Цель работы – оценить вероятности необходимости орошения с учетом требований растений и почв для разных агрогидрологических районов Самарской области, в которой выделены, пять агрогидрологических районов. Рассмотрены вопросы обоснования орошения с учетом требований как растений, так и почв, в условиях неоднородности распределения влагозапасов в почве на макроуровне (по агрогидрологическим районам). Это позволяет определить наиболее благоприятные условия выращивания растений и сохранения почвенного плодородия. Требования почв (оптимальные влагозапасы для почвообразования) предлагается определять как наиболее вероятные в конкретных природно-климатических условиях, что позволяет отразить требования сообщества почвенной биоты, что затруднено при использовании индикаторного вида почвенных организмов. Расчеты проведены на примере влаголюбивого растения (капусты) и малотребовательной к воде злаковой травосмеси. Требования растений к почвенным влагозапасам представляют функцию зависимости их продуктивности от влагозапасов в слое 0…50 см. Требования почв определяются с помощью пространственно-временной функции распределения влагозапасов в условиях естественной растительности (травостоя). Необходимость гидромелиоративных мероприятий определяется с помощью сопоставления требований растений и условий среды. Вероятность необходимости орошения влаголюбивой культуры в разных агрогидрологических районах составляет 18%, для малотребовательных к воде культур – 12%. При этом условия почвообразования улучшаются до 60%.

Представлены результаты исследований по формированию теоретических и практических рекомендаций сельхозтоваропроизводителям, подготавливающим требования для разработки, внедряющим и эксплуатирующим системы автоматизации агропроизводства в мелиоративном секторе экономики. Объектом исследований служили системы управления мелиоративным режимом агроэкосистем, предметом – системы автоматизации технологических процессов агропроизводства. В качестве методической основы проведения НИР был выбран информационно-аналитический подход, включающий в себя системный и сравнительный анализ, методы экспертной и эвристической оценки полученных результатов. Выполнен анализ использования возможностей, преимуществ и достижений цифровизации и автоматизации производственных процессов агробизнеса, выявивший серьезное отставание процедур и операций внедрения в производство уже разработанных цифровых технологий. Сформулированы и решены задачи эффективного становления цифровизации агропроизводства, ориентированные на приоритетное использование цифровых компетенций всех участников процесса агробизнеса в целом и каждого участника в отдельности. Разработан в универсальном формате алгоритм действий при внедрении систем автоматизации мелиорируемых агроэкосистем, обеспечивающий успешность их функционирования. Сформированы мероприятия по внедрению автоматизированных технологий управления агроэкосистемами, способствующие эффективности цифровизации агропроизводства. К ним относятся выбор участка применения АСУ ТП, оценка потребности в ресурсах для успешного функционирования новаций, формирование и реализация мероприятий по проведению строительно-монтажных работ, пуско-наладочные работы и опытная эксплуатация средств автоматизации, создание инструктивно-методического обеспечения производственной эксплуатации автоматизированных технологий. Таким образом, в сложившихся реалиях становления цифровизации агропроизводства на мелиорируемых землях возрастает роль формирования у товаропроизводителей новых знаний и навыков управления производственными процессами, образующих единую систему с производством продукции, что позволяет минимизировать сроки внедрения значимых результатов исследований в практику эксплуатации земледельческих систем.

Цель исследований – на основе анализа натурных исследований выбрать скважину (точку) отбора осредненной влажности на междренном пространстве для мониторинга мелиоративных систем, обосновать строительство осушительно-увлажнительных систем для регулирования влажности пожароопасным торфяником. Для решения проблемы разработана схема организации мониторинга на инженерных мелиоративных системах, обеспечивающих двустороннее регулирование водного режима в корнеобитаемом слое почвы в зоне неустойчивого увлажнения, для контроля и обеспечения противопожарной безопасности всего торфяного профиля. Рассмотрено измерительное оборудование для определения динамики влажности почвы, которое необходимо использовать для мониторинга мелиоративных систем. Приведены результаты натурных исследований на торфяниках поймы реки Дубны Московской области, а именно: метеоданные и данные по влажности почвы. Обоснована репрезентативная точка отбора влажности для мониторинга мелиоративных систем. Точка отбора должна находиться на типичном участке с одинаковым рельефом или с небольшим уклоном (i = 0,001-0,0025), почвенный профиль должен быть однообразным с характерными для всего поля свойствами и морфологией почв. Скважины для взятия образцов влажности рекомендуется устанавливать на расстоянии ¼Е (Е – расстояние между дренами). В этом случае измеренное значение влажности будет наиболее близко к осредненному значению по отношению ко всему створу осушительно-увлажнительных систем. Для почвенных условий опытного участка влажность в выбранной скважине при шлюзовании канала в сухой период лета повысилась в 1,5 раза, достигнув противопожарной. Отмечено, что при подаче и поддержании подпертого уровня воды в канале глубиной до 85 см в течение 5 и более часов влажность в междренном пространстве повышается до значения противопожарной нормы в засушливый период.

Цель исследований – обобщение сведений об управлении в сфере мелиорации земель и о последовательности ее проведения, о современном состоянии мелиоративного объекта Тинки-II и возможности внедрения цифровых технологий в мелиорации. Рассмотрены вопросы государственного управления в области мелиорации земель, последовательность мероприятий по улучшению земель, мониторинговых исследований и цифровизации управления мелиоративными мероприятиями. В России 80% пашни находится в засушливых условиях, а около 20% – в условиях избыточного увлажнения. Приведены сведения о современном состоянии мелиорации в стране и регионе. Сформулирован вывод о необходимости цифровизации управления мелиоративными приемами в рамках информационно-коммуникационной платформы «Цифровая мелиорация», что позволит создать новые условия взаимодействия с товаропроизводителями, продвинуть инновационные решения и в итоге увеличит производительность сельского хозяйства. Внедрение цифровых технологий в мелиорации даст возможность введения итогов мониторинга в общую базу данных информационно-коммуникационной платформы «Цифровая мелиорация», считывая информацию с датчиков в режиме онлайн, своевременно наметить и провести восстановительные мероприятия.

Целью исследования является изучение возможности получения сельскохозяйственной продукции с неорошаемых земель в аридных климатических условиях горных территорий в зависимости от естественной влагообеспеченности. Введено понятие типов местоположений пахотнопригодных земель. Все разнообразие местоположений пахотнопригодных земель территории бассейна Саны подразделено на пять типов местоположений в зависимости от расположения той или иной формы и элемента рельефа. Дана характеристика типов местоположений основных вади, межгорной котловины, равнины и других форм рельефа бассейна Саны. Разработана методика оценки естественной влагообеспеченности типов местоположений пахотнопригодных земель основных форм рельефа. На основе материалов экспериментальных полевых работ на стокообразующих площадках и в соответствии с данными источников литературы определены и приняты для расчетов естественной влагообеспеченности значения коэффициентов стока выходов коренных горных пород, рыхлых элювиальных, делювиально-пролювиальных и аллювиальных отложений, пахотнопригодных земель.

Надежная эксплуатация грунтовых плотин возможна только при соблюдении всех надлежащих условий. Причины аварий плотин и их повреждений необходимо знать не только для ликвидации ошибок на этапах проектирования и строительства, но и в период их эксплуатации. В целях исключения отрицательного влияния эксплуатационных факторов на безопасность грунтовых ГТС следует не только строго соблюдать правила технической эксплуатации и принимать меры по исключению возможности возникновения чрезвычайной ситуации при проведении технологических операций на объектах, но и иметь методы прогнозного обоснования восстановления прочностных и эксплуатационных показателей конструкций и элементов грунтовых плотин. Выявленные в процессе анализа работы конструкции в условиях ее эксплуатации источники опасности позволяют оценить фактические резервы несущей способности сооружения и принять эффективные меры по восстановлению эксплуатационных параметров. Основным критериям, влияющим на выбор математических моделей материалов конструкций и элементов грунтовых плотин, в большей степени соответствуют модели уравнения состояния, связывающие компоненты тензоров напряжений и деформаций, а также скорости их изменения, которые получены и апробированы для численных расчетов и имеют полный набор констант для материалов, применяемых в расчетах грунтовых плотин, выборе их конструкций (бетон, железобетон, грунты и др.).

В период эксплуатации напорных гидротехнических сооружений возникает объективная необходимость в обеспечении их безопасности и надежности. В случае воздействия нестационарных нагрузок на гидротехнические сооружения они могут быть либо серьезно повреждены, либо разрушены. Как один из нестационарных воздействий, может быть рассмотрен направленный взрыв на теле гидротехнического сооружения либо в непосредственной близости от него. При значительных числах Маха за фронтом ударных волн происходят процессы возбуждения внутренних степеней свободы молекул, ионизации и диссоциации молекул газа и их рекомбинации. Течение этих процессов обусловлено почти десятикратным сжатием газа в момент взрыва и его нагрева относительно комнатной температуры порядка 104 К. Применение приближенных и численных методов является следствием трудностей, связанных с необходимостью решения нелинейных уравнений газодинамики, с одновременным применением релаксационных уравнений и уравнений химической кинетики при оценке последствий взрывов низконапорных грунтовых гидротехнических сооружений.

В статье представлены опытные данные исследований моделей из легкого высокопрочного бетона в широком диапазоне коэффициентов армирования (0,015-0,036). Выполнены экспериментальные исследования серий железобетонных конструкций балочного типа из легкого высокопрочного бетона по первой и второй группам предельных состояний для обоснования применения таких конструкций в гидротехническом строительстве. В стадии разработки находятся сложные технические решения батопорта сухого дока для строительства основания гравитационного типа (включая примыкания в грунтовой дамбе). Даны рекомендации по использованию полученных результатов экспериментальных исследований в гидротехническом строительстве, в том числе при проектировании железобетонной конструкции батопорта сухого дока для строительства основания гравитационного типа из легкого высокопрочного бетона.

Представлены результаты оценки и анализа режимов работы гибридного энергокомплекса при конструктивном и технологическом совмещении гидравлических электростанций (ГЭС) с солнечными энергетическими установками (СФЭУ) при наличии в природоохранном гидроузле водохранилища сезонного либо суточного регулирования. Подробно рассмотрены аспекты работы ГЭС с несаморегулирующейся деривацией: при работе в графике нагрузки с максимальной мощностью, равной установленной, и при среднесуточной мощности по водотоку, приближающейся к обеспеченной. Установлено, что в первом случае влияние режима СФЭУ на совместную работу с ГЭС заключается в перемещении части графика нагрузки гидроэлектростанции с максимальной мощностью к базисной части графика. Во втором случае влияние режима СФЭУ заключается в изменении переменной части графика нагрузки, но ГЭС в отличие от первого случая сохраняет свое положение в графике нагрузки энергосистемы. Режим работы ГЭС в гибридном энергокомплексе становится более равномерным, и при этом необходим меньший объем бассейна суточного регулирования (БСР). Для рассмотренного примера максимальная в течение суток мощность ГЭС возросла с 50 МВТ до 54 МВТ. Выявлено, что уже при выработке СФЭУ в 18% от суточной выработки ГЭС объем БСР требуется примерно в два раза меньше. В результате можно повысить действующий напор на ГЭС, входящей в состав гибридной системы, и получить соответствующий эффект по мощности и выработке электроэнергии.

Представлены результаты расчетов данных динамических испытаний плотины Чиркейской ГЭС с помощью первичной обработки результатов измерения для выявления качества обработки информации существующими методами. В работе приводятся результаты измерений по созданию математической модели плотины Чиркейской ГЭС. Для экспериментального определения частот и форм собственных колебаний гидротехнических сооружений Чиркейской ГЭС использовались методы, основывающиеся на изучении статистических характеристик колебаний, возникающих под влиянием динамических воздействий оборудования и внешней среды. Построены пространственно-частотные диаграммы распределения интенсивности колебаний в радиальном направлении, реализован алгоритм для использования данных по обеим опорным точкам при идентификации собственных частот и форм плотины, построена пространственно-частотная диаграмма распределения, усредненного по двум опорным точкам, сглаженного интерполированного вдоль плотины с равномерным шагом коэффициента преобразования на уровне гребня.

Гиперболические кривые используются при проведении различных теоретических и практических исследований, в том числе в области водохозяйственного и природоохранного строительства при расчетах различных геофизических объектов с гиперболическими очертаниями (поверхностей береговых склонов, линий скольжения оползневых массивов, струенаправляющих дамб, водосливных поверхностей водосбросов, траекторий свободного падения воды и др.). Точное определение длины дуги гиперболы представлено достаточно сложной зависимостью, основанной на «неберущихся» неполных эллиптических интегралах, что затрудняет проведение аналитических расчетов и предполагает использование табличных данных с трудоемкой перекрестной и нелинейной их интерполяцией, и др. Предложены элементарные зависимости для определения длины дуги гиперболы, которые дают весьма близкое приближение (до 1%) к точным значениям. Полученные расчетные аналитические зависимости для определения длины дуги гиперболы рекомендуются для практического использования при проведении теоретических и прикладных исследований в различных областях науки и техники.

Даны расчеты основных характеристик проводящей сети осушительно-оросительной системы. Представлена методика гидравлического расчета проводящей сети трапецеидального сечения, подлежащей реконструкции. В качестве исходных данных приняты глубины потока, площадь живого сечения, смоченный периметр, уклон русла канала, коэффициент шероховатости. При этом коэффициент шероховатости должен уточняться по справочным данным с учетом состояния русла. Расчету подлежат следующие параметры канала: гидравлический радиус, коэффициент Шези, средняя скорость потока и расход воды. По результатам расчетов в табличной форме приводятся средние скорости потока и расход воды, а также построены графики зависимостей. Методика определения потерь воды из магистральных каналов в земляном русле включает в себя определение средневзвешенного коэффициента фильтрации грунта основания по данным изысканий (пробуренных скважин), расчет свободной фильтрации, а затем, с учетом близкого залегания УГВ на глубине 0,3-2,5 м, определяется подпертая фильтрация по СП 100.13330.2016 и вычисляется коэффициент полезного действия каналов. По результатам гидравлических расчетов магистральных каналов осушительно-оросительной системы получены основные гидравлические характеристики для магистрального канала МК при коэффициентах шероховатости для морфоствора 1 n  0,030 и для морфоствора 2 n  0,040. Для магистрального канала МК2 получены характеристики при n  0,040 и n  0,030. Для магистрального осушительного коллектора ГД приведены результаты гидравлических параметров при n  0,040, n  0,055 морфоствора 4. По результатам фильтрационных расчетов получены значения фильтрационных потерь из магистральных каналов при подпертой фильтрации, когда УГВ находится в пределах 0,3-2,5 м, КПД магистрального канала составил ìê  0,971, что превышает нормативное значение по СП 100.13330.2016 – íîð  0,90. Представлены сводные результаты фильтрационных расчетов.

В статье по наблюдениям метеостанций на юго-западе Черноземной зоны России проверяется основная гипотеза об увеличении максимальных суточных осадков, которые являются основой для расчета максимальных расходов воды при проектировании водохранилищ, гидротехнических сооружений на малых водосборах. Статистические расчеты показали четкую региональную тенденцию увеличения максимального суточного количества осадков с течением времени. Проведенные исследования подтвердили значительную асимметрию в распределении их значений, соотношение между коэффициентами асимметрии и вариации колеблется от 2 до 5. Отмечено, что в настоящее время нет достаточно точного метода определения коэффициентов асимметрии, поэтому предложены подходы к их экспертной оценке. Рекомендуется оценивать нормативные значения максимальных суточных осадков для расчетов эрозии с использованием эмпирических кривых вероятности. Таким образом, в действующих нормативных документах, предназначенных для проектирования гидротехнических сооружений, имеются недостатки в методах определения гидрометеорологических характеристик, что приводит к снижению их эксплуатационной надежности при прохождении опасных дождевых паводков. Обоснована необходимость соответствующего обновления действующих нормативных документов.

Статья посвящена мерам по очистке водной и воздушной среды от полихлорбифениловых отходов методом УФ-излучения и наночастиц NiO2, на ПХБ (полихлорированный бифенил), составляющих грунтовые воды в зонах захоронения отходов ПХБ, возможности нейтрализации ПХБ, находящихся в атмосфере в промышленно развитых зонах. Предложен метод деградации полихлорированного бифенила, находящегося в составе сточных и промышленных вод, а также атмосферного воздуха. Очистка атмосферного воздуха осуществляется ультрафиолетовым и микроволновым излучением, а для очистки воды используются ультрафиолетовое излучение и наночастицы T_tO₂. На основе проведенного анализа сформирована и решена задача оптимизации очистки грунтовой воды и атмосферного воздуха, загрязненных полихлорированными бифенилами. Предложено выражение зависимости времени проводимой очистки от расстояния до места первоначального загрязнения среды.

В работе представлен анализ повторяемости и изменения площади заприпайных полыньей Карского моря в зимний период. Приведено сравнение площадей и повторяемости полыньей за период с 2010 по 2019 гг. и за многолетний ряд наблюдений с 1980 по 2009 гг. Продолжен ряд наблюдения за режимом и динамикой полыньей за период с 1980 по 2019 гг. Выявлены изменения в режиме заприпайных полыньей, а также изменение ледовитости юго-западной части Карского моря связанной с увеличением длительности промерзания, а также с ранним взломом припая и быстрым таянием льдов. Для получения данных о площадях и повторяемости полыньей использовались региональные карты ледовых образований ААНИИ в формате SIGRID-3: A VECTOR ARCHIVE FORMAT FOR SEA ICE CHARTS», в геоинформационной системе Arc GIS с последующим сознанием архива пространственных данных включающего в себя информацию о площадях стационарных заприпайных полыньей. Работа включала в себя также и использование спутниковых снимков NOAA-19 для работы с которыми использовалась программа ENVI- программа для визуализации и обработки данных дистанционного зондирования Земли.

В результате усиливающегося антропогенного и техногенного воздействия на лесные экосистемы особую значимость приобрел экологический мониторинг изменяющихся показателей роста и состояния деревьев. Наряду с множеством традиционных способов наблюдений, основанных на проведении анализа проб воды, почвы и воздуха, в последнее время применяются методы биоиндикации ассимиляционного аппарата, которые показывают уровень изменения морфологических признаков деревьев в зависимости от внешнего негативного воздействия среды. Цель исследований – определение состояния лесных культур березы повислой в зеленой зоне г. Нур-Султана методами биоиндикации. Объектом исследований являлся ассимиляционный аппарат 12-летних лесных культур березы повислой, которые в 7-летнем возрасте были пересажены из кулис в межкулисные пространства. Изучены морфологические признаки и флуктуирующая асимметрия листьев. Культуры березы повислой классифицировались как ослабленные насаждения, имеющие коэффициент относительной жизнеспособности от 54,2 до 73,0%. В 2019 г. среднему уровню отклонения от нормы соответствовали пересаженные на низком местоположении и непересаженные на высоком местоположении культуры. Незначительное отклонение от нормы наблюдалось у пересаженных на высоком местоположении деревьев. В 2020 г.состояние посадок березы повислой снизилось до 4-го балла показателя асимметричности. Ухудшение состояния деревьев связано с усиливающейся антропогенной нагрузкой на насаждения и загрязнением окружающей среды. Поскольку давление указанных негативных факторов на окружающую среду не снизится, а будет только увеличиваться, предлагается начинать принимать меры по увеличению устойчивости насаждений (провести рубки ухода, внести удобрения и стимуляторы и пр.).

Научные исследования по выращиванию дуба черешчатого на эродированных почвах проводились с целью предотвращения эрозионных процессов. Объектом исследований являлся земельный участок на смытых серых почвах присетевого и гидрографического фондов. Дубовые культуры закладываются строчно-луночным посевом желудей по 3-5 шт. и более в одно посадочное место. В результате многолетних исследований выявлено, что в период роста корневая система дуба хорошо скрепляет смытые склоновые почвы. Образующаяся лесная подстилка улучшает структуру почвы и повышает ее влагоемкость до 322% от сухого вещества. Лесопригодность почв на эродированных склоновых землях позволяет выращивать защитные насаждения из культуры дуба. В 50-летнем возрасте дубовые древостои с количеством деревьев 1730 шт/га на эродированных почвах имеют запас 160 куб. м/га при средней высоте 12,5 м и среднем диаметре 13,6 см. Средний прирост на 1 га составляет 3,20 куб. м/га. Древостои дуба на гидрографической сети имеют III класс бонитета. Рост дуба заметно улучшается при наличии примеси других лиственных пород, особенно липы и подлеска из лещины, рябины, бересклета, акации желтой и др. Исследования показали, что дубовые культуры можно успешно выращивать на смытых склоновых почвах, которые надежно защищают почву от водной эрозии.

Актуальность и значимость проблемы автоматизированной инвентаризации лесов продиктована нормативно-правовыми документами, определяющими основные направления и принципы цифровизации отраслей экономики страны, в том числе и лесного сектора. Статья посвящена проблеме автоматизированной инвентаризации лесов и цифровизации древесных ресурсов техническими средствами наземной таксации древостоев, а также методами аэрофотосъемки, аналитического дешифрирования лесного полога и определения комплекса таксационных показателей путем применения информационно-справочных систем многомерных лесотаксационных нормативов. Для построения ортофотоплана и получения цифровой модели растительности описано выполнение аэрофотосъемочных работ, отвечающих требованиям фотограмметрического метода и метода воздушно-лазерного сканировании (ВЛС). Изложены требования к параметрам аэрофотосъемки при фотограмметрическом методе, а также к параметрам ВЛС. Предложены варианты технологии инвентаризации древостоев с указанием соответствующего инструментария получения данных дистанционного зондирования Земли. Приведена оценка достоверности контурного дешифрирования породного состава древостоев при различном пространственном разрешении данных ДЗЗ. Указаны точность цифровых моделей растительности при различном пространственном разрешении данных, возможность оценки морфометрических и объемных показателей крон деревьев, а также сомкнутости полога. Важными элементами автоматизированной инвентаризации лесов являются отвод и таксация лесосек, оценка товарно-денежного потенциала древостоев, отводимых в рубку.