Наведено результати дисперсійного аналізу хімічного складу та іригаційної оцінки води в природних джерелах зрошення. Підтверджено взаємозв'язок між вмістом основних іонів і загальною мінералізацією, між загальною мінералізацією і коефіцієнтами іригаційної оцінки за різними методами. Запропоновано формули для експресного визначення хімічного складу води за загальною мінералізацією.

Розроблено науково-статистичний метод оцінки та підвищення ефективності прогнозування динаміки екологічного стану поверхневих водних об'єктів меліорованих територій на базі системного аналізу та числового математичного імітаційного моделювання. На підставі результатів науково-статистичних досліджень визначено адекватність якісного стану водних екосистем даних територій рівням інтенсивності технологій аграрного виробництва та кліматичним чинникам. Виконано узагальнену критеріальну багатопараметричну порівняльну оцінку екологічного стану поверхневих водних об'єктів у межах басейну р.Тетерів за комплексом основних показників забруднення. Запропоновано метод узагальнення багатопараметричної екологічної інформації для комплексного критеріального оцінювання екологічного стану зазначених об'єктів. Розроблено графоаналітичну модель для прогнозування стану гідрологічних екосистем і методику її практичної реалізації.

Досліджено умови та фактори формування якості поливної води Інгулецької зрошувальної системи. Визначено вплив на якість води основних факторів: гідрологічного та гідрохімічного режимів р. Інгулець, витрат головних зрошувальних насосних станцій, забезпеченості вегетаційного періоду атмосферними опадами, розроблено відповідні моделі. Обгрунтовано систему меліоративних заходів, що забезпечують покращання умов формування поливної води, розроблено рекомендації щодо керування її якістю шляхом регулювання роботи головних насосних станцій з урахуванням водності року. Зроблено висновок про те, що покращання якості поливної води Інгулецької зрошувальної системи впливає на збереження та підвищення родючості зрошуваних темно-каштанових грунтів та чорноземів південних, покращання їх екологічного стану, зменшення витрат на хімічні меліорати, підвищення урожайності сільськогосподарських культур.

Обгрунтовано можливість прогнозування добових графіків сумарного машинного водорозбору за попередніми фактичними графіками витрат води на зрошення. Доведено, що періодичні добові коливання сумарного водорозбору з міжгосподарських каналів відновлюються синусоїдними функціями, параметри яких визначають за статистичним аналізом.

Обоснована возможность прогнозирования суточных графиков суммарного машинного водоразбора за предыдущими фактическими графиками затрат воды на орошение. Доказано, что периодические суточные изменения суммарого водоразбора с межхозяйственных каналов восстанавливаются синусоидными функциями, параметры которых определяются по статистическому анализу.

Індекс рубрикатора НБУВ: П062.53

Рубрики:

Облік та вимірювання зрошувальної води. Водозабір. Якість води

Шифр НБУВ: Ж25640 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведено дослідження хімічних, фізико-хімічних та гідробіологічних показників на різних ділянках р. Ворскли. На досліджуваних ділянках річки встановлена залежність між антропогенним навантаженням та якістю води. Визначено пряму залежність між вмістом у воді азоту та фосфору та розвитком водоростей. Проведена оцінка стійкості водних екосистем до антропогенної евтрофікації на чотирьох ділянках р. Ворскла. Виділені ділянки з перевагою продукційних процесів. На ділянці Т.1 гідросистема р. Ворскли здатна до самоочищення. На ділянках Т.2-Т.4 гідросистема продукує більше органічної речовини, ніж може розкласти, що знижує її здатність до самоочищення, посилює процеси евтрофікації. Проведена оцінка зменшення антропогенного навантаження на ділянках р. Ворскли за Р/D-відношенням. На основі отриманих результатів розроблені агроекологічні рекомендації регулювання евтрофікації водних систем для існуючого, оптимального та перспективного сценарію та визначено їх економічну ефективність. Існуючий сценарій - збиток від забруднення водного середовища складає 62 млн грн щорічно. Оптимальний сценарій (2022 - 2030 рр.) включає заходи: використання пробіотику (протягом 5 років у 4 точках загальним обсягом 720 кг); будівництво сучасних систем очистки стічних вод з використанням пробіотичних препаратів; зменшення скидів від вигрібних ям (за рахунок використання біопрепаратів та заміна їх на септики). Перспективний сценарій (2030 - 2040 рр.) - побудова системи збору дощових і талих вод, очистка донних відкладень з використанням гідробіологічних методів, рекультивація звалища ТПВ (методом вапнування та використання пробіотику). Для вирішення першочергових заходів (1 етап) необхідно 43 млн грн. Орієнтовний термін реалізації - 8 років. При реалізації даних методів збиток через забруднення водного середовища зменшиться на 85 % і складатиме 9,3 млн грн. Реалізація оптимальних заходів покриває збиток у розмірі 52,7 млн грн та матиме економічну ефективність - 9,7 млн грн за рік. За 8 років економічний ефект складатиме 378,6 млн грн. Для реалізації перспективних заходів необхідно 70,8 млн грн. Покриття збитку за забруднення водного середовища від реалізації даних заходів складає 15 % (9,3 млн грн.). Поліпшення гідросистеми дасть змогу зменшити екологічні ризики здоров'я населення, сприятиме розвитку рекреації, рибного господарства (соціально-економічний ефект).

Проведене дослідження є комплексним аналізом впливу вод різного рівня евтрофікації на схожість, ріст та кореневу систему висіяного насіння. Для оцінки фітотоксичного ефекту в досліді були використані такі показники: висота проростків, довжина коренів, а також фітомаса проростків і кореневої системи рослин. Як тест-культури були використані рослини, що мають яскраво виражену стрес-реакцією на забруднення: Pisum sativum, Triticum aestivum, Lepidium sativum. Фітотоксичний ефект вважається значущим, якщо становить понад 20 %. Досліджено можливість використання пробіотиків для боротьби з процесом "цвітіння води". Проведено оцінку фітотоксичного ефекту досліджуваних зразків води до та після очистки їх пробіотиком Світеко-Агробіотик-01 (у розведенні 1 : 100) на схожість, ріст та кореневу систему висіяного насіння. Визначено, що після очистки пробіотиком усі зразки води по всім біометричним показникам Triticum aestivum та Lepidium sativum віднесено до нетоксичних (відсутня токсичність), причому зафіксовано чітку динаміку до збільшення ефекту очистки при збільшенні концентрації забруднень у воді. У результаті дослідження встановлено ефективність використання пробіотичних препаратів для зниження фітотоксичності води, що дає змогу зробити припущення про можливість регулювання процесів евтрофікації поверхневих вод за допомогою пробіотиків. Для оцінки ефективності використання пробіотичних препаратів для регулювання евтрофікації водних систем проведено дослідження зразків води до та після очистки за хімічними показниками. З'ясовано, що найвищий ефект по більшості речовин мав СвітекоАгробіотик-01. Ефективність очистки була такою: по БСК5 - 39 %, ХСК - 33 %, зваженим речовинам - 18 %, азоту амонійному - 33 %, марганцю - 20 %. Встановлено, що використання пробіотичних препаратів є більш ефективним порівняно з хімічними методами, зокрема використання пробіотику Світеко-Агробіотик-01 дає ефективність знищення ціанобактерій до 70 - 80 %. Такий результат отримано при застосуванні перманганату калію, але негативним моментом цього методу є те, що використання хімічних методів створює вторинне забруднення водоймищ. Це дає можливість розробити комплексні системи очистки поверхневих водних об'єктів екологічно безпечними методами від цвітіння водоймищ, що є одним із пріоритетів розвитку урбанізованих територій та сталого розвитку суспільства.

Вирішено питання управління якістю води в системах краплинного зрошення (CK3) на основі удосконалення технології, технологічних схем підготовки води, технічних засобів і конструкцій цих систем. Вперше за результатами багаторічних польових досліджень на діючих типових сезонних i стаціонарних CK3 визначено, що працездатність таких систем різних конструкцій функціонально залежить від показників якості води за технічними критеріями, а також наявності процесу формування стійких комплексів завислих частинок органічного походження (гідробіонтів і детриту) безпосередньо в поливній мережі системи, які запропоновано класифікувати в якості біологічної загрози CK3. Удосконалено методику прогнозного оцінювання відхилень витратних характеристик краплинних водовипусків (далі - КВ) від вмісту заліза та завислих частинок органічного походження, що дозволяе передбачити ймовірність зниження експлуатаційної надійності CK3. Встановлено, що розміри водного каналу КВ істотно впливають на вимоги до якості поливної води за технічними критеріями. Обґрунтовано величину вмісту завислих частинок органічного походження у якості спеціального критерію для підбору конструкцій КВ за розмірами водного каналу. Акцентовано увагу на можливості використання ефекту імпульсної водоподачі для зниження вимог КВ до якості поливної води. Розроблено КВ імпульсної дії. Доведено, що управління якістю води в CK3 має здійснюватися на основі комплексного поеднання удосконалення технологій, технологічних схем i технічних засобів підготовки води. Запропоновано алгоритм вибору, за яким удосконалено технологічні схеми водопідготовки з поверхневих i підземних водних джерел залежно від вмісту у воді завислих частинок органічного походження і конструкції CK3, застосування яких підвищуе ïx експлуатаційну надійність.

Розглянуто питання очищення поливної води від забруднень із використанням технології низькочастотної вібрації та ефектів, які виникають унаслідок впливу вібрації на робоче середовище. Розроблено теоретичні основи технології підготовки поливної води, придатної для безперебійної роботи дощувальних машин, за умови використання запропонованого вібраційного фільтра, який здатен створювати низькочастотні коливання та формувати стоячу хвилю. Вперше науково обґрунтовано підходи до вдосконалення технології та технічних засобів покращення якості природної води при зрошенні на основі застосування низькочастотної вібрації для ущільнення завислих нерозчинних частинок забруднення в сітчастих фільтрах шляхом генерації стоячих хвиль. Установлено аналітичну залежність між геометричними розмірами фільтруючого елемента вібраційного фільтра й основними параметрами вібрації, що дає змогу здійснювати їх конструювання. Обґрунтовано параметри коефіцієнта очищення поливної води від завислих твердих домішок залежно від їх типів, параметрів низькочастотної вібрації та режимів роботи, що дає змогу оцінювати рівень очищення води для зрошення. Встановлено характер залежності забруднення та витрат поливної води у низьконапірних дощувальних машинах, що дозволяє прогнозувати величину поливної норми. Визначено характер зміни економічних показників зрошення при різних рівнях забруднення поливної води. Набули подальшого розвитку методи вдосконалення конструкцій сітчастих вібраційних фільтрів.

Значна частина України розташована у зонах недостатнього зволоження, а тому продовольче забезпечення населення та експортний потенціал держави великою мірою залежать від наявності, стану та ефективності використання зрошуваних земель. Фактором, що суттєво впливає на розвиток зрошення на Півдні України, є якість поливних вод. Метою статті є висвітлення результатів дослідження просторово-часових аспектів різних показників агрономічної якості поливних вод Південнобузької зрошувальної системи (ПБЗС) та Кам'янської зрошувальної системи (КЗС). У завдання досліджень входило визначення ступеню небезпеки засолення та осолонцювання грунту, небезпеки токсичного впливу на сільськогосподарські культури окремих токсичних аніонів та катіонів та величини рН. Щодо загрози засолення грунту - поливні води мають середній рівень небезпеки, що зумовлює певні обмеження у використанні. З аналізу солестійкості головних культур на ПБЗС помітного зниження врожайності не прогнозується, але на КЗС поливи цією водою призведуть до вагомої втрати врожаїв найбільш чутливих культур. На обох системах виявлено середні ризики щодо потенційного осолонцювання грунтів, що дозволяє рекомендувати внесення гіпсу як обов'язковий агротехнологічний захід. Щодо впливу катіонів натрію на рослини, якість поливних вод на землях ПБЗС оцінено як низьку та середню, а на землях КЗС - як середню. Але в кінці поливного сезону, під дією температурного фактора та ймовірного припливу у водосховища по трасі транспортування мінералізованих підгрунтових вод, використання таких вод на землях КЗС вимагає суттєвого обмеження через надлишок катіонів натрію. Невеликий вихідний вміст аніонів хлору в річці Південний Буг не суттєво змінюється в процесі транспортування води і не призводить до токсичного впливу на рослини. Гідрокарбонати домінують у складі аніонів але вміст бікарбонатів не перевищує нормативних параметрів, притаманних "середній небезпеці впливу на грунтовий розчин". Водночас наявність відносно великої кількості аніонів гідрокарбонатів та катіонів натрію призводить до високих значень "індексу залишкового карбонату натрію" (RSCI), особливо на КЗС, що вказує на потенційну небезпеку зростання вмісту натрію у воді, що може мати негативний наслідок для грунту і рослини. Значення рН поливної води на всій трасі транспортування у всі терміни вимірювання найчастіше не виходять за межі діапазону параметрів, прийнятних для сільськогосподарських рослин. Отже, оцінка, застосовувана на ПБЗС та КЗС, за більшістю показників вказує на середню та низьку агрономічну якість води, а тому можливе лише обмежене її використання для поливів. Особливо це стосується земель КЗС.

Розглянуто основні засади оцінки якості поливної води за агрономічними, екологічними і технічними критеріями. Агрономічні критерії спрямовані на запобігання погіршенню родючості ґрунту (засоленню, осолонцюванню, підлуговуванню) та токсичному впливу на самі сільськогосподарські культури. Екологічні критерії спрямовані на запобігання погіршенню якості продукції рослинництва (накопиченню шкідливих речовин у врожаї) та на зменшення негативного впливу на навколишнє природне середовище. Технічні критерії спрямовані на запобігання шкідливому впливу на елементи зрошувальної мережі та гідромеліоративної системи. Окремо виділено особливості оцінки якості стічних вод, що використовуються для зрошення сільськогосподарських культур.

Робота становить собою закінчене наукове дослідження, в якому розв’язано актуальне науково-прикладне завдання вдосконалення інтегрованого за економічними та екологічними критеріями управління якістю води для зрошення, на основі сценарного екосистемного моделювання та оптимізації технологічних рішень промивки р. Інгулець з використанням імпульсного методу в системі комбінованого управління. Методологічно вдосконалення моніторингу базується на запропонованій моделі нейронної мережі. Це дало можливість провести просторово-часове оцінювання придатності води для зрошення, оцінювання і графічне співставлення класів якості води вздовж русла р. Інгулець, за екологічними та агрономічними критеріями відповідно до чинних державних стандартів. У системі комбінованого управління промивкою запропоновано імпульсний метод. Для обґрунтування імпульсного методу проведене експериментальне дослідження, що показало значний вплив дифузних та точкових джерел забруднень на погіршення якості води під час вегетаційного періоду. Необхідно встановити біля ГНС Інгулецької зрошувальної системи та в п. с. Андріївка моніторинговий контроль за якістю води і, в міру потреби, подавати з використанням оберненого зв’язку імпульс промивки дніпровською водою з Карачунівського водосховища. Для адекватного оцінювання ситуації розроблено модель і відповідну комп’ютерну програму, що реалізує різні сценарії методів промивки та екологічного оздоровлення р. Інгулець. Сценарний аналіз дає змогу вибирати системи інтегрованого управління промивкою, які забезпечують економічно ефективне водокористування та екологічне оздоровлення р. Інгулець. Процес прийняття рішень здійснюється на основі двокритеріальної оптимізації за екологічним та економічним показниками. Запропоновано як найбільш ефективний типовий сценарій, який забезпечує промивку русла р. Інгулець без виходу дуже забрудненої води на заплаву, забезпечує агрономічні та екологічні показники в межах нормативних значень за достатньо ефективних витрат величини водних ресурсів.