CC BY
13
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
26. Comparison of Flood Control Standards for Reservoir Engineering for Different Countries / Ren Minglei [et al.] // Water. 2017. № 9. P. 1-13.
27. Mireyev V. A. Non-morphological Ways of Forming Chemical Terms in the Crimean Tatar Language // Вопросы крымско-татарской филологии, истории и культуры. 2021. № 11. P. 15-17.
28. Mireyev V. A. Calquing as a Productive Way of Forming Chemical Terms in the Crimean Tatar Language // Вопросы крымско-татарской филологии, истории и культуры. 2020. № 10. P. 5-8.
29. Pllana G., Pllana S. Overview of terms from mathematics, physics and geometry as a special sub-field of theoretical mechanics // Russian linguistic Bulletin. 2020. № 1 (21). P. 119-123.
30. Pllana G., Pllana S., Breznica P. A. Overview of the development of language terminology and technical terminology in the Albanian language // Russian linguistic Bulletin. 2020. № 2(22). P.181-184.
Информация об авторах Слабунов Владимир Викторович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела нормативно-методического обеспечения - ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр-т Баклановский, 190/1), тел. +7 (989) 626-24-95; ORCID: 0000-0003-0150-5193; e-mail: slabunovvv@mail.ru.
Кириленко Андрей Андреевич, младший научный сотрудник отдела нормативно-методического обеспечения - ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр-т Баклановский, 190/1), тел. +7 (928) 133-78-65; ORCID: 0000-0003-2868-3774; e-mail: andreykirilenko96@mail.ru.
Воеводин Олег Владимирович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела нормативно-методического обеспечения - ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр-т Баклановский, 190/1), тел. +7 (951) 538-68-45; ORCID: 0000-0003-1098-2979.
Кожанов Антон Леонидович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела нормативно-методического обеспечения - ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации» (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр-т Баклановский, 190/1), тел. +7 (918) 533-82-49; ORCID: 0000-0002-4240-1967; e-mail: antonkozhanov1983@yandex.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-63 SCIENTIFIC CONCEPTS OF CREATING NATURE-LIKE TECHNICAL SYSTEMS
IN THE RECLAMATION INDUSTRY
E. D. Khetsuriani, S. M. Vasiliev
Federal State Budget Scientific Institution «Russian Research Institute for Land Reclamation Problems», Novocherkassk
Received 21.03.2022 Submitted 25.05.2022
Abstract
Introduction. The article presents information on the relevance of the development of nature-like technical systems, formulates the conceptual aspects of the creation on the basis of system analysis and synthesis of the processes of interaction between a technogenic component and the natural environment. In the development of the class of natural-technical systems «Natural system - Object of activity - Population», the conceptual foundations of the methodology for creating nature-like technical systems «Water object - Water intake facilities - Reclamation system» have been developed. Materials and methods. The paper analyzes the results of research on the development of a scientific concept for the creation of nature-like technical systems for reclamation water intakes. The system analysis of concepts in the functioning of the central technogenic component of the ameliorative system at the stage of its research, construction, organization and operation as part of a specialized type of nature-like technical systems is considered. Results and conclusions. Based on the results of a system analysis and a systematic approach, the foundations of the methodology for creating a specialized type of natural and technical systems «Water object - Water intake structure - Ameliorative system» were developed and generalized principles of physical modeling of the structural elements of a water intake structure were formulated. To assess the functional work and the state of the considered water intake structures of the reclamation system, the main stages of the concept of creating a specialized type of
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
natural and technical systems "Water object - Water intake structure - Reclamation system" are formulated and a structural diagram of the functioning of the natural and technical system «Water object -Water intake structure - Reclamation system» is developed.
Keywords: reclamation systems, basin geosystem, water intake structures, natural water body, object of activity, system integrity, nature-like technical systems.
Citation. Khetsuriani E. D., Vasiliev S.M. Scientific concepts of creating nature-like technical systems in the reclamation industry. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 2(66). 526-536 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-63.
Author's contribution. All the authors of this study were directly involved in the planning, execution or analysis of this study. All the authors of this article have read and approved the final version presented.
Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
УДК 502.2
НАУЧНЫЕ КОНЦЕПЦИИ СОЗДАНИЯ ПРИРОДОПОДОБНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В МЕЛИОРАТИВНОЙ ОТРАСЛИ
Е.Д. Хецуриани, кандидат технических наук, доцент С.М. Васильев, доктор технических наук, профессор
ФГБНУ Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации,
г. Новочеркасск
Дата поступления в редакцию 21.03.2022 Дата принятия к печати 25.05.2022
Актуальность. Представлена информация по актуальности разработки природоподоб-ных технических систем, сформулированы концептуальные аспекты создания на основе системного анализа и синтеза процессов взаимодействия техногенного компонента с природной средой. В развитии класса природно-технических систем «Природная система - Объект деятельности - Население» (ПТС «ПС - ОД - Н») разработаны концептуальные основы методологии создания природоподобных технических систем «Водный объект - Водозаборные сооружения - Мелиоративная система». Материалы и методы. В работе проанализированы результаты исследований по разработке научной концепции создания природоподобных технических систем для мелиоративных водозаборов. Рассмотрен системный анализ понятий в функционировании центрального техногенного компонента мелиоративной системы на стадии его исследования, строительства, организации и эксплуатации в составе специализируемого типа приро-доподобных технических систем (ППТС). Результаты и выводы. По результатам системного анализа и системного подхода разработаны основы методологии создания специализируемого типа ПТС «Водный объект (ВО) - Водозаборное сооружение (ВС) - Мелиоративная система (МС)» и сформулированы обобщенные принципы физического моделирования конструктивных элементов водозаборного сооружения. Для оценки функциональной работы и состояния рассматриваемых водозаборных сооружений мелиоративной системы сформулированы основные этапы концепции создания специализируемого типа ПТС «ВО - ВС - МС» и разработана структурная схема функционирования природно-технической системы «ВО - ВС - МС».
Ключевые слова: мелиоративные системы, бассейновая геосистема, водозаборные сооружения, природный водный объект, объект деятельности, системная целостность, природоподобные технические системы.
Цитирование. Хецуриани Е.Д., Васильев С.М. Научные концепции создания природоподоб-ных технических систем в мелиоративной отрасли Известия НВ АУК. 2022. 2(66). 526-536. DOI: 10 .32786/2071-9485-2022-02-63.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Введение. Современные тенденции развития многогранных видов хозяйственной деятельности неотъемлемо взаимосвязаны с увеличением объемов использования водных ресурсов, особенно в отрасли мелиорации. Водозабор из поверхностных источников для нужд ирригации, объем которых составляет по России более 40 % от всего водопользования, оказывает значительное влияние на нормальную работу инженерно-мелиоративных систем [5, 1, 4, 6, 7, 9]. На примере бассейна реки Дон пространственная схема природно-технической геосистемы представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Пространственная схема бассейновой геосистемы р. Дон Figure 1 - Spatial scheme of the basin geosystem of the Don river
При анализе природно-технической системы необходимо учитывать, что природная среда является важнейшей составляющей в рассматриваемом типе ПТС, так как от ее состояния зависят эксплуатационные характеристики мелиоративной системы, основы растительного и животного миров водного объекта [2, 3, 9, 8, 10].
Направление тенденции функционирования ПТС «Водный объект - Водозаборное сооружение - Мелиоративная система» определяется проводимыми комплексными защитными мероприятиями.
Многолетние исследования воздействия водохранилищ на природу, хозяйство и условия жизни людей показывают, что оно не может быть охарактеризовано однозначно, поскольку многообразно и противоречиво (Авакян, Широков, 1994).
Создание водохранилищ приводит к затоплению многих тысяч гектаров плодородных земель, к переселению сотен и тысяч людей, к переустройству дорог, трубопроводов, линий электропередач и связи. Да и после того как эти водоемы заполнены, в прибрежной полосе начинается подъем уровня грунтовых вод, вызывающий подтопление сельскохозяйственных угодий; а также развитие вторичного гидроморфизма в субаридных и аридных районах, сопровождающегося засолением почв, снижением плодородия земель. Изменения в прибрежной полосе претерпевают почвы, растительность и животный мир. Изменяются также и микроклиматические условия, происходит изменение температурного и ледового режимов рек. Волна, в особенности штормовая, подмывает берега, и десятки, а то и сотни гектаров земель обрушиваются в водоем и перемещаются береговыми течениями. Береговая линия отступает, и, как показали наши исследования, этот процесс не прекращается и после 50 лет со времени создания водоема (Широков, 1985).
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Со времени активного строительства водохранилищ в прошлом веке изменилось отношение к ним не только как к способу решения водных проблем, но и как к новому объекту, создаваемому в природной среде. Так, если в 30-40-х годах проектировщики и «заказчики» интересовались только ложем будущего водохранилища и узкой приурез-ной полосой берега, в 50-х годах во внимание стала приниматься уже широкая прибрежная полоса - зона переработки берега. В настоящее время при проектировании водохранилищ разрабатываются также вопросы, связанные с задачей наиболее полного использования ресурсов окружающей территории, с развитием хозяйства и инфраструктуры в зоне влияния новых водоемов, сохранения или компенсации ущерба, наносимого природной среде (Емельянов, 1994).
Одна из важных задач современной науки по изучению водохранилищ как феномена ХХ века и последствий их создания к настоящему времени может считаться завершенной. За относительно непродолжительное время их функционирования, начиная с середины прошлого века, накоплен обширный объем информации по вопросу воздействия на окружающую среду. На данном этапе актуальной следует считать задачу по разработке универсальных методов и методик оценки гидрогенной трансформации ландшафтов и экосистем побережий водохранилищ. Эта задача актуальна как в связи с решением теоретических вопросов взаимодействия вод суши с окружающей средой, так и из-за необходимости решения важных практических задач по прогнозу и оценке влияния на прилегающие территории существующего или создаваемого водохранилища, необходимости научного обоснования рационального использования их ресурсов и повышения водоохранных функций побережий.
Материалы и методы. Методология исследований базируется на использовании системного подхода, экономико-математических методов, имитационного моделирования на персональных ЭВМ, теории надежности технических систем, экспертных оценок, автоматизированных баз данных и методики натурных гидравлико-биологических исследований. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования. Информационно-эмпирическую базу исследования составляли официальные данные федеральных, региональных и Нижне-Донского бассейновых управлений, а также материалы о развитии и использовании водных ресурсов в мелиоративных системах. В исследовании использовались действующие мелиоративные водозаборные сооружения в пределах бассейна геосистемы реки Кубань, объем приземных слоев атмосферы, где формируются осадки, объем верхних слоев литосферы, где формируются подземный сток, в качестве методов исследования процесса взаимодействия водозаборных сооружений с водным объектом и мелиоративной системой в зонах влияния водозабора, в составе которых используются маршрутные инженерно-экологические исследования [5, 3, 9, 10].
Результаты и обсуждение. Действующие водозаборные комплексы как техногенный компонент и система жизнеобеспечения населения как социальный компонент в системном рассмотрении могут быть представлены в составе существующей природно-технической системы (ПТС) по использованию водных ресурсов «Природная среда -Объект деятельности - Население». Для обеспечения экологической безопасности, касающейся мелиоративных водозаборов, необходимо создание специализируемого типа природоподобных природно-технических систем [3, 9, 8, 10], в которых под компонентом «Природная среда» рассматривается «Водный объект», под «Объектом деятельности» - «Водозаборные сооружения», а под социальным компонентом «Население» -«Мелиоративная система» (ППТС «ВО - ВС - МС»).
ППТС «ВО - ВС - МС» как новые технологии использования водных ресурсов основываются на возможности манипулирования процессами взаимосвязи и взаимодействий между водным объектом в роли природного компонента и мелиоративной системой в роли
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
техногенного компонента через водозаборные сооружения, с целью формирования единства функциональных действий водозаборных сооружений с действиями естественных процессов жизнедеятельности биоты во взаимодействии с абиотическими факторами в водном объекте, с целью удовлетворения потребности конечного потребителя - мелиоративной системы в жизненно необходимом количестве и качестве водных ресурсов в настоящем и будущем времени, с учетом сохранения рыбных запасов.
Несовершенство технологий водопользования и водопотребления от процессов регулирования стока, отбора из водоисточника расчетных расходов, транспортировки и использования водопользователем и водопотребителем в значительной степени обусловливается нерациональностью и неэффективностью в виде значительных удельных затрат воды на единицу продукции [7, 2, 3].
В изучении взаимодействия между природными и техногенными компонентами важным является методология оценки экологического состояния (ЭС) окружающей среды водного объекта в пределах бассейновой геосистемы, в которой предусматривается комплексное изучение действующих природных факторов в формировании ЭС водного объекта как доминирующих в составе ППТС «ВО - ВС - МС», так это отмечается в работах профессоров В. Л. Бондаренко, В. В. Приваленко. Следовательно, экологическое состояние в зонах влияния как водозаборных сооружений, так и бассейновой геосистемы в целом, определяет собой все процессы функциональной работы мелиоративной системы, является главным фактором плодородия почвы и, соответственно, показателем урожайности продукции, который требует определенного управления.
К основным природным факторам формирования экологического состояния в пределах бассейновой геосистемы и зон влияния водозаборных сооружений Невинно-мысского оросительного канала следует отнести: климат, геоморфологические особенности, полезные ископаемые, гидрографическую сеть, подземные воды и их защищенность от загрязнения, экзогенные геологические процессы в зонах влияния водозаборных сооружений, почвенный покров в зонах влияния водозабора, растительный и животный мир, особо охраняемые локальные территории, элементарные ландшафты и экологический каркас бассейновой геосистемы в целом, природно-ресурсный потенциал бассейновой геосистемы на момент исследований [3, 9].
На основе результатов исследований установлено, что для данной бассейновой геосистемы важными природными факторами в формировании поверхностного и подземного стока в пределах Верхней Кубани (3000 млн м3/год) являются геоморфологическое и геологическое строение территории и сформировавшаяся гидрографическая речная сеть, насчитывающая более 400 рек и водотоков с общей их длиной 4200 км [5, 4, 7, 3]. Управление процессами формирования и использования водных ресурсов Верхней Кубани осуществляется путем создания ППТС «ВО - ВС - МС», обеспечивающей внутрибассейновое регулирование и перераспределение стока для целей орошения мелиоративных объектов.
Манипулирование процессами взаимосвязи и взаимодействий с водным объектом осуществляется на основе результатов мониторинговых исследований (2012-2019 гг.), которые используются в процессах принятия определенных решений, связанных с эксплуатацией действующих и строящихся новых мелиоративных систем [2, 3, 9].
Возможность управления процессами формирования экологического состояния в пределах зон влияния мелиоративных водозаборов и бассейновой геосистемы в целом определяет собой «природоподобную» технологию использования водных ресурсов, которая на примере Невинномысской оросительной системы основывается на мониторинговых исследованиях [4, 6, 7]. «Природоподобные» технологии в специализируе-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
мом типе ППТС «ВО - ВС - МС» позволяют воспринимать окружающую водный объект среду с водозаборным сооружением и с мелиоративной системой как единое целое. Схема взаимосвязи природного и техногенного компонентов в зонах влияния бассейновой геосистемы представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема взаимосвязи, взаимодействия и взаимоотношений природного и техногенного компонентов
Figure 2 - Diagram of the relationship, interaction and relationship of natural
and man-made components
Экологическое состояние в рассматриваемых пределах зон влияния водозаборных сооружений определяет собой направление вектора жизнедеятельности всех входящих абиотических, биотических и техногенных компонентов, которые находятся во взаимодействии и взаимосвязи. Благоприятная для процессов жизнедеятельности ЭС наступает, когда действия водозаборных сооружений имеют тенденцию приближаться к действиям водного объекта и наблюдается устойчивая тенденция доминирования природных процессов преобразований при функционировании мелиоративной системы. Доминирование природных процессов преобразований в природных средах над действиями мелиоративного водозабора в пределах зон влияния определяется количественно и качественно на основе результатов мониторинговых исследований. На примере проводимых мониторинговых исследований на Невинномысской оросительной системе было установлено, что доминирование природных процессов преобразований в зонах влияния действующего и строящегося объектов мелиоративной системы составило в пределах 98 % [5, 4, 7, 3, 8, 9]. Интегральным показателем подтверждения данных результатов являются результаты многолетних мониторинговых наблюдений за динамикой экологической ситуации в зонах влияния мелиоративного водозабора и зданий насосной станции. На основе сформированных принципов представим предметную область организации и динамики ППТС «ВО - ВС - МС» (рисунок 3).
К предметной области принципов организации и динамики ППТС «ВО - ВС -МС» могут быть отнесены следующие:
1. Функционирование и характер поведения ППТС «ВО - ВС - МС», которые являются следствием взаимодействия компонентов и элементов между собой и окружающей ее средой.
2. Взаимосвязь, взаимодействия и взаимоотношения между природными, техногенными компонентами и окружающей их внешней средой в пределах зон влияния мелиоративных водозаборов.
3. Установленная связь ППТС «ВО - ВС - МС» с ее обобщенной структурой.
4. Два важных обстоятельства, которые касаются объекта и предмета исследования и имеют существенное значение при моделировании, системном анализе:
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
- во-первых, трудоемкость моделирования и системного исследования ППТС «ВО - ВС - МС;
- во-вторых, сложность прецизионного прогнозирования имеющихся интегральных показателей ППТС «ВО - ВС - МС».
5. Внутренние и внешние закономерности, устанавливаемые в процессе исследований.
Рисунок 3 - Основополагающие принципы и этапы организации и динамики развития концептуальной модели специализируемого типа ППТС «ВО - ВС - МС»
Figure 3 - The fundamental principles and stages of the organization and dynamics of the development of the conceptual model of the specialized type of PTS "VO - VS - MS"
По результатам анализа мониторинговых исследований, действующих водозаборов мелиоративных систем сформулированы характерные зоны влияния и разработана классификационная их оценка: малоактивные, активные и гиперактивные.
Малоактивная зона влияния - пространственные пределы бассейновой геосистемы нижнего течения реки Дон в границе земной поверхности водосборной территории речной гидрографической сети, где происходят определенные изменения в гидрографы речной сети за счет изменения количественных и качественных показателей водных ресурсов, использующихся в мелиоративных системах. Активная зона влияния - границы прибрежных береговых зон, в пределах которых происходят изменения в гидравлическом режиме руслового речного водного потока вверх и вниз по течению от створов расположения береговых водозаборов мелиоративных систем, связанные с переформированием берегов. Гиперактивная зона влияния - русловой участок водного объекта, вверх и вниз по течению реки, в пределах которого происходят определенные изменения в процессах жизнедеятельности речной ихтиофауны, которые не должны изыматься из источника оросительной воды при отборе расчетных расходов (Q, м3/с) воды.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Формируемое экологическое состояние как фактор экологической безопасности в зонах влияния водозаборов мелиоративных систем в составе специализируемого типа ППТС обусловливается комплексом защитных мероприятий и разработкой технических устройств защиты мелиоративных систем. Эти мероприятия определяют направление развития достигнутых результатов по обеспечению экологической безопасности водозаборов мелиоративных систем, что в системном рассмотрении представляет собой экологически устойчивое развитие данного вида хозяйственной деятельности. Блок специализированного типа ППТС «ВО - ВС - МС» представлен на рисунке 4.
Основной смысл понятия «модель специализированного типа» подразумевает взаимосвязь между техногенным и природным компонентами, комплексную защиту отбираемой оросительной воды в результате взаимодействия и взаимоотношения между конструктивно-технологическими разработками (КТР-1, КТР-2, КТР-3) и определяет экологически устойчивое функционирование мелиоративной системы в целом.
Рисунок 4 - Блок специализированного типа ППТС «ВО - ВС - МС» Figure 4 - A block of a specialized type of PPTS «VO - VS - MS»
На рисунке 5 представлена структурная схема функционирования ППТС «ВО -ВС - МС». Структурная схема включает три базовых блока: I - блок водоиспользова-ния (водный объект); II - блок очистки воды (водозаборные сооружения); III - блок производства продукции на орошаемых участках (мелиоративная система). В блоке I располагается водоем с определенным запасом загрязненной воды (V0). Контрольным индикатором является оценка состояния воды (ОСВ). Выходным параметром является объем воды, постоянно подаваемый в блок II на очистку (V0 = const) для возделывания /-го вида сельскохозяйственной культуры j-й группы.
LtJ
у ok —» FOK
У™ —* TK v TK
У, —» KK v KK
ЭЗ—»mln
Рисунок 5 - Структурная схема функционирования природно-тсхничсской системы «ВО - ВС - МС» Figure 5 - Structural diagram of the functioning of the natural-technical system *'VO - VS - MS
(4)
8 (м
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Блок II включает в себя три совмещенные конструктивно-технологические разработки (КТР). КТР-1 защищает от мусора, льда, шуги и других крупных включений. КТР-2 защищает от проникновения водорослей. КТР-3 предусматривает задержку дрейссены. После очистки вода поступает в водозаборник, объем которой несколько уменьшается в связи с задержкой инородных включений, то есть V1 = V0 - (Ai + Д2 + Аз). Выходным параметром блока II является объем очищенной воды (V1). Контрольным индикатором является оценка технического состояния водозаборника (ОТСВ). Задержанные в процессе очистки воды инородные включения (А1, Д2 и Д3) используются после переработки в качестве органического удобрения при выращивании сельскохозяйственных культур.
Согласно схеме блок III включает в себя системы орошения выращиваемых культур: овощных (ОК), технических (ТК), кормовых (КК). Входным параметром является подача заданных объемов очищенной воды (V1), которая через системы специализированной техники подается на орошаемые площади (F1, F2 и F3). Урожайность выращиваемых культур (УОК, Уте, УКК) предусматривает получение заданных объемов продукции (Vok, Vjk, Vkk) и их дополнительные урожаи (ДУок, ДУтк, ДУкк).
Полученные объемы продукции поступают на переработку и реализацию. Критериями оптимизации рассматриваемой структурной схемы являются: минимум эксплуатационных затрат (ЭЗ ^ min) и максимум получаемого дохода от реализованной продукции (Д ^ max).
Эксплуатационные затраты I блока (ЭЗ1) включают в себя расходы на забор воды, амортизационные отчисления на применяемое технологическое оборудование. Блок II также относится к затратным с позиции реализации процесса очистки воды от инородных примесей. На данном этапе учитываются капитальные затраты на оборудование для очистки, его амортизацию, рассматриваются затраты на материалы и сырье для очистки, энергозатраты процесса очистки.
В блоке III реализуется непосредственно орошение сельскохозяйственных культур, затраты предусматривают расходы на оборудование для орошения, его амортизацию. Наиболее значимая часть затрат приходится на возделывание сельскохозяйственных культур с применением орошения. Однако данный блок располагает доходной частью - это доход от реализации сельскохозяйственных культур, выращенных при применении орошения.
На основе проанализированных причинно-следственных связей блоков функционирования природно-технической системы «ВО - ВС - МС» предлагается экономико-математическая модель комплаенс-системы доходов и расходов при возделывании сельскохозяйственных культур с применением орошения. Цель разработки модели состоит в обосновании оптимального размера сельскохозяйственных площадей, используемых для возделывания различных культур, который позволит дополнительным доходом от применения орошения окупить затраты на очистку загрязненной воды и на процессы орошения.
Выводы.
1. Представленная в работе информация позволила определить актуальность разработки природоподобных технических систем.
2. Разработаны концептуальные основы создания природоподобных технических систем на основе системного анализа и синтеза процессов взаимодействия природного объекта - водоисточника и техногенного компонента - мелиоративного водозабора
3. На основе результатов многолетних мониторинговых исследований, действующих и строящихся водохозяйственных объектов Северного Кавказа представлена структурная схема функционирования природно-технической системы «ВО - ВС - МС».
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Библиографический список
1. Бондаренко В.Л., Дьяченко В.Б. Оценка экологического состояния бассейновой геосистемы в процессах использования водных ресурсов // Проблемы региональной экологии. -2005. - № 2. - С. 86-92.
2. Доклад об экологической ситуации в Астраханской области в 2018 г. / Служба природопользования и охраны окружающей среды Астраханской области. - Астрахань, 2019.
3. Зарубин, В. В. Методы водораспределения в каналах оросительных систем / В. В. Зарубин, А. А. Ткачев // Мелиорация и водное хозяйство. Пути повышения эффективности и экологической безопасности мелиораций земель Юга России: сб. тр. по материалам Всерос. науч.-практ. конф. (Шумаковские чтения) / Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А.К. Кортунова. - Новочеркасск, 2017. - С. 229-232
4. Методологические основы развития специализируемого типа природно-технических систем использования водных ресурсов / Е.А. Семёнова, В.Л. Бондаренко, Е.Д. Хецуриани и др. // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2020. - № 2 (79). - С. 63-73.
5. Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) при проектировании водохозяйственного комплекса Зеленчукской ГЭС / В.Л. Бондаренко, В.В. Гутенев, В.В. Приваленко и др. // Теоретическая и прикладная экология. - 2007. - № 1. - С. 46-55.
6. Хецуриани Е.Д., Бондаренко В.Л. Основы методологии создания природно-технических систем по использованию водных ресурсов в многоцелевом водоснабжении городских хозяйств и населенных пунктов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. - 2018. - № 54 (73). -С.148-155.
7. Хецуриани Е.Д., Бондаренко В.Л., Хецуриани Т.Е. Оценка главенствующей роли системной целостности в обеспечении экологической безопасности в зонах влияния водозаборного технологического комплекса городского хозяйств // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2018. - № 9 (717). - С. 83-90.
8. Assessment of qualitative indicators of drinking water and their influence on human health, as ecological safety factor of population [Electronic resource] / V.L. Bondarenko, E.D. Khetsuriani, A.I. Yliasov et al. // E3S Web of Conferences. - 2019. - Vol. 126. - 00067. - URL: e3sconf_icmtmte2019_00067.pdf (дата обращения 04.04.2022).
9. Development of a decision support system at the stages of pre-project research and design of irrigation systems based on the methodology of functional modeling IDEFo / S. M. Vasiliev, V. Slabunov, O. Voevodin, A. Slabunova // Irrigation and drainage. - 2020. - Vol. 69, Issue 4. - pp. 546-558.
10. Development of protective measures providing environmental safety in areas affected by water-intake constructions of urban households [Electronic resource] / V.L. Bondarenko, E.D. Khetsuriani, A.I. Yliasov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 698. - 077053. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/698/7/077053/pdf (дата обращения 04.04.2022).
11. Innovative design solutions to ensure the environmental safety in the existing water intake technological complexes of water systems for urban farms [Электронный ресурс] / E. D. Khetsuriani, V. L. Bondarenko, A. I. Yliasov, E. A. Semenova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 698: International Scientific Conference "Construction and Architecture: Theory and Practice of Innovative Development", 1-5 October 2019, Kislovodsk, Russian Federation. - № 055040. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/698/5/055040/pdf.
Информация об авторах Хецуриани Елгуджа Демурович, кандидат технических наук, доцент, соискатель ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», г. Новочеркасск, Российская Федерация (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр. Баклановский, 190), e-mail: good-ga@mail.ru, тел.: +89515097701.
Васильев Сергей Михайлович, доктор технических наук, профессор, ФГБНУ Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, г. Новочеркасск, Российская Федерация (346421, Ростовская область, г. Новочеркасск, пр. Баклановский, 190), e-mail: prof-vasilev-73 @mail.ru, тел.: +89281887492.
