В статье рассматривается одна из ключевых проблем, возникающая при разработке и обосновании эколого-экономической эффективности инвестиционных проектов в области мелиорации земель сельскохозяйственного назначения, – проблема оптимизации мелиоративного режима агроландшафтов. С опорой на результаты исследований по данному направлению выявлены недостатки существующих подходов к обоснованию мелиоративных режимов. Суть их сводится к отсутствию механизмов учета изменения системы показателей мелиоративного режима в процессе реализации комплекса мелиоративных мероприятий и оценки эколого-экономических эффектов и ущербов от мелиорации земель. На основании анализа и обобщения материалов научной литературы и проведенных авторами исследований по данной теме разработаны и обоснованы предложения по развитию методических подходов к оптимизации мелиоративных режимов мелиорируемых земель. Предложения заключаются в разработке: дополнительных требований, характеризующих экологическое состояние компонентов агроландшафтов и природной среды в целом; системы моделей, позволяющей описать взаимодействие составляющих биологического и геологического круговоротов, выявить изменение показателей мелиоративного режима и оценить социально-экономические результаты, эколого-экономические эффекты и ущерб при осуществлении комплексной мелиорации, обеспечивающей оптимальный мелиоративный режим агроландшафтов, экологическую и продовольственную безопасность России. Выполнена апробация предложенного подхода на примере лесостепной природно-климатической зоны Центрального федерального округа при обосновании эффективности комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих оптимальный мелиоративный режим агроландшафта. Результаты исследований могут быть использованы при разработке мелиоративных инвестиционных проектов.

Цель исследований – разработка конструктивного решения выбора первоочередных объектов ремонтно-восстановительных работ c использованием методов искусственного интеллекта в условиях ограниченного бюджетного финансирования эксплуатационных мероприятий оросительных систем. В работе использованы методы системного анализа и математического моделирования включая бинарные переменные для проведения дискретной оптимизации методами эволюционно-генетического программирования. На основе анализа поддержки управленческих решений средствами математического обеспечения обосновано использование методов оптимизации прогнозируемых воздействий включая выбор дискретных вариантов для повышения функциональности и эффективности планируемых мероприятий технической эксплуатации. Распределение ограниченных финансовых ресурсов осуществляется на модели многокритериальной оптимизации, включающей в себя минимизацию потерь поливной воды при увеличении площади орошаемых земель и повышении финансовых показателей водохозяйственной организации, что повышает качество управленческих воздействий. Практическая значимость НИР определяется разработкой инновационного инструментария для решения задачи распределения ограниченных ресурсов на проведение ремонтно-восстановительных работ мелиоративного водохозяйственного комплекса с использованием методов искусственного интеллекта. Апробация предлагаемых решений, осуществленная на материалах службы эксплуатации Государственного бюджетного учреждения Республики Крым «Крымское управление водного хозяйства и мелиорации», показала целесообразность масштабного внедрения методов количественной оценки управленческих решений. Технико-экономические показатели планируемых мероприятий соответствуют ожидаемым значениям и обеспечивают выполнение таких требований, как полнота, гарантирующая получение с их помощью необходимой и достаточной для принятия решений информации, и наличие надежных источников получения достоверных и доступных данных для информационного наполнения показателей и критериев.

Цель работы – применение действующих методологических подходов к оценке негативного воздействия дренажных вод на водный объект, установление динамики концентраций веществ на участке от места выпуска сточных/дренажных вод до контрольного створа. Объектом исследований являлся коллектор, отводящий дренажный сток в реку Дон. Изучаемая проблема особенно актуальна в связи с проводимыми мероприятиями по предотвращению деградации водного объекта в соответствии с распоряжением Правительства РФ от 21 июля 2021 г. № 2012-р. Рассчитаны концентрации веществ в максимально загрязненной струе на участке от места выпуска сточных/дренажных вод до контрольного створа (l = 500 м) на примере коллектора, отводящего дренажный сток в р. Дон. Показано, что если в фоновом створе концентрация вещества равна или ниже предельно допустимой, то при сбросе дренажных вод с превышениями нормативных концентраций веществ и последующем их разбавлении расходом реки при многократном его превышении над расходом дренажных вод (q/Q = 0,0002) в контрольном створе может быть достигнута ПДК либо превышение фактической концентрации над нормативной ниже в 1,2-2 раза по сравнению с таковым для створа выпуска. Соответственно рекомендуется при установлении размера вреда, причиненного водному объекту от сброса дренажных вод, руководствоваться фактическими концентрациями в контрольном створе, а не в створе выпуска дренажных вод.

Рассматриваются наиболее распространенные виды природных пожаров и причины их возникновения в Российской Федерации – стране, имеющей крупнейшие торфяные месторождения. Данный вид пожаров наносит огромный прямой и косвенный экономический и социально-экологический ущерб, причем косвенный значительно превышает прямой ущерб и является распределенным во времени. Объектом исследований являются осушенные торфяные почвы и выработанные месторождения, пригодные для производства продукции растениеводства. Рассмотрена главная причина использования торфяных залежей, расположенных на большей части территории Российской Федерации, в качестве сельскохозяйственных угодий. Представлены агрохимические характеристики различных торфяных почв, которые показывают, что торф обладает высоким плодородием и представляет интерес для выращивания сельскохозяйственных культур. Целью экспериментальных исследований являлось определение времени до самовозгорания отобранных образцов торфа при их естественной плотности. Представлены результаты экспериментальных исследований способности торфяной почвы самовозгораться в зависимости от ее степени разложения и объемной плотности. В результате исследований определены степень разложения и зольность образцов торфа. Представлены зависимость изменения объемной плотности торфа в естественных условиях от степени разложения и динамика процесса разогрева теплофизического центра и поверхности образцов торфа. Определено, что процесс деструкции осушенных торфяных почв имеет четкую тенденцию быстрого роста.

При рассмотрении гидрогеологических условий музейного комплекса «Куликово поле», расположенного в Кимовском районе Тульской области, было обнаружено, что отсутствует необходимая конструкция осушительной системы, которая обеспечивает отвод грунтовых вод с подвальных помещений. Цель исследований – разработка конструкции дренажа и обоснование метода расчета осушения подвалов глубокого заложения на примере музейного комплекса

«Куликово поле». Предлагаемая конструкция вертикального дренажа позволяет повысить надежность работы осушительной системы за счет устройства фильтрующей обсыпки и обмотки из геотекстиля. Расчет предлагаемой конструкции вертикального дренажа состоит из определения следующих позиций: радиуса кривой депрессии (влияние дренажа в сторону от подвала строения); расхода (дебита) дренажа; притока воды в дрену; снижения напора посередине между дренами ряда, подбор насосов вертикального дренажа. Предлагаемая конструкция дренажа, способ его строительства (получен патент на изобретение) и метод расчета апробированы при осушении подвальных помещений глубокого заложения музейного комплекса «Куликово поле». Созданная система отводит избыточные грунтовые воды, устраняет «барражный» эффект. Отмечается, что строительство дренажных систем, происходящее в настоящее время, требует тщательного учета опыта проектирования и эксплуатации гидромелиоративных систем предыдущего периода и использования новых перспективных, экономически выгодных решений.

Исследование направлено на оценку влияния биомелиорантов на электропроводность и засоленность почвы в аридных условиях Сирийской Арабской Республики. Полевые опыты проводились с использованием компоста, биопрепаратов на основе бактерий вида Bacillus и их комбинации. Электропроводность измерялась на четырех глубинах: 0-25 см, 26-50 см, 51-75 см и 76-100 см. Методика исследований включала в себя использование графитовых электродных ячеек и кондуктометра, калиброванного по стандартным растворам хлорида калия (KCl). Образцы почвы отбирались с различных глубин, сушились при температуре 105°C, просеивались через сито с диаметром отверстий 2 мм, смешивались с дистиллированной водой в соотношении 1:2, перемешивались и выдерживались в течение 24 ч. После этого проводились

3 измерения электропроводности для каждого образца. Результаты показали значительное снижение электропроводности почвы при применении биомелиорантов, особенно на глубине 0-25 см. Двухфакторный дисперсионный анализ и тест Тьюки подтвердили статистически значимые различия между вариантами опыта. Вариант с комбинацией компоста и биопрепаратов продемонстрировал наибольшую эффективность в снижении электропроводности. Эти данные свидетельствуют о высокой эффективности биомелиорантов для улучшения почвенных условий и снижения засоленности почвы, что особенно важно для устойчивого сельского хозяйства в аридных зонах. Введение биомелиорантов способствует уменьшению содержания растворимых солей и улучшению структуры почвы, что в итоге может повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Цель экспериментальных исследований – моделирование откосов мелиоративных осушительных каналов под нагрузкой со стороны обслуживающих машин через гусеничное или пневмоколесное ходовые устройства для оценки устойчивости при разных углах заложения. В статье представлены результаты экспериментальных исследований устойчивости откосов мелиоративных каналов. Экспериментальные исследования проведены на Большом канале лаборатории дождевальных машин и гидропривода кафедры организации и технологий гидромелиоративных и строительных работ Института мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А.Н. Костякова. Работа мелиоративной осушительной системы сопровождается появлением наносов, заилений травянистой и кустарниковой растительности на дне и откосах канала. Для нормального функционирования мелиоративной осушительной системы необходимо поддерживать проектные размеры каналов в течение всего срока их эксплуатации. Для очистки осушительных каналов применяются специальные каналоочистительные машины периодического или непрерывного действия на гусеничном или пневмоколесном ходу, часто используются также общестроительные экскаваторы с уширенными ковшами. Работа всех перечисленных машин с большой эксплуатационной массой характеризуется особенностью, которая заключается в их передвижении в процессе очистки вдоль канала по участкам бермы, близким к бровке. Такая ситуация может приводить к нарушению устойчивости откосов, что в свою очередь нарушает пропускную способность русла канала и его проектные геометрические размеры. Исследования нарушений устойчивости откосов от нагрузок каналоочистительных машин позволяют правильно проектировать сечение канала и формировать технологию очистки.

В статье рассматривается проблема возникновения эксплуатационных повреждений бетонных и железобетонных конструкций мостов. Цель исследований – определение уровня безопасности эксплуатируемых инженерных конструкций моста в составе гидротехнического сооружения. На примере работ по обследованию технического состояния произведен расчет устойчивости железобетонных конструкций моста шлюза № 11 Перервинского гидроузла канала им. Москвы. Приведены результаты обследования технического состояния и оценки безопасности моста в составе шлюза. Полученные данные позволили определить уровень безопасности эксплуатируемых инженерных сооружений на основе установления категории технического состояния.

Цель исследований: подготовка и рекомендация к внедрению ряда технических решений по возведению биоинженерных систем для небольших оросительных систем поверхностного полива по бороздам с использованием новых природоохранных приемов мелиорации земель. Гидротехнические элементы и земли мелиоративных систем, которые по ряду причин эродированы, должны быть надежно защищены от эрозии. В рамках проекта «Совершенствование методов инженерно-мелиоративного обустройства малых водных объектов АПК» были разработаны и проверяются в натурных условиях биоинженерные системы и технологии защиты не только прибрежных территорий малых рек и прудов, подрусловых водозаборов, но и каналов небольших оросительных систем поверхностного полива по бороздам с использованием новых природоохранных приемов мелиорации земель. Биопозитивные конструкции состоят из местных и экологически безопасных искусственных материалов. Миксированные конструкции содержат: габионные тюфяки; геоматы; металлические решетки; георешетки, заполненные щебнем; гибкие трубопроводы и другие природные и природоподобные компоненты. Отмечено, что внедрение и использование для подачи воды на орошение в мелиоративных системах предгорных зон Северо-Кавказского федерального округа биопозитивных сооружений разработанных конструкций ведут к росту экономического эффекта примерно в 2 раза и снижению себестоимости подаваемой воды более чем на 40%.

Цель исследования – выполнить расчет объема песчаного материала для укрепления размываемого участка берега Балтийской косы (Юго-Восточная Балтика, Калининградская область), обсудить возможные источники песчаного материала и сравнить положительные и отрицательные стороны их использования. В работе представлена схема планируемого берегоукрепления размываемого участка морского берега Балтийской косы и текущее состояние уже установленных фрагментов берегозащиты. Площадь и объем намыва оценивались с помощью ГИС-инструментов. Установлено, что для реализации комплексного берегозащитного проекта требуется от 100 до 200 тыс. м3 песчаного материала. В качестве источников материала рассмотрены вдольпляжевый байпассинг, а также использование дополнительного материала: либо материала дноуглубления Калининградского морского канала, либо запасов морских донных отложений нагонной дельты в Калининградском заливе. Вдольпляжевый байпассинг и использование запасов нагонной дельты являются наиболее дешевыми и дорогими способами (соответственно), и оба требуют специальной оценки последствий своего применения. Использование материала дноуглубления (вернее изменение района его сброса) может оказаться наиболее оптимальным, так как весь процесс по его изъятию и дампингу в морскую среду уже налажен, но потребуются серьезные вложения из организации рефулерной станции. В принципе любой подход с добавлением песчаного материала из внешних источников в систему вдольберегового переноса является наиболее привлекательным для аварийного участка морского берега Балтийской косы с точки зрения устойчивости берегозащитного решения.

Для Ханты-Мансийского автономного округа – Югры характерны опасные гидрологические явления, сопровождающиеся воздействием на территории населенных пунктов, причем актуальным становится создание эффективной инженерной защиты территорий, подверженных затоплению и разрушению береговой линии. Цель исследований – анализ состояния водозащитных сооружений в населенных пунктах Ханты-Мансийского автономного округа – Югры. Результатом исследований стало обновление сведений о наличии и состоянии системы защиты населенных пунктов от гидрологических опасностей. Выявлена необходимость защиты населения и территорий от негативного воздействия вод для 150 населенных пунктов. В то же время фиксируется значительная часть населенных пунктов, не обеспеченных должным образом водоохранными сооружениями: в 44 поселениях отсутствуют противопаводковые дамбы, а в 32 – сооружения инженерной защиты береговой линии. Установлена необходимость строительства и реконструкции противопаводковых дамб общей протяженностью 57328 пог. м и берегоукрепительных сооружений (36978 пог. м).

Цель исследований: решение проблемы доставки затонувших лесоматериалов переработчикам с сохранением качества древесины в условиях малых глубин. При молевом лесосплаве затонуло огромное количество лесоматериалов. Подъем их осуществлялся преимущественно на объектах, где залежи были концентрированными, – как правило, на крупных реках. Основная часть лесосплавных путей приходилась на многочисленные малые реки. Очистку этих рек от затонувших лесоматериалов в значительной степени сдерживает проблема их доставки переработчикам с сохранением качества древесины в условиях малых глубин. Решение этой проблемы является целью данных исследований. Методической основой при решении задач для достижения поставленной цели послужили положения гидростатики и отрасли знаний, относящихся к водному транспорту лесоматериалов. В результате выполненной работы предложена конструкция устройства, обеспечивающая транспортировку поднятых со дна при очистке малых рек лесоматериалов под поверхностью воды, что предотвращает быстрое ухудшение их качества. Устройство разборной конструкции состоит из параллельных понтонов, соединенных по торцам поперечными балками, и в донной части – промежуточными гибкими связями. Аналитическим путем получены математические зависимости, связывающие параметры предлагаемого устройства и характеристики поднятых лесоматериалов. На базе этих зависимостей разработана методика и даны рекомендации по обоснованию указанных параметров. Приведенная информация позволяет изготовить предлагаемое устройство с предварительным обоснованием его параметров, соответствующих местным условиям, способствуя этим очистке малых рек от затонувших лесоматериалов и сохранению при транспортировке их качества.

Правила использования водных ресурсов водохранилищ (ПИВР) нуждаются в постоянном обновлении с учетом значительного числа факторов, влияющих на эффективность управления. Антропогенное изменение морфометрических функций, частичное заиление мертвого объема, изменение основных гидрологических характеристик оказывают существенное влияние на параметры водохранилищ и режим регулирования стока. Обоснование режима регулирования остается актуальной и традиционно сложной инженерной задачей ПИВР, дискутируемой на профессиональных совещаниях и в научных публикациях. В статье обсуждается методический подход, основанный на введении заданного алгоритма управления в процесс назначения интервального запроса к ресурсам водохранилища. Запрос при этом формулируется как двухпараметрическая степенная функция прогнозируемого ресурса за расчетный интервал времени (месяц). Варьируются показатель степени и относительная длина диапазона бесперебойного покрытия требований к водным ресурсам. Построены номограммы, иллюстрирующие влияние показателя степени на очертание зависимости требований к водохранилищу. На наш взгляд, данный подход существенно сокращает область Парето, исключая значительную часть множества формальных оптимумов. Алгоритм предлагаемой модели ориентирован на двухкритериальную оптимизацию, где в качестве критериев рассматриваются относительные величины суммарной годовой водоотдачи и суммы относительных интервальных ординат водопотребления. Единый функционал формируется путем линейной свертки критериев. Модель иллюстрируется на примере ресурсов реки Жиздра для серии из двух маловодных лет. В процессе моделирования баланса и оптимизации используются инструменты Excel включая процедуры «поиска решений» и VBA. Отмечается необходимость привлечения более мощных алгоритмов оптимизации для расчетов по длительным многолетним гидрологическим рядам.

Исследована возможность решения обратной задачи с помощью искусственных нейронных сетей. Для демонстрации подхода рассматривается пример, состоящий из аналитической модели переноса загрязняющих веществ из точечного источника в стационарном поле потока. Модель использовалась для моделирования поведения систем подземных вод при различных значениях коэффициента дисперсии. Далее набор контролируемых многослойных нейронных сетей прямого распространения обучали оценке, определению, подбору параметра, соответствующего заданным историям концентрации. Полученные результаты показали удовлетворительную точность оценок нейронной сети, что подтверждает устойчивость подхода к анализу данных в полевых экспериментах. При обучении четырех искусственных нейронных сетей контролируемого, многослойного и прямого типов установлено, что каждая из них специализировалась в широком диапазоне значений. Это привело к более точным прогнозам по сравнению со случаем обучения одной сети на всем диапазоне значений. Кроме того, в статье показана способность нейронной сети идентифицировать параметр дисперсии при заданной концентрации при влиянии «шума». В результате анализа топологий применяемых нейронных сетей установлено, что для обеспечения удовлетворительного уровня точности расчетов достаточным является наличие 10 скрытых узлов.

Обобщен многолетний опыт изучения проблемы разработки критериев оценки пригодности лесных участков для создания лесных плантаций, что и явилось целью исследований. К объектам исследований относятся лесные участки для создания лесных плантаций, расположенные в лесных районах Дальневосточного федерального округа (ДФО); почвогрунты, снежный покров, световой режим, температура, водные объекты в границах субъектов ДФО Российской Федерации; рекультивированные участки; сеянцы и черенки лиственницы и других хвойных и лиственных пород; природно-климатические факторы. В качестве методов исследований использованы матаппарат, геоинформационные системы и дистанционное зондирование Земли. Применение метода исследований получения информации об объекте или явлении без непосредственного физического контакта с ним предоставило возможность с помощью мультиспектральных комбинированных снимков определить нарушенные земли и рассчитать индекс изображения NDVI. Выявлен низкий показатель NDVI на исследуемом участке (от 0,034 до 0,063), указывающий на слабое лесовосстановление. На основе данных лимитирующих факторов с учетом региональных природно-климатических особенностей ДФО предложена детализированная дифференциация критериев оценки пригодности лесных участков от минимального (1) до максимального (5) значений путем суммирования их оценочного показателя. На основе анализа полученных результатов доказана возможность успешного выращивания плантационных лесов с применением биостимуляторов.

Лес является важной средой человеческого обитания. Для поддержания жизни на Земле очень важно осуществлять мониторинг лесного хозяйства. Мониторинг может осуществляется как методами дистанционного зондирования Земли, так и методами наземной съёмки. Цель исследований – изучение возможности получения таксационных параметров древостоя автоматизированными методами по трёхмерным измерительным сценам, построенным с использованием мобильных лазерных сканеров с достаточной точностью. Измерительная сцена содержит в себе цифровые модели местности в пределах её границы. Трёхмерная измерительная сцена является оптимальной основой для построения цифрового двойника лесной экосистемы. Лазерные сканеры позволяют не только повысить точность определения таксационных характеристик, но и сформировать картографические материалы, таких как подеревный план. В качестве исследуемой территории была выбрана одна из пробных площадей с чистым сосновым насаждением в Брянской области. Для повышения точности съёмка производилась три раза. Затем выполнялось распознавание и каталогизация деревьев. Результаты измерений импортировались геоинформационную систему, которая позволяла производить подеревный план в использованием стандартных инструментов геоинформационного моделирования. В результате исследования была разработана методика формирования трёхмерной измерительной сцены круговых пробных площадей постоянного радиуса для решения задач лесного сектора с использованием мобильного лазерного сканера.

Цель исследований – автоматизация процесса создания лесных культур. Объектом исследований является проектно-техническое решение автономного лесовосстановительного робота для посадки сеянцев хвойных лесных культур (сосна, ель). Деградация и опустынивание земель являются значимой проблемой для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации. Более 100 млн га земель сельскохозяйственного назначения находятся под угрозой утраты плодородных свойств в связи с масштабными показателями деградации и опустынивания. Нехватка квалифицированных кадров и низкопроизводительный ручной труд не позволяют максимально эффективно использовать сжатые сроки проведения лесовосстановительных работ. В настоящее время остро требуются передовые разработки в области технических и хозяйственно-экономических аспектов лесокультурного дела. Все известные серийные модели лесовосстановительных машин используют ручной труд оператора для подачи сеянцев к рабочим органам аппарата для дальнейшего высаживания в грунт по ходу движения машины. В связи с этим производительность данных комплексов напрямую зависит от личных навыков оператора и ограничивается ими. Применение автономного беспилотного робота – такого, как как разрабатываемый комплекс «Святобор», исключит человеческий фактор, стандартизирует качество посадки сеянцев, будет способствовать максимально эффективному использованию сроков лесовосстановительных и лесоустроительных работ. Одновременно с вопросом стандартизации качества высадки сеянцев значительная экономия времени и ресурсов достигается отсутствием необходимости подготовки почвы за счет внедрения машинного зрения, использования гусеничной платформы робота и специального плуга, выполняющего вскрытие плодородного слоя непосредственно в месте высадки каждого сеянца. В статье изложена концепция устройства комплекса «Святобор» включая основные элементы и этапы его подготовки к выполнению работ. Приведены результаты разработки бережного захвата сеянцев хвойных лесообразующих пород.

Целью исследований явился анализ причин неудовлетворительного состояния и гибели культур сосны в лесном фонде Республики Карелия. В статье представлены данные по оценке состояния лесных культур в преобладающих типах леса в Карельском северо-таежном районе. Объект исследований – лесные культуры сосны разного возраста в условиях брусничного и черничного типов леса. Проведен комплекс работ по оценке состояния лесных культур сосны. При выполнении учетных работ оценивали приживаемость, сохранность и основные показатели для перевода лесных культур в покрытые лесом земли. Учитывали видовой состав и структуру сформировавшихся молодняков на участках лесных культур. Установлено, что доля погибших лесных культур от общей площади обследованных участков в условиях черничного типа леса составляет 77%, в условиях брусничного типа – 8,4%. Лесные культуры неудовлетворительного состояния выявлены в условиях леса черничного типа на 3,1% площади, в условиях брусничного типа леса – 2,7%. Состав молодняков на участках лесных культур неудовлетворительного состояния включает в себя 49% сосны, относящейся к брусничному типу леса, и 26% сосны, относящейся к черничному типу. Численность сосны на участках погибших лесных культур составляет 256 и 232 экз/га соответственно. Установлены видовой состав и проективное покрытие живого напочвенного покрова. Выявлено 6 видов с проективным покрытием более 10%.