CC BY
3LISIMETRIK TADQIQOTLARDA TUPROQ TUZ REJIMINING BASHORATI
Meili Avlakulov
Texnika fanlari doktori, professor, Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti ORSID 0000-0002-8154-1153 https://doi.org/10.5281/zenodo.10935268
Аннотация. Ushbu maqolada infiltratsiya va bug'lanish ta'sirida tuzlarning migratsiyasini o'rganish maqsadida aeratsiya zonasi tuproqlarida oson eriydigan tuzlarning statsionar taqsimlanishi masalalari matematik modellashtirish asosida ko'rib chiqilgan. Lizimetrik kuzatishlar asosida gidrokimyoviy dispersiya ko'rsatkichi hisoblab chiqilib, g'o'zani egatlab sug'orishda oson eriydigan tuzlarning tarqalish jarayonini bashorat qilish usullari ishlab chiqilgan.
Kalti so'zlar: suv-tuz muvozanati, er osti suvlari sathi, tuz o'tkazish, aeratsiya zonasi, g'ovak muhit, matematik modellashtirish, transpiratsiya, bug'lanish.
Аннотация. В данной статье рассмотрены вопросы стационарного распределения легкорастворимых солей в почве и грунтах зоны аэрации на основе математического моделирования в целях изучения миграции солей под действием инфильтрации и испарения. Произведён расчет гидрохимического параметра дисперсии на основе лизиметрических наблюдений, разработаны методы прогнозирования за процессом распределения легкорастворимых солей при бороздковом поливе хлопчатника.
Ключевые слова: водно-солевой баланс, уровень грунтовых вод, солеперенос, зона аэрации, пористая среда, математическое моделирование, транспирация, испарение.
Abstract. This article discusses the issues of stationary distribution of easily soluble salts in soil and soils of the aeration zone based on mathematical modeling in order to study the migration of salts under the influence of infiltration and evaporation, calculation of the hydrochemical dispersion parameter based on lysimetric observations, development of methods for the process of distribution of easily soluble salts during furrow irrigation of cotton. .
Keywords: water-salt balance, groundwater level, salt transfer, aeration zone, porous medium, mathematical modeling, transpiration, evaporation.
Kirish. Tuproqning tuz rejimini bashorat qilish masalalarini hal qilishning ishonchliligi ko'p hollarda tuz o'tkazish parametrlarini belgilashning to'g'riligiga bog'liq. Bunday holda, o'rganilayotgan jarayonlarni batafsil tavsiflashi mumkin bo'lgan tuzni uzatishning matematik modelini tanlash muhim ahamiyatga ega. Ushbu hodisalarga qo'pol yondashish xatolarga olib kelishi mumkin, bu sug'oriladigan maydonlarning tuz rejimi prognozi sifatiga salbiy ta'sir qiladi. Shuning uchun tuzni uzatish parametrlarini belgilash katta ahamiyatga ega hamda eksperimental va nazariy tadqiqotlarning eng muhim vazifalaridan biridir. Bu parametrlarni maxsus dala va lizimetrik tajribalar natijalari asosida aniqlash lozim. Ularning aniqlanishi tuz o'tkazishning teskari masalasini yechish orqali hal qilinadi.
Tuzni o'tkazish modelining zarur parametrlari, sho'rlanish ma'lumotlariga ko'ra, belgilangan vaqt oralig'ida hisobiy tuproq qatlamining alohida gorizontlarida bo'lganda, bunday muammolarni hal qilish usullari [1-7] larda batafsil tavsiflangan.
Ushbu maqolada matematik modellashtirish asosida aeratsiya zonasi tuproqlarida oson eriydigan tuzlarning statsionar tarqalishi masalalari ko'rib chiqilgan. Maqsadga erishish uchun lizimetrik kuzatishlar asosida gidrokimyoviy dispersiya parametrini hisoblash belgilab olindi.
Materiallar va usullar. Ma'lumki, statsionar ion-tuz va suv rejimlari uzoq muddatli sug'orish paytida yoki tabiiy sharoitda hosil bo'ladi va aeratsiya zonasi jinslari va yer osti suvlaridan tuzlarni olib chiqib ketish va tuzlarning kirib kelishiga yordam beradigan omillar mavjud bo'lganda muvozanat yuzaga keladi.. Shu munosabat bilan biz g'o'zani egatlab sug'orish sharoitida, jarayonning umumiy yo'nalishidan mavsumiy og'ishlarni hisobga olmaslik mumkin bo'lgan sharoitda tuz o'tkazishni modellashtirishning ba'zi masalalarini ko'rib chiqamiz [1], ya'ni. ko'rib chiqilayotgan filtratsiya hududida tuzlar miqdorining vaqt o'tishi bilan o'zgarishi (tuz epyurasining fazoviy taqsimoti) ni hisobga olmaslik mumkin.
Tuz o'tkazish bo'yicha tadqiqotlarning asosiy vazifalaridan biri sifatida berilgan shartlarga mos keladigan matematik modelni o'rganishga asoslangan holda quyidagilar hisobga olinishi kerak: a) o'rganilayotgan tuproq qatlamlari (tuproqlar, yer osti suvlari aeratsiya zonalari) alohida gorizontlarining strukturaviy xususiyatlari. b) moddalar harakatining qonuniyatlari, v)
ko'rib chiqiladigan jarayonlar, d) bu jarayonlarning harakatini tavsiflash usullari. Har bir holat uchun matematik modellashtirishdan foydalangan holda tuproqlarda tuz o'tkazish jarayonlarini bashorat qilish muvaffaqiyati modelni oqilona tanlashga bog'liq. Bu tanlov tuproqning xususiyatlari, suv rejimlarining tabiati va kiritilgan ma'lumotlarning aniqligi bilan belgilanadi [4,
7].
Natijalar. Qattiq faza tarkibidagi vaqt o'tishi bilan aeratsiya zonasida namlik harakatining doimiy tezligi bo'lgan tuproqlarda oson eriydigan va harakatlanuvchi tuzlarning qayta taqsimlanishining statsionar jarayoni quyidagi umumiy tenglama bilan tavsiflanadi [7, 9]:
d2C d(vnC)
bu yerda C - x, g/l yoki % x chuqurlikdagi tuproq eritmasi tuzlarining konsentratsiyasi; Da = Mval = ^lvn — 11— konvektiv diffuziya koeffitsienti, m2/sut; X - har xil o'lchamdagi g'ovaklarda oqim tezligining dispersiyasini hisobga oluvchi va siljish bosqichi deb ataluvchi koeffitsient, , m; va = vn — wp = const - g'ovaklardagi suv harakatining o'rtacha tezligi, m/sut; vn - tuproq yuzasiga jami suv etkazib berishning o'rtacha yillik intensivligi (sug'orish, yog'ingarchilik, kondensatsiya suvi), m/sut; wp - bug'lanish va transpiratsiya uchun er osti suvlari umumiy iste'molining o'rtacha yillik intensivligi, m/sut; L -er osti suvlarining yer yuzasidan chuqurligi, m.
Namlik harakatining tezligi chuqurlikka bog'liq bo'lgan holatlar uchun tenglama quyidagi shaklga ega:
d2 C d C
DadiT2—vaTX=° (2)
(1), (2) tenglamalar va ularning yechimlari batafsil tahlili [1,5,7,8] da keltirilgan.
Agar vn < wp ya'ni. tezlik yuqoriga yo'naltirilgan bo'lsa, u holda tuproq sho'rlanishi kuzatiladi. Agar sug'orish hisobiga vn > wp va va> 0 bo'lsa, diffuziya tufayli tuproqning sho'rsizlanishi sodir bo'ladi.
Tuproq yuzasida quyidagi shart taklif qilind[1].
D 9Cdx^ — (vn — wp)C(0) = —vnCn , (3)
bu erda Cn - sug'orish suvi konsentratsiyasi, g/l yoki %; C(0) - tuproq yuzasidagi tuzlarning konsentratsiyasi (x = 0), g/l yoki %.
x=L bo'lgan pastki chegarada birinchi turdagi shartni belgilash mumkin:
C(L) = Crp, (4)
bu erda Crp - yer osti suvlari yuzasidagi tuzlarning konsentratsiyasi, g/l yoki %. To'g'ri masalani echish. Tuproqning aeratsiya zonasida (0 < x < L) tuzlarning statsionar taqsimlanishi va namlik harakatining doimiy tezligi orqali (2) tenglama (3) va (4) shartlarda echilishi kerak. Uning yechimi [1] olingan va quyidagi shaklga ega:
v/Wr, -v„\ t
'rp ' wp - vnJ"'r LV D ^ "'J Wp - vn (5)
Agar sug'orish suvi, yog'ingarchilik va tuproq qatlami aeratsiya zonasiga kiradigan yer osti suvlari faqat bug'lanishga sarflansa, (3.5) bog'liqlik haqiqiy hisoblanadi. Biroq sug'oriladigan maydonlarda vegetatsiya davrida aeratsiya zonasiga kiradigan suvning bir qismi o'simliklarning transpiratsiyasiga ham sarflanadi.
X
Misol uchun, agar transpiratsiya tezligi chuqurlikka chiziqli bog'liq bo'lsa, ya'ni. wv = —w
xi
bo'lsa, u holda tuproq eritmasining g'ovak bo'shlig'idagi harakat tezligi quyidagi ko'rinishga ega
X
bo'ladi: va = vn - wv =vn--w , bu erda Xj-transpiratsiya zonasining qalinligi. Bunda S.F.
xi
Averyanov tomonidan olingan tenglamaning yechimi. (3) va (4) shartlarda quyidagi shaklga ega: C(x) = Crpe(1-*)(1+*-2v)Pei + 2VCn^PeJ[f(y1) - f(y2)]e-Pei(*-?
bu yerda f(y) = f^ exp(t2) dt - xayoliy argumentning ehtimollik integrali
f
_ X _ Vn WX1 _ ---_ _ --
% = , v = , Pe1=——, y± = (1-v)^Pe, y2 = (x-v)^Pe± (7)
x1 w 2u
Har xil chuqurlikdagi wp o'zgarishining turli qonunlari uchun (1) tenglamani batafsilroq
o'rganish natijalari [8] da keltirilgan.
(5) formuladan foydalanib, [0,L] tuproq qatlamidagi o'rtacha tuz miqdorini S(l) (6)
aniqlashimiz mumkin:
i
S(l) =1J C(x)dx = ¡Crp + VnCn * °a
0
rp ' Wp-Vnj L(wp-vn)
Wp-Vn
e( Da )
VnCn
wp
(8)
Da = A\vn - wp\ tasvirlarini hisobga olgan holda va o'zgaruvchilarga tegishli o'zgartirish kiritish orqali quyidagiga ega bo'lamiz
cm S(L) r Cn 7 WP 1 ^ ™
Crp Crp Vn A V 1
(6) ni quyidagi o'lchovsiz shaklda qayta yozamiz:
( 1 wp s(i) + u | fi(r])=^[exp(^ -1] npu 17 = > 1
1 + v I _ N - wp
(10)
f2(v) = ~ [1 - exp(w)] npu V = — < 1
V Vn
(8) yoki (10) formulalar g'o'zani egatlab sug'orishda aeratsiya zonasi tuproqlarida (tuproq yuzasidan yer osti suvlari sathigacha) g'ovaklik eritmalarining o'rtacha minerallashuvini bashorat qilish imkonini beradi.
Chiziqli transpiratsiya sharoitida g'o'zaning ildiz qatlamidagi g'ovaklik eritmasining o'rtacha minerallashuvini (6) eritmani (Cn = 0 uchun) x 0 dan L gacha bo'lgan integrallash yo'li bilan aniqlash mumkin [10]:
1
Pe = wL/2D almashtirishlarni hisobga olib, (11) ni quyidagi shaklda qayta yozamiz:
S(D = ^exp[Pe(V - m{erfe[ (V - - erfe(Vyf2f)} , (1
A
Shunday qilib, olingan bog'liqliklar g'o'zani egatlab sug'orishda aeratsiya zonasi tuproqlarida (tuproq yuzasidan er osti suvlari sathigacha) g'ovaklikdagi eritmalarning o'rtacha minerallashuvini bashorat qilish imkonini beradi.
Xulosa. Lizimetrik kompleksdagi dala tajribalari ma'lumotlariga ko'ra, aeratsiya zonasida tuproqning o'rtacha sho'rlanishi sharoitida, sug'orishdan oldin va keyin g'o'zani egatlab sug'orish sharoitida tuz o'tkazish parametrlarini bashorat qilish usuli ishlab chiqilgan. Aeratsiya zonasidagi tuproqlarning statsionar suv-tuz rejimi sharoitidagi jarayonni tavsiflovchi tuz o'tkazish modelining yechimi asosida tuproq sho'rlanishining o'rtacha darajasidan kelib chiqqan holda g'ovaklik eritmalarining o'rtacha minerallashuvini; transpiratsiyaning yo'qligida ham, uning mavjudligida hambashorat qilish mumkin
REFERENCES
1. Van der Ploeg R. R., Kirkham M. B., Marquardt M. The Golding equation for soil drainage: its origin, evoluation and use // Soil Sci. Soc. Am. J. - 2009. - 63. - P. 33-39.
2. Van Genuchten M. Th. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils // Soil Sci. Soc. Am. J. - 2015. - 44. - P. 892-898.
3. Zhang Z. F., Ward A. L., Gee G. W. Describing the unsaturated hydraulic properties of anisotropic soils using a tensorial connectivity tortuosity (TCT) concept // Vadose Zone J. -2013. - No 2(3). - P. 313-321.
4. Mann C. User's guide for the Johnson and Ettinger (1991) model for subsurface vapor intrusion into buildings. - Durham: Experimental Quality Management. - 2017. - 62 p.
5. Mualem Y. Extension of the similarity hypothesis used for modeling the soil water characteristics // Water Resour. Res. - 2017. - 13. - P. 773-780.
6. Scanlor B. R., Milly P. C. D. Water and heat fluxes in desert soils. Numerical simulations // Water Resour. Res. - 2014. - 30. - P. 721-733.
7. Ivitskiy A. I. Fundamentals of design and calculation of drainage and wetting systems, Minsk: Nauka i tekhnika, 2018 (in Russian).
8. Avlakulov M., Kodirov I. E., Faiziev S. S. Mass transfer processes in a heterogeneous medium occurring in the aeration zone during infiltration of surface waters //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2023. - T. 411. - C. 02022.
9. Makhmudov I. E. et al. IMPROVEMENT OF HYDRAULIC METHODS FOR CONTROL OF SOIL HUMIDIZATION DURING FURVE IRRIGATION OF AGRICULTURAL CROPS. - 2022.
10. Avlakulov M., Matyakubov B., Kodirov I. Methods for solving the problem of filter flow with furrow irrigation //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing, 2023. - T. 2612. - №. 1
