С течением времени орошение земель приводит к развитию таких негативных процессов, как засоление и заболачивание земель, снижение плодородия почв, изменение химического состава грунтовых вод, эрозия почвы. Мелиоративное состояние орошаемых земель является комплексным качественным показателем, оценивающим влияние природно-технологических факторов и характеризующим состояние системы «Почвы-почвогрунты зоны аэрации-подземные воды». Принятые в России и в ряде постсоветских стран категории мелиоративного состояния земель определяют их пригодность для сельскохозяйственного использования и направленность мероприятий для сохранения потенциального плодородия почв. На примере Алтайского края выполнен анализ динамики ряда показателей, характеризующих мелиоративное состояние земель (глубина залегания уровня грунтовых вод, минерализация грунтовых вод, минерализация оросительной воды, степень засоления почв в корнеобитаемом слое, степень солонцеватости почв), а также возможных причин развития негативных процессов. С применением методов математической статистики оценены скорости развития процессов на орошаемых землях и тренды увеличения/сокращения площади орошаемых сельскохозяйственных угодий, на которой зафиксированы изменения каждого из указанных показателей.

Предметом исследований является разработка метода расчета суммарного водопотребления овощных культур, направленного на увеличение точности его определения, в условиях Нечерноземной зоны России, и экономии водных ресурсов. Объектом исследований являются дерново-подзолистые почвы и почвенная влага овощных культур. Научные исследования проводились в лизиметрах, на опытных делянках и в лаборатории, в годы с различными метеорологическими условиями. При обработке и анализе данных научных исследований применялись физическое моделирование, метод водного баланса, теория перетока грунтовых вод и математической статистики. Опыты в лизиметрах и на делянках в 2010-2015 гг. послужили основой для разработки формулы определения суммарного водопотребления овощных культур. При этом были получены эмпирические коэффициенты для данного уравнения, характеризующие тип почв и климатическую зону. Установлены биологические коэффициенты для столовой свеклы, картофеля, столовой моркови, а также коэффициенты, зависящие от влажности почвы при ее уменьшении ниже оптимальных значений для данных культур. Определено понижение суммарного водопотребления овощных культур в начале и в конце периода вегетации. Приведен график зависимости фактического суммарного водопотребления рассматриваемых культур Е_ф (данные опытных делянок) с расчетным Е_р по формуле, показывающий тесную связь между рассматриваемыми признаками. Разработана формула, которую рекомендуем использовать для определения водопотребления овощных культур в Нечерноземной зоне России.

Цель исследований – определение токсичности хозяйственно-бытовых сточных вод после механической и биологической очистки и потенциальной возможности их использования для целей орошения. Проведена оценка токсичности подготовленных сточных вод канализационных очистных сооружений (КОС «Кадамовские») г. Новочеркасска по методике биотестирования на разных тест-объектах: инфузории (Paramecium caudatum), зеленые протококковые водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer), семенах белой горчицы (Sinapis alba). Лабораторные исследования проводились в аккредитованной эколого-аналитической лаборатории ФГБНУ «РосНИИПМ». Результаты биотестирования на тест-объекте хлореллы показали, что подготовленные хозяйственно-бытовые сточные воды не оказывают токсического действия. Биотестирование на тест-объекте инфузории определило токсическое действие только сточной воды после биологической очистки. Длина корней семян белой горчицы в сточной воде после механической и биологической очистки по сравнению с контролем выше на 120%, что доказывает стимулирующий эффект указанных вод. Следовательно, хозяйственно-бытовые сточные воды после механической очистки с КОС «Кадамовские» г. Новочеркасска по результатам биотестирования потенциально можно использовать для целей орошения. По результатам исследований установлено, что сточные воды после биологической очистки «оказывают токсическое действие», что обусловливает их применение для орошения только после дополнительной подготовки.

Цель экспериментальных исследований - определение склонности к самовозгоранию и вынужденному зажиганию от нагретых тел образцов торфа при различной их плотности. Рассмотрены проблемы возникновения природных пожаров на рекультивированных выработанных торфяниках, введенных в сельскохозяйственный оборот при черной культуре земледелия, получившей широкое распространение в России. Выявлены причины и предложены способы решения данной проблемы на основе проведенных экспериментальных исследований. Установлено, что на возможность возникновения процессов самовозгорания и вынужденного зажигания торфяных почв основное влияние оказывает плотность верхнего торфяного слоя за счет влияния на теплофизические свойства -такие, как коэффициент теплопроводности, коэффициент температуропроводности, коэффициент объемной теплоемкости. В качестве мероприятий по изменению теплофизических свойств поверхности выработанных торфяников предложены специальные обработки с использованием предотвращения пирогенного уничтожения сельскохозяйственных угодий.

Цели исследований – изучение химического состава очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод и оценка потенциальной возможности их использования для целей орошения. Объектом исследований являются хозяйственно-бытовые сточные воды КОС «Кадамовские» г. Новочеркасска после механической и биологической очистки. Методы исследований включали в себя определение пригодности сточных вод по следующим показателям: концентрация токсичных солей, соотношение катионов, содержание основных биогенных элементов (NPK), ирригационный коэффициент по Стеблеру, коэффициент ионного обмена И.Н. Антипов-Каратаев и Г.М. Кадер, натриево-адсорбционное отношение (SAR), опасность магниевого осолонцевания почвы (Сабольч и Дараб). Для исследования химического состава очищенных хозяйственно-бытовых сточных вод осуществлен отбор проб сточной воды в КОС «Кадамовские» г. Новочеркасска и определен их химический состав в аккредитованной эколого-аналитической лаборатории ФГБНУ «РосНИИПМ». По результатам лабораторных исследований установлено, что сточные воды по степени минерализации относятся к слабоминерализованным (1,0…3,0 г/дм³). Сточные воды (после механической и биологической очистки) относятся к III классу по классификации С.Я. Бездниной и характеризуются как удовлетворительные. В соответствии с почвенно-мелиоративной классификацией их пригодность для орошения ограничена ввиду возможности развития процессов хлоридного засоления. Согласно расчетам на основании ирригационных коэффициентов, коэффициентов ионного обмена и натриевого адсорбционного отношения очищенные хозяйственно-бытовые сточные воды пригодны для орошения и не вызывают опасности засоления (осолонцевания) почв. Таким образом, очищенные хозяйственно-бытовые сточные КОС «Кадамовские» г. Новочеркасска рекомендуется рассматривать как альтернативный источник оросительной воды.

В статье рассматриваются необходимость мероприятий улучшения водопользования в Кубанском водном бассейне с учетом изменения климата, а именно математического моделирования гидравлических условий сопряжения бьефов водосбросного сооружения Краснодарского водохранилища и пути улучшения гидрологического режима р. Пшиш и Кубань. Краснодарское водохранилище при высоких уровнях воды в реках изменяет питающие границы для грунтовых вод на защищаемой территории, а при низких меженных они являются дренами. При уровнях воды в водохранилище меньше 29 м (это меженный уровень в р. Пшиш в районе поперечной дамбы) влияние его на защищаемую территорию практически прекращается, так как береговая линия Краснодарского водохранилища отступает от поперечной дамбы далеко на северо-запад, обнажая ранее затопленное русло реки. Усиливающиеся климатические изменения на юге России, а именно постоянное из года в год снижение уровня водности в горах Кавказа, привели к ухудшению гидравлического режима на протяжении всего Кубанского водного бассейна. Из года в год наблюдается ухудшение ситуации, которая приводит к деформационным процессам русла весьма непредсказуемой р. Кубань, что в дальнейшем будет способствовать развитию понижения уровня воды по отношению к исходным данным на момент проектирования и строительства водохранилища. Возникла опасность нарушения гидравлических условий сопряжения бьефов водосбросного сооружения – обеспечения необходимой сопряженной глубины совершенного гидравлического прыжка и, следовательно, необходимость недопущения его выскакивания из водобойного колодца, ввиду чего могли бы наступить катастрофические последствия. Кубань – самая длинная и многоводная река Большого Кавказа. Это главная водная артерия западной и северо-западной части северного склона Большого Кавказского хребта и южной части западного Предкавказья, несущая свои воды по четырем субъектам юга России: Краснодарского и Ставропольского краев, Карачаево-Черкесской Республики и Республики Адыгея. Краснодарское водохранилище создает необходимый подпор уровня воды на реках – притоках, который при прохождении максимальных расходов воды может распространяться на р. Пшиш на 10-12 км.

В оценке гидродинамических параметров бетонных смесей, укладываемых в монолитные облицовки каналов, важнейшим моментом является разработка математических моделей, которые описывают процессы сползания бетонной смеси с учетом динамики снижения скорости и повышения вязкости бетонной смеси во времени. Исследуются основные закономерности гидродинамического многослойного сдвигового течения бетонной смеси на поверхности плоского откоса канала, где многослойный плоскопараллельный вязкий поток движется под действием силы тяжести. Решается краевая задача двухслойного течения бетонной смеси, рассматривается система из двух слоев вязких несжимаемых жидкостей со свойствами каждого соответственно, толщиной придонного и верхнего слоя с учетом скорости скольжения частиц вязкой жидкости, расположенных друг над другом. Полученное аналитическое решение задачи в стационарном режиме сдвигового двухслойного течения двух различных несмешивающихся вязких жидкостей с различными свойствами позволяет сформулировать основные закономерности таких течений и описать процессы сползания многослойной бетонной смеси с учетом динамики снижения скорости и повышения вязкости бетонной смеси во времени. Разработана математическая модель, где отдельно для каждой представлены динамическая и кинематическая структуры многослойного сдвигового течения в обеих вязких слоях.

В статье приводятся результаты натурных и расчетных исследований железобетонных конструкций щитовой стены здания ГАЭС и батопорта сухого дока, которые являются ответственными конструкциями и от состояния которых зависят строительство и эксплуатация ГАЭС и сухого дока. На основе данных проведенных обследований был установлен характер трещинообразования в щитовой стене здания ГАЭС и в лицевой стене батопорта (обращенной в сторону сухого дока). Определены действующие нагрузки и причины образования трещин. Разработаны и практически реализованы мероприятия по усилению щитовой стены здания ГАЭС углеродными тканями, предложены мероприятия по усилению стен батопорта.

Рассмотрены вопросы определения возможности вовлечения в оборот дополнительных площадей орошаемых лиманов на территории Малодербетовского района, Республика Калмыкия. Установлено, что на территории указанного района отсутствует затопление лиманных площадей за счет естественного стока талой воды. Здесь используются только ирригационно освоенные лиманы, водоснабжение которых осуществляется за счет вод р. Волга посредством эксплуатации, в частности, магистрального канала Р1. В настоящее время затапливается примерно половина площадей существующих лиманов, так как подавать количество оросительной воды, необходимое для водоресурсного обеспечения всех площадей, гидромелиоративная система неспособна. Причины заключаются в низком уровне расхода воды в канале Р-1, а также в значительных потерях воды при транспортировке, составляющих около 35%. С целью устранения причин низкой продуктивности ГМС необходимо осуществить ее реконструкцию. При условии полной реконструкции системы и увеличения количества подаваемой в канал Р1 воды водообеспечение всех лиманных площадей района в удобные для орошения календарные сроки становится возможным. Ввод в эксплуатацию дополнительных площадей лиманного орошения позволит гарантированно получить 7820 т лиманного сена и довести обеспеченность района грубыми кормами за счет лиманного орошения с 30 до 50% в условиях резкоконтинентального климата и неустойчивой кормовой отдачи богарных пастбищных угодий.

В настоящее время распространяются конструкции из легкого высокопрочного бетона, в первую очередь – в гражданском и мостовом строительстве. Высокопрочный бетон на основе легкого заполнителя имеет преимущества в сравнении с тяжелым бетоном при использовании его в конструкциях, которые должны обладать высокой прочностью и плавучестью, ввиду более низкой плотности и достаточно высокой прочности. В этой связи представляется целесообразным применение легкого высокопрочного бетона в гидротехническом строительстве в морских нефтяных платформах и батопортах. Выполнены расчетные исследования напряженно-деформированного состояния железобетонных балочных конструкций, изготовленных из легкого высокопрочного бетона. Для моделирования поведения железобетонных балок, изготовленных из легкого высокопрочного бетона, разработаны пространственные конечно-элементные модели. Исследования выполнены в программном комплексе «ANSYS». Разработанные модели верифицированы по данным натурных испытаний балок с двумя коэффициентами армирования: 0,036 и 0,015. Выполненные исследования позволили сделать вывод о различии поведения и разрушения балок при двух коэффициентах армирования.

Цель исследований – оценка условий для обеспечения защиты рыб от попадания в водозаборы при использовании водоприемных ковшей. Представлен выполненный анализ возможностей защиты рыб в условиях применения водоприемных ковшей, которые в зависимости от гидрологической характеристики водоисточника с учетом изменений уровней воды и скоростей потока, а также требований по охране вод, согласно санитарно-эпидемиологическим условиям обеспечивают требуемые условия водоподачи. Рассматриваются возможности обеспечения защиты рыб при использовании водоприемных ковшей на примере трех конструкций из различных водоисточников, из которых только в одном условия защиты рыб можно оценить как удовлетворительные. Вместе с тем необходимость дополнительного осуществления мероприятий по выведению рыб из ковша является определяющим условием успешности их сохранения. Однако это представляет наибольшую сложность, которая в настоящее время не решается в вариантах компоновки ковшовых водозаборов, в том числе в зарубежной практике. В качестве возможных рыбозащитных устройств для условий водоприемных ковшей рассмотрены конструкции, использующие эффект гидравлической промывки и отведения рыб – в частности, фильтрующие, жалюзийные и др. По результатам анализа гидравлических условий в ковше рассмотрена схема по формированию отводящего рыбу потока с последующим перемещением по рыбоотводному тракту за пределы влияния водоприемного ковша.

Цель исследований – формирование технологии локального мониторинга контролируемого водохозяйственного объекта на основе IT-технологии, технологии Blockchain и алгоритма функции принятия решения по его управлению. Технология локального мониторинга, анализа данных контроля и управления водохозяйственными и мелиоративными объектами крайне необходима в системах диспетчеризации и принятия решений по энерго- и водосбережению. Сбор, формирование и предварительная обработка, хранение и защита актуальных данных, полученных в реальном масштабе времени, позволит осуществлять оперативное принятие решения о состоянии и управлении контролируемого водохозяйственного объекта. Решение этой задачи возможно с применением IT-технологии, технологии Blockchain, которая представляет собой неизменяемую последовательную цепочку записей. Разработанный алгоритм позволяет провести классификацию полученных данных о состоянии водохозяйственного объекта, сплит-тестирование данных, прогнозирование и принять решение о водосбережении. Реализуется алгоритм функцией принятия решения, которая представляется определенной функциональной зависимостью изменений контролируемых параметров на текущий момент. Сопоставление полученной функции с видом функции, определенной на предшествующем этапе замера параметров работы контролируемого объекта, позволяет установить различие между этими функциями, сравнить с нормативными данными, провести корректировку функции и принять решение. Скорректированный вид функции определяется как актуальный, сохраняется в памяти и является исполнительным.

Анализируется мировая тенденция увеличения интенсивности масштабных аварий накопителей промышленных отходов горно-обогатительных и горнодобывающих предприятий различных стран. По данным актуальных (2021, 2022 гг.) наземных и аэровизуальных обследований гидротехнических сооружений (ГТС) хвостохранилища Тырныаузского горно-обогатительного комбината (ТГОК), проводится оценка рисков возникновения чрезвычайных ситуаций катастрофического характера. Отдельно рассматриваются объекты комплекса ГТС хвостохранилища ТГОК, состояние которых на сегодняшний день вызывает наибольшие опасения, приводятся сведения о динамике изменений их параметров. Целью проведения данного исследования, помимо определения современной, текущей обстановки на отдельных элементах комплекса ГТС хвостохранилища, является выработка основных направлений проведения мероприятий по улучшению складывающейся ситуации. На основе анализа полученных результатов даются необходимые рекомендации

Основная цель исследований – проверка гипотезы об адекватности результатов моделирования паводкового стока реальным данным на водосборе Краснодарского водохранилища с помощью математической модели Dynamic Water Resources Assessment Tool (Инструмент динамической оценки водных ресурсов) – DWAT. Показано компьютерное моделированию максимального стока рек Кубани, впадающих в Краснодарское водохранилище, после ливневых дождей. Использовалась математическая модель типа «Осадки-сток» – DWAT. Эта модель рекомендована Всемирной метеорологической организацией для использования на реках с внезапными паводками на основе цифровых моделей рельефа рек и прогнозов ливневых дождей. Показана возможность использования предложенного подхода, оценена возможность использования DWAT для краткосрочного прогноза паводкового притока в Краснодарское водохранилище по данным о ливневых осадках на метеостанциях-предикторах. Это предварительно оценено на основе анализа зависимости основных элементов паводков по характеристике ливневых дождей. В дополнение к цифровой модели рельефа в модели используются слои с географической привязкой данных о растительности, типах землепользования и почвах водосбора. В целом показан процесс ввода и обработки данных в модель. Полученные окончательные результаты моделирования выражены прогнозным гидрографом, который сравнивается с наблюдаемыми истинными значениями. Графики прогнозируемых паводков в достаточной степени соответствуют наблюдаемым, и в целом максимальные расходы воды прогнозируемых паводков, полученные с помощью исследуемой модели по предшествующим осадкам, в большинстве своем несколько выше наблюдаемых, что отчасти объясняется пространственными данными ввиду используемого разрешения карты. Использование более подробных исходных данных и разрешения карты может улучшить конечный результат.

Цель исследований - разработка обобщающей модели «тепловых островков». Изложены результаты модельных исследований динамики возникновения тепловых островков в городских территориях. На основе известных регрессионных частных моделей, связывающих плотность населения с поверхностной температурой и фрактальным размером городской структуры, а также с расстоянием от центра рассматриваемой местности, с учетом модели временной зависимости фрактальной размерности, синтезированы общие уравнения, показывающие взаимосвязь указанных показателей городской зоны в динамике. Получены обобщенные уравнения временной динамики появления эффекта «тепловых островков» в городах с учетом фрактальной размерности урбанизированных зон.

Цель исследований – изучение причин образования внезапных катастрофических размывов и обрушений берегов потоком и разработка методов борьбы. Представлены результаты исследований процессов интенсивной плановой деформации русел, образующихся в результате размывов и обрушений берегов потоком. Приводится обоснование прогнозирования руслоформирующей деятельности потока и управления им. Дается обобщение методов борьбы с интенсивным обрушением берегов рек, организации и технологии строительства с получением надежности, экономической эффективности и экологической чистоты. Для проведения русловыправительных работ на реках, протекающих на засушливой территории, можно использовать конструкцию прорези, при устройстве которой должны быть наименьший угол подхода динамической оси основного потока, наибольшее падение отметок начала и конца прорези, короткая и прямая трасса его и минимальный объем земляных работ. При оценке влияния плановой деформации на устойчивость русла представлены формула для расчета глубины размыва, безразмерные критерии, определяющие возможность образования размывов для различных ситуаций, что позволило выбрать типы и конструкции берегозащитных сооружений.

Приведены данные оценки успешности естественного возобновления в рекреационных сосняках естественного происхождения экопарка «Затюменский» г. Тюмени. Установлено, что по общему количеству жизнеспособного подроста сосны процесс естественного лесовозобновления сосняков характеризуется как неудовлетворительный. С уменьшением рекреационного воздействия отмечается снижение количества нежизнеспособного подроста сосны. В сосняках, характеризующихся IV стадией рекреационной дигрессии, количество нежизнеспособного подроста сосны составляет 35% от общего количества. Наблюдается появление под пологом соснового древостоя подроста березы и клена, по количеству преобладающего в сравнении с подростом сосны. Оценка состояния естественного лесовосстановления сосняков на участках экопарка, менее подверженных рекреационному воздействию, показала массовое сосредоточение и активный рост жизнеспособного подроста сосны различных высотных категорий в «окнах» между деревьями, что указывает на успешное возобновление сосны при обеспечении соответствующих условий. Для сохранения, улучшения, повышения возобновительного потенциала и успешного естественного лесовосстановительного процесса сосновых насаждений экопарка «Затюменский» в г. Тюмени предлагается проведение временного огораживания лесных участков, находящихся в критическом состоянии на последних стадиях рекреационной дигрессии, на период их восстановления; перенаправление потока рекреантов в более рекреационно устойчивые участки экопарка; создание естественного бордюра вдоль благоустроенной дорожно-тропиночной сети из аборигенных (акации, малины, шиповника и т.д.) и интродуцированных (туя западная и т.д.) древесно-кустарниковых видов, которые будут являться естественной преградой для рекреантов и создавать эстетичность паркового пейзажа. В сосновых насаждениях, характеризующихся слабой рекреационной посещаемостью, предлагается снижение относительной полноты древостоев до 0,7-0,6 с последующим проведением мероприятий по содействию естественному возобновлению (рыхление, минерализация, частичное удаление подлеска и т.д.).

Цель работы – изучить пути формирования коллекционного фонда магнолиевых в Ставропольском ботаническом саду им. В.В. Скрипчинского (СБС), оценить современное состояние коллекции и перспективы развития. Актуальность и практическая значимость изучения представителей магнолиевых исходит из возросших потребностей в расширении сортимента высокодекоративных древесных растений для озеленения населенных пунктов Ставропольского края. Объектом исследования стали растения коллекции СБС. Для обзора истории интродукции магнолиевых использовались архивные данные и отчетная документация. Фенологические показатели фиксировались по общепринятой методике, принятой для ботанических садов СССР. Высоту растений измеряли высотомером SUUNTO PM-5. Работа проводилась в 2020-2022 гг. В СБС интерес к магнолиевым проявляли с первых лет создания сада (с 1959 г.). По состоянию на 2021 г. в коллекции СБС насчитывалось 8 видов и гибридных таксонов из 2 родов семейства магнолиевых, представленных 17 экземплярами. Жизненная форма, характерная для изучаемых таксонов, – это крупные кустарники (Magnolia kobus, M. liliiflora, M. × soulangeana), низкоштамбовые (M. kobus, M. kobus var. borealis, M. × loebneri) и высокие деревья (M. acuminata), иногда многоствольные (Liriodendron tulipifera). Приводится характеристика имеющихся в коллекции магнолиевых: их возраст, размеры, основные фенологические фазы. На качество цветения магнолий оказывает влияние понижение температур в ранне-весенний период: продолжительное похолодание вызывает обмерзание генеративных почек или «поржавение» лепестков. По результатам многолетнего изучения сотрудниками М.А. Кольцовой, А.Ф. Кольцовым, Е.В. Пятко виды M. acuminata, M. kobus, M. Kobus var. borealis, M. liliiflora рекомендованы для дальнейшего применения в озеленении на Ставрополье. С 2021 г. была продолжена работа по формированию коллекции магнолиевых: получены двулетние сеянцы 9 сортов и 2 видов листопадных магнолий для дальнейшего интродукционного изучения.