1
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ИНСТИТУТИ,
ТОШКЕНТ АРХИТЕКТУРА-ҚУРИЛИШ ИНСТИТУТИ ВА ТОШКЕНТ
ТЕМИР ЙЎЛ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ
ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 16.07.2013.Т.23.01
РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ИНСТИТУТИ
МУРАДОВ РУСТАМ АНВАРОВИЧ
СУВ ИСТЕЪМОЛЧИЛАРИ УЮШМАЛАРИДА
ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ТИЗИМЛАРИДАН
ФОЙДАЛАНИШНИНГ ТЕХНОЛОГИК АСОСЛАРИ
06.01.02 - Мелиорация ва суғорма деҳқончилик
(техника фанлари)
ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2015
2
УДК 631.6.03:631.585 (575.16.172) (043.3)
Докторлик диссертацияси автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата докторской диссертации
Content of the abstract of doctoral dissertation
Мурадов Рустам Анварович
Сув истеъмолчилари уюшмаларида ирригация ва мелиорация тизимларидан
фойдаланишнинг технологик асослари………………………………………….3
Мурадов Рустам Анварович
Технологические основы эксплуатации ирригационных и мелиоративных
систем в ассоциациях водопотребителей………………………………………29
Muradov Rustam Anvarovich
Technological bases of operation and maintanace of irrigation and drainage
systems in water consumers associations………………...………………………55
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of published works…………………………………………………………..77
3
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ИНСТИТУТИ,
ТОШКЕНТ АРХИТЕКТУРА-ҚУРИЛИШ ИНСТИТУТИ ВА ТОШКЕНТ
ТЕМИР ЙЎЛ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ ҲУЗУРИДАГИ
ФАН ДОКТОРИ ИЛМИЙ ДАРАЖАСИНИ БЕРУВЧИ 16.07.2013.Т.23.01
РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ИНСТИТУТИ
МУРАДОВ РУСТАМ АНВАРОВИЧ
СУВ ИСТЕЪМОЛЧИЛАРИ УЮШМАЛАРИДА
ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ ТИЗИМЛАРИДАН
ФОЙДАЛАНИШНИНГ ТЕХНОЛОГИК АСОСЛАРИ
06.01.02 - Мелиорация ва суғорма деҳқончилик
(техника фанлари)
ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент – 2015
4
Докторлик диссертацияси мавзуси Ўзбекистон Республикаси Вазирлар
Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида 30.09.2014/В2014.5.Т355 рақам
билан рўйхатга олинган.
Докторлик диссертацияси Тошкент ирригация ва мелиорация институтида
бажарилган.
Докторлик диссертациясининг тўлиқ матни Тошкент ирригация ва мелиорация
институти, Тошкент архитектура-қурилиш институти ва Тошкент темир йўл муҳандислари
институти ҳузуридаги фан доктори илмий даражасини берувчи 16.07.2013.Т.23.01 рақамли
фан
доктори
илмий
даражасини
берувчи
илмий
кенгаш
веб-саҳифасида
tiim.uz/tadqiqotchi/dissertatsiya манзилига жойлаштирилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз) веб-саҳифада
tiim.uz/tadqiqotchi/avtoreferat манзилига ва «ZIYONET» Ахборот-таълим порталида
www.ziyonet.uz манзилига жойлаштирилган.
Илмий
маслаҳатчи:
Бараев Фридун Ахмедович
техника фанлари доктори, профессор.
Расмий
оппонентлар:
Икрамов Рахимжан Каримович
техника фанлари доктори, профессор
Безбородов Герман Александрович
техника фанлари доктори
Мягков Сергей Владимирович
техника фанлари доктори, профессор
Етакчи
ташкилот:
Тошкент давлат аграр университети
Диссертация ҳимояси Тошкент ирригация ва мелиорация институти, Тошкент
архитектура-қурилиш институти ва Тошкент темир йўл муҳандислари институтлари
ҳузуридаги 16.07.2013.Т.23.01 рақамли илмий кенгаш асосидаги бир марталик илмий
кенгашнинг « 31 » март 2015 йил соат 14
00
даги мажлисида бўлиб ўтади (Манзил: 100000,
Тошкент, Қори Ниёзий кўчаси, 39-уй. Тел: (99871) 237-46-68; Факс: (99871) 237-38-79,
e-mail: admin@tiim.uz).
Докторлик диссертацияси Тошкент ирригация ва мелиорация институти Ахборот-
ресурс марказида 01 рақами билан рўйхатга олинган, диссертация билан АРМда танишиш
мумкин (Манзил: 100000, Тошкент, Қори Ниёзий кўчаси, 39-уй. Тел: (99871) 237-19-45,
e-mail: admin@tiim.uz).
Диссертация автореферати 2015 йил «27» февралда тарқатилди.
(2015 йил 27 февралдаги № 01 рақамли реестр баённомаси).
М.Х.Ҳамидов
Фан доктори илмий даражасини берувчи бир
марталик илмий кенгаш раиси, қ.-х.ф.д., профессор
И.А.Ахмедходжаева
Фан доктори илмий даражасини берувчи бир марталик
илмий кенгашнинг илмий котиби, т.ф.н., доцент
А.Т.Салоҳиддинов
Фан доктори илмий даражасини берувчи бир марталик илмий
кенгаш
ҳузуридаги илмий семинар раиси, т.ф.д., профессор
5
ДОКТОРЛИК ДИССЕРТАЦИЯСИ АННОТАЦИЯСИ
Ишнинг долзарблилиги ва зарурияти.
Ривожланган мамлакатлар
(АҚШ, Япония, Испания, Франция ва бошқалар) тажрибаси ер эгалари орасида
сув-ер ресурсларини бошқаришдаги энг самарали орган - нодавлат, нотижорат
ва жамоавий ташкилотлар эканлигини кўрсатади. Бундай ташкилотларнинг
фаолияти жойлашиши, хўжаликнинг тури ва ўлчамидан қатъий назар сув
ресурсларини адолатли тақсимланишига, сувни ноқонуний олишнинг олдини
олишга, суғориш суви йўқотишларни камайишига, канал, дренаж ва бошқа
инфраструктурага техник хизмат кўрсатиш сифатини яхшилашга қаратилган.
Ўзбекистонда янгидан ташкил этилган сув истеъмолчилари уюшмаси
(СИУ) – давлат ва сув истеъмолчилари ўртасидаги сув ресурсларини
бошқарувчи ва асосий бўғин ҳисобланади. Шунинг учун суғорма
деҳқончиликда сув ресурларини тежаш ва уюшма аъзоларни сув соҳасидаги
фаолиятини мувофиқлаштириш учун СИУни замонавий суғориш техника ва
технологиялар ҳамда сув-ер ресурсларни бошқариш бўйича усул ва воситалар
билан таъминлаш керак.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2013 йил 19 апрелдаги
«Суғориладиган ерларнинг мелиоратив ҳолатини яхшилаш ва сув
ресурсларидан оқилона фойдаланиш чора-тадбирлари тўғрисида»ги ПФ-1958-
Фармони, Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамасининг 2013 йил 19
мартдаги «Ўзбекистон Республикасида сувдан фойдаланиш ва сув истеъмоли
тартиби тўғрисидаги Низомини тасдиқлаш» тўғрисидаги №82-сон қарори
мазкур илмий-тадқиқот ишларни бажаришга хизмат қилади. Ушбу вазифалар
тезкор сувдан фойдаланиш режаларини ишлаб чиқиш ва қишлоқ хўжалиги
экин майдонларини мақбуллаштириш усулларини жорий этиш, тупроқнинг
намлик динамикасини башорат қилиш усуллари асосида агротехник ва
мелиоратив тадбирларни қўллаш самарадорлигини ошириш, лазерли текислаш
тадбирларини лойиҳалаштириш ва амалга ошириш технологияларини
модернизациялаш орқали сув танқислигини юмшатишга қаратилгандир.
Тадқиқотнинг Ўзбекистон Республикаси фан ва технологиялар
тараққиётининг устувор йўналишларига мослиги.
Ушбу тадқиқотлар
Ўзбекистон Республикаси фан ва технологиялар тараққиётининг устувор
йўналишларига мос ҳолда ИТД-7 «Табиатдан оқилона фойдаланиш ва
экология; сув ресурсларини бошқариш ва улардан оқилона фойдаланиш
усулларини такомиллаштириш» дастури асосида бажарилган.
Диссертация мавзуси бўйича халқаро илмий-тадқиқотлар шарҳи.
Қишлоқ хўжалик экинларини суғоришда сув танқислиги ортиб
бораётганлигини ҳисобга олган ҳолда ирригация ва мелиорация тизимлардан
самарали фойдаланишнинг технологик асосларини тадқиқ қилиш, уларнинг
ишончлилиги
ва
барқарорлиги
ошириш,
лойиҳалаш
усулларини
такомиллаштириш бўйича тадқиқотлар АҚШ, Россия, Хитой, Голландия каби
мамлакатларда бу борада кенг қамровли тадқиқотлар олиб борилиб, юқори
натижаларга эришилган.
Сув ресурсларини бошқариш бўйича халқаро институти (IWMI),
6
Ирригация ва дренаж бўйича халқаро қўмита (ICID), Москва давлат табиатни
муҳофаза қилиш университети (МГУП), Агрофизика институти (АФИ), ФАО
(Food and Agriculture Organization) ва бошқа етакчи илмий марказлар
томонидан олиб борилаётган тадқиқотлар сув ресурслар танқислигининг
салбий оқибатларини камайтиришга, суғориладиган майдондаги тупроқни
намлигини бошқариш жараёнини мақбуллаштиришга, ирригация ва
мелиорация жараёнларини ҳамда иқтисодий–математик моделлаштиришни
қўллаш
орқали
суғоришнинг
мақбул
параметрларини
аниқлашга
йўналтирилган тадқиқотлар амалга оширилмоқда.
Республикамизда фермер ва деҳқон хўжаликларида экинларни суғориш
режаларини тезкор ишлаб чиқиш, қишлоқ хўжалигида экин майдонларини
мақбуллаштириш ҳамда систематик ётиқ зовур (СЁЗ) таъсиридаги худудларда
турли агротехник ва мелиоратив тадбирларни қўллашда тупроқнинг
намлигини ўзгаришини моделлаштириш, ерларни текислаш ишларини
лойиҳалаш ва технологиясини такомиллаштиришга алоҳида эътибор қаратиш
муҳим аҳамият касб этмоқда.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Суғориш ва зах қочириш
тизимларидан
фойдаланишнинг
технологик
асосларини
яратишга,
Ўзбекистонда бир қанча етук олимлар томонидан илмий изланишлар олиб
борилган. ТИМИ ва Ирригация ва сув муаммолари илмий-тадқиқот
институтида узоқ йилларда буён сув ресурслари танқислиги шароитида
суғориш ва зах қочириш тадбирларини мақбуллаштириш бўйича ишлар олиб
борилмоқда.
Суғориш тартибини ҳисоблаш усуллари (А.Н. Костяков ва бошқалар)
биологик мақбул суғориш меъёрларига асосланган бўлиб, бу эса сув таъминоти
чекланган шароитига ҳар доим ҳам мос келмайди. Шунинг учун ҳозир
қўлланилаётган сувдан фойдаланиш режаси (И.А. Шаров, Н.А. Янишевский,
М.Ф. Натальчук, Х.А. Ахмедов, Б.С.Серикбаев) билан бир қаторда сув
истеъмолчиларни сувга товар сифатида қарайдиган, ўз ичига сувни тақсимлаш
ва иқтисодий самарага эришувчи сувдан фойдаланиш усулларни (В.А.
Духовный, Н.Н. Мирзаев, Ф.А. Бараев, С. Кирда, Д.Р.Ниелсон, Л.К.Хенг)
жорий этишга талаб ортмоқда.
Бугунги кунда минтақада сув ресурслари заҳираси чекланганлиги
суғориш майдонларида тупроқ намлигини бошқариш бўйича янада аниқроқ ва
математик жиҳатдан асосланган усулларни ишлаб чиқиш талаб этилмоқда. Шу
давргача бу соҳадаги ўтказилган илмий изланишларда (С.Ф.Аверьянов, Ф.Б.
Абуталиев, М.Б. Баклушин, С.В. Нерпин, В.М. Шестаков, А.Ф. Чудновский,
М.Г. Маккарти, Б. Ловейс) СЁЗ билан турли агротехник ва мелиоратив
тадбирларнинг уйғунликдаги таъсири ўрганилмаган.
Ерларни текислаш ишларини лойиҳалашда чўкувчанлик ҳодисаларни
эътиборга олмаслик такрорий текислаш ишларини ўтказиш заруриятини
келтириб чиқаради. Мавжуд ер текислаш ишларини лойиҳалаш усуллари ва
технологияларда (В.Мартенсен, Н.И. Самсонова, Х.К. Газиев, А.Н. Ляпин,
Р.Х.Базаров, Д.П. Карлтон) тупроқнинг чўкувчанлиги, турли конфигурацияли
суғориш майдонидаги ишлар ҳажмини минималлаштириш масалалари
7
инобатга олинмаган.
Диссертация тадқиқотининг илмий-тадқиқот ишлари режалари
билан боғлиқлиги.
Тадқиқотлар Ўзбекистон Республикаси Қишлоқ ва сув
хўжалиги вазирлигининг 2003 йилдаги «Сув истеъмолчилари уюшмалари
фаолиятини такомиллаштириш бўйича услубий қўлланмаларни ишлаб чиқиш
ҳамда фермер ва деҳқон хўжаликларга сувни етказиб бериш бўйича
эксплуатацион харажатларини қоплаш ҳисоблари» мавзусидаги ҳамда
Тошкент ирригация ва мелиорация институтининг 2006-2013 йилларга
мўлжалланган илмий-тадқиқот ишлари режасига мувофиқ бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади.
Диссертация ишининг мақсади Ўзбекистонда
СИУлар учун суғориш сувлари танқислиги ортиб бораётган шароитда суғориш
ва зах қочириш тизимларидан фойдаланишнинг илмий асосланган технологик
асосларини ишлаб чиқиш.
Мақсадга
эришиш учун ишда қуйидаги
тадқиқот вазифалари
қўйилди
:
сув ресурслари танқислиги шароитида сувдан фойдаланиш режасини
тезкор тузатиш услубини ишлаб чиқиш;
суғориш суви танқислигида қишлоқ хўжалик экинлари майдонини
тезкор мақбуллаштириш услубини ишлаб чиқиш;
сув танқислиги даражасини инобатга олган ҳолда қишлоқ хўжалик
экинлари майдони ва суғориш суви ҳажмларини мақбуллаштириш услубини
ишлаб чиқиш;
автоморф тупроқларда намликни башоратлаш учун математик модел
яратиш;
тупроқни юза қисмидаги намлик оқими миқдорини аниқлаш;
СЁЗ таъсирида сизот сувлар сатҳининг ўзгаришини кузатиш;
СЁЗ фильтрацион қаршилиги ва сарфи динамикасини баҳолаш;
суғориладиган майдонларда қўлланилаётган агротехник ва мелиоратив
тадбирларни инобатга олган ҳолда ҳажмий намлик моделини ишлаб чиқиш;
тупроқларни чўкувчанлик хоссасини инобатга олиб, ер текислаш
ишларини лойиҳалаштириш услуби ва технологиясини такомиллаштириш.
Тадқиқот объектлари
сифатида Тошкент вилояти, Қуйи Чирчиқ тумани
«Сайрам суви» ва «Қорасув» СИУ, Сурхондарё вилояти, Қумқўрғон тумани
«Н.Мирзаев» номли СИУ, Сурхондарё вилояти, Жарқўрғон тумани «Сурхон»
СИУ, Жиззах вилояти, Зомин тумани «Ғолиб суви» СИУ, Самарқанд вилояти,
Каттақўрғон тумани «Мадат сув-ЖРК» СИУ ва Сирдарё вилояти, Мирзаобод
тумани «Янгиобод» СИУларининг суғориладиган экин майдонлари танланган.
Тадқиқот предмети –
сув тақсимоти ва қишлоқ хўжалиги экинлари
майдонини мақбуллаштириш бўйича иқтисодий-математик моделлари,
намликни сақловчи тупроққа ишлов бериш технологиялари ва намликни
ўтказиш моделлари ҳамда чўкувчан грунтларда лазерли ер текислаш
технологиялари.
Тадқиқот усуллари
мавжуд фонд ва нашр этилган адабиётларни
умумлаштириш ва илмий таҳлил қилиш, Тошкент ирригация ва мелиорация
институти, ТИМИ қошидаги Ирригация ва сув муаммолари ИТИ, Пахта
селекцияси, уруғчилиги ва етиштириш агротехнологиялари ИТИ,
8
Тупроқшунослик ва агрокимё ИТИ услубий қўлланмаларига мос равишда
лаборатория ва дала шароитида тадқиқотларни ўтказиш, гидрологик,
гидрогеологик ва тупроқ-мелиоратив жараёнлар динамикаси ва йўналишини
замонавий техник мосламалар ва математик усуллар ёрдамида мониторинг
қилиш ва моделлаштиришларни ўз ичига олади.
Диссертация тадқиқотининг илмий янгилиги
қуйидагилардан
иборат:
турли сув таъминоти шароитида суғориш сувининг маҳсулдорлигини
ошириш ва сув-ер ресурсларидан самарали фойдаланишга эришувчи сувни
тақсимлаш услуби яратилган;
систематик ётиқ зовур таъсирида сизот сувлари сатҳи динамикасини
башорат қилиш бўйича услуб тайёрланган;
илк бор ўсимликнинг илдиз тизимини ривожланиши, тупроқни ҳайдов
қатлами ва сизот сувлари сатҳи чуқурлигини инобатга олган ҳолда
эвапотранспирация миқдорини аниқлаш усули ишлаб чиқилган;
илк бора систематик ётиқ зовур ва қўлланилаётган технологиялар:
анъанавий технология (илдиз – ҳайдов – ҳайдов ости қатламлар); қатлам-
қатлам юмшатиш (илдиз – ҳайдов ости қатламлар); тупроқда новегетация
даврида намликни тўплаш учун ерни чуқур юмшатиш (ҳайдов – ҳайдов ости
қатламлар) таъсирида тупроқ намлиги ўзгаришини башорат қилиш бўйича
услуб ишлаб чиқилган;
чўкувчан тупроқларда ер текислаш ишларини лойиҳалаштириш янги
усули ва технологияси яратилган.
Тадқиқотнинг амалий натижалари
қуйидагилардан иборат:
суғориш
сувининг
маҳсулдорлигини
ошириш
ҳамда
сув-ер
ресурсларидан самарали фойдаланиш учун қишлоқ хўжалиги экинлари
орасида сувни тақсимлаш, экин майдонларини мақбуллаштириш, қишлоқ
хўжалиги экинлари майдонлари ва улар орасидаги сувни тақсимлаш бўйича
турли сув таъминоти шароити учун иқтисодий-математик ЭҲМ дастурлари
ишлаб чиқилган;
автоморф тупроқлардаги намлик ўзгаришининг таккомиллаштирилган
моделлари таклиф этилган;
ўсимликнинг илдиз тизимини ривожланиши, тупроқ ҳайдов қатлами ва
сизот сувлари сатҳи чуқурлигини ҳисобга олган ҳолда, тупроқ юзасидаги оқим
миқдорини аниқлаш усули яратилган;
систематик ётиқ зовур таъсирида сизот сувлари сатҳи ўзгаришини
башорат қилиш модели таклиф этилган;
систематик ётиқ зовур фильтрацион қаршилиги ва сув сарфининг
ўзгариш формулалари ишлаб чиқилган;
систематик ётиқ зовур таъсирида суғориладиган ерларда тупроқ намлиги
ўзгаришини башоратлаш учун анъанавий; қатлам-қатлам юмшатиш; тупроқда
новегетация даврида намликни тўплаш технологиялари учун математик
моделлар, алгоритмлар ва ЭҲМ дастурлари таклиф этилган;
чўкувчан тупроқларда такомиллаштирилган ер текислаш ишларини
лойиҳалаштириш усули ва технологияси яратилган
.
9
Олинган натижаларнинг ишончлилиги
мелиоратив
жараёнларни
тадқиқ қилишда умумқабул қилинган илмий услублар, стандартлашган ва
ишлаб чиқариш ҳамда дала шароитида апробациядан ўтган тадқиқот
услубларнинг қўлланиши билан тасдиқланган. Хулосалар назарий
ҳисоблашларга мос келувчи экспериментал натижаларга асосланган.
Тадқиқот натижаларини назарий ва амалий аҳамияти
мелиоратив
жараёнлар йўналишини башорат қилиш ва уни бошқариш ҳамда
Ўзбекистоннинг суғориладиган ҳудудларида сув-ер ресурсларидан самарали
фойдаланиш технологик усулларини илмий асослашдан иборат. Тадқиқот
натижаларини қўллаш суғориш сувлари танқислигидан кўриладиган зарарни
камайтириш, агротехник ва мелиоратив технологияларни мақбуллаштиришга
ҳамда сув ресурслари танқислиги шароитида деҳқончиликнинг илмий
асосланган барқарор тизимини олиб боришга имкон беради.
Тадқиқот натижаларнинг жорий қилиниши.
Тадқиқотлар натижалари асосида ишлаб чиқилган сувдан фойдаланиш
режаларини тезкор тузиш ҳамда ерларни лазерли текислаш бўйича
технологиялар Ўзбекистон Республикаси Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги
тизимидаги корхоналарда жорий этилган. Сув танқислиги шароитида
анъанавий усулда жами даромад 435,9 минг сўм, таклиф этилган усулда эса
719,38 минг сўмни ташкил этган ва хўжаликларда иқтисодий самара гектарига
283,48 минг сўмга ошиши аниқланган (Ўзбекистон Республикаси Қишлоқ ва
сув хўжалиги вазирлигнинг 15.01.2015 й., 04/29-103-сонли маълумотномаси);
Диссертация натижалари Осиё тараққиёт банкининг «Донли экинлар
ҳосилдорлигини ошириш» лойиҳаси доирасида «Сайрам суви», «Қорасув»,
«Ғолиб суви» ва «Мадат сув-ЖРК» сув истеъмолчилари уюшмаларида жорий
этилган бўлиб, иқтисодий самара гектарига 10-15 АҚШ долларини ташкил
этган (Mott MacDonald Environmental Consultants Ltdнинг 26.01.2009 й.,
213905/01/012609-сонли маълумотномаси);
Тадқиқотлардан олинган назарий ечимлар «Ўзбекистон Республикасида
2013-2027 йилларда сув ресурсларидан оқилона фойдаланишнинг комплекс
тизимлари» лойиҳасида қўлланилиб келинмоқда (Ўзбекистон Республикаси
Қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлигининг 20.01.2015 й., 04/29-254-сонли,
«Сувлойиҳа» сув хўжалиги иншоотларни лойиҳалаш бирлашмасининг
2.12.2014 й., 02-13 ГСХ №02 -сонли маълумотномаси).
Ишнинг апробацияси.
Диссертация мавзуси бўйича асосий илмий
ҳолатлар ва натижалар халқаро ва минтақавий илмий-техник анжуманлар:
«Ўзбекистон Республикаси қишлоқ хўжалигида сув ва ресурстежамкор
технологиялар» халқаро илмий-амалий анжуманида (Тошкент, 2008 й.), «Сув
танқислиги ва бозор шароитига ўтиш даврида ер ва сув ресурсларидан
фойдаланишнинг долзарб муаммолари» мавзусидаги ёш олимларнинг 7 –
амалий анжумани (Тошкент, 2008 й.), «Мелиорация ва мелиоратив ҳолати
яхшиланган ерларнинг самарадорлигини ошириш» халқаро илмий-амалий
анжуманида (Минск, 2009 й.), «Ер ва сув ресурсларидан фойдаланишнинг
долзарб муаммолари» мавзусидаги ёш олимларнинг 8 – амалий анжумани
(Тошкент, 2009 й.), ТИМИ профессор-ўқитувчиларининг илмий-ишлаб
чиқариш анжуманларида (2008-2014 йй.), «Ўзбекистонда сув ресурсларидан
10
турғун фойдаланиш» Олий мажлис Сенати ва UNESCOнинг семинар-
треннингида, Осиё тараққиёт банкининг «Дон экинлари ҳосилдорлигини
ошириш», БМТ тараққиёт дастурининг «Суғориладиган ерларнинг мелиоратив
ҳолатини яхшилаш Жамғармаси салоҳиятини ошириш» лойиҳалари
доирасидаги тренингларда ва бошқа илмий йиғилишлар, конференциялар ва
симпозиумларда муҳокама қилинган.
Ишларнинг асосий материаллари илмий ҳисобот ва маърузалар сифатида
ТИМИ (2005-2014 йиллар), ЎзР ФА Сув муаммолари институти ва бошқа
ишлаб чиқариш ҳамда илмий ташкилотлар (2005-2011 йиллар) илмий
кенгашларида кўриб чиқилган.
Натижаларнинг эълон қилинганлиги.
Диссертация мавзуси бўйича
38
та мақола нашр этилган, ундан 12 таси маҳаллий ва 2 таси хорижий даврий
илмий нашрларда чоп этилган.
Диссертация тузилиши ва ҳажми.
Диссертация 200 варақ компьютер
текстида баён этилган бўлиб кириш, 3 қисм, хулоса ва иловадан иборат бўлиб
46 расм ва 20 жадвални ўз ичига олган. Библиография 277 та адабиётни ўз
ичига олган.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш қисмида
диссертация тадқиқотининг долзарблиги ва зарурияти
асосланган, тадқиқот мақсади ва вазифалари ҳамда объект ва предметлари
шакллантирилиб, Ўзбекистон Республикаси фан ва технологияси тарақ-
қиётининг устувор йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг илмий
янгилиги ва амалий натижалари баён қилинган. Олинган натижаларнинг
назарий ва амалий аҳамиятлари кенг очиб берилиб, тадқиқот натижаларини
жорий қилиш рўйхати, нашр этилган ишлар ва диссертациянинг тузилиши
бўйича маълумотлар келтирилган.
Биринчи қисмда
сув-ер ресурсларининг замонавий ҳолати ва улардан
суғорма деҳқончиликда фойдаланиш самарадорлигини ошириш истиқболлари
таҳлил қилинган, шу жумладан мелиорация тизимлари техник ҳолати, суғориш
ва заҳ қочириш муаммолари, суғориладиган ерлар сифат тавсифлари ҳамда
Ўзбекистон СИУларининг ривожланиш масалалари кўриб чиқилган.
Иккинчи қисмда
сув танқислиги шароитида сувдан фойдаланишнинг
иқтисодий-математик моделларини тузиш масалалари кўрилган, тезкор сувдан
фойдаланишнинг иқтисодий-математик моделлари ва сувдан фойдаланиш
режасини тузиш ва амалга оширишнинг мавжуд ёндашувлари таҳлил этилган,
сувдан фойдаланишнинг тезкор тадбирлари таклиф этилган.
СИУ аъзолари (сув истеъмолчилари ва сувдан фойдаланувчилари)
орасида хўжалик ички сув тақсимоти, назарий асосларини илк бор академик
А.Н. Костяков ва проф. Н.А. Янишевский томонидан яратган бўлиб тизим ва
хўжалик сувдан фойдаланиш режалари асосида амалга оширилади. Кейин-
чалик бу ишлар акад. И.А. Шаров, С.Р. Офенгендея, В.А. Шаумян, М.Ф. На-
тальчук, проф. Х.А. Аҳмедов, проф. Б.С. Серикбаев, т.ф.н. Н.Н. Мирзаев, проф.
Ф.А. Бараев ҳамда бошқа ҳорижий олимлар томонидан такомиллаштирилди.
Таклиф этилаётган иқтисодий математик модель фермер ёки деҳқон
11
хўжалигига сув танқислиги зарарини камайтириш ёки умуман бартараф
этишда қўлланиладиган тадбирлар мажмуасини жорий этишга имкон беради.
Модель асосида суғориш суви билан таъминланганлик билан қишлоқ
хўжалиги экинлари ҳосилдорлиги орасидаги боғланишни ифодаловчи
формула (Н.Н. Мирзаев) ётибди:
(1)
формулада
А
0
= 1,23К
1
К
2
К
3
, бу ерда К
1
- қишлоқ хўжалиги экинининг биологик
коэффициенти;
К
2
– иқлим коэффициенти; К
3
–тупроқ-мелиоратив шароитни
ҳисобга олувчи коэффициент;
У
iopt
,
У
i
– норматив ва факт суғориш меъёридаги
қишлоқ хўжалиги экинларининг ҳосилдорлиги, ц/га;
М
iopt
,
М
i
, – режавий ва
факт суғориш меъёрлари, м
3
/га;
i
–қишлоқ хўжалиги экин тури
.
Сув ресурслари танқислигида сувдан фойдаланиш режасини тезкор
тўғрилашнинг
иқтисодий-математик
модели.
Таклиф
этилаётган
тенгламалар тизими қуйидаги кўринишга эга:
(2)
бунда
G
max
– қишлоқ хўжалиги маҳсулотларини сотишдан олинадиган фойда,
сўм/ц;
P
i
–– қишлоқ хўжалиги маҳсулотларини сотиш нарҳи, сўм/ц;
C
i
––
қишлоқ хўжалиги маҳсулотларини ишлаб чиқишдаги харажатлар, сўм/ц;
Y
i
, F
i
– қишлоқ хўжалиги экинлари ҳосилдорлиги, майдони, ц/га, га.
Тажрибалар Худайназаров Ж.К. билан биргаликда 2008-2010 йй. 11
фермер хўжалиги ҳудудида 2 йўналишда ўтказилган. Бунда биришчи
йўналишдаги тажрибаларда сув билан таъминланганлик даражаси билан
ҳосилдорлик орасидаги боғлиқликни аниқлаш ҳамда иккинчи йўналишдаги
тажрибалар бешта экин орасида сувни тезкор тақсимлаш услубиётини
текшириб чиқишда бажарилди (1-жадвал.).
1-жадвал.
Сувдан фойдаланиш режасини таклиф этилаётган ва анъанавий
тезкор тўғрилаш усуллари бўйича бешта экинни суғориш
натижаларини солиштириш
Вариантлар
Пахта
Макка-
жўхори
Картош-
ка
Мош
Поми-
дор
Жами
Суғориш меъёри, м³/га
Биологик мақбул
Факт
5000
3500
3000
2500
2000
16000
Анъанавий усул бўйича
Ҳисоб
3500
2450
2100
2000
1400
11200
Таклиф этилаётган усул
Ҳисоб
5000
1189
3000
370
1641
11200
;
1
2
0
iopt
iopt
i
iopt
i
Y
M
M
Y
A
Y
n
nopt
opt
opt
ЛИМ
n
n
nopt
nopt
n
nopt
n
n
opt
opt
opt
opt
opt
opt
n
n
n
n
F
M
F
M
F
M
K
F
M
F
M
F
M
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
G
F
Y
C
P
F
Y
C
P
F
Y
C
P
...
...
1
.
..........
..........
..........
..........
..........
1
1
...
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
max
2
2
2
2
1
1
1
1
12
Ҳосилдорлик, ц/га
Биологик мақбул
Факт
36
68
150
12
102
Анъанавий усул бўйича
Ҳисоб
27
53
96
10
72
Назорат
28
52
91
9,0
74
Таклиф этилаётган усул
бўйича
Ҳисоб
36
35
150
5
84
Тажриба
38
32
152
4
81
Даромад, минг.сум/га
Биологик мақбул
Факт
1343,6
1349
2350
908
1290
7240,6
Анъанавий усул бўйича
Ҳисоб
73,82
826,5
397,3
718
684
3363,9
Назорат
822,8
789
226
563
730
3130,8
Таклиф этилаётган усул
бўйича
Ҳисоб
1343,6
199
2350
98
928
4918,2
Тажриба
1473,8
89
2422
-12
870
4842,8
Жадвал таҳлили биз таклиф этаётган усулни қўллаш максимал даромад
олиш мумкинлигини кўрсатмоқда.
Сув ресурслари танқислиги шароитида қишлоқ хўжалиги экин
майдонларини
оқилона
жойлаштиришнинг
иқтисодий-математик
модели.
Дала тажрибалари 2008-2010 йиллари 3 та фермер ва 2 та томорқа
хўжалиги ерларида ўтказилди. Бу масала қуйидаги тенгламалар тизими
ёрдамида ечилади:
(3)
бунда
f
i
–экин майдонининг умумий майдонга нисбати.
Қуйида келтирилган жадвал (2-жадвал) анъанавий ва биз таклиф этаётган
усуллар қўлланганида бешта экин майдонларини солиштиришга имкон беради.
Шунингдек, ушбу жадвалда ҳисобий ва дала тажрибаларда олинган факт
ҳосилдорлик ва даромад натижалари ҳам келтирилган.
2-жадвал
«Н.Мирзаев» СИУсида майдонларни мақбуллаштириш натижалари
Вариантлар
Беда
Макка-
жўхори
Кар-
тошка
Поми-
дор
Мош
Жами
Биологик
мақбул
Режалаштирилган
майдон, га
5
25
15
20
2
67
Режалаштирилган
суғориш меъёри,
м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
Анъанавий
усул бўйича
Ҳисобий суғориш
меъёри, м
3
/га
1470
3500
2870
2415
2058
N
n
i
N
Nopt
opt
opt
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
inor
N
i
iopt
i
i
i
F
F
F
f
F
F
f
F
F
f
F
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
1
2
2
1
1
1
1
max
1
.........
..........
)
(
13
Таклиф
этилаётган
усул бўйича
Ҳисобий майдон, га
44
10
7
3
3
67
Ҳисобий суғориш
меъёри, м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
Ҳосилдорлик, ц/га
Биологик
мақбул
Факт
80
61
135
120
14
Анъанавий
усул бўйича
Ҳисоб
44
32
71
63
7
Назорат
46
30
68
57
9
Таклиф
этилаётган
усул бўйича
Ҳисоб
80
61
135
120
14
Тажриба
78
56
115
110
18
Даромад, минг сум
Биологик
мақбул
Факт
2 400
6 863
23 085
17 520
7 000
56 868
Анъанавий
усул бўйича
Ҳисоб
1 320
3 600
12 141
9 198
3 500
29 759
Назорат
1 380
3 375
11 628
8 322
4 500
29 205
Таклиф
этилаётган
усул бўйича
Ҳисоб
21 120
2 745
10 773
2 628
10 500
47 766
Тажриба
20 592
2 520
9 177
2 409
13 500
48 198
Жадвал маълумотларига мувофиқ, бугунги кунда кўплаб фермер ва
томорқа эгалари томонидан қўлланилиб келинаётган анъанавий (тартибсиз)
усул эмас, балки биз таклиф этган усулга амал қилган хўжаликлар максимал
даромад олганлиги кўринмоқда.
Суғориш суви танқислиги шароитида қишлоқ хўжалиги экин
майдонлари ва суғориш ҳажмларини мақбуллаштиришнинг иқтисодий-
математик модели.
Арид минтақаси ва сув ресурслари ўзгарувчанлиги
шароитида максимал даромад олиш учун ҳам суғориш суви миқдори ҳам экин
майдонларини ўзгартириш лозим. Ушбу масалани ечиш учун турли сув
танқислиги шароитида экин майдонлари ва суғориш суви ҳажмларини
мақбуллаштиришнинг иқтисодий-математик модели ишлаб чиқилган бўлиб,
унинг асосида қуйидаги тенгламалар тизими ётибди:
(4)
бунда f
i
, w
i
– экин майдонининг умумий майдонга нисбати ҳамда экинга
бериладиган сувни умумий лимит ҳажмига нисбати.
Қуйида келтирилган умумлаштирилган 3-жадвал, 5та қишлоқ хўжалиги
экин майдони ҳамда уларга бериладиган суғориш суви миқдорини
мақбуллаштиришга имкон беради. Шунингдек, ҳосилдорлик ва даромадни
max
2
1
max
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
max
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
max
1
1
;
;
;
.........
..........
;
1
;
;
;
;
1
;
;
;
;
;
;
)
(
N
Nopt
N
N
N
Nopt
N
N
N
N
Nopt
opt
opt
opt
opt
opt
opt
N
n
i
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
iopt
N
i
iopt
i
i
i
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
F
F
W
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
14
ҳисобий ва дала тажрибалари асосидаги факт қийматлари ушбу жадвалда
келтирилган.
3-жадвал
Бешта экин майдони ва суғориш суви миқдорини мақбуллаштириш
Вариантлар
Беда
Маккажў-
хори
Кар-
тошка
Поми-
дор
Мош
Жами
Биологик
мақбул
Майдон, га
1
2,5
0,5
1
2
7
Суғориш
меъёри, м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
Анъанавий усул
Суғориш
меъёри, м
3
/га
1785
4250
3485
2932,5
2499
Таклиф
этилаётган усул
Майдон, га
2
1,5
1
0,5
2
7
Суғориш
меъёри, м
3
/га
2000
4300
4050
3400
2940
Ҳосилдорлик, ц/га
Биологик
мақбул
Факт
80
61
135
120
14
Анъанавий усул
Ҳисоб
73,8
56,2
119,4
111,4
12,8
Назорат
74,1
55,4
121,3
110,2
13,4
Таклиф
этилаётган усул
Ҳисоб
77,6
59,4
129,4
117,3
13,7
Тажриба
78
56
125
115
14
Даромад, минг сўм
Биологик
мақбул
Сув
танқислигисиз
480,0
686,3
769,5
876,0
7 000,0
9 811,8
Анъанавий усул
Ҳисоб
442,8
632,3
680,6
813,2
6 400,0
8 968,9
Назорат
444,6
623,3
691,4
804,5
6 700,0
9 263,7
Таклиф
этилаётган усул
Ҳисоб
931,2
401,0
1 475,2
428,1
6 850,0
10 085,5
Тажриба
936,0
378,0
1 425,0
419,8
7 000,0
10 158,8
Жадвал маълумотларига мувофиқ, қишлоқ хўжалик экин майдонлари ва
сув ҳажми таклиф этилган усулга мувофиқ мақбуллаштирилган хўжаликларда
даромад бугунги кунда кўплаб фермерлар томонидан қўлланилаётган усулга
нисбатан ўсганлигини кўриш мумкин.
Учинчи қисмда
тупроқ намлиги ва чўкувчан грунтларда ер текислаш
технологияси бўйича тадқиқотлар кўрилган. Минтақадаги сув ресурслари
чекланганлиги суғориш даласида янада аниқроқ ҳамда математик асосланган
намликни бошқариш усулларини ишлаб чиқишни талаб қилмоқда. Бу каби
ишлар С.Ф. Аверьянов, Ф.Б. Абуталиев, Ф.А. Бараев, П.Я. Полубаринова-
Кочина, Р.К. Икрамов, С.В. Нерпин, Б.С. Серикбаев, В.М. Шестаков, А.Ф.
Чудновский, Гарднер, Клют, Ричардс, Чайлдс, Дж. Филипп ва шу каби бошқа
йирик олимлар томонидан олиб борилган. Тадқиқотлардаги ечимлар ЁСЗ
ишини таъсири ҳисобга олинмасдан бажарилганлиги ҳамда намлик ўтказиш ва
диффузия коэффициентлари ўзгармас деб қабул қилинганлигини алоҳида
таъкидлаш лозим.
Ўсимлик ривожланишининг бошланғич даврида автоморф
тупроқларда намлик ўтказиш динамикаси.
Ҳозирги вақтгача ўтказилган
тадқиқотлар агроэкотизим ҳосилдорлигини бошқаришни соддалаштирилган
кўринишлари нотўғрилигини кўрсатмоқда, чунки бунда ёки бир нечта ўзаро
боғлиқ кўрсаткичлари ўзгариши ёки одатда корреляцион ва регрессия
15
таҳлиллари бўйича олинган - бирлаштирилган кўрсаткичлар қиймати
эътиборга олиниб, улар «тупроқ – сув - ўсимлик» тизимида содир бўлувчи реал
жараёнларни ҳар доим ҳам тўлиқ очиб бера олмайди.
Автоморф тупроқларда ўсимликни бошланғич ривожланиш даврида,
транспирациядан воз кечиш мумкин бўлган, икки қатламли ҳайдов ва ҳайдов
ости қатламдан иборат муҳит учун қуйидаги модел қўлланилади:
(5)
бунда ҳайдов ва ҳайдов ости қатламлар учун мос равишда: W
1
, W
2
–ҳажмий
намлик миқдорлари; намлик ўтказиш коэффициентлари қуйидаги кўринишда:
. Стационар режим кўриб чиқилаётганлиги учун
диффузия коэффицинтлари сифатида уларнинг ўртача қийматлари олинган:
L – сизот сувлар чуқурлиги, м; Z
1
- ҳайдов ва
ҳайдов ости қатламлар орасидаги чегара чуқурлиги, м; W
ПР
- сўлиш W
3
ва
чегаравий W
ппв
намлик орасидаги намлик, яъни
, W
пв
- тўлиқ
намлик сиғими; Z- ер сатҳидан пастга йўналтирилган тик координата.
Юқоридаги масалани ечиб, ҳажмий намликни z функцияси сифатида оламиз:
(6)
(7)
Илдиз қатлами ривожланишини ҳисобга олиб автоморф
тупроқларда намлик ўтказишни боғланиши.
Илдиз тизими ҳайдов
қатламида жойлашгани учун Е
Т
транспирацияни инобатга олмаслик мумкин
эмаслиги (6) масаланинг ўрнига қуйидагиси кўрилади:
(8)
L
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
,
0
0
,
0
,
)
0
(
const
W
W
ПР
1
2
1
1
Z
W
Z
W
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
ПВ
W
L
W
2
z
B
z
A
e
B
W
K
e
A
W
K
2
2
1
2
2
1
1
1
,
;
,
2
2
2
1
1
1
const
D
W
D
const
D
W
D
ППВ
ПР
З
W
W
W
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
1
2
1
1
0
1
)
(
1
2
1
2
2
2
z
z
W
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
z
e
D
A
A
z
W
ПР
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
A
L
z
z
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
D
z
L
D
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
B
L
B
ПВ
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
2
1
2
2
1
2
,
)
(
1
2
1
2
2
2
2
L
z
z
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
z
z
u
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
u
z
u
z
u
z
u
E
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
T
1
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
,
0
,
0
0
,
0
2
2
1
7
12
16
Юқоридаги белгиларга қўшимча қилиб қуйидагиларни қўшамиз:
δ– илдиз тизимининг чуқурлиги;
U
= δ+u
*
-ўсимлик илдизлари билан намликни
тортиш мумкин бўлган чуқурлик. Бунда қуйидаги шарт бажарилади:
(9)
Қуйидаги белгиларни киритамиз:
Ҳажмий намлик чуқурлик функцияси сифатида бундай кўринишга эга
бўлади:
(10)
Ер сатҳида намлик оқим миқдорини аниқлаш усули.
Мазкур ишда
тупроқ ҳажмий намлиги, сўлиш намлиги ва чегаравий дала намлиги орасида
ўзгариши инобатга олинган. Шунингдек, намлик ва озуқа моддалар ҳаракат
қонуниятларини ўрганишда ҳамда «тупроқ – сув - ўсимлик» тизимида реал
жараённи тасвирлашда нафақат муҳит қатламли тузилишини, балки вегетация
даврида ўсимлик органларининг ривожланганлик даражасини инобатга олиш
зарур.
Илдиз тизими ҳайдов қатламида жойлашганида ҳамда Е
Т
транспирацияни инобатга олмаслик мумкин эмаслиги шароитида намлик
ўзгариш қонунияти (10) айниятга мувофиқ топилади. Агар (6) масаладаги
чегаравий қиймат ўрнига
боғланиш қабул қилинса, (10), у
ҳолда тенгламадаги биринчи айният қуйидаги кўринишда бўлади (0≤z≤
+u*):
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
*
*
1
*
1
u
W
u
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
u
Z
u
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
1
2
1
*
1
z
W
z
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
const
W
L
W
ПВ
2
const
D
W
D
e
A
W
K
Z
A
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
,
*
2
T
u
T
E
dz
u
z
u
z
u
E
*
0
2
*
2
*
*
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
1
1
*
1
2
*
1
1
2
1
z
L
D
D
U
D
D
U
z
D
D
Р
2
1
*
1
1
1
5
1
2
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
1
12
7
8
3
1
2
*
2
1
*
2
1
2
2
D
z
L
D
U
z
D
U
A
D
U
A
e
D
А
А
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
Ф
U
А
U
А
Z
A
Z
B
L
В
ПР
ПВ
z
Р
Ф
D
D
U
z
U
z
u
D
z
E
e
D
А
А
W
z
W
T
Z
A
ПР
1
2
*
1
2
2
*
2
1
2
1
2
1
1
24
12
2
1
7
12
1
)
(
2
*
0
u
z
*
*
1
*
5
1
2
1
*
1
2
*
1
5
1
2
1
*
1
*
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
*
1
12
7
8
3
1
12
7
*
2
*
*
2
*
2
u
D
u
A
Р
Ф
D
D
D
u
D
A
W
e
D
A
A
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
e
e
D
A
A
z
W
ПР
u
A
u
A
Z
A
1
*
z
z
u
2
*
5
1
*
1
1
2
2
1
2
12
7
)
(
2
2
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
L
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
B
L
B
ПВ
L
z
z
1
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
17
(11)
(7) ва (10) тенгламаларни z=0 тенглаштириб Е
Ф
ни аниқлаймиз:
(12)
(12) айният ер сатҳидаги намлик оқими ва намлик сиғими орасидаги
тўғри пропорционал боғлиқлиги тўғрисидаги Ж.Филипп фаразини
тасдиқламоқда.
СЁЗ мавжудлигида сизот сувлар сатҳининг ҳолатини аниқлаш.
Сизот сувлар сатҳини аниқлашда, дастлабки дифференциал тенглама сифатида
параболик турдаги хусусий ҳосилавий тенглама, яъни А.Я. Олейникни тўғри
чизиқли тенгламаси қўлланилади:
(13)
бунда m
0
– грунт ғоваклилиги; h – х – фазовий координата ва t вақт функцияси
бўлган сизот сувлар сатҳи, бунда ётиқ зовур қуйи қисмидан ўлчанади, h
СР
–
қаралаётган вақт оралиғи учун сизот сувлар сатҳининг ўртача қиймати; К
1
–
СЁЗ жойлашган муҳитнинг фильтрация коэффициенти;
(t) –инфильтрация
жадаллиги.
;
бунда W
0
– h = m
В
бўлганида ер сатҳидан буғланиш қиймати; h
КР
– сизот сувлар
сатҳидан бўладиган буғланиш тўхтайдиган сизот сувларнинг критик
чуқурлиги.
(13) тенгламанинг хусусий ечими қуйидаги кўринишда топилади:
(14)
бунда
(14) ҳисобга олиб ва (13) ишлаб қуйидаги кўринишда айниятни оламиз:
(15)
Шуни таъкидлаш лозимки, вегетация даврида
=0, W
ПР
0, новегетация
даврида эса (шўр ювиш даврида) буғланиш йўқлиги туфайли a
1
/b
1
=0,
инфильтрация эса
0.
;
14
9
12
6
1
7
6
1
*
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
*
1
*
1
2
1
1
*
2
1
2
*
2
*
*
2
1
1
*
*
2
1
*
2
1
2
2
*
2
2
*
2
ПВ
T
u
A
z
A
z
B
L
B
Ф
T
u
A
Ф
z
A
u
A
T
W
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
u
z
D
z
L
E
E
e
A
u
z
E
e
e
A
A
u
z
u
z
u
E
z
D
z
W
*
1
1
2
1
1
*
1
1
2
1
1
1
2
1
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
2
2
*
2
1
*
2
1
2
2
1
14
9
D
u
z
D
z
L
D
u
D
u
z
D
z
L
E
e
A
e
D
A
A
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
E
T
U
A
U
A
T
U
A
Z
A
Z
B
L
B
ПВ
ПР
Ф
)
(
1
1
2
2
1
0
t
h
b
a
x
h
h
K
t
h
m
CP
КР
В
КР
h
m
h
W
a
0
1
КР
В
h
m
W
b
0
1
)
(
)
(
)
(
,
t
x
R
t
t
x
h
x
ch
C
x
sh
C
x
R
2
1
)
(
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
,
(
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
х
L
сh
t
x
h
m
t
b
t
m
h
k
b
CP
18
П.Я. Полубаринова-Кочина h
CP
, қийматини В.М. Шестаков усули, яъни
сизот сувлар сатҳини ўртача қиймати максимал ва минимал сатҳлар
йиғиндисининг ўртача қиймати орқали топишни таклиф этган. Албатта бундай
сизот сувлар сатҳи ўзгариши суғоришга боғлиқ бўлган суғорма деҳқончилик
учун ҳар доим ҳам тўғри бўлмайди. Шунинг учун (15)дан фойдаланиб
белгиланган вақт оралиғи учун сизот сувлар сатҳини ўртача қийматини
аниқлаймиз:
(16)
(15) айният транцедент бўлганлиги учун унинг ечими график қуриш
орқали аниқланади.
СЁЗ фильтрация қаршилиги ва сув сарфини аниқлаш.
Дренаж
фильтрация қаршилигини аниқлаш учун А.Я. Олейник ишларида келтирилган
чегаравий шартдан фойдаланамиз:
t>0, x=0,
(17)
СЁЗнинг оралиғида ҳар бир 1 погона метрга тўғри келадиган сув ҳажми
қуйидаги айниятдан топилади:
(18)
бунда
,
,
(19)
яъни СЁЗнинг сув сарфи қуйида келтирилган формула бўйича аниқланади:
(20)
бунда
l
д
–
дренаж узунлиги, м.
Бир жинсли муҳитда ҳажмий намликнинг тарқалиши.
Намлик
ўтказишни
нотурғун жараёнини ифодаловчи тенглама қуйидаги кўринишда бўлади:
(21)
;
(19) тенгламадаги Z
УГВ
(
x,t
) белгиланган t
i
вақт оралиғи учун сизот сувлар
сатҳи бўлиб у кейинги тенглама орқали аниқланади:
(22)
ÏÐ
CP
ÏÐ
Ô
t
m
h
k
b
L
t
m
b
Ô
t
t
CP
e
L
ch
L
h
L
h
L
sh
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
dx
t
x
h
L
h
0
1
1
0
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
,
1
1
1
1
0
1
1
0
2
Ф
h
x
h
L
сth
e
b
C
а
е
C
С
Ф
t
m
h
k
b
t
m
h
k
CP
CP
0
1
1
0
1
1
*
1
*
2
1
L
Ø
Le
Ø
Le
sh
Ø
m
W
m
t
b
t
m
h
k
b
t
äð
CP
3
2
1
0
)
(
0
1
0
1
1
2
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
L
ch
h
L
h
Ø
1
1
2
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
Ø
1
1
1
3
b
b
a
Ø
др
t
др
t
др
t
др
l
t
t
W
W
Q
2
1
)
(
)
(
)
(
4
,
86
2
1
)
0
(
,
)
(
ÓÃÂ
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
z
z
t
K
W
K
УГВ
Ф
)
(
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
,
0
0
,
0
,
1
0
,
0
0
,
,
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
x
L
ch
d
m
t
x
z
i
i
CP
t
m
b
t
m
h
k
b
g
i
УГВ
19
D
2
(W) – тупроқ намлигининг диффузия коэффициенти,
.
R
2
– тажриба ва назарий маълумотларни солиштириб аниқланадиган доимий
қиймат. К(x,z,t) – тупроқ намлигини ўтказиш коэффициенти.
(21) тенгламанинг ечими ушбу кўринишда аниқланади:
бунда х – қаралаётган нуқтадан СЁЗгача бўлган масофа. Олдинги
маълумотларга асосан z=Z
УГВ
бўлганида қуйидаги шартлар бажарилади:
СЁЗ таъсирида бир жинсли муҳитда ҳажмий намликнинг тарқалиши:
(23)
Новегетация даврида СЁЗ таъсирида ҳажмий намликнинг
ўзгариши.
Новегетация даврида СЁЗ таъсирида намлик ўзгаришини ҳайдов
ҳамда дренаж таъсирида ўзгариб турадиган СССгача бўлган оралиқда
жойлашган ҳайдов ости қатламлари учун қараш лозим.
Ўрганилаётган муҳитда ҳажмий намликнинг тарқалишини тасвирлаш
учун қуйидаги чегаравий масала қаралади:
(24)
Бунда t – вақт; W
1
* – ҳайдов қатлами оралиғида (z
1
)га ҳажмий намликни
тарқалиши. Кейинги ҳайдов ости қатламида ҳажмий намлик W
2
(x,z,t) айният
билан тасвирланади.
D
1
*(W
1
*), D
2
(W
2
) – тегишли қатламлардаги тупроқ намлигини диффузия
коэффициентлари:
,
.
R
1
*,R
2
– назарий ва
тажриба маълумотларни солиштириш орқали аниқланадиган коэффициентлар.
К
1
*(x,z,t), К
2
(x,z,t) – тегишли қатламларда тупроқ намлигини ўтказиш
коэффициентлари.
Иккинчи тенгламанинг бошланғич шарти тупроқ юзасидаги ҳажмий
намлик қандай тарқалишидан қатъий назар (W
пов
=W
ПН
) бўлиши ва барча tларда
W
[W
З
,W
ППВ
] оралиғида ўзгариши инобатга олинган. th
*
t,
th
t
функциялари
ер устида намликни (z=0) ўзгариш тезликларни ҳисобга олиб
*
,
2
2
2
2
,
t
D
e
R
t
х
D
4
3
2
2
3
1
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
ПВ
K
K
W
;
4
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
Z
Z
z
Z
Z
Z
Z
t
z
x
W
*
3
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
6
2
3
3
)
,
,
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
УГВ
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
*
)
,
,
(
1
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
z
z
z
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
2
*
1
*
1
*
1
,
t
D
e
R
t
х
D
2
2
2
2
,
t
D
e
R
t
х
D
20
коэффициентлари назарий ва экспериментал тадқиқотлар натижаларини
солиштириш орқали аниқланади.
Ҳайдов ости қатлам учун сув ўтказиш коэффициенти қуйидаги
кўринишга эга:
(21) тегламалар тизимидаги иккинчи тенглама ечими қуйидагича
топилади:
z=Z
УГВ
бўлганида юқоридаги ёзувларга мувофиқ қуйидаги шартлар
бажарилади:
Ҳайдов ости қатлам учун намлик ўтказиш коэффициент ушбу шаклни
олади:
(25)
Ҳайдов ости қатламдаги ҳажмий намликни ўзгариши эса:
(26)
Ҳайдов қатламидаги намлик тарқалишини кўриниши:
(27)
Ушбу айният новегетация даврида намлик тўплаш учун чуқур
юмшатишнмақбул чуқурлигини аниқлашда ҳамда агротехник ва мелиоратив
тадбирларда қўллаш мумкин.
СЁЗ таъсирида қатлам-қатлам босқичли юмшатишда ҳажмий
намлик динамикаси.
Мавжуд муҳитда ҳажмий намлик тарқалишини
тасвирлашда қуйидаги чегаравий масала инобатга олинади:
(28)
z
Z
t
х
K
W
K
УГВ
Ф
)
,
(
2
2
2
2
4
3
2
2
3
1
2
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
2
2
4
;
Ф
ПВ
K
K
W
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
z
e
D
R
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
2
*
1
1
*
1
*
1
2
1
2
2
3
1
*
*
6
)
,
,
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
*
2
2
2
2
2
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
1
)
,
,
(
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
21
D
1
(W
1
)–илдиз қатламида тупроқ намлигининг диффузия коэффициети:
.
R
1
– назарий ва тажриба маълумотларни солиштириш орқали
аниқланадиган коэффициент.
Ҳайдов ости қатлами намликни ўтказиш коэффициенти қуйидагича
аниқланади:
Ҳайдов ости қатламида ҳажмий намликни тарқалиши қуйидагича
топилади:
(29)
Илдиз қатламидаги ҳажмий намликни ўзгариши қуйидаги кўринишга
келади:
(30)
Мазкур ҳисобни қўллаш ва маълумотларни таҳлил қилиш, қатлам-қатлам
босқичли юмшатиш муддатлари ва чуқурлигини мақбуллаштиришда, ётиқ
зовур таъсирида ҳажмий намликни камайиш динамикасини башорат қилишга
имкон беради.
Ҳайдов, ҳайдов ости ва сизот сувлар эркин сатҳидан ташкил топган
қатламли муҳитдаги ҳажмий намликни аниқлаш.
Мавжуд муҳитда ҳажмий
намликнинг тарқалишини тасвирлашда қуйидаги чегаравий масала инобатга
олинади:
(31)
*
*
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
2
1
1
1
,
t
D
e
R
t
х
D
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
2
*
2
*
*
1
2
1
1
2
1
2
2
3
1
*
1
)
(
12
)
(
6
1
)
(
7
6
6
)
,
,
(
2
1
u
z
u
z
u
D
z
E
e
D
R
z
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
)
(
,
)
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
22
Илдиз қатламидаги намлик ўтказиш коэффициети қуйидагича
аниқланади:
Илдиз қатламидаги намликнинг сўнгги кўриниши қуйидагича бўлади:
(32)
Ҳайдов ости қатлам нам ўтқазувчанлик коэффициенти аниқланиши
қуйидагича:
Шундай қилиб, СЁЗ таъсирида ҳайдов ости қатламидаги ҳажмий намлик
тарқалишини аниқлашда қуйидаги формула қўлланилади:
(33)
Ҳайдов қатлам нам ўтқазувчанлик коэффициенти аниқланиши
қуйидагича:
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
)
;
,
(
)
;
,
(
*
*
1
*
1
t
u
x
W
t
u
x
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
)
,
,
(
)
,
,
(
1
2
1
*
1
t
z
x
W
t
z
x
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
Z
Z
Z
Z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
*
3
*
1
*
1
2
1
*
2
2
*
1
*
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
*
1
2
*
3
1
*
2
1
1
2
*
2
*
1
1
2
*
2
*
*
3
*
2
1
2
*
2
*
1
2
*
1
6
2
3
~
6
2
3
3
~
6
2
3
~
6
3
2
~
6
7
6
3
6
4
1
7
12
7
12
2
)
(
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
T
t
T
T
З
ПН
ПН
ППВ
e
D
R
u
u
t
D
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
K
D
t
D
z
t
D
u
t
D
D
t
D
u
E
u
t
D
E
u
z
u
z
u
z
E
u
E
z
t
D
t
ch
W
W
t
ch
W
W
z
u
K
3
*
2
2
*
*
3
1
2
1
1
2
2
3
1
*
1
7
6
7
6
~
6
)
,
,
(
u
z
E
u
z
E
z
D
t
D
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
z
Z
Z
t
D
Z
D
t
D
Z
Z
K
t
z
x
K
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
2
3
2
~
6
2
3
,
,
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
~
6
2
3
3
)
,
,
(
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
2
*
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
1
~
6
2
3
3
2
~
6
2
3
~
6
3
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
K
z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
D
t
D
z
t
D
K
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
23
Ҳайдов қатламидаги ҳажмий намлик тарқалишининг кўриниши
қуйидагича:
(34)
бунда
Мирзаобод туманида ўтказилган тадқиқотларга мувофиқ, ер устидаги
намлик ҳайдов ва ҳайдов ости қатламнинг бошқа қисмидаги намлигига
нисбатан тезроқ камайиши аниқланди. Тажрибалар оддий ер ҳайдашдан кўра,
нафақат туз миқдорини камайишига балки вегетация даврида намликни
сақлашни таъминловчи чуқур юмшатиш ишларининг самарадорлиги юқори
эканлигини кўрсатди.
Мазкур формулаларнинг таҳлили ётиқ зовур таъсирида ҳажмий намлик
пасайишини кўрсатиб агротехника тадбирларини бажариш муддатларини
мақбуллаштиришга имкон беради.
Суғориладиган майдонларни текислашда чўкувчанлик жараёни
тажрибаси ва башорат қилиш.
Суғорма деҳқончилик маданиятини ошириш
фақат ҳаётга, суғориладиган майдонда барча ишлаб чиқариш жараёнларни
механизациялаштириб юқори ва турғун ҳосилдорликни таъминлашга
ташкилий-хўжалик, гидротехник, агромелиоратив тадбирлар мажмуасини
қўллаш орқали эришиш мумкин. Ушбу мажмуада суғориладиган майдонда
қўлланилаётган суғориш усули ва техникасига қулай рельефни шакллантириш
муҳим аҳамият касб этади.
Ушбу масалани тадқиқ этишда: Ф.Б. Абуталиев, Х.А. Ахмедов, Р.Х.
Базаров, Ф.А. Бараев, Ю.Г. Батраков, А.Н. Вавилов, Х.К. Газиев, И.Д.
Дзяндевич, В.А. Духовный, Р.К. Икрамов, А.Н. Костяков, С.М. Кривовязов,
В.Ф. Кулинченко, Н.Т. Лактаев, А.Н. Ляпин, В.Н. Мартенсен, В.Ф. Насенко,
Б.С. Серикбаев, Г.В. Цивинский, У.Юлдашев ва бошқа олимлар муносиб ҳисса
қўшишган.
Ушбу усуллар ёрдамида лойиҳалаштириш техникаси лойиҳаловчининг
ер ишлар ҳажми балансини таъминлаш учун қадамма-қадам лойиҳа текислиги
ҳолатини аниқлашдан иборат, аммо бунда грунтларнинг чўкувчанлиги
инобатга олинмайди.
z
D
t
D
z
z
t
z
x
W
*
3
*
1
2
1
*
1
2
2
3
1
*
~
6
)
,
,
(
1
1
*
1
2
*
1
3
1
1
*
3
2
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
*
2
1
3
1
1
1
~
6
~
6
2
3
3
z
D
t
D
z
z
z
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
П В
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
3
*
1
*
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
1
2
1
1
2
*
2
3
*
1
*
2
~
6
7
12
~
6
~
6
u
D
t
D
u
u
u
u
E
u
D
t
D
u
u
D
t
D
u
u
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
24
Турли шаклга эга суғориш далаларнинг нишабли текислик бўйича
лойиҳалаштириш усули.
Ҳозирги даврда ер текислаш ишларини
лойиҳалаштиришда картадаги лойиҳавий ер сатҳлари грунтларни чўкувчанлик
даражасини инобатга олмасдан белгиланади. Шунинг учун бизнинг
тадқиқотларимиз ушбу муаммони ҳал этишга бағишланган. Турли шаклга эга
лойиҳалаштирилаётган майдон томонлари 20х20 м бўлган квадратларга
бўлиниб, квадратлар маркази сатҳлари ва суғориладиган даланинг «оғирлик»
маркази аниқланади. Сўнгра далани иккига бўлиб, ундан ҳосил бўлган ярим
далаларнинг «оғирлик» маркази топилади.
Майдон табиий рельефини нусҳаловчи ҳамда кесиш ва тўкиш бўйича
минимум ишлар ҳажмини берувчи текислик қуйидагича аниқланади:
(35)
бунда ͞х, ͞х
1
, ͞х
2
, ͞ у, ͞у
1
, ͞у
2
, ͞h, ͞h
1
, ͞h
2
–бутун ва ярим далаларнинг«оғирлик»
марказининг абсцисса, ордината ва апликата координаталари.
Тупроқларни чўкувчанлиги ва бўртишини инобатга олиб, қуйидаги
айният бўйича лойиҳавий текисликка ўзгартиришлар киритилади:
(36)
Сўнгги айният турли шаклга эга майдон тупроғининг чўкувчанлиги
(бўртувчанлиги) хусусиятларини ҳисобга олиб, нишабли текислик бўйича
лойиҳалаштириш учун тавсия этилади. Тупроқни кесиш/тўкишдаги
баландликлари қуйидаги усуллар билан амалга оширилиши мумкин.
4-жадвал
Кўргазма майдонда қўлланилган технологиялар
Технология турлари
Нисбий
харажат-
лар, $/га
Афзалликлари
Камчиликлари
Ерларни ҳайдаш, ерларни
лазерли текислаш, қўшимча
грунтларни кесиш ва тўкиш,
диагоналлар бўйича чуқур
юмшатиш
460
Нишабли
текисликни ҳосил
қилишда
аниқлиликнинг
нисбатан
юқорилиги
Катта миқдордаги қўл
меҳнати, кенг миқёсда
ушбу усулни қўллаш
учун лазер ускуналари
мослаштирилмаганлиги,
иш самарадорлигининг
пастлиги
Диагонал бўйича чуқур
юмшатиш, ерларни лазерли
текислаш, иккинчи диагонал
бўйича чуқур юмшатиш,
якуний тўғриловчи ерларни
лазерли текислаш
348
Техникадан юқори
самара билан
фойдаланиш
имконияти ва
ишларнинг
нисбатан арзонлиги
1 ва 3 - усулларга
қараганда ер текислаш
ишлар сифатининг
нисбатан пастлиги
Ерларни ҳайдаш, ерларни
лазерли текислаш, диагонал
бўйича чуқур юмшатиш,
370
Техникадан юқори
самара билан
фойдаланиш
2 - усулга нисбатан иш
нарҳининг юқорилиги
D
Cz
By
Ax
h
h
y
y
х
х
h
h
y
y
х
х
h
z
y
y
х
х
2
1
2
1
1
1
1
р
Г
р
пр
h
K
h
h
25
тўғриловчи ерларни лазерли
текислаш ва иккинчи
диагонал бўйича чуқур
юмшатиш
имконияти ва
ишларнинг
нисбатан арзонлиги
Технологиялар солиштирилганда энг юқори самарадор бўлиб 3 - усул
чиқди. Ерларни текислаш ва чуқур юмшатиш ишларига сарф этилган капитал
маб-лағларнинг таҳлили энг юқори ҳосилдорлик 60 смли чуқур юмшатишга
тўғри келганлигини кўрсатди.
ХУЛОСАЛАР
Ўтказилган тадқиқотлар ишнинг назарий ва амалий аҳамиятини
белгиловчи қуйидаги хулосаларни шакллантиришга имкон беради:
1.
Сув танқислиги шароитида сувдан фойдаланиш режаларини тезкор
тўғрилаш бўйича иқтисодий-математик модел (2) таклиф этилган. СИУ ва
фермер хўжаликлари шароитида экинлар орасида сув тақсимлаш муаммоси
таклиф этилаётган модел ёрдамида сув ресурслари танқислиги шароитида
қишлоқ хўжалиги ҳосили етиштиришда зарарни камайтириш орқали ҳал
этилиши мумкин. Бу эса анъанавий сувни тақсимлаш усулига нисбатан
даромадни 342400 сўм/гагача (Тошкент вилояти Қуйи-Чирчиқ тумани «Сайрам
суви» СИУси мисолида) ошириш имконини беради.
2.
Суғориш суви танқислиги шароитида қишлоқ хўжалиги экин
майдонларини мақбуллаштириш бўйича иқтисодий-математик модел (3)
ишлаб чиқилган. Экин майдонларни мақбуллаштириш тажрибаси қишлоқ
хўжалиги экинлар тури ва навларини деверсификация қилиш кераклигини
кўрсатмоқда, чунки фақатгина тўғри деверсификация ишларини бажариш
орқали даромад 454 200 сўм/гага (Сурхондарё вилояти Қумқўрғон туман
«Н.Мирзаев» СИУси «Маматкул Жўра ўғли» фермер хўжалиги мисолида)
ошириш мумкин.
3.
Сув танқислиги даражасини ҳисобга олиб қишлоқ хўжалиги экин
майдонлари ва суғориш ҳажмларини мақбуллаштириш бўйича иқтисодий-
математик модел (4) ишлаб чиқилган. Суғориш суви танқислиги шароитида
қишлоқ хўжалиги экинлари майдонлари ва суғориш ҳажмларини
мақбуллаштириш усулларини қўллаш қурғоқчилик йилларда қишлоқ
хўжалигига зарарларни минималаштиришга имкон берди. Мисол учун,
Сурхондарё вилояти Қумқўрғон туман «Н.Мирзаев» СИУсидаги «Саодат»
фермер хўжалигидаги даромад назоратга нисбатан 821500 сўм/га юқорироқ
бўлди.
4.
Ҳозирги вақтгача, физик буғланиш билан боғлиқ бўлган намлик
оқимиини моделлаштиришда унинг чекланган оралиқларда ўзгариши ҳисобга
олинмаган. Шунинг учун мазкур ишда ҳажмий намликни сўлиш намлиги
билан чегаравий дала намлик сиғими орасидаги ўзгариши инобатга олинди.
Ўсимлик ривожланишининг бошланғич даври ҳамда илдиз тизими
26
ривожланишини инобатга олиб, автоморф тупроқларда намлик ўтказиш
аналитик ҳисобларига асосан, муаллиф тескари физикавий масалани ечиш
йўли (акад. Ф.Б. Абуталиев услуби бўйича) билан қаралаётган СИУ
тупроқлариниг физик параметрларини аниқлаган.
5.
Илк бор агротехника параметрлари (ҳайдов чуқурлиги), тупроқларни
физик хусусиятлари ва илдиз қатламини ривожланиши ҳамда намликни
чегараланган (сўлиш намлиги билан чегаравий дала намлик сиғими) оралиқда
ўзгаришини ҳисобга олувчи ер сатҳидаги намлик оқими (физик буғланиш)нинг
аналитик формула (12)си топилди.
6.
Сизот сувлар чуқурлигининг максимал ва минимал сизот сувларини
ўртача қиймати сифатида қабул қилувчи П.Я. Полубаринова-Кочина
натижаларидан мутлақо фарқланувчи аналитик боғланиш (15) муаллиф
томонидан таклиф этилмоқда.
Ишлаб чиқилган (трансцендент) тенглама (16) сизот сувлар сатҳини исталган
вақт оралиғида аниқлашга ёрдам беради ҳамда грунтнинг ғоваклиги,
муҳитнинг фильтрация коэффициенти, инфильтрациянинг жадаллиги, тупроқ
сатҳидаги буғланиш, дреналараро масофа ва критик чуқурликка боғлиқ.
7.
Муаллиф СЁЗ фильтрация қаршилиги ва сув сарфининг математик
моделларини (17) яратган. СЁЗ фильтрация қаршилиги ва сув сарфини
ўзгармас деб қабул қилган акад. С.Ф. Аверьянов ишларидан фарқлироқ,
муаллиф фильтрация қаршилигини ўзгарувчанлигини исботлади ва СЁЗ сув
сарфини ифодаловчи айниятни олган.
8.
Сизот сувлар сатҳи динамикаси формуласига асосланиб, муаллиф
томонидан илк бор боғлар, узумзорлар ва кўп йиллик экинлар, яъни бир
жинсли муҳит учун (23) моделлар ва дастурлар мажмуаси ишлаб чиқилган.
Тадқиқотлар натижаси дренаж ёнида ҳажмий намлик дреналараро
масофасининг ўртасига нисбатан тезроқ камайишини кўрсатди.
9.
Назарий тадқиқотлар асосида трансчегаравий дарёларни энергетик
режимга ўтиши мунособати билан ҳосил бўладиган «сунъий» сув тошқини
сувларини аэрация минтақасида ушлаб қолдириш жараёнидаги икки қатламли
муҳитда (новегетация даври, ҳайдов ва ҳайдов ости қатламлари) намликни
ўзгариш боғланишлари (26 ва 27) олинган.
10.
СЁЗ таъсирида қатлам-қатлам босқичли юмшатишда, икки қатламли
муҳит (илдиз ва ҳайдов ости қатламлари)да намлик ўтказиш динамикаси
масаланиг сонли ечими (29 ва 30) топилган. Масаланинг ечими суғоришлараро
муддатларни узайтирувчи қатлам-қатлам босқичли юмшатиш чуқурлиги ва
муддатларини мақбуллаштиришга ёрдам беради. Таклиф этилаётган қатлам-
қатлам босқичли юмшатишда намлик ўтказишни моделлаштириш услуби
илгари қўлланилган (Бараев Ф.А. ва Аббасханов М.) усулларига нисбатан
намликнинг ўзгаришини аниқроқ аниқлашга имкон беради.
11.
Уч қатламли муҳит (илдиз, ҳайдов ва ҳайдов ости қатламлар)дан иборат,
СЁЗ таъсирида суғорилаётган далада тупроқ намлиги динамикасини
27
аниқлашга имкон берувчи моделлар (32, 33, 34) яратилган. Акад. Ф.Б.
Абуталиевнинг фильтрация назариясидаги тескари физик масалаларни ечиш
услубидан фойдаланиб, қаралаётган уюшма тупроқлариниг физик
параметрларини аниқлаган.
12.
Ер ишлар ҳажмини 12-16%гача (Андижон вилояти Қўрғонтепа тумани
«Мухторали Юсупов» СИУсида) камайтириш имкониятини бурувчи чўкувчан
грунтларда
суғориладиган
ерларнинг
лазерли
текислаш
усули
такомиллаштирилган. Ишлаб чиқилган ер текислаш услуби чуқур юмшатиш
ишлари бажарилгач тупроқни бир хилда чўкишига ва турғун текислик ҳосил
бўлишига имкон беради.
28
29
НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ
ДОКТОРА НАУК 16.07.2013.Т.23.01 ПРИ ТАШКЕНТСКОМ
ИНСТИТУТЕ ИРРИГАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ, ТАШКЕНТСКОМ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ ИНСТИТУТЕ И
ТАШКЕНТСКОМ ИНСТИТУТЕ ИНЖЕНЕРОВ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИРРИГАЦИИ И МЕЛИОРАЦИИ
МУРАДОВ РУСТАМ АНВАРОВИЧ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ИРРИГАЦИОННЫХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ
В АССОЦИАЦИЯХ ВОДОПОТРЕБИТЕЛЕЙ
06.01.02-Мелиорация и орошаемое земледелие
(технические науки)
АВТОРЕФЕРАТ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ
Ташкент – 2015
30
Тема докторской диссертации зарегистрирована в Высшей аттестационной
комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан за номером
30.09.2014/В2014.5.Т355
Докторская диссертация выполнена в Ташкентском институте ирригации и
мелиорации.
Полный текст докторской диссертации размещен на веб-сайте научного совета
16.07.2013.Т.23.01 при Ташкентском институте ирригации и мелиорации, Ташкентском
архитектурно-строительном
институте
и
Ташкентском
институте
инженеров
железнодорожного транспорта по адресу tiim.uz/tadqiqotchi/dissertatsiya.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский) размещен
на веб-сайте научного совета по адресу: tiim.uz/tadqiqotchi/avtoreferat и Информационно-
образовательном портале «Ziyonet» по адресу: www.ziyonet.uz
Научный
консультант:
Бараев Фридун Ахмедович
доктор технических наук, профессор
Официальные
оппоненты:
Икрамов Рахимжан Каримович
доктор технических наук, профессор.
Безбородов Герман Александрович
доктор технических наук, профессор.
Мягков Сергей Владимирович
доктор физико-математических наук, профессор.
Ведущая
организация:
Ташкентский
государственный
аграрный
университет
Защита состоится « 31 » марта 2015 г. в 14
00
часов на заседании разового научного
совета на базе научного совета 16.07.2013.Т.23.01 при Ташкентском институте ирригации и
мелиорации, Ташкентском архитектурно-строительном институте и Ташкентском
институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 100000, г. Ташкент, ул.
Кары–Ниязова, 39. Тел: (99871) 237-46-68; Факс: (99871) 237-38-79, e-mail: admin@tiim.uz
Докторская диссертация зарегистрирована в Информационно-ресурсном центре
Ташкентского института ирригации и мелиорации за № 01, с которой можно ознакомиться
в ИРЦ (100000, г. Ташкент, ул. Кары – Ниязова, 39. Тел: (99871) 237-19-45.
Автореферат диссертации разослан «27» февраля 2015 года.
(протокол рассылки № 01 от «27» февраля 2014 года)
М.Х.Хамидов
председатель разового Научного совета по присуждению
ученой степени доктора наук, д.с.х.н., профессор
И.А.Ахмедходжаева
ученый секретарь разового Научного совета по присуждению
ученой степени доктора наук, к.т.н., доцент
А.Т.Салохиддинов
председатель Научного семинара при разовом Научном совете
по присуждению ученой степени доктора наук, д.т.н., профессор
31
АННОТАЦИЯ ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ
Актуальность и востребованность темы диссертации.
Опыт
передовых развитых стран (США, Япония, Испания, Франция и др.)
показывает, что наиболее эффективным органом при управлении водно-
земельными
ресурсами
на
уровне
землевладельцев
являются
негосударственные,
некоммерческие
и
общественные
организации.
Деятельность этих организаций способствует равноправному распределению
водных ресурсов, независимо от местоположения, типа и размеров хозяйств,
предотвращению незаконных заборов воды, уменьшению объемов потерь
оросительной воды, улучшению качества техобслуживание каналов, дренажей
и другой инфраструктуры.
Ассоциация водопотребителей (АВП) Узбекистана – негосударственная,
некоммерческая организация, занимающая промежуточное звено между
государственной
структурой
управления
водными
ресурсами
и
непосредственно основными водопотребителями. Поэтому для повышения
эффективности использования водных ресурсов в орошаемом земледелии и
координации деятельности членов ассоциации в области водных отношений
необходимо оснастить АВП современной техникой и технологией полива, а
также методами и средствами управления водно-земельными ресурсами.
Указ Президента Республики Узбекистан №УП-1958 «О мерах по
совершенствованию улучшения мелиоративного состояния земель и
рационального использования водных ресурсов» от 19 апреля 2013 года, а
также Указ Кабинета Министров Республики Узбекистан №82 «Об
утверждении положения о порядке водопользования и водопотребления в
Республике Узбекистан» от 19 марта 2013 года способствовали в выполнении
данных исследований. Эти задачи направлены на смягчение дефицита воды
путем внедрения усовершенствованных оперативных методов корректировки
планов водопользования и оптимизации площадей сельскохозяйственных
культур, повышения эффективности агротехнических и мелиоративных
приёмов на основе методов прогнозирования динамики почвенной влаги,
модернизации методов проектирования и технологии лазерной планировки.
Соответствие исследования приоритетным направлениям развития
науки и технологий Республики Узбекистан.
Настоящая работа выполнена
в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и технологий
Республики Узбекистан ППИ-7 «Рациональное природопользование и
экология: управление водными ресурсами и совершенствование методов их
рационального использования».
Обзор международных научных исследований по теме диссертации.
Исследование технологических основ эксплуатации ирригационных и
мелиоративных систем, повышение их надежности и износостойкости,
совершенствование методов их проектирования с учетом возрастающего
дефицита оросительной воды при орошении сельскохозяйственных культур,
набирают темпы и достигнуты определенные успехи в США, России, Китае,
Индии, Голландии и других странах.
32
Исследования ведущих мировых научных центров, таких как
Международный институт по управлению водными ресурсами (IWMI),
Международный комитет по ирригации и дренажу (ICID), Московский
государственный
университет
природообустройства
(МГУП),
Агрофизическом институте (АФИ), ФАО (Food and Agriculture Organization) и
др. направлены на разработку приемов по предотвращению пагубных
воздействий дефицита водных ресурсов, оптимизацию режимов управления
влажностью на орошаемом поле, моделированию процессов ирригации и
мелиорации, поиску экономически оптимальных параметров орошения с
применением экономико-математического моделирования.
Оперативная корректировка планов водопользования, оптимизация
площадей сельскохозяйственных культур, моделирование динамики
влажности почвы при систематическом горизонтальном дренаже (СГД) и
различных
агротехнических
и
мелиоративных
мероприятий,
совершенствование методов проектирования и технологии лазерной
планировки в фермерских и дехканских хозяйствах нашей республики имеет
важное значение.
Степень изученности проблемы.
Значительный вклад в создание
технологических основ эксплуатации ирригационных и мелиоративных систем
внесли ученые Узбекистана. В институтах ТИИМ и Научно-
исследовательском институте ирригации и водных проблем с 1920 года
проводятся работы по оптимизации ирригационных и мелиоративных
мероприятий при дефиците водных ресурсов.
В основе существующих методов расчета режима орошения
(А.Н.Костяков и др.) лежат биологически оптимальные оросительные нормы,
что не всегда является приемлемым в условиях ограниченного
водообеспечения. Поэтому наряду c применяемым в орошаемом земледелии
планом водопользования (И.А.Шаров, Н.А.Янишевский, М.Ф.Натальчук,
Х.А.Ахмедов, Б.С.Серикбаев) появилась необходимость внедрения методов
планирования водопользования, в основе которых лежат особенности
водораспределения и экономические рычаги (В.А.Духовный, Н.Н.Мирзаев,
Ф.А.Бараев,
С.Кирда,
Д.Р.Ниелсон,
Л.К.Хенг),
стимулирующие
водопотребителей к отношению к воде, как к товару.
Вместе с этим, ограниченность водных ресурсов региона требует
разработки более точных и математически обоснованных методик управления
влагой на орошаемом поле. В известных к настоящему времени работах
(С.Ф.Аверьянов, Ф.Б.Абуталиев, М.Б.Баклушин, С.В.Нерпин, В.М.Шестаков,
А.Ф.Чудновский, М.Г.Маккарти, Б.Ловейс) не рассмотрено совместное
влияние СГД, а также различных агротехнических и мелиоративных
мероприятий на динамику влажности почв.
Пренебрежение просадочными явлениями при проектировании
планировки земель приводит к необходимости проведения повторной
планировки. Существующие методики проектирования и технологии
планировочных работ (В.Мартенсен, Н.И.Самсонова, Х.К.Газиев, А.Н.Ляпин,
Р.Х.Базаров, Д.П.Карлтон и др.) не учитываются вопросы просадки
33
почвогрунтов и минимизации объемов земляных работ при различной
конфигурации орошаемого поля.
Связь диссертационного исследования с планами научно-
исследовательских работ.
Данная работа выполнялась в соответствии с
планом НИР Министерства сельского и водного хозяйства Узбекистана 2003
года на тему «Разработка методических указаний совершенствования
деятельности АВП и расчеты покрытий эксплуатационных затрат по подаче
воды фермерским и дехканским хозяйствам», а также плана НИР ТИИМ на
период 2006-2013 годы.
Целью исследования
является разработка научно-обоснованных
технологических основ эксплуатации ирригационных и мелиоративных систем
в условиях нарастающего дефицита оросительной воды применительно для
АВП Узбекистана.
Для
достижения намеченной цели сформулированы следующие
задачи
исследований:
разработать
методику
оперативной
корректировки
планов
водопользования в условиях дефицита водных ресурсов;
разработать
методику
оперативной
оптимизации
площадей
сельскохозяйственных угодий при дефиците оросительной воды;
разработать методику оптимизации площадей сельскохозяйственных
культур и объемов оросительной воды с учетом степени дефицита воды;
разработать модель динамики влажности автоморфных почв;
установить величину потока влаги на поверхности земли;
определить изменения уровня грунтовых вод (УГВ) при наличии СГД;
оценить динамику фильтрационного сопротивления и расхода СГД;
разработать модель распределения объемной влажности с учетом
применяемых агротехнических и мелиоративных мероприятий на орошаемом
поле;
усовершенствовать
методику
проектирования
и
технологию
планировочных работ с учетом просадки почвогрунтов.
Объектами исследования
являлись орошаемые земли: АВП «Сайрам
суви» и «Корасув» Куйи-Чирчикского района Ташкентской области, АВП
«Н.Мирзаев» Кумкурганского района Сурхандарьинской области, АВП
«Сурхан» Джаркурганского района Сурхандарьинской области, АВП «Голиб
суви» Зааминского района Джизакской области, АВП «Мадат сув» — ЖРК
Каттакурганского района Самаркандской области и АВП «Янгиабад»
Мирзаабадского района Сырдарьинской области.
Предмет
исследования
–
экономико-математические
модели
вододеления и оптимизация площадей сельскохозяйственных культур,
влагосберегающие технологии обработки почвогрунтов и модели
влагопереноса, а также технология лазерной планировки земель с
просадочными грунтами.
Методы исследования
включают в себя: обобщение и научный анализ
имеющихся фондовых и опубликованных материалов, проведение
лабораторных и полевых исследований; мониторинг и моделирование
34
динамики и направленности гидрологических, гидрогеологических и
почвенно-мелиоративных процессов с использованием современных
технических средств наблюдений и математических методов, в соответствии с
методиками Ташкентского института ирригации и мелиорации, НИИ
ирригации и водных проблем при Ташкентского института ирригации и
мелиорации, НИИ селекции, семеноводства и агротехнологии выращивания
хлопка НИИ почвоведенья и агрохимии.
Научная новизна диссертационного исследования
состоит в
следующем:
разработана методика водораспределения в условиях различной
степени водообеспеченности способствующие повышению продуктивности
оросительной воды и эффективному использованию водно-земельных
ресурсов;
разработана методика прогноза динамики УГВ на фоне СГД;
впервые разработан метод определения эвапотранспирации с учетом
развития корневой системы растения, наличия пахотного слоя и глубины
УГВ;
впервые разработана методика по прогнозу изменения влажности на
фоне СГД и применяемых технологий: традиционной технологии (корневой
– пахотный – подпахотные слои), послойно-поэтапном рыхлении (корневой
– подпахотные слои), глубоком рыхлении поля в невегетационный период
для накопления влаги в почвогрунтах (пахотный – подпахотные слои);
разработана методика проектирования и технология планировочных
работ на просадочных почвогрунтах
.
Практические результаты исследования
заключаются в следующем:
разработаны экономико-математические программы расчета для
повышения продуктивности оросительной воды и эффективного
использования водно-земельных ресурсов на ЭВМ в условиях различной
степени водообеспеченности по
вододелению между культурами,
согласованию
площадей
культур,
оптимизации
площадей
сельскохозяйственных культур и их водопотреблению;
предложены усовершенствованные модели динамики влажности
автоморфных почв;
разработан метод определения величины потока влаги на поверхности
земли с учетом развития корневой системы растения, наличия пахотного
слоя и УГВ;
предложена модель по прогнозу изменения УГВ при наличии СГД;
разработана зависимость динамики фильтрационного сопротивления и
расхода СГД;
предложены математические модели и программы расчета на ЭВМ по
прогнозу изменения влажности на орошаемом поле на фоне СГД при
традиционной технологии, послойно-поэтапном рыхлении, глубоком
рыхлении поля в невегетационном периоде для накопления влаги в
почвогрунтах;
разработана усовершенствованная методика проектирования и
35
технология планировочных работ на просадочных почвогрунтах
.
Достоверность
полученных
результатов
подтверждается
применением при исследовании мелиоративных процессов общепринятых
научных методов, стандартных и апробированных в производственных и
полевых условиях методик исследования. Выводы основаны на
экспериментальных данных с теоретическими расчетами.
Теоретическая
и
практическая
значимость
результатов
исследований
заключается в научном обосновании эффективных путей
прогнозирования направленности мелиоративных процессов и их управления,
а также технологических приемов рационального использования водно-
земельных ресурсов в орошаемой зоне Узбекистана. Использование
результатов исследований позволит снизить ущерб от дефицита оросительной
воды, оптимизировать технологии агротехнических и мелиоративных
мероприятий, вести устойчивое сельскохозяйственное производство в
условиях дефицита водных ресурсов.
Внедрение результатов исследования.
Разработанные методики по оперативной корректировке плана
водопользования и площадей сельскохозкультур, а также по лазерной
планировке земель были внедрены в ведомственные организации
Министерства сельского и водного хозяйства Узбекистана, что увеличило
экономическую эффективность хозяйств на 283,48 тыс.сум/га по сравнению с
традиционным методом (Справка о внедрении 04/29-103 от 15.01.2015 г.
МСВХ).
Результаты научных исследований автора были внедрены в рамках
проекта Азиатского банка развития «Повышение производительности
зерновых культур», экономический эффект составил 10-15 долларов США/га
(Справка о внедрении 213905/01/012609 от 26.01.2009 г. Mott MacDonald
Environmental Consultants Ltd).
Полученные научные разработки были внедрены в проекте «Схема
комплексного использования водных ресурсов Республики Узбекистан на
2013-2027 гг.» (Справка о внедрении 04/29-254 от 20.02.2015 г. МСВХ;
Справка о внедрении 02-13ГСХ №02 от 3.12.2014 г. Объеденение по
проектированию водохозяйственных объектов Водпроект).
Апробация работы.
Результаты исследований докладывались на
международных и региональных научно-технических конференциях:
международная
научно-практическая
конференция
«Водо-
и
ресурсосберегающие технологии в сельском хозяйстве Республики
Узбекистан» (Ташкент, 2008 г.); 7-практическая конференция молодых ученых
«Актуальные проблемы использования земельных и водных ресурсов в
условиях дефицита воды и переходного периода к рыночным условиям»
(Ташкент, 2008 г.); международная научно-практическая конференция
«Повышение
эффективности
мелиорации
и
сельскохозяйственного
использования мелиорированных земель» (Минск, 2009 г.); 8-практическая
конференция молодых ученых «Актуальные проблемы использования
земельных и водных ресурсов» (Ташкент, 2009 г.); семинар-тренинге Сената
36
Олий Мажлиса и UNESCO «Устойчивое использование водных ресурсов в
Узбекистане», на научно-производственных конференциях профессорско-
преподавательского состава ТИИМ (2008-2014 гг.), в тренингах в рамках
проекта АБР «Повышение продуктивности зерновых культур»; Проекта
ПРООН «Содействие развитию потенциала Фонда Мелиоративного
улучшения земель» и на других научных конференциях и симпозиумах.
Основные материалы работ в виде научных отчетов и докладов
рассматривались на заседаниях Ученого совета ТИИМ (2005-2014 гг.),
Ученого совета ИВП АН РУ и ряда других производственных и научных
организаций (2005-2011 гг).
Опубликованность результатов.
По теме диссертации опубликованы
38 работ, из них 12 в республиканских и 5 зарубежных периодических
изданиях.
Структура и объем диссертации.
Диссертация содержит 200 страниц
машинописного текста, включает в себя 46 рисунков, 20 таблиц и состоит из
введения, 3 частей, заключения и приложения. Библиография включает 277
наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обосновывается актуальность и востребованность темы
диссертации, формулируется цель и задачи, объект исследования, приводится
соответствие исследования приоритетным направлениям развитии науки и
технологий Республики Узбекистан, раскрывается научная новизна и
практическая значимость результатов, обосновывается достоверность,
приведен список внедрений в практику, а также сведения по опубликованным
работам и структуре диссертации.
В первой части
дан анализ современному состоянию водно-земельных
ресурсов и перспектива повышения их эффективного использования в
орошаемом земледелии, в частности рассмотрены вопросы технического
состояния мелиоративных систем, проблемы ирригации и дренажа,
качественной характеристики орошаемых земель, а также история развития
АВП Узбекистана.
Во второй части
рассматриваются вопросы составления экономико-
математической модели водопользования в условиях дефицита водных
ресурсов, дан анализ экономико-математических моделей оперативного водо-
пользования и подходов по составлению и реализации планов водопользо-
вания, предложены оперативные мероприятия при водопользовании.
Водораспределение
между
членами
(водопользователями
и
водопотребителями) АВП и внутри хозяйств осуществляется на основе
системных и хозяйственных планов водопользования, теоретические основы
которых впервые заложили акад. А.Н.Костяков и проф. Н.А.Янишевский.
Затем их развили акад. И.А.Шаров, проф. С.Р.Офенгендея, проф. В.А.Шаумян,
проф. М.Ф.Натальчук, проф. Х.А.Ахмедов, проф. Б.С.Серикбаев, к.т.н.
Н.Н.Мирзаев, проф.Ф.А.Бараев, а также зарубежные ученые.
37
Предлагаемая
экономико-математическая
модель
позволяет
фермерскому или дехканскому хозяйству предпринять ряд мер, которые
помогут предотвратить или вовсе не допустить потерю части прибыли из-за
ущемления в воде. В основе модели лежит зависимость (Мирзаева Н.Н.)
урожайности культуры от степени обеспеченности оросительной нормой:
(1)
В формуле:
А
0
= 1,23К
1
К
2
К
3
, здесь К
1
– биологический коэффициент культуры;
К
2
– климатический коэффициент; К
3
– коэффициент, учитывающий почвенно-
мелиоративные условия;
У
iopt
,
У
i
– урожайность культур при нормативной и
фактической оросительной норме, ц/га;
М
iopt
,
М
i
, – плановая и фактическая
оросительные нормы, м
3
/га;
i
– вид сельскохозяйственной культуры
.
Экономико-математическая модель для оперативной корректиров-
ки планов водопользования при дефиците водных ресурсов.
Предлагаемая
система уравнений имеет вид:
,
(2)
где
G
max
– прибыль от реализации продукций, сум/ц;
P
i
– реализационная цена
продукции сум/ц;
C
i
– издержки при производстве сельскохозяйственной
культуры, сум/ц;
Y
i
, F
i
– урожайность, площадь культуры, ц/га, га.
Опыты проводились, при участии Худайназарова Ж.К., 2008 - 2010 годы
на 11 фермерских хозяйств в двух категориях, первая на мелкоделяночных
массивах для определения зависимости урожая от водообеспеченности и
вторая для испытания методики оперативного распределения воды между
пятью культурами (табл. 1).
Таблица 1
Сравнение результатов орошения пяти культур по предлагаемой
и традиционной методикам оперативной корректировки
планов водопользования
Варианты
Хло-
пок
Куку-
руза
Карто-
фель
Маш Томат
Всего
Оросительная норма, м³/га
Оптимально биологическая Фактическая
5000
3500
3000
2500
2000
16000
По традиционному методу Расчетная
3500
2450
2100
2000
1400
11200
По предлагаемому методу Расчетная
5000
1189
3000
370
1641
11200
;
1
2
0
iopt
iopt
i
iopt
i
Y
M
M
Y
A
Y
n
nopt
opt
opt
ЛИМ
n
n
nopt
nopt
n
nopt
n
n
opt
opt
opt
opt
opt
opt
n
n
n
n
F
M
F
M
F
M
K
F
M
F
M
F
M
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
G
F
Y
C
P
F
Y
C
P
F
Y
C
P
...
...
1
.
..........
..........
..........
..........
..........
1
1
...
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
max
2
2
2
2
1
1
1
1
38
Урожайность, ц/га
Оптимально биологическая Фактическая
36
68
150
12
102
По традиционному
методу
Расчетная
27
53
96
10
72
Контроль
28
52
91
9,0
74
По предлагаемому методу
Расчетная
36
35
150
5
84
Опыт
38
32
152
4
81
Доход, тыс.сум/га
Оптимально биологическая Фактическая 1343,6
1349
2350
908
1290
7240,6
По традиционному
методу
Расчетная
73,82
826,5
397,3
718
684
3363,9
Контроль
822,8
789
226
563
730
3130,8
По предлагаемому методу
Расчетная
1343,6
199
2350
98
928
4918,2
Опыт
1473,8
89
2422
-12
870
4842,8
Анализ таблицы показывает, что максимальную прибыль можно
получить перераспределением оросительной воды по предлагаемому нами
методом.
Экономико-математическая модель рационализации площадей
сельскохозяйственных культур при дефиците водных ресурсов.
Полевые
опыты проводились в 2008-2010 годы на 3 фермерских хозяйствах и 2
приусадебных участках. Эта задача решается при помощи, следующей
системы уравнений:
(3)
здесь
f
i
– соотношение площади культуры к общей площади.
Нижеприведенная таблица 2, позволяет сравнить площади пяти
сельскохозяйственных культур по традиционной и предлагаемой методике. В
таблице также отображены результаты урожайности и прибыли по расчетным
и фактическим данным, которые были получены при полевых экспериментах.
Таблица 2
Результаты оптимизации площадей культур в АВП «Н.Мирзаев»
Варианты
Люце-
рна
Куку-
руза
Карто-
фель
Томат
Маш
Всего
Оптимальная
биологическая
Планируемая
площадь, га
5
25
15
20
2
67
Планируемая
оросительная
норма, м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
N
n
i
N
Nopt
opt
opt
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
inor
N
i
iopt
i
i
i
F
F
F
f
F
F
f
F
F
f
F
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
1
2
2
1
1
1
1
max
1
.........
..........
)
(
39
По
традиционному
методу
Расчетная
оросительная
норма, м
3
/га
1470
3500
2870
2415
2058
По предлагаемому
методу
Расчетная
площадь, га
44
10
7
3
3
67
Расчетная
оросительная
норма, м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
Урожайность, ц/га
Оптимальная
биологическая
Фактическая
80
61
135
120
14
По
традиционному
методу
Расчетная
44
32
71
63
7
Контроль
46
30
68
57
9
По предлагаемому
методу
Расчетная
80
61
135
120
14
Опыт
78
56
115
110
18
Доход, тыс. сум
Оптимальная
биологическая
Фактическая
2 400
6 863
23 085
17 520
7 000
56 868
По
традиционному
методу
Расчетная
1 320
3 600
12 141
9 198
3 500
29 759
Контроль
1 380
3 375
11 628
8 322
4 500
29 205
По предлагаемому
методу
Расчетная
21 120
2 745
10 773
2 628
10 500
47 766
Опыт
20 592
2 520
9 177
2 409
13 500
48 198
Из данных таблицы видно, что максимальная прибыль приходится на
хозяйства, которые следовали предложенной методике оптимизации
сельскохозяйственных угодий, а не по хаотичному методу, используемому в
настоящее время многими фермерами и владельцами приусадебных участков.
Экономико-математическая
модель
оптимизации
площадей
сельскохозяйственных культур и объемов вододеления в условиях
дефицита оросительной воды.
В условиях аридной зоны и изменчивости
водных ресурсов для получения максимального дохода необходимо
варьирование
объемами
оросительной
воды
и
площадями
сельскохозяйственных культур. Для решения данного вопроса нами
разработана экономико-математическая модель оптимизации площадей
сельскохозяйственных культур и подаваемой оросительной воды в
зависимости от степени маловодья, в основе которой лежит следующая
система уравнений:
(4)
max
2
1
max
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
max
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
max
1
1
;
;
;
.........
..........
;
1
;
;
;
;
1
;
;
;
;
;
;
)
(
N
Nopt
N
N
N
Nopt
N
N
N
N
Nopt
opt
opt
opt
opt
opt
opt
N
n
i
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
iopt
N
i
iopt
i
i
i
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
F
F
W
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
40
здесь f
i
, w
i
– соотношение соответственно площади культуры к общей площади
и объема воды к общему лимитированному объему.
Ниже приведена итоговая таблица 3, позволяющая сравнить
оптимизированные площади пяти сельскохозяйственных культур и
оросительной нормы. В этой таблице также приведены значения урожайности
и доход по расчетным и фактическим данным при полевых экспериментах.
Таблица 3
Оптимизация площадей и оросительных норм пяти культур
Варианты
Люцерна
Куку-
руза
Картофель Томат Маш
Всего
Оптимальная
биологическая
Площадь, га
1
2,5
0,5
1
2
7
Оросительная
норма, м
3
/га
2100
5000
4100
3450
2940
По
традиционному
методу
Оросительная
норма, м
3
/га
1785
4250
3485
2932,5
2499
По
предлагаемому
методу
Площадь, га
2
1,5
1
0,5
2
7
Оросительная
норма, м
3
/га
2000
4300
4050
3400
2940
Урожайность, ц/га
Оптимальная
биологическая
Фактическая
80
61
135
120
14
По
традиционному
методу
Расчетная
73,8
56,2
119,4
111,4
12,8
Контроль
74,1
55,4
121,3
110,2
13,4
По
предлагаемому
методу
Расчетная
77,6
59,4
129,4
117,3
13,7
Опыт
78
56
125
115
14
Доход, тыс. сум
Оптимальная
биологическая
Без дефицита
воды
480,0
686,3
769,5
876,0
7 000,0
9 811,8
По
традиционному
методу
Расчетная
442,8
632,3
680,6
813,2
6 400,0
8 968,9
Контроль
444,6
623,3
691,4
804,5
6 700,0
9 263,7
По
предлагаемому
методу
Расчетная
931,2
401,0
1 475,2
428,1
6 850,0
10 085,5
Опыт
936,0
378,0
1 425,0
419,8
7 000,0
10 158,8
Согласно данных таблицы видно, что доход в хозяйствах, которые
следовали предложенной методике оптимизации сельскохозяйственных
угодий и водоподачи возросла по сравнению с хаотичным – интуитивным
методом, используемому на сегодняшний день многими фермерами и
владельцами приусадебных участков.
В третьей части
рассмотрены исследования влажности почв и
технология планировки на просадочных грунтах. Ограниченность водных
ресурсов региона требует разработки более точных и математически
обоснованных методик управления влагой на орошаемом поле. Такие работы
велись в школах крупнейших ученых: С.Ф.Аверьянова, Ф.Б.Абуталиева,
Ф.А.Бараева, П.Я.Полубаринова-Кочиной, Р.К.Икрамова, С.В.Нерпина,
Б.С.Серикбаева, В.М.Шестакова, А.Ф.Чудновского, Гарднера, Клюта,
41
Ричардса, Чайлдса, Дж.Филиппа и др. Важно отметить, что решения получены
без учета влияния работы СГД, а также значения коэффициентов
влагопереноса и диффузивности приняты постоянными от времени.
Динамика влагопереноса в автоморфных почвах в начальный период
развития растений.
Проведенные до настоящего времени исследования
доказали
несостоятельность
упрощенных
трактовок
управления
продуктивностью агроэко-систем, когда во внимание принимались или
изменения только нескольких изолированных показателей, либо об
информативности интегральных показателей обычно судили по данным
корреляционного и регрессионного анализов, что не всегда отражает реальные
процессы, происходящие в системе «почва–вода–растение».
В начальный период развития растений при автоморфных почвах, когда
транспирацией Е
т
можно пренебречь, для двухслойной среды, состоящей из
пахотного и подпахотного слоев, будет использована следующая
математическая модель:
(5)
где соответственно для пахотного и подпахотного слоев: W
1
, W
2
– объемные
влажности;
коэффициенты
влагопроводности
приняты
в
виде:
. Так как рассматривается стационарный режим, за
коэффициенты диффузивности использовались их средние значения:
L – глубина грунтовых вод, м; Z
1
– граница между пахотным и подпахотным
слоями, м; W
ПР
– некоторая промежуточная влагоемкость между влажностью
завядания W
3
и предельной влагоёмкостью W
ппв
, т.е.
, W
пв
–
полная влагоемкость; Z – вертикальная координата, направленная вниз от
поверхности земли. Решая задачу, получим распределение объемной
влажности как функции z:
(6)
(7)
Взаимосвязь влагопереноса в автоморфных почвах с учетом
развития корневой системы.
Начиная с периода времени, когда корневая
система будет находиться в пахотном слое и транспирацией Е
Т
пренебрегать
L
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
,
0
0
,
0
,
)
0
(
const
W
W
ПР
1
2
1
1
Z
W
Z
W
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
ПВ
W
L
W
2
z
B
z
A
e
B
W
K
e
A
W
K
2
2
1
2
2
1
1
1
,
;
,
2
2
2
1
1
1
const
D
W
D
const
D
W
D
ППВ
ПР
З
W
W
W
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
1
2
1
1
0
1
)
(
1
2
1
2
2
2
z
z
W
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
z
e
D
A
A
z
W
ПР
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
A
L
z
z
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
D
z
L
D
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
B
L
B
ПВ
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
2
1
2
2
1
2
,
)
(
1
2
1
2
2
2
2
42
нельзя, вместо краевой задачи (5) рассматривается следующая:
(8)
Дополнительно к предыдущим обозначениям введем следующие:
δ – глубина корневой системы;
U
= δ+u
*
– глубина, с которой возможен подсос
влаги корнями растений. Здесь выполнено условие:
(9)
Введем следующие обозначения:
Распределение объёмной влажности как функции глубины будет иметь
вид:
(10)
О способе определения потока влаги на поверхности земли.
В данной
работе учитывается изменение объемной влажности в пределах от влажности
завядания до ее предельной полевой влагоемкости. Вместе с этим, при
определении закономерностей передвижения влаги и питательных веществ и
L
z
z
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
z
z
u
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
u
z
u
z
u
z
u
E
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
T
1
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
,
0
,
0
0
,
0
2
2
1
7
12
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
*
*
1
*
1
u
W
u
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
u
Z
u
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
1
2
1
*
1
z
W
z
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
const
W
L
W
ПВ
2
const
D
W
D
e
A
W
K
Z
A
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
,
*
2
T
u
T
E
dz
u
z
u
z
u
E
*
0
2
*
2
*
*
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
1
1
*
1
2
*
1
1
2
1
z
L
D
D
U
D
D
U
z
D
D
Р
2
1
*
1
1
1
5
1
2
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
1
12
7
8
3
1
2
*
2
1
*
2
1
2
2
D
z
L
D
U
z
D
U
A
D
U
A
e
D
А
А
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
Ф
U
А
U
А
Z
A
Z
B
L
В
ПР
ПВ
z
Р
Ф
D
D
U
z
U
z
u
D
z
E
e
D
А
А
W
z
W
T
Z
A
ПР
1
2
*
1
2
2
*
2
1
2
1
2
1
1
24
12
2
1
7
12
1
)
(
2
*
0
u
z
*
*
1
*
5
1
2
1
*
1
2
*
1
5
1
2
1
*
1
*
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
*
1
12
7
8
3
1
12
7
*
2
*
*
2
*
2
u
D
u
A
Р
Ф
D
D
D
u
D
A
W
e
D
A
A
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
e
e
D
A
A
z
W
ПР
u
A
u
A
Z
A
1
*
z
z
u
2
*
5
1
*
1
1
2
2
1
2
12
7
)
(
2
2
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
L
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
B
L
B
ПВ
L
z
z
1
43
отражении реальных процессов в системе «почва–вода–растение»
,
необходимо
учитывать не только слоистое строение среды, но и степень развития органов
растений в вегетационный период.
Когда корневая система находится в пахотном слое и транспирацией Е
Т
пренебрегать нельзя, влажность определяется зависимостью (10). Если в
решении краевой задачи (6) применить зависимость
, то
первое уравнение в системе (10) примет следующий вид (0≤z≤
+u*):
(11)
Приравнивая уравнение (7) и (10) при z=0, определяем Е
Ф
:
(12)
Зависимость (12) подтверждает гипотезу Дж. Филиппа о прямо
пропорциональной зависимости между потоком влаги на поверхности Е
ф
и
влагоёмкостью.
Определение положения свободной поверхности подземных вод при
наличии СГД.
Исходным дифференциальным уравнением для определения
уровня грунтовых вод является уравнение частных производных
параболического типа, т.е. линеаризованная постановка А.Я. Олейника:
,
(13)
где m
0
– пористость грунта; h – уровень грунтовых вод, как функция
пространственной координаты x и времени t, отсчитываемой от нижнего
заглубления горизонтального дренажа, а h
СР
– среднее значение уровня
грунтовых вод за рассматриваемый промежуток времени; К
1
– коэффициент
фильтрации среды, в которой расположен СГД;
(t) – интенсивность
инфильтрации.
;
здесь W
0
– испарение на поверхности почвы при h = m
В
; h
КР
– критическая
глубина, при которой испарением можно пренебречь.
Частное решение уравнения (13) ищется в виде:
,
(14)
где
С учетом (14) и решая (13) получаем зависимость в виде:
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
;
14
9
12
6
1
7
6
1
*
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
*
1
*
1
2
1
1
*
2
1
2
*
2
*
*
2
1
1
*
*
2
1
*
2
1
2
2
*
2
2
*
2
ПВ
T
u
A
z
A
z
B
L
B
Ф
T
u
A
Ф
z
A
u
A
T
W
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
u
z
D
z
L
E
E
e
A
u
z
E
e
e
A
A
u
z
u
z
u
E
z
D
z
W
*
1
1
2
1
1
*
1
1
2
1
1
1
2
1
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
2
2
*
2
1
*
2
1
2
2
1
14
9
D
u
z
D
z
L
D
u
D
u
z
D
z
L
E
e
A
e
D
A
A
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
E
T
U
A
U
A
T
U
A
Z
A
Z
B
L
B
ПВ
ПР
Ф
)
(
1
1
2
2
1
0
t
h
b
a
x
h
h
K
t
h
m
CP
КР
В
КР
h
m
h
W
a
0
1
КР
В
h
m
W
b
0
1
)
(
)
(
)
(
,
t
x
R
t
t
x
h
x
ch
C
x
sh
C
x
R
2
1
)
(
44
(15)
Необходимо отметить, что в вегетационный период
=0, W
ПР
0. А во
вневегетационный период (в период промывки земель) из-за отсутствия
испарения a
1
/b
1
=0, а инфильтрация
0.
П.Я.Полубаринова-Кочина предложила определять величину h
CP
,
воспользовавшись методом В.М. Шестакова, т.е. h
CP
– это среднее значение
максимального и минимального уровня грунтовых вод. Конечно же, такой
подход не всегда приемлем для орошаемого земледелия, где колебание уровня
грунтовых вод зависит от орошения. Поэтому используя (15) определим
среднее значение уровня грунтовых вод на фиксированный период времени:
(16)
Выражение (15) является трансцендентным, поэтому его решение
определяется путем построения графика.
Определение фильтрационного сопротивления и расхода СГД.
Для
нахождения фильтрационного сопротивления дренажа, воспользуемся
граничным условием, имеющихся в работе А.Я.Олейника:
t>0, x=0,
(17)
Объем воды на 1 пог.м в междренье при СГД будет исчисляться по
следующей зависимости:
,
(18)
здесь
,
,
(19)
Т.е. расход воды при СГД будет определяться по нижеприведенной
формуле:
(20)
где
l
д
–
длина дренажа, м.
Распределение объемной влажности в однородной среде.
Уравнение,
рассматривающее нестационарный процесс влагопереноса будет иметь
следующий вид:
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
,
(
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
х
L
сh
t
x
h
m
t
b
t
m
h
k
b
CP
ÏÐ
CP
ÏÐ
Ô
t
m
h
k
b
L
t
m
b
Ô
t
t
CP
e
L
ch
L
h
L
h
L
sh
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
dx
t
x
h
L
h
0
1
1
0
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
,
1
1
1
1
0
1
1
0
2
Ф
h
x
h
L
сth
e
b
C
а
е
C
С
Ф
t
m
h
k
b
t
m
h
k
CP
CP
0
1
1
0
1
1
*
1
*
2
1
L
Ø
Le
Ø
Le
sh
Ø
m
W
m
t
b
t
m
h
k
b
t
äð
CP
3
2
1
0
)
(
0
1
0
1
1
2
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
L
ch
h
L
h
Ø
1
1
2
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
Ø
1
1
1
3
b
b
a
Ø
др
t
др
t
др
t
др
l
t
t
W
W
Q
2
1
)
(
)
(
)
(
4
,
86
2
1
45
(21)
;
Z
УГВ
(
x,t
) в уравнении (19) является значением уровня грунтовых вод
определяемой из следующего уравнения на фиксированный момент времени t
i
.
(22)
D
2
(W) – коэффициент диффузивности почвенной влаги,
.
R
2
– некоторая постоянная, определяемая сравнением теоретических и опытных
данных. К(x,z,t) – коэффициент влагопроводности почвенной влаги.
Решение (21) уравнения ищется в виде:
где х – расстояние от рассматриваемой точки до СГД. При z=Z
УГВ
, согласно
предыдущим записям, выполняются следующие условия:
Распределение объемной влажности в однородной среде при наличии
СГД:
(23)
Изменение объемной влажности во вневегетационный период с
учетом работы СГД.
При работе СГД во вневегетационный период обычно
необходимо рассматривать распределение объемной влажности в слоях:
пахотного, а также подпахотного слоя, простирающегося до подвижного УГВ,
обуславливаемого работой дренажа.
Для описания распределения объемной влажности в изучаемой среде
рассматривается следующая краевая задача:
(24)
здесь t – время; W
1
* – распределение объемной влажности в пределах
)
0
(
,
)
(
ÓÃÂ
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
z
z
t
K
W
K
УГВ
Ф
)
(
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
,
0
0
,
0
,
1
0
,
0
0
,
,
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
x
L
ch
d
m
t
x
z
i
i
CP
t
m
b
t
m
h
k
b
g
i
УГВ
2
2
2
2
,
t
D
e
R
t
х
D
4
3
2
2
3
1
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
ПВ
K
K
W
;
4
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
Z
Z
z
Z
Z
Z
Z
t
z
x
W
*
3
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
6
2
3
3
)
,
,
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
УГВ
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
*
)
,
,
(
1
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
z
z
z
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
46
пахотного слоя (z
1
). В следующем подпахотном слое объемная влажность
описывается значением W
2
(x,z,t).
D
1
*(W
1
*), D
2
(W
2
) – коэффициенты диффузивности почвенной влаги в
соответствующих слоях:
,
.
R
1
*, R
2
– коэффициенты,
определяемые путем сравнения теоретических и опытных данных. К
1
*(x,z,t),
К
2
(x,z,t)
– коэффициенты влагопроводности почвенной влаги в
соответствующих слоях.
Начальное условие второго уравнения выбрано из тех соображений, что
при любом распределении объемной влажности на поверхности земли
(W
пов
=W
ПН
) и для любых t, она принадлежала интервалу W
[W
З
,W
ППВ
].
Функции th
*
t,
th
t —
учитывают скорость изменения влажности на
поверхности земли (z=0),
*
,
–
коэффициенты определяются путем
сопоставления теоретических и экспериментальных данных.
Коэффициент влагопроводности для подпахотного слоя определяется
как:
Решение второго уравнения системы (21) ищется в виде:
При z=Z
УГВ
, согласно предыдущим записям, выполняются следующие
условия:
Коэффициент влагопроводности для подпахотного слоя примет форму:
(25)
А распределение объемной влажности в подпахотном слое по формуле:
(26)
Распределение влажности в пахотном слое будет иметь вид:
(27)
Данная зависимость может быть использована для определения
оптимальной глубины глубокого рыхления при накоплении влаги во
вневегетационный период, а также систематизации агротехнических и
мелиоративных мероприятий.
Динамика объемной влажности при послойно-поэтапном рыхлении
на фоне СГД.
Для описания распределения объемной влажности в изучаемой
2
*
1
*
1
*
1
,
t
D
e
R
t
х
D
2
2
2
2
,
t
D
e
R
t
х
D
z
Z
t
х
K
W
K
УГВ
Ф
)
,
(
2
2
2
2
4
3
2
2
3
1
2
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
2
2
4
;
Ф
ПВ
K
K
W
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
z
e
D
R
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
2
*
1
1
*
1
*
1
2
1
2
2
3
1
*
*
6
)
,
,
(
47
среде рассматривается следующая краевая задача:
(28)
D
1
(W
1
) – коэффициент диффузивности почвенной влаги в корневом слое:
.
R
1
– коэффициент, определяемый путем сравнения
теоретических и опытных данных.
Коэффициент влагопроводности для подпахотного слоя определяется
как:
Распределение объемной влажности в подпахотном слое определяется,
как:
(29)
Изменение объемной влажности в корневом слое примет вид:
(30)
Применение данного расчета и анализ данных позволяют предсказать
динамику снижения объемной влажности на фоне работы горизонтального
дренажа, что способствует оптимизации сроков и глубины проведения
послойно-поэтапного рыхления.
Определение объемной влажности в слоистой пористой среде
содержащей пахотный, подпахотный слои и свободную поверхность
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
*
2
2
2
2
2
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
1
)
,
,
(
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
*
*
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
2
1
1
1
,
t
D
e
R
t
х
D
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
2
*
2
*
*
1
2
1
1
2
1
2
2
3
1
*
1
)
(
12
)
(
6
1
)
(
7
6
6
)
,
,
(
2
1
u
z
u
z
u
D
z
E
e
D
R
z
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
48
грунтовых вод.
Для описания распределения объемной влажности в
изучаемой среде рассматривается следующая краевая задача:
(31)
Коэффициент влагопроводности для корневого слоя определяется
формулой:
Влажность в корневом слое окончательно примет вид:
(32)
Коэффициент влагопроводности для подпахотного слоя определяется
как:
Таким образом, распределение объемной влажности в подпахотном слое
при наличии СГД будет определяться по формуле:
)
(
,
)
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
)
;
,
(
)
;
,
(
*
*
1
*
1
t
u
x
W
t
u
x
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
)
,
,
(
)
,
,
(
1
2
1
*
1
t
z
x
W
t
z
x
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
Z
Z
Z
Z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
*
3
*
1
*
1
2
1
*
2
2
*
1
*
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
*
1
2
*
3
1
*
2
1
1
2
*
2
*
1
1
2
*
2
*
*
3
*
2
1
2
*
2
*
1
2
*
1
6
2
3
~
6
2
3
3
~
6
2
3
~
6
3
2
~
6
7
6
3
6
4
1
7
12
7
12
2
)
(
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
T
t
T
T
З
ПН
ПН
ППВ
e
D
R
u
u
t
D
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
K
D
t
D
z
t
D
u
t
D
D
t
D
u
E
u
t
D
E
u
z
u
z
u
z
E
u
E
z
t
D
t
ch
W
W
t
ch
W
W
z
u
K
3
*
2
2
*
*
3
1
2
1
1
2
2
3
1
*
1
7
6
7
6
~
6
)
,
,
(
u
z
E
u
z
E
z
D
t
D
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
z
Z
Z
t
D
Z
D
t
D
Z
Z
K
t
z
x
K
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
2
3
2
~
6
2
3
,
,
49
(33)
Коэффициент влагопроводности для пахотного слоя будет иметь вид:
Влажность для подпахотного слоя будет иметь вид:
(34)
где
Согласно исследованиям, проведенным в Мирзаабадском районе
Сырдарьинской области, влажность почвы на поверхности земли снижается
несколько быстрее, чем в других частях пахотной и подпахотной зоны. Опыты
показали эффективность глубокого рыхления проведенного взамен
обыкновенной пахоты, которая способствует не только резкому снижению
солей, но и сохранению влаги в вегетационный период.
Анализ данных формул показывает процесс снижения объемной
влажности на фоне работы горизонтального дренажа, что позволяет
оптимизировать сроки агротехнических и ирригационных мероприятий.
Опыт и прогнозирование просадочных явлений при планировке
поверхности орошаемого поля.
Подъем культуры орошаемого земледелия
может быть, достигнут только при внедрении в жизнь комплекса
организационно-хозяйственных,
гидротехнических,
агромелиоративных
мероприятий, которые обеспечат наилучшие условия для получения высоких
и устойчивых урожаев при высокой механизации всех производственных
процессов на орошаемом поле. Большое значение в этом комплексе имеет
создание на орошаемых полях благоприятного рельефа, отвечающего
применяемому способу орошения и техники полива.
Исследованием данного вопроса занимались крупнейшие ученые:
Ф.Б.Абуталиев, Х.А.Ахмедов, Р.Х.Базаров, Ф.А.Бараев, Ю.Г.Батраков,
А.Н.Вавилов, Х.К.Газиев, И.Д.Дзяндевич, В.А.Духовный, Р.К.Икрамов,
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
~
6
2
3
3
)
,
,
(
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
2
*
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
1
~
6
2
3
3
2
~
6
2
3
~
6
3
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
K
z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
D
t
D
z
t
D
K
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
z
D
t
D
z
z
t
z
x
W
*
3
*
1
2
1
*
1
2
2
3
1
*
~
6
)
,
,
(
1
1
*
1
2
*
1
3
1
1
*
3
2
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
*
2
1
3
1
1
1
~
6
~
6
2
3
3
z
D
t
D
z
z
z
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
П В
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
3
*
1
*
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
1
2
1
1
2
*
2
3
*
1
*
2
~
6
7
12
~
6
~
6
u
D
t
D
u
u
u
u
E
u
D
t
D
u
u
D
t
D
u
u
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
50
А.Н.Костяков, С.М.Кривовязов, В.Ф.Кулинченко, Н.Т.Лактаев, А.Н.Ляпин,
В.Н.Мартенсен, В.Ф.Насенко, Б.С.Серикбаев, Н.И.Самсонова, Г.В.Цивинский,
У.Юлдашев и др.
Техника проектирования всеми этими методами сводится к тому, что
проектировщик постепенно подбирает нужное положение проектной
поверхности для получения баланса земляных работ, но при этом не
учитывается просадочность грунтов.
Методика проектирования планировки под наклонную плоскость
поливных участков имеющих любую конфигурацию.
В настоящее время
при проектировании планировочных работ проектные отметки поверхности
карт назначаются независимо от степени подверженности грунтов просадкам.
Поэтому наши исследования были посвящены решению данной проблемы.
Планируемый участок, представляющий собой фигуру с любой
конфигурацией, делится на квадраты со сторонами 20х20 м, определяются
отметки поверхности земли центров всех квадратов и центр «тяжести»
орошаемого поля. Затем поле разделяется на две части и определяются центры
«тяжести» половинных участков.
Плоскость, копирующая естественный рельеф участка и дающая
минимум работы по срезке и насыпи определяется, как:
D
Cz
By
Ax
h
h
y
y
х
х
h
h
y
y
х
х
h
z
y
y
х
х
2
2
2
1
1
1
(35)
здесь ͞х, ͞х
1
, ͞х
2
, ͞у, ͞у
1
, ͞у
2
, ͞h, ͞h
1
, ͞h
2
– координаты абсцисс, ординат и апликат
центра «тяжести» всего и половинных участков.
Приращение к проектной плоскости с учетом просадочности или
выпучивания почвогрунтов по следующей зависимости:
(36)
Последняя зависимость рекомендуется для проектирования планировки
поливных участков под наклонную плоскость, имеющих любую
конфигурацию, с учетом просадочности (выпучивания) почвогрунтов.
Формирование необходимой высоты насыпки/срезки грунта может быть
выполнена следующими способами (табл.4).
Таблица 4
Перечень технологий, примененных на демонстративном поле
Технология
Удель-
ные
расходы,
$/га
Преимущество
Недостатки
Пахота, лазерная планировка
земель, засыпка и срезка
почвогрунтов, рыхление по
диагоналям
460
Относительно
высокая точность
при формировании
проектной
плоскости
Большой объем
ручного труда и не
адаптированность
лазерных установок
для широкого
применения данного
1
р
Г
р
пр
h
K
h
h
51
способа, низкая
производительность
Глубокое рыхление по
диагонали на поле, лазерная
планировка, второе рыхление
по противоположной
диагонали и завершительная
корректирующая планировка
348
Высокое
эффективное
применение машин
и относительная
дешевизна работ
Относительно низкое
качество
планировочных работ
по сравнению с 1 и 3
способом
Пахота, лазерная планировка
земель, глубокое рыхление по
диагонали, корректирующая
планировка и второе рыхление
по противоположной диагонали
370
Высокое
эффективное
применение машин
и относительная
дешевизна работ
Относительно высокая
цена по сравнению с 2
способом
Сравнение показало, что наиболее эффективной является последняя
технология. Анализ вложения капитальных средств при планировке и
рыхлении показал, что наибольшая урожайность достигается при глубоком
рыхлении почвы до 60 см.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1.
Предложена экономико-математическая модель (2) по корректировке
планов водопользования в условиях дефицита водных ресурсов. Проблема
оптимизации вододеления между культурами в условиях АВП и фермерских
хозяйств может быть решена предлагаемой моделью, которая обеспечит
минимизацию потерь от сельскохозяйственного производства при дефиците
водных ресурсов. Что позволит повысить доход до 342400 сум/га (АВП
«Сайрам суви» Куйи-Чирчикского района Ташкентской области) по
сравнению с традиционной методикой вододеления.
2.
Разработана экономико-математическая модель (3) по оперативной
оптимизации площадей сельскохозяйственных угодий при дефиците
оросительной воды. Опыт оптимизации посевных площадей указывают на
необходимость
диверсификации
вида
и
сортов
выращиваемых
сельскохозяйственных
культур,
т.к.
только
за
счет
правильной
диверсификации можно увеличить доход до 454 200 сум/га (фермерское
хозяйство «Маматкул Жура угли», АВП «Н.Мирзаев» Кумкурганского района
Сурхандарьинской области).
3.
Создана экономико-математическая модель (4) по оптимизации
площадей сельскохозяйственных культур и объемов вододеления с учетом
степени дефицита воды. Реализация методов оптимального размещения
сельскохозяйственных культур и водоподачи в условиях дефицита
оросительной воды позволило свести к минимуму ущерб сельского хозяйства
в маловодные годы. К примеру, в фермерском хозяйстве «Саодат» АВП
«Н.Мирзаев»
Кумкурганского
района
Сурхандарьинской
области
экономическая эффективность после внедрения данной методики была на
821500 сум/га выше контрольного.
4.
До сих пор при моделировании потока влаги, связанного с физическим
испарением, не учитывалось его изменение в ограниченных пределах. В связи
с чем, в данной работе учитывается изменение объемной влажности в пределах
52
от влажности завядания до предельной полевой влагоемкости. На основе
полученных аналитических решений влагопереноса в автоморфных почвах в
начальный период развития растений и с учетом развития корневой системы,
автором путем решения обратной физической задачи (по методике акад.
Ф.Б.Абуталиева)
определены
физические
параметры
почвогрунтов
рассматриваемых АВП.
5.
Впервые получена аналитическая зависимость (12) по определению
потока влаги (физическое испарение) на поверхности земли, учитывающей,
как агротехнические параметры (глубина вспашки), физические свойства
почвогрунтов и развитие корневой системы растений, так и изменение
влажности в ограниченных пределах (от влажности завядания до предельной
полевой влагоемкости).
6.
Автором предложена аналитическая зависимость (15) динамики уровня
грунтовых вод на фоне СГД в пространстве и во времени, которая существенно
отличается от результатов П.Я.Полубаринова-Кочиной, принимающей
среднюю глубину грунтовых вод, как среднее значение максимального и
минимального УГВ.
Разработанное (трансцендентное) уравнение (16) позволяет определить
уровень грунтовых вод на любой фиксированный период времени и является
функцией
пористости
грунта,
коэффициента
фильтрации
среды,
интенсивности инфильтрации, испарение на поверхности почвы, междренного
расстояния и критической глубины.
7.
Автором
создана
математическая
модель
(17)
изменения
фильтрационного сопротивления и расхода СГД во времени. В отличие от
работ акад. С.Ф.Аверьянова, принимающего фильтрационное сопротивление и
расход СГД неизменным, автор доказал изменение фильтрационного
сопротивления и получил зависимость характеризующую расход СГД.
8.
Базируясь на полученной формуле динамики уровня грунтовых вод,
автором впервые разработаны модели (23) и комплекс программ для решения
задачи по прогнозу влажности для садов, виноградников и многолетних
культур, т.е. изменения влажности в однородной среде. Результаты
исследований показали, что снижение объемной влажности вблизи дренажа
происходит быстрее, нежели в середине междренья.
9.
На основе теоретических исследований получена зависимость (26 и 27)
изменения влажности в двухслойной среде (невегетационный период,
пахотный и подпахотные слои), позволяющая определять динамику влажности
в процессе магазинирования в зоне аэрации «искусственных» зимних
паводков, вызванных с переходом на энергетическое управление
трансграничными водами.
10.
Получено численное решение (29 и 30) задачи о динамике влагопереноса
при послойно-поэтапном рыхлении на фоне СГД, рассматривающее наличие
двухслойной среды (корневой и подпахотные слои). Решение задачи позволит
оптимизировать глубину и сроки послойно-поэтапного рыхления,
способствующие увеличению межполивных сроков. Предложенная методика
моделирования влагопереноса при послойно-поэтапном рыхлении позволила
53
получить качественно точные данные об изменении влажности по сравнению
с ранее применяемой методикой (Бараев Ф.А. и Аббасханов М.).
11.
Разработаны математические модели (32, 33, 34), рассматривающие
трёхслойную среду (корневой, пахотный и подпахотный слои), которые
позволяют определить динамику влажности почвы на орошаемом поле на фоне
СГД. Используя методику решения обратных физических задач теории
фильтрации акад. Ф.Б Абуталиева, получены физические параметры
почвогрунтов в разрезе рассматриваемых ассоциаций.
12.
Усовершенствована методика проектирования (35, 36) лазерной
планировки орошаемых земель на просадочных грунтах, позволяющая снизить
объем земляных работ до 12-16% (АВП «Мухтарали Юсупов»
Кургантепинского района Андижанской области). Разработанная методика
планировки способствует равномерной просадке грунта и созданию
устойчивой плоскости.
54
55
SCIENTIFIC COUNCIL ON AWARD OF SCIENTIFIC DEGREE OF
DOCTOR OF SCIENCE 16.07.2013.Т.23.01 at TASHKENT INSTITUTE OF
IRRIGATION AND MELIORATION, TASHKENT INSTITUTE OF
ARCHITECTURE AND CONSTRUCTION AND TASHKENT INSTITUTE
OF RAILWAY TRANSPORT ENGINEERS
TASHKENT INSTITUTE OF IRRIGATION AND MELIORATION
MURADOV RUSTAM ANVAROVICH
TECHNOLOGICAL BASES OF OPERATION AND
MAINTANACE OF IRRIGATION AND DRAINAGE SYSTEMS
IN WATER CONSUMERS ASSOCIATIONS
06.01.02 - Land reclamation and irrigated agriculture
(technical scinces)
ABSTRACT OF DOCTORIAL DISSERTATION
Tashkent – 2015
56
The subject of doctoral dissertation is registered the Supreme Attestation
Commission of the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan in number
30.09.2014/В2014.5.Т355
Doctoral dissertation is carried out at Tashkent Institute of Irrigation and Melioration.
The full text of doctoral dissertation is placed on web page of scientific council
16.07.2013.Т.23.01 at Tashkent Institute of Irrigation and Melioration, Tashkent Institute of
Architecture and Construction and Tashkent Institute of Railway Transport Engineers to the
address tiim.uz/tadqiqotchi/dissertatsiya.
Abstract of the dissertation in three languages (Uzbek, Russian, English) is placed on web
page to address tiim.uz/tadqiqotchi/avtoreferat and Information-education and Information-
educational portal «ZIYONET» to address www.ziyonet.uz
Scientific
consultant:
Baraev Fridun Ahmedovich
Doctor of Technical Sciences, Professor.
Official
opponents:
Ikramov Rahimjan Karimovich
Doctor of Technical Sciences, Professor.
Bezborodov German Aleksandrovich
Doctor of Technical Sciences.
Myagkov Sergey Vladimirovich
Doctor of Physical-Mathematical Sciences, Professor.
Leading
organization:
Tashkent State Agrarian
University
Defense will take place on « 31 » March 2015 at 14
00
at the meeting of one-time scientific
council 16.07.2013.Т.23.01 at Tashkent Institute of Irrigation and Melioration, Tashkent Institute
of Architecture and Construction and Tashkent Institute of Railway Transport Engineers to address:
100000, Uzbekistan, Tashkent, Kary Niyazov Street, 39. Phone: (99871) 237-46-68; Fax:
(99871) 237-38-79, e-mail: admin@tiim.uz.
Doctoral dissertation is registered in Information-resource center at Tashkent Institute of
Irrigation and Melioration №01, it possible to review it in IRC (100000, Uzbekistan, Tashkent,
Kary Niyazov Street, 39. Phone: (99871) 237-19-45, e-mail: admin@tiim.uz)
Abstract of the dissertation sent out on «27» February 2015 year.
(mailing report No 01 on « 27» February 2015year)
М.H.Hamidov
Chairman of one-time scientific council
on award of scientific degree of doctor of science
doctor of science in agriculture, professor
I.А.Ahmedhojaeva
Scientific secretary of one-time scientific council
on award of scientific degree of doctor of science
PhD in tecnics, associate professor
A.T.Salohiddinov
Chairman of Scientific seminar at one-time scientific council
on award of scientific degree of doctor of science
doctor of science in tecnics, professor
57
ANNOTATION OF DOCTORAL DISSERTATION
Topicality and demand of the subject of dissertation.
The experience of
advanced countries (USA, Japan, Spain, France and others.) shows that the most
effective authority in the water and land management at the landowners level are
non-governmental, non-profit and community organizations. These organizations
contribute to equitable sharing of water resources, regardless of location, type and
size of farmlands, prevention of illegal water withdrawals, reduce the volume of
irrigation water losses, improving the quality of maintenance of canals, drainage and
other infrastructure.
Uzbekistan water consumers association (WCA) is situating in intermediate
position between governmental structure of water management and directly main
water consumers. WCAs must be equipped with modern water and land resources
management methods and tools, for increasing the water using efficiency, as well as
coordination of the association members.
"On measures to improve land reclamation and rational use of water
resources” from April 19, 2013 and Cabinet Ministries Decree № KM-82 "Approval
order of water use and consumption in the Republic of Uzbekistan" from March 19,
2013, contributed in the providing of these studies. These tasks are designed to
mitigate water shortages through the introduction of improved operational
adjustment methods of water use plans and optimize areas of crops, improve the
efficiency of agronomic and reclamation methods based on the methods of
forecasting the dynamics of soil moisture, upgrade laser leveling design methods and
technologies.
Conformity of research to priority directions of development of science
and technologies of the Republic of Uzbekistan.
This work was performed in
accordance with the priority areas of science and technology of the Republic of
Uzbekistan PAS-7 "Environmental management and ecology; water resources
management and improve its management practices".
Review of international scientific researches on the subject of the
dissertation.
Researches on technological bases of operation irrigation and drainage
systems, improving their reliability and durability, developing their design methods
under increasing scarcity of irrigation water in irrigated areas, are gaining momentum
and some progress are achieved in the United States, Russia, China, India, the
Netherlands and other countries.
In publications of the world's leading research centers, such as the
International Water Management Institute (IWMI), the International Committee on
Irrigation and Drainage (ICID), Moscow State University of Environmental
Engineering (MSUEE), Agrophysical Institute (API), FAO (Food and Agriculture
Organization) and etc., noted that ongoing research aimed at developing methods of
preventing the adverse effects of water scarcity, optimization of humidity control in
the irrigated field, process modeling irrigation and land reclamation, the search cost-
optimal parameters of irrigation using economic and mathematical modeling.
Degree of study of problem.
Significant contribution to the creation of
technological bases of operation of irrigation and drainage systems made by the
58
Uzbekistan scientists. From 1920 TIIM and the Research Institute of Irrigation and
Water Problems have been working on optimization of irrigation and land
reclamation measures under water resources shortage.
The existing methods for calculating the irrigation regime (A.N. Kostyakov,
FAO and others.) is based on biologically optimal water requirements, which is not
always acceptable in water scarcity period. Therefore, in addition with existing
methods water use plan for irrigated agriculture (I.A. Sharov, N.A. Janiszewski, M.F.
Natalchuk, H.A. Akhmedov, B.S. Serikbaev) has needed to implement methods of
planning water use, which are based on features of distribution and economic levers
(V.A.Dukhovny, N.N. Mirzaev, F.A. Baraev S. Kirda, D.R.Nielson, L.K.Heng) to
encourage water users with respect to water as a good.
At the same time, the limited water resources in the region require to develop
more accurate and mathematically-based techniques to control moisture irrigated
field. In the presently known works (S.F.Averyanov, F.B .Abutaliev, M.B.
Baklushin, S.V. Nerpin, V.M. Shestakov, A.F. Chudnovsky, M.G. McCarthy, B .
Loveys) have not reviewed by the combined influence of systematic horizontal
drainage (SHD), as well as a variety of agronomic and reclamation activities on the
dynamics of soil moisture.
Neglecting of subsidence phenomena at land leveling designing (especially
capital) leads for re-leveling. Existing design methods and technology (V.Martensen,
N.I. Samsonov, H.K. Haziyev, A.N. Lyapin, R.H. Bazarov, D.P. Carlton) are not
taken into account issues of soil subsidence and minimize the cut/fill volumes at
various configurations of irrigated field. Therefore, the question prompt adjustment
of water use plans, optimization of agricultural land, as well as modeling of moisture
dynamics on the background of the SRS and implementing of different agronomic
and reclamation activities, improvement of design and technology land leveling
works, need to pay special attention. Such studies have not yet sufficiently made.
Connection of dissertational researches with the plans of scientific –
research works
is reflected in accordance with the research plan of Uzbekistan
Ministry of Agriculture and Water Resources on "Development of guidelines for
improving WCA activities and calculations water supply operation and maintenance
costs to farmers and householders" in 2003, as well as R&D plan of Tashkent
Institute of Irrigation and Melioration for 2006 – 2013 y.
Purpose of research
is development science-based technological bases of
operation of irrigation and drainage systems in a growing shortage of irrigation water
applied to the WUA in Uzbekistan.
To achieve this goal the following
task of
research
are
formulated:
develop a methodology for on-time adjustment of water use plans in water
scarcity conditions;
develop a methodology for on-time optimization of agricultural land with
irrigation water deficit;
develop a methodology for optimizing crop areas and water volumes to the
extent of water scarcity;
develop a model of the soil moisture dynamics at automorphic soils;
determine moisture flow quantity on the earth surface;
59
define changes of groundwater table (GWT) in the presence of SHD;
estimating the dynamics SHD discharge and percolation resistance;
develop moisture distribution models depending to the applicable agro
technical and reclamation activities in the irrigated fields;
improve the land leveling design methodology and technology based on soil
subsidence.
Objects of research
were irrigated lands of: WCA Sairam Suvi and Qorasuv
at Kuyi-Chirchik District of Tashkent Region, WCA N.Mirzaev at Kumkurgan
District of Surkhandarya Region, WCA Surhan at Jarkurgan District of
Surkhandarya Region, WCA Golib Suvi at Zaamin district Jizzak Region, WCA
Madat suv-JRK at Kattakurgan District of Samarkand Region and WCA Yangiabad
at Mirzaabad District of Syrdarya Region.
Subject of research -
economic and mathematical model of water allocation
and optimization crop areas, soil moisture-storage technology and its models, as well
as the technology of laser land leveling with soil subsidence.
Methods of research
include: synthesis and analysis of the available scientific
stock and published materials, laboratory and field research, monitoring and
modeling of the dynamics and direction of hydrological, hydrogeological and land
reclamation processes by using modern means of observation and mathematical
methods in accordance techniques of Tashkent Institute of Irrigation and Melioration,
Research Institute of Irrigation and Water Problems at Tashkent Institute of Irrigation
and Melioration, the Scientific Research Institute of Cotton Breeding, Seed
Production and Agricultural Technology and Research Institute for Soil Science and
Agricultural Chemistry.
Scientific novelty of dissertation research
is as follows:
developed water distribution and crop areas optimization method for
increasing the irrigation water and land resources productivity;
developed method of forecasting the GWT dynamics with background of
SHD;
for the first time developed method for determining evapotranspiration with
the development of the plant root system, depth of arable layer and the GWT;
for the first time developed technique for forecasting soil moisture dynamics
with background of SHD and applied technologies: traditional technology (root -
arable - subsurface layers), stage by stage layer loosening (root - subsurface layers),
deep loosening of the field in the vegetation period for the accumulation of moisture
in soils (arable - subsurface layers);
developed technology for designing and land leveling works on subsiding
soils.
Practical results of the research
consist
in the following:
developed economic-mathematical software for improving irrigation water
productivity and water and land resources efficient use depending on water scarcity
degrees and availability for: water distribution between crops, determining optimal
crop areas, optimization areas of agricultural crops and their water consumption;
provided an improved model of the soil moisture dynamics at automorphic
grounds;
60
determined method for evapotranspiration with the development of the plant
root system, depth arable layer and GWT;
proposed model to forecast changes in groundwater level with background of
SHD;
determined dynamics of SHD filtration resistance and its discharge;
developed mathematical models and software for moisture management in the
irrigated field with background of SHD at: traditional technology, stage by stage
layers loosening, deep ripping for the moisture accumulation in soils;
developed improved design and technology of laser land leveling planning
works on subsiding soils.
Reliability of obtained results
is confirmed by the use well-known and
generally accepted scientific methods, standard and field research techniques for
study of land reclamation processes. Results and conclusions are justified on physical
representations based on theoretical and experimental data. The reliability of the
experimental data is provided by using modern tools, measuring and processing
techniques.
Theoretical and practical value of results of research
is scientific
substantiation of effective ways to predict the direction of reclamation processes and
its management, as well as technological methods of rational water and land
resources use in Uzbekistan irrigated areas. Using the results of research will reduce
damage from deficit irrigation water, optimize technology of agronomic and
reclamation activities, conduct sustainable agricultural production in water scarcity
conditions.
Realization of research results.
The developed method of on-time water use plans and crop area adjustment as
design method of land laser leveling implemented in MAWR organizations and
comparation with traditional metod has increased farmers income to 283 480 UZS/ha
(Implementation reference 04/29-103 from 06.12.2011 y. Ministry of Agriculture
and Water Resources).
The research results have been introduced in the Sairam Suvi, Qorasuv, Golib
Suvi and Madat suv-JRK WCAs, in the framework of the ADB "Grain productivity
improvement project" economic effect amounted to 10-15 US $/ha (Implementation
reference 213905/01/012609 from 26.01.2009 y. Mott MacDonald Environmental
Consultants Ltd).
Received theoretical solutions applied in frame of project “The Scheme of
Complex Usage Water Resources of the Republic of Uzbekistan for 2013-2027 yy”.
(Implementation reference 04/29-254 from 20.02.2015 y. Ministry of Agriculture
and Water Resources; Implementation reference 02-13ГСХ from 03.12.2014 y. Joint
Design Venture on Water Sector objects “Suvloiha”).
Approbation of work.
Main scientific principles and research results of
dissertation were presented at the international and regional scientific conferences:
International Scientific and Practical Conference "Water- and resources saving
technologies in the agriculture of the Republic of Uzbekistan" (Tashkent, 2008), 7 -
Young Scientists Practical Conference "Actual Problems of Land and Water
Resources in Terms of Water Scarcity and Transition Period to Market Economy"
61
(Tashkent, 2008), an International Scientific-Practical Conference "Improving the
Land Reclamation Efficiency and Agricultural Use of Reclaimed Lands" (Minsk,
2009), 8 - Young Scientists Practical Conference "Actual Problems of Land and
Water Resources" (Tashkent, 2009), a Training Seminar of the Uzbekistan Senate of
Oliy Madjlis and the UNESCO «Sustainable Using of Water Resources in
Uzbekistan", on Scientific-Practical Conferences of TIIM staff (2008-2014 y.), in
training under the ADB “Grain Productivity Improving Project”, the UNDP Project
"Capacity Building of the National Irrigated Land Reclamation Fund" and other
scientific meetings, conferences and symposiums.
Main results of work as scientific reports and papers were reviewed at
scientific meetings of the TIIM Academic Council (2005-2014 y.), Scientific Council
of Institute of Water Problem of Uzbekistan Academy Science and many other
scientific and water management related organizations (2005-2011 y).
Publication of the results.
Obtained results are presented in 38 scientific
works, including 2 articles in international and 12 in national journals.
Structure and volume of dissertation.
The thesis contains 200 pages of
computer’s text, 46 figures, 20 tables, and consists of an introduction, 3 parts,
conclusions and applications. The bibliography includes 277 references.
MAIN CONTENTS OF DISSERTATION
Introduction
presents an urgency of the theme, the aims and problems and the
object of studies are determined, correspondence of the studies to priority directions
of science and technology development of the Republic of Uzbekistan, scientific
novelty and practical importance of results are revealed, reliability of results is
substantiated, a list of implementations into practice is given as well as an
information on publications and the structure of the thesis.
In the first part
were described analysis of the current situation of water and
land resources and the prospect of increasing their efficiency in irrigated agriculture,
in particular the issues of drainage systems technical condition, irrigation and
drainage problems, the soil quality characteristics of the irrigated lands, as well as
the history of the Uzbekistan WCA.
The second part
deals with the question of preparation economical-
mathematical models of water management in water scarcity conditions, the analysis
of economical-mathematical models of on-time water management correction and
existing approaches to develop and implement water use plans proposed on-time
activities in water management.
Water distribution among WCA members (water users and water consumers)
and on-farm level is based on the irrigation system and on-farm water use plans, the
theoretical basis is first laid academician A.N. Kostyakov and prof. N.A Janiszewski.
Then theoretical basis were developed by academician I.A. Sharov, prof. S.R.
Ofengendeya, prof. V.A. Shaumyan, prof. M.F. Natalchuk, prof. H.A. Akhmedov,
prof. B.S. Serikbaev, Ph.D. N.N. Mirzaev, prof. F.A. Barayev and foreign scientists.
The proposed economic-mathematical model allows the farmer or
62
householders take number of activities that will help prevent the profits losses in
water scarcity period. The basin of developed economic-mathematical model is
Mirzaev N.N. equation of crop yield and irrigation water availability:
(1)
In the formula A
0
= 1.23 K
1
K
2
K
3
, here K
1
- biological crop coefficient; K
2
-
climatic factor; K
3
- coefficient taking into account soil-reclamation conditions; Y
iopt
,
Y
i
-crop yields in normative and actual irrigation norm, tonn/ha; M
iopt
, M
i
- planned
and actual irrigation norm, m
3
/ha; i - crop variety.
Economical-mathematical model for on-time adjustment of water use
plans in water scarcity.
The proposed system of equations has the form:
(2)
where G
max
- profit from the sale of agricultural products, sum/ton; Pi - selling price
of products, sum /ton; Ci - costs in the production of agricultural crops, sum/ton; Y
i
,
F
i
– crop yield and area, ton/ha, ha.
Experiments were carried out with the participation of Hudaynazarov J.K. in
2008 – 2010. 11 farms were divided in two experiment categories: the first category
for determining harvest depending on water availability, and the second for testing
methods of on-time water distribution adjustment between five crops (Table 1).
Table 1.
Comparison of the results of irrigation five crops by traditional and proposed
on-time adjustment methods of water use plans
Variant
Cotton
Corn
Potato
Mash
Tomato
Total
Irrigation rate, m³/ha
Optimal biological
Fact
5000
3500
3000
2500
2000
16000
Traditional method
Calculation
3500
2450
2100
2000
1400
11200
Proposed method
Calculation
5000
1189
3000
370
1641
11200
Yield, center/hа
Optimal biological
Fact
36
68
150
12
102
Traditional method
Calculation
27
53
96
10
72
Control
28
52
91
9,0
74
Proposed method
Calculation
36
35
150
5
84
Control
38
32
152
4
81
;
1
2
0
iopt
iopt
i
iopt
i
Y
M
M
Y
A
Y
n
nopt
opt
opt
ЛИМ
n
n
nopt
nopt
n
nopt
n
n
opt
opt
opt
opt
opt
opt
n
n
n
n
F
M
F
M
F
M
K
F
M
F
M
F
M
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
Y
M
M
Y
A
Y
G
F
Y
C
P
F
Y
C
P
F
Y
C
P
...
...
1
.
..........
..........
..........
..........
..........
1
1
...
2
2
1
1
2
2
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
max
2
2
2
2
1
1
1
1
63
Profit, 000 sum/ha
Optimal biological
Fact
1343,6
1349
2350
908
1290
7240,6
Traditional method
Calculation
73,82
826,5
397,3
718
684
3363,9
Control
822,8
789
226
563
730
3130,8
Proposed method
Calculation
1343,6
199
2350
98
928
4918,2
Control
1473,8
89
2422
-12
870
4842,8
Analysis of the table shows that the maximum profit can be re-distribution of
irrigation water by the method we propose.
Economical - mathematical model for rationalizing agricultural crops
area under water scarcity.
Field experiments were conducted in 2008-2010 with 3
farmers and householders. This problem is solved by the following equations system:
(3)
Here f
i
- ratio of crop area to the total area.
The following table (Table 2) allows to compare to traditional and the proposed
methods in rationalizing area of five crops. Also this table shows calculated and
actual yields and profit data that obtained in field experiments.
Table 2
Results of optimization crop areas in WCA "N.Mirzaev"
Variants
Alfalfa
Corn
Potato
Tomato
Mash
Total
Optimal biological
Planned area, ha
5
25
15
20
2
67
Planned irrigation
rate, m
3
/ha
2100
5000
4100
3450
2940
Traditional method
Calculated
irrigation rate,
m
3
/ha
1470
3500
2870
2415
2058
Proposed method
Calculated area,
ha
44
10
7
3
3
67
Calculated
irrigation rate,
m
3
/ha
2100
5000
4100
3450
2940
Yield, center/ha
Optimal biological
Fact
80
61
135
120
14
Traditional method
Calculation
44
32
71
63
7
Control
46
30
68
57
9
N
n
i
N
Nopt
opt
opt
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
inor
N
i
iopt
i
i
i
F
F
F
f
F
F
f
F
F
f
F
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
1
2
2
1
1
1
1
max
1
.........
..........
)
(
64
Proposed method
Calculation
80
61
135
120
14
Experiment
78
56
115
110
18
Profit, 000 sum
Optimal biological
Fact
2 400
6 863
23 085
17 520
7 000
56 868
Traditional method
Calculation
1 320
3 600
12 141
9 198
3 500
29 759
Control
1 380
3 375
11 628
8 322
4 500
29 205
Proposed method
Calculation
21 120
2 745
10 773
2 628
10500
47 766
Experiment
20 592
2 520
9 177
2 409
13 500
48 198
According to the data in the table, the maximum profit belongs on farms that
followed the proposed optimization method of crop areas, and not by the traditional
method (chaotic), used today by many farmers and householders.
Economical - mathematical model of optimization agricultural crops
areas and volumes of water allocation under deficit irrigation water.
For the
maximum income in the arid zone and water resources variability necessary vary
crops irrigation rates and areas. To address this issue, we have developed economical
- mathematical model of optimization crop areas and irrigation rate, that depending
on the degree of water shortage. Solution of which is the following system of
equations:
(4)
Here f
i
, w
i
– respectively ratio of crop area to the total area and volume of water to
the total limited volume.
Summary table (Table 3) allows to compare the optimized areas and irrigation
rates of five crops. Estimate yield and income and actual data from field experiments
are also shown in this table.
Table 3
Optimization of area and irrigation rates of five crops
Variant
Alfalfa
Corn
Potato
Tomato
Mash
Total
Optimal
biological
Area, ha
1
2,5
0,5
1
2
7
Irrigation rate,
m
3
/ha
2100
5000
4100
3450
2940
Traditional
method
Irrigation rate,
m
3
/ha
1785
4250
3485
2932,5
2499
Proposed
method
Area, ha
2
1,5
1
0,5
2
7
Irrigation rate,
m
3
/ha
2000
4300
4050
3400
2940
max
2
1
max
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
max
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
max
1
1
;
;
;
.........
..........
;
1
;
;
;
;
1
;
;
;
;
;
;
)
(
N
Nopt
N
N
N
Nopt
N
N
N
N
Nopt
opt
opt
opt
opt
opt
opt
N
n
i
N
i
i
inor
ЛИМ
N
i
iopt
iopt
N
i
iopt
i
i
i
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
Y
M
M
A
Y
F
W
M
W
w
W
F
f
F
F
F
W
F
M
K
F
M
G
F
Y
C
P
65
Yield, center/ha
Optimal
biological
Fact
80
61
135
120
14
Traditional
method
Calculation
73,8
56,2
119,4
111,4
12,8
Control
74,1
55,4
121,3
110,2
13,4
Proposed
method
Calculation
77,6
59,4
129,4
117,3
13,7
Experiment
78
56
125
115
14
Profit, 000 sum
Optimal
Biological
480,0
686,3
769,5
876,0
7 000,0
9 811,8
Traditional
method
Calculation
442,8
632,3
680,6
813,2
6 400,0
8 968,9
Control
444,6
623,3
691,4
804,5
6 700,0
9 263,7
Proposed
method
Calculation
931,2
401,0
1 475,2
428,1
6 850,0
10 085,5
Experiment
936,0
378,0
1 425,0
419,8
7 000,0
10 158,8
According to the data of table shows that profit in households that followed the
proposed optimization crop area and irrigation rate method increased compared to
chaotic - intuitive method used on today by many farmers and householders.
The
third part
deals with the study of soil moisture and laser land leveling
technology on subsiding soils. Limited water resources in the region requires the
development of more accurate and mathematically estimated moisture management
methods in the irrigated fields. These works were carried out in the schools greatest
scientists as: S.F. Averyanov, F.B. Abutaliev, F.A. Baraev, P.Y. Polubarinova -
Cochina, R.K. Ikramov, S.V. Nerpin, B.S. Serikbaev, V.M. Shestakov, A.F.
Chudnovsky, Gardner, Klute, Richards, Childs, J. Philip, etc. It is important to note
that these solutions were obtained without the influence of the SHD, as well as values
of the moisture transfer and diffusion coefficients assumed constant over time.
Moisture transfer dynamics in automorphic soils in the plants initial
development period.
Studies to date have proved insolvency simplistic
interpretations of productivity agro-ecosystems management, when taken into
consideration, or change only a few isolated indicators or informativeness integral
indicators typically judged by the data of the correlation and regression analyzes that
do not always reflect the real processes occurring in the system “soil - water-plant”.
In the plant initial development period in automorphic soils when transpiration
E
t
can be neglected, for a two-layer soil condition that consisting of arable and subsoil
layers, will be used the following mathematical model:
(5)
Where respectively, for arable and subsoil layers: W
1
, W
2
- soil volumetric humidity;
moisture transfer coefficients adopted in the form
. As
we are considering stationary regime, diffusivity coefficients equal to their average
L
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
z
z
dz
W
dK
dz
dw
W
D
dz
d
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
,
0
0
,
0
,
)
0
(
const
W
W
ПР
1
2
1
1
Z
W
Z
W
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
ПВ
W
L
W
2
z
B
z
A
e
B
W
K
e
A
W
K
2
2
1
2
2
1
1
1
,
66
values
L - groundwater depth, m; Z
1
- boundary
between arable and subsoil layers, m; W
PR
- certain intermediate moisture content
between permanent wilting point W
3
and the field capacity W
ппв
, i.e., W
пв
- full
saturation capacity; Z- The vertical coordinate downward from the earth surface.
Solving the problem, we obtain the humidity distribution as a function of z.
(6)
(7)
The moisture transfer relationship in automorphic soils with the root
system development stage.
Since the period of time when the root system will
situated in the arable soil and transpiration ET cannot be neglected, instead of
problem (equation 5), it needs to consider the following equations:
(8)
In addition to the previous notation we introduce the following:
δ– root systems depth;
U
= δ+u
*
- depth with which the possible rising moisture by
plant roots. Here:
(9)
Here are the following notation
;
,
2
2
2
1
1
1
const
D
W
D
const
D
W
D
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
1
2
1
1
0
1
)
(
1
2
1
2
2
2
z
z
W
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
z
e
D
A
A
z
W
ПР
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
A
L
z
z
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
A
A
W
W
G
D
z
L
D
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
A
Z
B
L
B
ПР
ПВ
Z
B
L
B
ПВ
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
2
1
2
2
1
2
,
)
(
1
2
1
2
2
2
2
L
z
z
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
z
z
u
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
u
z
u
z
u
z
u
E
dz
dK
dz
dW
W
D
dz
d
T
1
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
,
0
,
0
0
,
0
2
2
1
7
12
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
*
*
1
*
1
u
W
u
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
u
Z
u
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
1
2
1
*
1
z
W
z
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
Z
Z
Z
Z
dz
dW
W
D
W
K
dz
dW
W
D
W
K
const
W
L
W
ПВ
2
const
D
W
D
e
A
W
K
Z
A
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
,
*
2
T
u
T
E
dz
u
z
u
z
u
E
*
0
2
*
2
*
*
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
1
1
*
1
2
*
1
1
2
1
z
L
D
D
U
D
D
U
z
D
D
Р
2
1
*
1
1
1
5
1
2
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
1
12
7
8
3
1
2
*
2
1
*
2
1
2
2
D
z
L
D
U
z
D
U
A
D
U
A
e
D
А
А
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
Ф
U
А
U
А
Z
A
Z
B
L
В
ПР
ПВ
67
Distribution volumetric humidity as a function of depth will be:
(10)
Method for determining the moisture flow at the earth surface.
In this work
we take into account the change of volumetric humidity ranging from wilting point
to its field capacity. At the same time, in determining patterns of moisture and
nutrients movement, and the reflection of the actual processes in the system "soil –
water - plant", it is necessary to consider not only the layered structure of soil, but
also the degree of plant root system development during the vegetation period.
When the root system is in the arable layer and transpiration E
T
neglect the
humidity cannot be determined by the relation (equation 10). If the solution of the
equation (equation 6) applies formula
, the first equation in the
system (equation 10) takes the next form (0≤z≤
+u*):
(11)
Equating (equation 7) and (equation 10) at z = 0, we define E
Ф
:
(12)
Dependence (equation 12) supports the hypothesis of J. Philip about liner
proportional dependence between the moisture flow on the earth surface E
Ф
and soil
moisture.
Determining the position of the groundwater table under background of
SHD.
The original differential equation to determine the groundwater table is the
partial parabolic equation, i.e. linearized formulation of A.Y. Oleynik:
(13)
z
Р
Ф
D
D
U
z
U
z
u
D
z
E
e
D
А
А
W
z
W
T
Z
A
ПР
1
2
*
1
2
2
*
2
1
2
1
2
1
1
24
12
2
1
7
12
1
)
(
2
*
0
u
z
*
*
1
*
5
1
2
1
*
1
2
*
1
5
1
2
1
*
1
*
5
1
2
1
*
1
*
2
*
1
*
1
12
7
8
3
1
12
7
*
2
*
*
2
*
2
u
D
u
A
Р
Ф
D
D
D
u
D
A
W
e
D
A
A
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
e
e
D
A
A
z
W
ПР
u
A
u
A
Z
A
1
*
z
z
u
2
*
5
1
*
1
1
2
2
1
2
12
7
)
(
2
2
D
u
A
Р
Ф
D
D
z
L
e
e
D
B
B
W
z
W
Z
B
L
B
ПВ
L
z
z
1
const
W
z
W
ПР
Z
0
1
)
(
;
14
9
12
6
1
7
6
1
*
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
*
1
*
1
2
1
1
*
2
1
2
*
2
*
*
2
1
1
*
*
2
1
*
2
1
2
2
*
2
2
*
2
ПВ
T
u
A
z
A
z
B
L
B
Ф
T
u
A
Ф
z
A
u
A
T
W
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
B
B
D
u
z
D
z
L
E
E
e
A
u
z
E
e
e
A
A
u
z
u
z
u
E
z
D
z
W
*
1
1
2
1
1
*
1
1
2
1
1
1
2
1
1
*
1
*
2
*
1
2
2
1
2
2
*
2
1
*
2
1
2
2
1
14
9
D
u
z
D
z
L
D
u
D
u
z
D
z
L
E
e
A
e
D
A
A
u
D
E
e
e
D
A
A
e
e
D
В
В
W
W
E
T
U
A
U
A
T
U
A
Z
A
Z
B
L
B
ПВ
ПР
Ф
)
(
1
1
2
2
1
0
t
h
b
a
x
h
h
K
t
h
m
CP
68
where m
0
- soil porosity; h - groundwater level, as a function of the spatial
coordinates x and time t, measured from the lower penetration of SHD and h
CP
-
average groundwater level in the revising time interval; K
1
– percolation coefficient
of soil in which is located the SHD;
(t) - intensity of infiltration.
;
here W
0
- evaporation at the soil surface at h = m
B
; h
KP
- critical depth at which
evaporation can be neglected.
Particular solution of (equation 13) is found in the form:
(14)
where
After using (equation 14) and solving (equation 13) next relationship was
obtained:
(15)
It should be noted that during the growing period
= 0, W
ПР
0. And non-
vegetation period (during the soils leaching) due to lack of evaporation a
1
/b
1
= 0, and
infiltration
0.
P.Y. Polubarinova - Kochina proposed to determine the amount h
CP
by using
V.M. Shestakov recommendation, ie h
CP
- is the average of the maximum and
minimum groundwater level. Of course, this approach is not always suitable for
irrigated agriculture, where the groundwater tables fluctuation depends on the
irrigation. Therefore, using (equation 15) we defined the average value of the
groundwater level for fixed period of time:
(16)
Expression (equation 15) is transcendental, so its solution is determined by
plotting.
Determination of SHD persolation resistance and discharge.
For finding
drainage persolation resistance, let to use the A.Y.Oleynik’s equation.
t>0, x=0,
(17)
The water volume in the drain spacing 1 rm at SHD will be calculated by the
following relationship:
(18)
КР
В
КР
h
m
h
W
a
0
1
КР
В
h
m
W
b
0
1
)
(
)
(
)
(
,
t
x
R
t
t
x
h
x
ch
C
x
sh
C
x
R
2
1
)
(
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
,
(
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
х
L
сh
t
x
h
m
t
b
t
m
h
k
b
CP
ÏÐ
CP
ÏÐ
Ô
t
m
h
k
b
L
t
m
b
Ô
t
t
CP
e
L
ch
L
h
L
h
L
sh
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
dx
t
x
h
L
h
0
1
1
0
1
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
,
1
1
1
1
0
1
1
0
2
Ф
h
x
h
L
сth
e
b
C
а
е
C
С
Ф
t
m
h
k
b
t
m
h
k
CP
CP
0
1
1
0
1
1
*
1
*
2
1
L
Ø
Le
Ø
Le
sh
Ø
m
W
m
t
b
t
m
h
k
b
t
äð
CP
3
2
1
0
)
(
0
1
0
1
1
2
69
Here
,
,
(19)
Ie water SHD discharge will be determined by the following formula:
(20)
Where l
d
- the length of drainage, m.
Distribution volumetric humidity in a homogeneous soil.
The equation is
considered moisture transient transfer process will be as follows:
(21)
;
Z
УГВ
(
x, t
) in equation (equation 19) is the value of the groundwater table is
determined from the following equation mine at a fixed time t
i
.
(22)
D
2
(W) - the diffusivity coefficient of soil moisture. R
2
- which is constant
determined by comparing the theoretical and experimental data. K(x, z, t) - moisture
transfer coefficient.
Solution of (equation 21) is sought in the next equation form:
Where x - distance from the considered point to SHD. According previous records at
z = Z
УГВ
could be found following formula:
:
Distribution volumetric humidity in a homogeneous soil under SHD
background:
(23)
Change of volumetric humidity in non-vegetation period with SHD
influences.
In the non-vegetation period under SHD background, it is usually
necessary to be considered in the distribution of volumetric moisture levels: arable
and subsoil layer extending to mobile GWT, causes drainage work.
For describing volumetric moisture distribution were developed following
equations:
(24)
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
1
L
ch
h
L
h
Ø
1
1
2
1
)
0
,
0
(
)
0
,
(
)
0
,
(
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
Ø
1
1
1
3
b
b
a
Ø
др
t
др
t
др
t
др
l
t
t
W
W
Q
2
1
)
(
)
(
)
(
4
,
86
2
1
)
0
(
,
)
(
ÓÃÂ
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
z
z
t
K
W
K
УГВ
Ф
)
(
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
,
0
0
,
0
,
1
0
,
0
0
,
,
b
b
a
e
b
a
L
ch
h
L
h
L
h
e
L
ch
h
L
h
x
L
ch
d
m
t
x
z
i
i
CP
t
m
b
t
m
h
k
b
g
i
УГВ
4
3
2
2
3
1
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
ПВ
K
K
W
;
4
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
Z
Z
z
Z
Z
Z
Z
t
z
x
W
*
3
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
6
2
3
3
)
,
,
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
УГВ
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
*
)
,
,
(
1
70
here t - time; W
1
* - distribution volumetric humidity within the arable layer (z
1
). The
following subsurface soils volumetric moisture described by the value W
2
(x, z, t);
D
1
*(W
1
*), D
2
(W
2
) - diffusivity coefficients of soil moisture in the respective layers:
,
. R
1
*, R
2
- coefficients determined by comparing
the theoretical and experimental data; K
1
*(x, z, t), K
2
(x, z, t) - moisture transfer
coefficients in the respective layers.
The initial condition of the second equation is selected from those
considerations that in any distribution volumetric humidity on the ground
(W
пов
=W
ПН
) and for any time (t), it belonged to the interval W
[W
З
, W
ППВ
].
Functions th
*t
, th
t
- take into account the rate of moisture change on the earth's
surface (z = 0),
*,
coefficients determined by comparing the theoretical and
experimental data.
Moisture transfer coefficients for subsurface layer is defined as:
Solution of the second equation of (equation 21) was found in the form:
At z=Z
УГВ
, according to previous records, there are following equations:
Moisture transfer coefficients for arable layer gets next formula:
(25)
So, formula of distribution of the volumetric moisture in the subsurface layer:
(26)
The moisture distribution in the arable soil will be:
(27)
This formula could be used to determine the optimum depth of deep ripping
for moisture accumulation in the non-vegetation period and systematization of
agronomical, technical and reclamation measures.
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
z
z
z
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
2
*
1
*
1
*
1
,
t
D
e
R
t
х
D
2
2
2
2
,
t
D
e
R
t
х
D
z
Z
t
х
K
W
K
УГВ
Ф
)
,
(
2
2
2
2
4
3
2
2
3
1
2
)
(
)
,
,
(
z
Z
t
z
Z
t
Z
Z
t
t
z
x
W
УГВ
УГВ
УГВ
2
2
4
;
Ф
ПВ
K
K
W
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
z
e
D
R
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
2
*
1
1
*
1
*
1
2
1
2
2
3
1
*
*
6
)
,
,
(
71
Dynamics of soil humidity in stage by stage layers loosening on the
background of the SHD.
For defining of volumetric moisture distribution in the
studied soil were viewed the following equations.
(28)
D
1
(W
1
)-diffusivity coefficient of soil moisture in the root zone:
. R
1
–
coefficient, determined by comparing the theoretical and experimental data.
Moisture transfer coefficients of subsurface layer is defined as:
Distribution of the volumetric moisture in the subsurface layer is defined as:
(29)
Changing the volumetric moisture in the root zone layer takes the form:
(30)
Applying this calculation and data analysis can predict the dynamics of
humidity reduction on the background of SHD that contributes to optimizing the
timing and depth of stage by stage layers loosening.
Determination of volumetric moisture in layered porous soil containing
arable, subsurface and groundwater table.
Description of the distribution of
volumetric moisture in the studied environment were shown in the following
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
*
2
2
2
2
2
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
z
t
z
t
z
t
W
t
z
x
W
ПОВ
3
2
2
3
1
1
)
,
,
(
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
Z
x
Z
Z
x
Z
Z
x
Z
t
z
x
W
0
,
0
,
0
,
)
,
,
(
3
2
2
3
1
2
*
*
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
2
1
1
1
,
t
D
e
R
t
х
D
z
Z
Z
e
R
Z
e
Z
D
R
Z
Z
K
W
K
УГВ
УГВ
t
D
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
2
3
2
3
6
2
3
2
2
2
2
ПВ
УГВ
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
e
Z
D
R
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
*
2
1
2
2
1
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
2
2
3
6
2
3
3
)
,
,
(
2
*
2
*
*
1
2
1
1
2
1
2
2
3
1
*
1
)
(
12
)
(
6
1
)
(
7
6
6
)
,
,
(
2
1
u
z
u
z
u
D
z
E
e
D
R
z
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
t
D
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
72
equations.
(31)
Moisture transfer coefficient of the root zone layer is determined by the
formula:
Volumetric moisture in root zone layer is determined by the formula:
(32)
Moisture transfer coefficient for subsurface layer is defined as:
Thus, the distribution volumetric moisture in the subsurface layer in presence
of SHD will be determined by the formula:
(33)
)
(
,
)
(
)
(
,
)
(
)
0
(
,
)
(
2
)
(
2
1
)
(
7
12
)
(
1
2
2
2
2
2
1
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
*
2
*
2
*
*
1
1
1
1
1
УГВ
t
z
z
z
z
K
z
W
W
D
z
t
W
z
z
u
z
K
z
W
W
D
z
t
W
u
z
u
z
u
z
u
E
z
K
z
W
W
D
z
t
W
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
x
W
W
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
ПОВ
*
1
)
,
0
,
(
)
;
,
(
)
;
,
(
*
*
1
*
1
t
u
x
W
t
u
x
W
*
*
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
1
1
1
1
1
)
(
)
(
)
(
)
(
u
z
u
z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
)
,
,
(
)
,
,
(
1
2
1
*
1
t
z
x
W
t
z
x
W
1
1
2
2
2
2
2
*
1
*
1
*
1
*
1
*
1
)
(
)
(
)
(
)
(
Z
Z
Z
Z
z
W
W
D
W
K
z
W
W
D
W
K
const
W
t
x
z
W
ПВ
УГВ
)
,
(
2
*
3
*
1
*
1
2
1
*
2
2
*
1
*
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
*
1
2
*
3
1
*
2
1
1
2
*
2
*
1
1
2
*
2
*
*
3
*
2
1
2
*
2
*
1
2
*
1
6
2
3
~
6
2
3
3
~
6
2
3
~
6
3
2
~
6
7
6
3
6
4
1
7
12
7
12
2
)
(
t
D
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
T
t
T
T
З
ПН
ПН
ППВ
e
D
R
u
u
t
D
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
K
D
t
D
z
t
D
u
t
D
D
t
D
u
E
u
t
D
E
u
z
u
z
u
z
E
u
E
z
t
D
t
ch
W
W
t
ch
W
W
z
u
K
3
*
2
2
*
*
3
1
2
1
1
2
2
3
1
*
1
7
6
7
6
~
6
)
,
,
(
u
z
E
u
z
E
z
D
t
D
z
z
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
t
z
x
W
T
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
z
Z
Z
t
D
Z
D
t
D
Z
Z
K
t
z
x
K
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
*
2
1
2
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
2
3
2
~
6
2
3
,
,
ПВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
t
z
x
W
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
*
2
1
3
1
2
~
6
2
3
3
)
,
,
(
73
Moisture transfer coefficient for arable layer will look like:
Volumetric moisture for subsurface layer will look like:
(34)
Where
According to research conducted in Mirzaabad District of Syrdarya Region,
soil moisture at the surface decreases more rapidly than in other parts of the arable
layer and the subsurface zone. Experiments have shown the effectiveness of deep
ripping instead of ordinary plowing, which contributes not only to rapid salts
reduction, but also preserve moisture during the growing season.
Analysis of the formulas shows the process of reducing volumetric moisture
on the background of SHD, which allows to optimize the timing agronomic, technical
and irrigation activities.
Experience and prediction of subsidence phenomena in land leveling of
irrigated field surface.
The rise of culture of irrigated agriculture can be been
reached only by implementation in life complex organizational and economic,
hydrotehnical, agromeliorational measures that will provide the best conditions for
high and stable yields with high mechanization of production processes in the
irrigated field. Favorable topography irrigated fields have played great importance in
this development. Application of method of irrigation and irrigation techniques have
been corresponded by favorable slopes.
Study of the issue were involved in biggest experts, as: F.B. Abutaliev, H.A.
Akhmedov, B.R. Bazarov, F.A. Barayev, J.G. Batrakov, A.N. Vavilov, H.K. Gaziev,
I.D. Dzyandevich, V.A. Dukhovniy, R.K. Ikramov, A.N. Kostyakov, S.M.
Krivovyaz, V.F. Kulinchenko, N.T. Laktaev, A.N. Lyapin, V.N. Martensen, V.F.
Nasenko, A.A. Rachinskiy, B.S. Serikbaev, N.I. Samsonov, G.V. Tsivinskii,
U.Yuldashev, etc.
Technology design of all these methods is to ensure that the project designer
gradually picks up the desired position design surface for the balance of earthworks,
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
1
2
2
*
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
*
3
*
1
2
1
*
1
2
1
1
*
1
*
1
~
6
2
3
3
2
~
6
2
3
~
6
3
D
t
D
Z
Z
z
Z
t
D
K
z
t
D
z
Z
D
t
D
Z
Z
Z
D
t
D
z
t
D
K
УГВ
УГВ
УГВ
Ф
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
z
D
t
D
z
z
t
z
x
W
*
3
*
1
2
1
*
1
2
2
3
1
*
~
6
)
,
,
(
1
1
*
1
2
*
1
3
1
1
*
3
2
1
2
1
*
3
2
*
2
1
2
*
2
2
1
2
1
*
2
1
3
1
1
1
~
6
~
6
2
3
3
z
D
t
D
z
z
z
W
z
Z
D
t
D
Z
Z
z
Z
Z
z
Z
П В
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
УГВ
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
3
*
1
*
*
*
1
1
*
1
2
*
*
*
3
1
2
1
1
2
*
2
3
*
1
*
2
~
6
7
12
~
6
~
6
u
D
t
D
u
u
u
u
E
u
D
t
D
u
u
D
t
D
u
u
t
th
W
W
W
t
th
W
W
W
T
З
ПН
ПН
ПН
ППВ
ПН
74
but this will not include ground subsidence phenomena.
Methods of land leveling design fields with any configuration.
Currently,
land leveling design methods have assigned independently of the exposure degree to
soil subsidence. Therefore, our research has been devoted to solving this problem.
Designed field, that is the shape with any configuration, divides into squares with
sides of 20x20 m, then determines by the ground mark the centers of the squares and
the center of "gravity" of the irrigated field. Then the field is divided into two parts
and determined centers "gravity" of the half- sites.
The plane, which duplicates the site natural topography and at gives minimum
volume of the cutting and fill works is defined as:
D
Cz
By
Ax
h
h
y
y
х
х
h
h
y
y
х
х
h
z
y
y
х
х
2
2
2
1
1
1
(35)
here ͞ x, ͞ x1, ͞ x2, ͞ y, ͞ y1, ͞ y2, ͞ h, ͞ h1, ͞ h2 - center "gravity" and half of all sites
coordinates of abscissa, ordinate and aplicate.
Increment to the design plane taking into account the soil plane buckling or
subsidence by the following relationship:
(36)
This dependence is recommended for the design fields with any configuration,
taking into account soil subsidence (bulging). Formation of the desired cut/fill height
can be accomplished in the following ways (Table 4).
Table 4
List of technologies applied to the demonstrative field
Technology
Unit
costs,
$/ha
Advantages
Disadvantages
Plowing, laser land leveling,
additional cut and fill activities,
deep ripping on diagonals
460
Relatively high
accuracy in the
plane formation of
plane
Large amount of manual
labor and not
completely adaptive
laser leveling tools for
wide application of this
method, low
productivity of
machinery
Diagonally deep ripping across
the field, laser leveling, the
second deep ripping on the
opposite diagonal and correction
of land surface by laser leveling
348
High efficiency
effective application
of machinery and
the relative
cheapness of the
work
Relatively low the
quality of field surface
as compared to 1 and 3
methods
1
р
Г
р
пр
h
K
h
h
75
Plowing, laser leveling,
diagonally deep ripping across
the field, correction of land
surface by laser leveling and the
second deep ripping on the
opposite diagonal
370
High effective
application of
machinery and the
relative cheapness
of works
Relatively high price
compared with 2 way
Technology comparison showed that the most effective was the last method.
Analysis of capital investments in laser leveling and deep ripping showed that the
highest yield was deep ripping at 60 cm.
CONCLUSION
Studies allow us to formulate the following conclusions, determined by
theoretical and practical significance of the work:
1. An economic -mathematical model (equation 2) to adjust the water use plans in
conditions of water scarcity was developed. Optimization problem of water
distribution between crops in terms of WCAs and farmers can be solved by proposed
model, which will minimize the loss of agricultural production under water scarcity.
That allows to increase revenue 342 400 UZS/ha (WCA Sairam Kuyi Suvi -Chirchik
district of Tashkent region) compared to the traditional methods of water distribution.
2. The economic -mathematical model (equation 3) for operational optimization of
agricultural land with a deficit of irrigation water was developed. Experience of the
crop area optimization indicate a need for diversification of species and varieties of
crops. Only through proper diversification revenue can increase to the sum of 454
200 Uzb/ha (farm Mamatkul Jurakul ugli at WCA N.Mirzaev Kumkurgan District of
Surkhondarya Region).
3. Created the economical-mathematical model (equation 4) to optimize areas of
crops and volumes of water allocation under extention of water scarcity.
Implementing the optimization of crops area and water distribution in the irrigation
water shortage period minimized agriculture losses in dry years. For example,
economic efficiency after the introduction of this method in the farm "Saodat" in
WCA N.Mirzaev at Kumkurgan District of Surkhandarya Region was 821 500
UZS/ha higher than the control.
4. Until now, when modeling the moisture flow associated with the evaporation of
the physical, not considered it’s changing to a limited extent. In this connection, in
this work, is taken into account the change of volumetric humidity in the range of
wilting moisture to field capacity. Based on the analytical solutions of moisture
transfer in automorphic soils in the initial period of plant development and taking
into account the development of the root system, by solving the inverse problem in
physics (procedure Acad. Abutalieva FB) determined the physical parameters of soil
in considered WCA.
5. An analytical dependence (equation 12) determines the moisture flow (physical
evaporation) on the earth surface, based on agronomic parameters (tilth), the physical
76
properties of soils and the development of plant root systems and soil humidity
changes within a limited range (from wilting to field capacity).
6. The author suggests the analytical dependence (equation 15) of groundwater table
dynamics at SHD background in space and time, which differs significantly from the
results of P.Y. Polubarinova - Cochina, receiving an average depth of groundwater,
the average value of the maximum and minimum water level.
Developed (transcendental) equation (equation 16) to determine the
groundwater level to any fixed time period and is a function of the soil porosity, the
soil percolation coefficient, the intensity of infiltration, the evaporation at the soil
surface, drain spacing and critical depth.
7. The author created mathematical model (equation 17) which describes the SHD
resistance coefficient and discharge in time. In contrast to acad. S.F. Averianov
receiving SHD percolation resistance and discharge as constant value, the author
proves the change SHD percolation resistance and its discharge.
8. Based on this formula the dynamics of the groundwater level, the author developed
model (equation 23) and a software for solving the problem on the forecasting
humidity for orchards, vineyards and perennial crops, i.e. humidity changes in a
homogeneous soil. The results showed that the decrease in volumetric humidity near
the drainage is faster than in the middle drainage space.
9. On the basis of theoretical studies, the dependence (equations 26 and 27) the
change of humidity in a bilayer soil (vegetation period, arable and subsurface layers)
allows to determine the dynamics of moisture in the aeration zone for collecting
moisture from "artificial" winter floods caused by the transition to energetically
management of transboundary waters.
10. The numerical solution of (equations 29 and 30) equations of the dynamics of
moisture transfer in stage by stage layers loosening
on the background of the SHD,
consider having a two-layer medium (root and subsurface layers). Solution of the
problem can optimize the depth and time of stage by stage layers loosening for
increasing irrigation interval. The proposed simulation method of moisture transfer
stage by stage layers loosening allowed to get accurate data on humidity changes in
compared to the previously used method (F.A. Baraev and M. Abbaskhanov).
11. Mathematical models (equations 32, 33, 34), considering three-layer soil (root,
arable and subsurface layers) allow to determine the dynamics of soil moisture on
irrigated field under SHD background. Using the procedure by solving the inverse
problem in physics (procedure Acad. Abutalieva FB) determined the physical
parameters of soil in considered WCA.
12. Improved methods of laser leveling design (equations 35, 36) of irrigated land on
subsiding soils, reduces the amount of cut/fill works to 12-16% (WCA Muhtarali
Yusupov Kurgantepa district of Andijan Region). The developed method promotes
creating a stable plane.
77
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
Список опубликованных работ
List of published works
I бўлим (I часть; I part)
1.
Мурадов Р.А. Лазерли ер текислаш ишларини олиб бориш бўйича қўлланма.
«Суғориладиган ерларнинг мелиоратив ҳолатини яхшилаш Жамғармаси
салоҳиятини ошириш» лойиҳаси. – Тошкент, БМТТД, 62 б.
2.
Рахимов Н., Мурадов Р.А. Лазерли ер текислаш ва чуқур юмшатиш ишлари
бўйича қўлланма. «Суғориладиган ерларнинг мелиоратив ҳолатини яхшилаш
Жамғармаси салоҳиятини ошириш» лойиҳаси. – Тошкент, БМТТД, 52 б.
3.
Мурадов Р.А. Повышение эффективности оросительной воды в фермерских и
дехканских хозяйствах Узбекистана // Научно-практический журнал
«Мелиорация». – Минск, 2009 г, стр. 141—146.
4.
Мурадов
Р.А.,
Махмудова
Д.Э.
Вопросы
оптимизации
площадей
сельскохозяйственных культур и объемов водоподачи в условиях маловодья //
Журнал «Механика муаммолари». – Т., 2010, № 2, стр. 53-55.
5.
Мурадов Р.А. Оптимизация водораспределения орошаемой воды между
сельскохозяйственными культурами // Журнал «Агроилм», №1 (13), 2010, стр. 37.
6.
Мурадов Р.А. Об одном способе определения потока влаги на поверхности земли
// Журнал «Механика муаммолари». – Т., 2011, № 2, стр. 32-35.
7.
Мурадов Р.А. Об определении положения уровня грунтовых вод при
систематическом горизонтальном дренаже // Журнал «Механика муаммолари». –
Т., 2011, № 2, стр. 35-40.
8.
Мурадов Р.А., Худайназаров Ж. Модели вододеления между культурами в
условиях дефицита водных ресурсов // Журнал «Механика муаммолари». – Т.,
2011, № 2, стр. 52-54.
9.
Мурадов Р.А. К вопросу моделирования влагопереноса // Журнал «Механика
муаммолари». – Т., 2011, № 2, стр. 85-89
10.
Muradov R.A. Uzbekistan: Ways of water and land management in watershortage
period. USA. Californiya, ARS, Modernization and automatization waater management
systems, 2011, pp 35-47.
11.
Мурадов Р.А. О распределении объемной влажности во вневегетационный
период с учетом работы горизонтального систематического дренажа // Журнал
«Механика муаммолари» . – Т., 2012, № 1, стр. 36-41.
12.
Мурадов Р.А. Распределение объемной влажности в однородной среде при
наличии систематического горизонтального дренажа // Журнал «Механика
муаммолари». – Т., 2012, №2, стр. 69-73.
13.
Мурадов Р.А. О распределении объемной влажности при послойно-поэтапном
рыхлении на фоне систематического горизонтального дренажа // Журнал
«Механика муаммолари». – Т., 2012, №3 стр. 31-34.
14.
Zaynulla Rahmatulla, Murat A.Yakubov, Rustam A.Muradov, Lei Jia Quang,
Khurshida M. Yakubova. Theoretical analysis of moisture dynamics on the irrigated
areas. Applied Mechanics and Materials Journal, Trans Tech Publications, Switzerland,
2013, Vols. 316-317, pp 362-367. www.scientific.net/AMM.316-317.362.
15.
Мурадов Р.А., Усманова Н.М. Моделирование влагопереноса при наличии
корневого, пахотного и подпахотного слоев // Журнал «Доклады Академии наук
78
Республики Узбекистан», 2013, №5, стр. 20-23.
16.
Rustam A. Muradov Water and land management in watershortage period. Advanced
Science
Journal,
2014,
№1,
USA,
Washington,
pp.67-75.
www.mendeley.com/share/document/invite/6e51839ca/document/2.81_90.pdf
17.
Rustam A. Muradov Modeling moisture dynamics in the irrigated areas. Advanced
Science
Journal,
2014,
№2,
USA,
Washington,
pp.
96-101.
www.mendeley.com/share/document/invite/6c51839ca/document/3.96_101.pdf
18.
Мурадов Р.А. Водопользование в условиях дефицита оросительной воды
//Журнал «Вестник ТашГТУ» . – Т., 2010, № 1-2, стр. 164-168.
19.
Мурадов Р.А., Шайманов Н.О. Некоторые вопросы планировки земель на
просадочных грунтах// Журнал «Агроилм». – Т., 2014, №1 (29), стр. 55-57.
20.
Раҳимов Н., Мурадов Р. Ерларни лазерли текислаш ва чуқур юмшатиш
ишларининг асослари ва самараси ҳақида //«Ecologiya xabarnomasi» журнали. –
Т., 2012, №11, 23-36 бб.
21.
Мурадов Р., Суяров У. Методика проектирования планировки земель с учетом
просадочности почвогрунтов // Журнал «Агроилм». – Т., 2013, №2, стр. 62-63.
22.
Мурадов Р.А. Планировка земель на просадочных грунтах // Журнал «Научный
журнал Российского НИИ проблем мелиорации». – Москва, 2014, №3 (15), стр.
68-81, www.rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec279-field6.pdf
23.
Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ DGU №01900
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Худайназаров Ж., Тураханов Р.Р., Махмудов Х.Э.
Программа оптимизации соотношения орошаемой площади и водоподачи. –
Ташкент, 2010.
24.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Мурадов А., Тураханов Р.Р., Махмудов Х.Э. Биозовур
параметрларини аниқлаш дастури. Программа для ЭВМ, DGU №02007. –
Ташкент, 2010.
25.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Худайназаров Ж., Мурадова Н.А. Суғориш суви
танқислигида қишлоқ хўжалик экин майдонларини оптималлаштириш бўйича
дастур. Программа для ЭВМ, DGU №01853. – Ташкент, 2009.
26.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Худайназаров Ж., Мурадова Н.А. Суғориш суви
танқислигида қишлоқ хўжалик экинлари орасида сув тақсимотини
оптималлаштириш бўйича дастур. Программа для ЭВМ, DGU №01843. –
Ташкент, 2009.
27.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Муминов И.М. Тупроқнинг фильтрация
коэффициенти ва А-комплекс параметри. Программа для ЭВМ, DGU №01803. –
Ташкент, 2009.
28.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Худайназаров Ж. (К, b, alfa) Империк параметрлардан
фильтрация назариясидаги (К, А) коэффициентларга утиш. Программа для ЭВМ,
DGU №01800. – Ташкент, 2009.
II бўлим (II часть; II part)
29.
Мурадов Р.А. Тураханов Р., Бараев Ф., Бараев А. Продуктивность оросительной
воды и дренаж. «Ўзбекистон Республикаси қишлоқ хўжалигида сув ва ресурс
тежовчи технологиялар» мавзусида халқаро илмий-амалий конференция
маърузалари асосидаги мақолалар тўплами. – Тошкент ЎзПИТИ, 2008 й., 106-107
бб.
30.
Мурадов Р.А., Салохиддинов А., Бараев Ф., Худайназаров Д., Шайманов Н.
79
Управление водными ресурсами в АВП «Ўзбекистон Республикаси қишлоқ
хўжалигида сув ва ресурс тежовчи технологиялар» мавзусида халқаро илмий-
амалий конференция маърузалари асосидаги мақолалар тўплами. – Тошкент
ЎзПИТИ, 2008 й., 118-124 бб.
31.
Мурадов Р.А., Шайманов Н. Проблемы сбора платы за ирригационные услуги в
ассоциациях водопользователей. «Сув танқислиги ва бозор муносабатларига
утиш шароитларида ер ва сув ресурсларидан фойдаланишнинг долзарб
муаммолари» мавзусидаги ёш олимларнинг 7-илмий-амалий анжуманининг
мақолалар тўплами 1-қисм 16-17 май, ТИМИ. – Тошкент, 2008, 171-173 бб.
32.
Мурадов Р.А., Ф.Бараев, Ж.Худайназаров Проблема перехода на платное
водопользование в орошаемом земледелии. «Повышение эффективности
мелиорации и сельскохозяйственного использования мелиорированных земель»
тезисы докладов международной научно-практической конференции. – Минск,
15-16 сентября 2009 г., 10-13 стр.
33.
Мурадов Р.А., Мурадова Н.А. О состоянии АВП «Бешкахрамон» Кумкурганского
района. «Сув танқислиги шароитида ер ва сув ресурсларидан фойдаланишнинг
долзарб муаммолари» мавзусидаги еш олимларнинг 8-илмий-амалий
анжуманининг мақолалар тўплами 1-қисм 19-21 май, ТИМИ. – Тошкент, 2009,
128-131 бб.
34.
Мурадов Р.А., Бараев Ф.А., Муминов И.М., Шеров А.Г. Оперативное уточнение
коэффициентов полезного действия оросительных каналов. «Сув танқислиги
шароитида ер ва сув ресурсларидан фойдаланишнинг долзарб муаммолари»
мавзусидаги ёш олимларнинг 8-илмий-амалий анжуманининг мақолалар тўплами
1-қисм 19-21 май, ТИМИ. – Тошкент, 2009, 113-116 бб.
35.
Мурадов
Р.А.
Эффективное
использование
земель
в
ассоциациях
водопотребителей при дефиците водных ресурсов. «Иқлим ўзгариши ва табиий
ресурслардан оқилона фойдаланиш» мавзусидаги анжуманининг илмий
мақолалар тўплами. – Тошкент, 2012, 73-77 бб.
36.
Мурадов Р.А. О моделировании динамики влажности в системе «почва–растение
–вода». Сб. науч. труд. «Пути повышения эффективности орошаемого
земледелия», Новочеркаск, ФГБНУ «РосНИИПМ», Геликон, 2013, стр. 117-122.
37.
Мурадов Р.А. Некоторые вопросы планировки земель на просадочных грунтах.
Сб. статей IX международн. научн.-практич.конфер. «Аграрная наука – сельскому
хозяйству». – Барнаул, АлтайГАУ, 2014, стр. 457-460.
38.
Мурадов Р.А. Некоторые вопросы эффективного использования земель в АВП
при дефиците водных ресурсов. Сб. статей IX международн. научн.-
практич.конфер. «Аграрная наука – сельскому хозяйству». – Барнаул, АлтайГАУ,
2014, стр. 460-462.
80
Автореферат «Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги» журнали таҳририятида
тахрирдан ўтказилди (20.11.2014 йил).
______________________________________________________________
Босишга рухсат этилди: 23.02.2015 й. Қоғоз ўлчами 60х84-1/16.
Ҳажми: 4,5 б.т., 100 нусха. Буюртма: №101.
ТИМИ босмахонасида чоп этилди.
100000, Тошкент ш., Қори-Ниёзий кўч., 39.
81
82
83
84
