Цель работы – анализ и оценка современного состояния индустрии цифровизации мелиорации, ее роли и значимости в информационной и технологической поддержке принятия управленческих решений, которые способствуют становлению отечественного агропроизводства, соответствующего мировому уровню и превышающего его. Объектом исследований являются цифровые решения в области технологических процессов растениеводства. Предмет исследования – цифровизация в системе растениеводства на мелиорируемых землях. Теоретическую основу работы составляют системный анализ, методы сравнения и обобщения данных. В составе НИР охарактеризован в историческом аспекте процесс становления цифровизации технологических процессов в сфере мелиоративной деятельности. Показаны преимущества использования в практике агропроизводства инновационных информационно-коммуникационных комплексов управления и реализации агротехнологий мелиорируемого земледелия, отмечены факторы, сдерживающие их широкое внедрение. К приоритетным факторам относятся отсутствие на селе должного развития сети Интернет и низкая мотивация сельхозтоваропроизводителей в использовании цифровых решений агропроизводства, что связано с недостаточной информированностью о больших возможностях этих новаций. Представлены предпочтительные направления развития цифровых решений современного периода: разработка и внедрение в практику агропроизводства измерительных комплексов, облачных сервисов, технологий использования больших объемов данных и т.п. Указанный подход позволит объединить управление сельскохозяйственными предприятиями на федеральном и транснациональном уровнях.

Цель исследований – на основе мировоззренческого аспекта осмыслить причины сложившейся ситуации в сфере природопользования, в частности, в области сельскохозяйственной мелиорации, базирующейся на учении Докучаева-Вильямса-Костякова о генезисе и мелиорации почв как особого природного образования; выявление причины, приведшие к эколого-мелиоративному кризису на орошаемых землях Центральной Азии и Южного Казахстана. В результате рассуждений общего характера, которые вытекают из познавательного отношения к окружающей действительности и ориентированы на одну ценность, то есть любой ценой получить «рекордный» урожай от сельскохозяйственных культур, в зонах недостаточного увлажнения для регулирования и управления гидрологическими режимами грунтовых и поверхностных вод в рисовых системах впервые в мировой практике параллельно проектировались оросительная и осушительная (коллекторно-дренажная) системы, вопреки принципам природной аналогии и интеграции знаний, где суверенные интересы человека преобладали над суверенными «интересами» природы. В этих условиях перед учеными мелиоративной науки стояла весьма сложная задача, то есть обеспечение высокой продуктивности сельскохозяйственных культур или почвенно-мелиоративной устойчивости гидроагроландшафтных систем. Поиск оптимальных вариантов возделывания риса в зонах недостаточных увлажнений и на засоленных почвах в низовьях речных бассейнов привел к созданию искусственных рисовых систем с постоянными затоплениями в виде небольших чеков. Размер чеков зависит от рельефа местности, равномерности глубины воды и продолжительности затопления. При этом мировой опыт показывает, что полученные новые знания об орошении риса как водной и наземной культуры поверхностными поливами по борозде, дождеванием и системой капельного орошения в сочетании с дозами внесения макроудобрений позволили сформулировать научную гипотезу экономически эффективного и экологически безопасного управления водным режимом почвы, обеспечивающего целенаправленное регулирование почвообразовательного процесса.

На примере системы лиманного орошения «Большая поляна» Верхоянского района рассмотрено современное состояние мелиорированных земель в Арктической зоне Якутии в условиях меняющегося климата. Методы исследований включали в себя рекогносцировочное и топографическое обследование изучаемой территории, анализ и обработку ранее полученных автором материалов исследований. Анализ природно-климатических условий показал, что вследствие изменения климата наблюдаются сокращение холодного зимнего периода, катастрофические объемы зимних осадков, аномальная жара в летние периоды и повышение среднегодовой температуры за последние 15 лет на 1,2°С. Это повлияло на сдвиг даты начала орошения лиманных лугов на ранние сроки до 9 сут. Выявлены неоднородность рельефа лиманных лугов и зарастание (захламленность) оросительных каналов, в связи с чем оросительный период достигает 25-30 сут., что приводит к переувлажнению почв. Агрохимическими исследованиями определены типы почв, мерзлотная торфяно-глеевая почва на сенокосном участке лиманного орошения и мерзлотная перегнойно-глеевая почва на естественном участке. Замеры слоя сезонного оттаивания на естественном участке показывают более глубокое протаивание грунтов, чем на сенокосных угодьях системы лиманного орошения. Замеры на разных глубинах затопления показывают, что чем больше глубина затопления, тем меньше слой оттаивания. Указанные явления обусловлены типом почв и могут быть связаны с влиянием слоя лиманных вод на оттаивание грунтов. Результаты исследований требуют проведения дальнейших мероприятий и исследований для создания оптимального режима орошения, улучшения водно-физических свойств почвогрунтов, для чего предлагаются совершенствование способов орошения путем строительства мелиоративной сети двойного регулирования и последующее изучение ее влияния на термовлажностные условия орошаемых сенокосных угодий и агрохимические показатели почв.

Цель исследований – изучение санитарно-эпидемиологического состояния объектов окружающей среды (почвы, растений, водных источников) при использовании нового удобрительного мелиоранта (УМ) на основе козьего навоза, с целью восстановления деградированной длительно осушаемой торфяной почвы на мелиоративном объекте Тинки-II. Рассмотрены вопросы санитарной безопасности (УМ) на основе органических удобрений – в частности, козьего навоза с внесением осадка сточных вод коммунального хозяйства Рязанского района, измельченной соломы и комплекса эффективных микроорганизмов, которые должны оказывать благоприятное воздействие на почву и растения и не загрязнять объекты окружающей среды. Проведено сравнение фактических значений с санитарными нормативами. Схема опыта включала в себя разные дозы УМ, вносимого в почву, при регулировании водного режима посредством поливов. Результатами исследований установлен активный процесс самоочищения всех сред: почвы, природных и лизиметрических вод, – что подтверждается общим содержанием мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, выросших при 37°С и общим количеством мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, выросших при 22 °С. Содержание кишечной палочки, имеющей из всех энтеробактерий долгий срок сохранности в почве, было незначительным, а общее микробное число на 21-е сутки после внесения УМ снижалось в средах в 1,5-2 раза. Во всех средах не выявлены во все годы исследований патогенная микрофлора и яйца гельминтов. Оптимальным с агрономической точки зрения, что подтверждено теоретическими расчетами, является внесение в почву УМ из расчета 15 т/га. Выявлена зависимость степени загрязнения окружающей среды от дозы внесения УМ с учетом интенсивного процесса самоочищения почвы.

Цель исследования – совершенствование конструкции установки за счет применения датчиков концентрации почвенной влаги и цифрового LCR-метра XJW01. Цифровизация гидротехнических мелиораций сельскохозяйственных земель Российской Федерации требует активного применения математических моделей движения потоков влаги, элементов питания, воздуха, тепла в почвенном профиле. Параметры этих потоков в лабораторных условиях определяют методами физического моделирования. Совершенствование конструкции установок для физического моделирования почвенных процессов повышает точность измерений и снижает трудоемкость работ. Модернизированная установка для физического моделирования промывки засоленных почв включает в себя датчики концентрации почвенной влаги. Датчики снабжены токопроводящими обкладками и токопроводящими обмотками. Цифровой LCR-метр XJW01 автоматически определяет датчик как электрический колебательный контур и фиксирует его добротность. Добротность датчика зависит от концентрации почвенной влаги, которая заполняет его корпус. Испытан действующий прототип установки. В интервале концентрации раствора NaHCO₃ от 0 до 350 ммоль/дм³ добротность датчиков изменяется от 282±2.1 до 221±2.7 (уровень значимости Р = 0.99, число степеней свободы k = 4, критерии Стьюдента t = 4.60).

Цель исследований – нахождение зависимости геометрических параметров контура увлажнения от почвенных условий и общей минерализации поливной воды, а также корректировка поливной нормы с учетом предложенных зависимостей. По результатам исследований составлена методика расчета поливной нормы с учетом параметров контура увлажнения, характеристик почвенных условий и общей минерализации поливной воды. В Центральном регионе преобладают гидрокарбонатные кальциевые воды, общая минерализация колеблется в широких пределах в зависимости от времени года и типа водоисточника. Доказано, что данный параметр оказывает влияние на характер и скорость формирования поливного контура. Методика прошла апробацию на опытном участке Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева при выращивании раннеспелого картофеля сорта «Удача». Экономия поливной воды составила 16%. Применение предлагаемой методики расчета поливной нормы с учетом формы контура увлажнения и его геометрических параметров в зависимости от почвенных условий и минерализации поливной воды позволит в полной мере раскрыть преимущества капельного полива по экономии поливной воды и не допустить ее фильтрацию в глубокие почвенные слои.

Оптимизированы методы изготовления тест-россыпей и составы для визуально-блистерного колориметрического определения концентраций фосфат-ионов и сульфит-ионов для их количественного определения в почвах и водных объектах. Тест-россыпь содержит все реагенты для аналитической реакции. Россыпи позволяют количественно определять фосфаты и сульфиты в водных пробах без предварительного приготовления растворов реагентов. В блистерной ячейке диаметром 6 мм гораздо более интенсивная окраска достигалась при слое раствора не более 2 мм. Нанесение на поверхность гомогенизированной и обесцвеченной костры конопли реагентов позволяет избежать их контакта до момента протекания химической аналитической реакции. Состав россыпей и условия нанесения реагентов оптимизированы. Достаточно высокую кислотность способны обеспечить гидросульфат-ионы при добавлении нескольких капель раствора. Реакция протекает в объеме добавляемого испытуемого раствора, который составляет 2-3 капли.

Оценивается эффективность применения искусственной шероховатости в качестве гасителя энергии потока на сливной грани бетонного водослива. Изложен сравнительный анализ влияния различных видов элементов сопротивления на повышение эффективности гашения энергии потока в нижнем бьефе. Отдельно рассмотрены элементы сопротивления в виде донных рёбер, горизонтально лежащих на дне водоската, а также вертикально стоящие элементы сопротивления (кубы, цилиндры, бетонные блоки, полушария). Оценивается влияние формы элементов, их расположения и их плотности распределения на единицу площади. Среди изученных ребристых элементов шероховатости, наиболее перспективным является двойной зигзаг против течения. Среди вертикально стоящих элементов, целесообразно отдавать предпочтение элементам с острыми краями (кубы, блоки, пластины). Большинство работ, посвящённых изучению искусственной шероховатости, основываются на экспериментах, проводимых в естественных или искусственных руслах с относительно небольшими уклонами по сравнению с водосливной гранью водосбросов практического профиля, а также крутопадающие участки быстротоков с уклонами i > 0,3. Предлагается оценка эффективности работы донных ребристых элементов на модели низко- и средненапорной бетонной плотины для выявления наиболее действенных конструкций применительно к часто применяемым на практике элементов сопротивления на быстротоках.

Оценка предрасположенности бетона к трещинообразованию с последующими изменениями объема и характера пор, а также капиллярных ходов, деформационных и прочностных свойств материала (особенно деформаций растяжения и прочности на разрыв) является основным показателем, по которому можно спрогнозировать стойкость и долговечность облицовок водохозяйственных каналов. С помощью регулирования технологических факторов можно значительно понизить интенсивность влажностной усадки, что в свою очередь позволяет достичь повышения показателей эксплуатационной надежности и долговечности бетонных облицовок. Основной причиной проявления усадочных трещин в бетоне является превышение в определенный момент непроявившихся усадочных деформаций, в результате которых образуются растягивающие напряжения в материале при стесненной усадке, предельной растяжимости бетона. Качественное прогнозирование потенциальной стойкости и долговечности облицовок водохозяйственных каналов возможно при проведении оценки предрасположенности бетона к трещинообразованию с последующими изменениями объема, характера пор и капиллярных ходов, деформационных и прочностных свойств материала облицовки.

Излагаются результаты исследования по анализу, обобщению и прогнозу изменений среднемноголетней величины годовых и сезонных объемов (расходов) р. Волги до г. Волгограда (зоны формирования). Для прогноза используются временные стоковые ряды за периоды 1881/1882-2020/2021 гг., N-140 лет и 1914/1915/2020/2021 гг., N-107 лет. Эти периоды приняты как базисные, характеризующие формирование стока р. Волги до г. Волгограда. Выявлено, что многолетние колебания стока р. Волги содержат три периода в первом ряду, два периода во втором ряду, существенно различающиеся среднемноголетними величинами. Установлено, что рассматриваемым периодам свойственно наряду со статистическими среднемноголетними величинами и динамические, являющиеся функциями во времени. Также выявлены разнонаправленные тренды в рассматриваемых стоковых временных рядах. Получены функциональные уравнения для выявленных трендов этих периодов. Таким образом, наличие циклов и трендов в многолетних колебаниях годовых и сезонных величин притока речных вод, а также функциональных уравнений служат научной основой их прогнозирования на определенные периоды в будущем, в том числе на первую половину ХХI в. Анализ на основе достаточно длительных временных рядов реки Волги до г. Волгограда показывает, что в видимой перспективе существует большая вероятность проявления различной интенсивности годового и сезонного стока по причине свойственных ему циклических колебаний. Подтверждением этого, в частности, служит выявление изменения характера тренда ежегодных колебаний величин стока р. Волги до г. Волгограда.

Представлены результаты комплексного изучения работы нижнего бьефа трехпролетных водопропускных сооружений мелиоративных систем с достаточно глубоким, но коротким водобойным колодцем при установке на нем дополнительных элементов, воздействующих на поток. Цель исследований – анализ гидравлических и гидродинамических параметров потока для обоснования оптимальных размеров гасителя и доработки его конструкции для получения наибольшего эффекта погашения избыточной энергии потока и улучшения работы нижнего бьефа при равномерном и неравномерном распределении удельных расходов, поступающих в колодец. Дана оценка гидродинамического воздействия потока на отдельных элементах гасителя при числах Фруда в сжатом сечении в пределах 20…120, числах Рейнольдса (5…10)10⁴ и удельных расходах в нижнем бьефе моделей от 0,017 до 0,042 м²/с. Представлены данные сопоставительного анализа уменьшения гидродинамических характеристик потока в зоне работы глубокого водобойного колодца и обычного прыжкового колодца. Полученная картина распределения осредненных и пульсационных составляющих давления на всем участке сопряжения позволила оценить нагрузку на элементы крепления дна колодца и отводящего канала, а также оценить их устойчивость. Рекомендовано водобойный глубокий колодец с прорезной стенкой на дне, уступ и рисберму на длину не менее трех глубин колодца выполнять из монолитного железобетона, а остальную часть укреплять сборными элементами. Разработанные рекомендации по оценке распределения осредненных и пульсационных составляющих давления на всем участке сопряжения, по выбору размеров и конструкции элементов участка крепления нижнего бьефа позволили значительно сократить габариты и уменьшить затраты на устройство участка сопряжения при обеспечении надежности каналов мелиоративных систем и безопасности их водопроводящих гидротехнических сооружений.

Разработка эффективных рыбозащитных мероприятий на водозаборах - одно из главных направлений сохранения и воспроизводства рыбных ресурсов во внутренних водоемах страны. Ее сложность связана с привлечением многих смежных дисциплин: ихтиологии, физиологии, гидробиологии, экологии, гидравлики, гидрологии и др. В процессе решения проблемы стандартизации информации она должна использоваться для создания математических моделей прогнозирования потенциального влияния водозаборов с рыбозащитой на водную экосистему. Дан обзор исследований технологии сохранения водных биоресурсов (ВБР), проведенных АО «Институт Гидропроект» (г. Москва) совместно с ООО «Гидротехника» (г. Сочи), рассмотрены основные положения методики моделирования; представлены результаты математического моделирования течений в верхнем бьефе в районе гидроагрегатов, водосбросов и каменно-набросной плотины на Богучанской ГЭС, результаты экспериментальных исследований струегенераторов и биогидравлического моделирования. Дана оценка проведенных исследований.

В руслах горных и предгорных водотоков в результате оползаний (обвалов) береговых склонов нередко образуются завальные грунтовые плотины, перекрывающие русло водотока. С верховой стороны от них аккумулируются водные массы, перелив которых через плотину может привести к разрушению последней и возникновению катастрофического прорывного селевого потока, угрожающего безопасности жизнедеятельности нижерасположенных территорий. В этих условиях важное значение имеет оперативная оценка масштабов риска с учетом сложившихся гидрогеоморфологических характеристик руслового водоема. Получены расчетные зависимости для аналитического нахождения необходимых характеристик (полного, частично заполненного) завального водоема, а также значений резервных объема и времени наполнения водоема, основанные на дистанционно определенных параметрах отдельных точек, расположенных на завальной плотине и прилегающем русле водотока.

Цель работы – анализ проблем и перспектив использования водных ресурсов в бассейне реки Лам (Вьетнам), а также их влияния на условия водопользования в провинциях Нге Ан и Ха Тинь. Учтены развитие орошения, гидроэнергетики и основные тенденции изменения условий водопользования на рассматриваемом объекте. Выполнена оценка эффективности использования воды в бассейне реки Лам, проанализированы планирование, структура управления и источники финансирования водопользования, дана оценка перспектив развития гидроэнергетики и орошаемого земледелия. Собраны актуальные данные, составлена структура водопользования для речного бассейна реки Лам. Разработаны рекомендации по планированию и управлению водными ресурсами. При исследованиях применялись комплексный интегрированный подход, метод системного анализа и положения концепции устойчивого развития, методы экспертных оценок. Анализ водопользования с учетом состояния эксплуатации гидромелиоративных систем на территории речного бассейна реки Лам показал, что эксплуатационная мощность оросительных сооружений не соответствует требованиям; потеря воды при орошении составляет около 30%, при хозяйственном водоснабжении – 25,5%; нет генерального плана использования водных источников; нет плана и финансирования для замены старых и небезопасных водохранилищ и прудов оросительного назначения. Опрос экспертов и общественности выявил проблему недостаточного накопления и обмена актуальной информацией по реке. Управление, эксплуатация и использование, а также планирование водных ресурсов в бассейне реки Лам внесли положительные изменения, оказав определенное влияние на общину. Однако для успешного осуществления преобразования управления водными ресурсами от традиционного к интегрированному требуется, чтобы общины в бассейне устранили недостатки в эксплуатации и использовании водных ресурсов. Для этого необходимы комплексный анализ и обоснованные водохозяйственные мероприятия с помощью анализа структуры водопользования и составления водохозяйственных балансов для реки Лам.

Цель исследования – изучение и прогноз возможных объемов заготовки древесины в ближайшей перспективе на Дальнем Востоке (на примере Хабаровского и Приморского краев), основанные на данных фактического объема лесозаготовок за последние 8 лет. Методической основой послужили методы сравнительного и расчетно-аналитического анализов, которые включают в себя сбор и анализ основных видов деятельности лесозаготовительного и перерабатывающего производств. В качестве исходных данных использовалась отраслевая и таможенная статистика по движению лесоматериалов в двух регионах Дальнего Востока, а также собственные исследования авторов. Создавшаяся ситуация с заготовкой древесины на Дальнем Востоке напрямую связана с неэффективным планированием лесозаготовок и отсутствием действенного контроля за лесопользователями. По нашим прогнозам, объемы заготовки древесины будут постепенно снижаться и к 2025 г. не будут превышать 3,0 млн м³ в Приморском крае и 5,0 млн м³ – в Хабаровском крае. Однако переработка древесины существенно возрастет и достигнет 80% от общего объема заготавливаемого леса. Исключение составит древесина твердолиственных пород, заготовка которой не превысит 300 тыс. м³, а переработка достигнет практически 100%-ного результата.

Приведены данные наблюдений за приживаемостью, сохранностью и ростом интродуцированных древесных пород, созданных в межкулисных пространствах зеленой зоны г. Нур-Султана. Наибольшей сохранностью характеризуются ель сибирская (Piceaobovata Ledeb.) (76,8%) и ель колючая (Piceapungens Engelm.)(58,9%). Ель черная (Piceamariana Mill.) и лиственница сибирская (Larixsibirica Ledeb.) имеют в среднем 44,5% сохранности. Наименьшей приживаемостью и сохранностью (16,4%) отличается пихта сибирская (Abiessibirica Ledeb.). При сравнении способа посадки лесных культур посадочным материалом с открытой (ОКС) и закрытой (ЗКС) корневой системой выявлено, что приживаемость и сохранность саженцев с ОКС были незначительно выше, чем у саженцев с ЗКС. Средняя приживаемость саженцев с ОКС составила 58,1%, у саженцев с ЗКС – 53,7%. Высота растений соответствует биологическим особенностям древесных пород. Наибольшая средняя высота была у ели черной (184,1 см), наименьшая – у ели Энгельмана (Picea engelmannii Parry ex Engelm.) (143,4 см). Выделены наиболее акклиматизировавшиеся виды древесных растений: ель сибирская, ель колючая и ель черная, – имеющие высокую сохранность, стабильный рост и декоративность. Указанные хвойные растения можно использовать при создании зеленых зон населенных пунктов Казахстана, сходных по почвенно-климатическим условиям с городом Нур-Султан.

Основная цель исследований - определение санитарного и лесопатологического состояния всего древостоя основных лесных массивов, находящихся на территории муниципального образования г. Ставрополя, расположенного в лесостепной зоне. Рассмотрена актуальность для экологии большого города лесных массивов - как естественного, так и искусственного происхождения. Дана характеристика леса, представлены его происхождение и качественное состояние. В рамках проведения исследований использовались стандартные методы лесной таксации и лесопатологического обследования с соответствующей камеральной обработкой, а именно проводились выборочные наземные наблюдения. Выявлен ускоренный отпад дуба черешчатого, граба кавказского, ясеня обыкновенного. Основной вывод исследования заключается в том, что в целях оздоровления древостоя необходимо проведение санитарно-оздоровительных мероприятий в виде выборочных санитарных рубок и уборки неликвидной древесины, а также детальных наблюдений за популяцией вредителей.