсов.

Указанные принципы прогнозирования и планирования реализуются в практических расчетах с помощью соответствующих методов расчета: системного анализа, программно-целевого, балансового, нормативного, экономико-математического и некоторых других.

В прогнозировании используют так называемые фактографические (формализованные методы: статистические, методы аналогий и опере­жающие методы исследования, а также интуитивные (экспертные мето­ды оценки качественных сдвигов (реже количественных показателей при развитии тех или иных процессов в будущем: метод опроса и анализа мнений экспертов с прямой и с обратной связью, метод коллективной генерации идей (мозговой атаки ) и др.

Наиболее широко в планово-прогнозных расчетах используется балан­совый метод, представляющий собой систему расчетов, позволяющую увязать и сбалансировать потребности в продукции и ресурсах с возмож­ностями их получения, производства или завоза из других регионов.

При обосновании и в расчетах показателей плана широко использует­ся нормативный метод, основанный на использовании норм и нормати­вов, в пределах которых должны совершаться простейшие, первичные социально-экономические явления и процессы. Основные виды исполь­зуемых норм и нормативов следующие: затрат труда расхода и запасов сырья, топлива и других ресурсов, капитальных вложений, использования производственных мощностей, эффективности производства финансо­вые, социальные и экологические нормы и нормативы.

Метод моделирования часто используется совместно с методами ма­тематического программирования, особенно для решения задач управле­ния или планирования, рассчитанных на поиск экстремума - производст­во планового объема продукции с минимальными затратами и т. п.

Широко в планировании используются и методы математической ста­тистики: корреляционный анализ, исследование операций и других, по­зволяющих определить характер связи и степень зависимости (тесноты связи) между различными явлениями и процессами в экономике.

В прогнозных расчетах исполь­зуются статистические и экспертно-аналитические методы. Наиболее широкое применение среди первых нашли методы корреляционно-регрессионного анализа используемые в программном обеспечении (EXCEL. Mathcad. SPSS. Statistica и др.).

При выполнении прогнозных расчетов необходимо использовать соответствующие нормативные документы, утвержденные или согласованные в установленном порядке. Определение расчетных гидрологических характеристик должно основы­ваться на данных гидрометеорологических наблюдений, включая регулярные наблюдения последних лет, опубликованных в официальных документах Госкомгидромета РФ. Дополнительно учитывают данные инженерно-гид­рометеорологических изысканий, проводимых при недостаточной гидрометео­рологической изученности исследуемого района.

Состав и методы инженерно-гидрометеорологических изысканий определяют ведомственными доку­ментами. Кроме того, следует использовать достоверные данные наблюдений за гидрологическими характеристиками по архивным, литературным источникам и другим материалам, относящимся к периоду до начала регулярных наблю­дений. При этом необходимо указать источник, на основании которого уста­новлена гидрологическая информация до начала регулярных наблюдений, и провести тщательную оценку достоверности и точности полученных ма­териалов. При необходимости оценивают степень надежности данных гидоометрических наблюдений.