CC BY
21
X(f) = a + ib; Y(f) = c + id
Спектры мощности для этих процессов будут квадраты модулей X( f ) i Y( f), то есть квадратами их амплитудных спектров АХ f ) i Ау( f)
Gx(f) = Ax(f)2 =a2 + b2 Gy(f) = Ay(f)2 = c2 + d2
Одной из главных проблем спектрального анализа является эффект утечки мощности или утечка. Он выражается в уменьшении амплитуды высоких спектральных пиков и появлению ложных боковых составляющих. Он зависит от соотношения периода гармоники и эпохи анализа [2].
Обычно используются три основных способа борьбы с утечкой:
1) предварительная фильтрация сигнала;
2) увеличение разрешения по частоте;
3) использование корректирующих окон.
В работе использовался фильтр Бартлетта. Фильтр Бартлетта осуществляет сглаживание значений периодограммы взвешенным переменным средним. Периодограмма - это оценка спектральной плотности мощности, основанная на исчислении квадрата модуля преобразования Фурье последовательности. Весы фильтра Бартлетта рассчитываются по формуле:
ш(п) = 1 — |^ — 11, Л = , де ш(п) - вагова функщя, n - кшьюсть вдашв.
Эта весовая функция приписывает больший вес наблюдению, находящейся в центре окна и меньшие веса значениям, находятся дальше от центра [3].
В исследовании добровольно приняли участие 15 человек, правши, в возрасте от 18-23 лет, студенты 1-4 курсов КНУ имени Тараса Шевченко. Каждый из обследуемых проходил 2 компьютерных субтеста: реакция выбора (РВ) и ассоциация за схожестью (Ас). Для регистрации и анализа ЭЭГ использовали комплекс "Нейрон-Спектр-4/ВП" (ЕС-сертификат №RQ043131 - V от 08.11.2004г.). Обследуемые находились в звукоизолированном помещении с ними поддерживался аудио-связь. Запись ЭЭГ осуществлялся монополярно, референтный электрод располагался на мочке уха с каждой стороны, частота квантования ЭЭГ равна 500 Гц. Был использован мостиковые посеребренные электроды, которые накладывались по международной системе 10-20 в 21 стандартном отведении.
В каждом отведении для частотных диапазонов ЭЭГ - дельта (0,5-3,9 Гц), тета (4,0-7,9 Гц), альфа1 (8-9,4 Гц), альфа 2 (9,5-10, 4 Гц), альфаЗ (10,5-13 Гц), бета1 (13,0-19,9 Гц) и бета2 (20,0-35 Гц), гамма1 (35-45 Гц), гамма2 (55-75 Гц ) вычислялись Асер -значение амплитуды спектра, рассчитывается в мкВ/с, полная мощность спектра в отведении - S^^, мкВ2/с2 и доминирующая частота спектра в отведении - F;j0iMh, Гц. Статистический анализ данных проводился с помощью пакета STATISTICA 6.0 (StatSoft, USA, 2001).
Поскольку распределение практически всех параметров отличалось от нормального (p<0,05), для сравнения двух зависимых выборок были применены критерий Вилкоксона, для описания выборочного распределения указывали медиану (Me) и нижний (25%) и верхний (75%) квартили: Me [25%; 75%].
Было проведено спектральный анализ 15 ЭЭГ длительностью 2,4 - 5 мин. После удаления артефактов рассчитывались Асер, SiiobH и FjoMh для проб РВ и Ас, при ширине окна 512 точек и 1024 точек с перекрытием 50% и при его отсутствии.
Проведенные расчеты показали, что из 216 случаев только 6 имели значимые различия, что свидетельствует о том, что фильтр Бартлетта вносит изменения только в 0,027% случаев. К тому же, было обнаружено значимые изменения только для показателя FjoMh и только для ритма альфа2. Это свидетельствует о том, что фильтр Бартлетта не влияет на параметры Асер и S^^, которые есть основными для оценки ЭЭГ, также для диапазона альфа2 он не устраняет эффект утечки спектра (табл. 1).
Таблица 1. Сравнение исследований без фильтра и с фильтром Бартлетта.
Me [25%, 75%1 Гц
Отсутствует фильтр Фильтр Бартлетта
РВ 512 т 50% РВ 512 т встык Ас 512 т встык РВ 512 т 50% РВ 512 т встык Ас 512 т встык
8,6 [7,9; 8,9] 8,3 [8; 8,7] 8,2 [7,4; 9,1] 8,2 [7,5; 8,7] 8 [7,6; 8,5] 7,7 [7,1; 8,6]
Ас 512 т 50% Ас 1024 т встык Ас 1024 т 50% Ас 512 т 50% Ас 1024 т встык Ас 1024 т 50%
8,4 [7,5; 8,9] 9,6 [9,1; 9,8] 9,7 [9,3; 9,8] 7,8 [7,3; 8,4] 9,5 [8,8; 9,7] 9,4 [8,9; 9,7]
Литература
1. Кулаичев А. П. Метод анализа корреляционной синхронности ээг и его возможности // Журнал высшей нервной деятельности. 2011. 61(4): 485-498
2. Кулаичев А. П. Об информативности когерентного анализа // журнал высшей нервной деятельности, 2009, том 59, № 6, с. 766-775
3. Терещенко Е.П., Пономарев В.А., Мюллер A., Кропотов Ю.Д. Нормативные значения спектральных характеристик ээг здоровых испытуемых от 7 до 89 лет // Журнал новые исследования. 2010. 25(1)
Орлова С.С. \ Панкова Т.А. 2
'Доцент, кандидат технических наук; 2старший преподаватель, Саратовский Государственный Аграрный университет им. Н. И.
Вавилова
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД НА ОРОШЕНИИ
Аннотация
На основе полевых исследований составлены карты формирования водного режима расчетного слоя почвы по трем вариантам увлажнения. Проведена оценка эффективности использования муниципальных сточных вод по продуктивности сельскохозяйственной культуры - люцерны.
Ключевые слова: сточные воды, режим, эффективность, культура.
Orlova S.S. \ Pankova T.A.2
Associate professor; 2starshy teacher, Saratov State Agrarian University Vavilov PERFORMANCE EVALUATION USE OF WASTEWATER FOR IRRIGATION
Abstract
Based on field studies mapped the formation of water regime calculated soil moisture on three options. Assessed the effectiveness of the use of municipal wastewater productivity of agricultural crops - alfalfa.
Keywords : wastewater treatment efficiency, and culture.
43
Водные ресурсы являются важнейшим компонентом природной среды и играют исключительно важную роль в жизни и деятельности человека. С ростом населения и существенным увеличением производства эта роль постоянно возрастает. Стремление общества к лучшей жизни еще больше увеличивает потребности основных хозяйственных сфер и промышленности в воде.
Главными источниками обеспечения населения водой остаются реки и озера, запасы воды в которых оценивают в 0,27% (95-103 км3), всех пресных вод. Этого количества могло бы быть достаточно для всех, но водные ресурсы на территории Планеты расположены крайне неравномерно. Большая их часть сосредоточена там, где используется только на доли процентов.
При такой неравномерности водообеспечения более остро встает вопрос о комплексном использовании и охране водных ресурсов.
Из-за неправильной деятельности людей вода становится частично или полностью непригодной для водопользования, под влиянием антропогенной деятельности происходит истощение водных ресурсов.
В результате обширной хозяйственной деятельности человека и не соблюдения элементарных требование по охране природной среды, ее способность к саморегулированию в условиях естественной изменчивости стала нарушаться. Превышая концентрации выбросов сверх того, что может принять Природа, человек целенаправленно разрушает ее биосферу. В таких элементах биосферы как вода и воздух сложилось особенно тяжелое положение.
Рост водопотребления вызывает увеличение сброса сточных вод. Это влечет за собой новые вложения средств в развитие очистных сооружений, строительство новых водохранилищ, так как для сохранения природных водотоков необходимо, по крайней мере, десятикратное разбавление даже очищенных сточных вод.
Строительство сложных и дорогостоящих очистных сооружений не может радикально решить проблему полного прекращения сброса загрязненных сточных вод, так как даже после тщательной биологической очистки в них содержаться вещества в концентрациях, превышающих нормы сброса в водоемы. Экономически и экологически оправдано использование сточных вод после предварительной очистки на орошение. Помимо экономии свежей воды, почвенной доочистки сточных вод и прекращение их сброса в водоемы обеспечивается утилизация питательных веществ, содержащихся в стоках.
На орошение могут использоваться хозяйственно-бытовые, производственные и смешанные сточные воды городов, поселков, фермерских хозяйств, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции после соответствующей их подготовки на сооружениях механической и биологической очистки.
Качество сточных вод, используемых для орошения, регламентируются по химическим, бактериологическим и паразитологическим показателям.
Допустимая концентрация тяжелых металлов в сточных водах устанавливается в зависимости от оросительной нормы и определяется расчетным способом в каждом конкретном случае.
Сточные воды, содержащие микроэлементы, в том числе и тяжелые металлы, в количествах, не превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водопользования, могут использоваться для орошения без ограничений.
Агрохимические требования, определяющие пригодность сточных вод для орошения, направлены на:
- повышение плодородия почвы, предупреждение кумуляции в ней токсичных веществ, засоления и осолонцевания;
- получение стабильного и высокого урожая выращиваемых культур с качеством, отвечающим санитарно-гигиеническим и ветеринарным требованиям.
Химический состав сточных вод, используемых для орошения, оценивается по активности ионов водорода (рН), содержанию суммы легкорастворимых солей, соотношению одно- и двухвалентных катионов, наличию основных биогенных элементов (азота, фосфора, калия), микроэлементов, органических веществ.
Нормирование показателей качества поливных сточных вод осуществляется с учетом почвенно-климатических, агрогидрогеологических условий территории конкретного объекта [1], биологических особенностей выращиваемых культур и технологии орошения.
Допустимое содержание биогенных элементов (азота, фосфора и калия) в сточной воде при проектировании полей орошения определяется в зависимости от величины внесения их с оросительной нормой и не должно превышать выноса этих элементов планируемым урожаем с учетом всех видов потерь.
Учитывая, что многие виды сточных вод содержат питательные вещества в пределах: азота 50-120, фосфора 10-30, калия 30120 мг/л, орошение, как правило, ведется по водопотреблению культур.
Определяющим фактором в получении плановой урожайности является влажность почвы, которая должна находиться в определенных пределах в течение всего вегетационного периода.
Регулирование водного режима почвы приводит к тому, что в годы различной обеспеченности по влажности, для поддержания в оптимальном диапазоне влагозапасов, требуется регулирующее воздействие, значительно отличающееся по своей величине [2].
Обеспечение оптимальных параметров влажности почвы позволяет не только получить требуемую урожайность, но и рационально, экономически обоснованно расходовать оросительную воду, снижая при этом топливо - энергетические ресурсы на проведение полива [3].
Для проведения исследований была выбрана темно-каштановая маломощная малогумусная орошаемая почва суглинистого гранулометрического состава на бурой карбонатной глине, развитая на древнеаллювиальных слоистых отложениях. Изученный объект расположен в Саратовском Заволжье на территории Комсомольской оросительной системы. Экспериментальный участок находится в 5,5 км к северо-востоку от южной окраины поселка Михайловка (Марксовский район Саратовской области). Геоморфологическое положение - 3-я терраса Волги, высокий увал, вытянутый вдоль Волги, образовавшийся за счет расчленения террасы балкой.
Экспериментальная площадка расположена на поле № II-О, возделываемая культура - люцерна. Расположение площадки от дороги на юго-восток - 35 метров, от гидранта дождевальной машины «Фрегат» № 107 на восток - 500 метров.
Рельеф объекта исследований: макрорельеф - равнина; мезорельеф - слабопологий склон в сторону реки Волга; микрорельеф -промоинки, западинки, антропогенные выработки. Рельеф объекта исследований представлен в работе [4]. Почвенный покров территории представлен сочетанием темно-каштановых почв склонов и водоразделов и лугово-каштановых и лугово-черноземных почв в западинах и ложбинах. Растительность объекта исследований: посев люцерны второго года; сорняки: овсюх, полынок, полевой вьюнок, марь белая, марь красная=лебеда, вейник, молочай (редко), мыльник, вейник, мышей сизый.
Методика проведения эксперимента включала подготовку площадки, проведение поливов, измерения влажности почвы в расчетном слое почвы и определение урожайности люцерны.
Экспериментальный полевой участок был разбит на 9 площадок (рис. 1), с размерами каждой площадки 2х4 м.
44
S3.1 S3.2 S3.3 1—| Площадка S3.1...3.3: полив чистой водой
S2.1 S2.2 S2.3 |—I Площадка S2.1...2.3: полив сточными водами (50%) разбавленными чистой водой (50%)
S1.1 S1.2 S1.3 IZZI Площадка S1.1...1.3: полив сточными водами
Рис. 1 - Схема организации экспериментального участка
Исследовались три варианта увлажнения в трехкратной повторности: Вариант S.1., площадки орошаются одним поливом муниципальными сточными водами за укос нормой 500 м3/га. Остальные поливы нормой 500 м3/га проводятся чистой водой с формированием водного режима в расчетном слое почвы 0-80 см не ниже предполивного порога влажности 70-75 % НВ (наименьшей влагоемкости).
Вариант S.2., площадки орошаются одним поливом сточными водами за укос нормой 500 м3/га, разбавленные чистой водой соотношении 50% + 50%. Остальные поливы (m=500 м3/га) проводятся чистой водой с формированием водного режима в расчетном слое почвы 0-80 см не ниже предполивного порога влажности 70-75 % НВ.
Вариант S.3., площадки (контроль) орошаются чистой водой (m=500 м3/га) с формированием водного режима в расчетном слое почвы 0-80 см не ниже предполивного порога влажности 70-75 % НВ.
Каждая площадка оборудовалась двумя наблюдательными скважинами - трубками, для проведения контроля влажности почвогрунтов скважными влагомерами Delta-T PR-2 и TRIME-FM.
Для поддержания заданного водного режима 100-70% НВ в расчетном слое 0...80 см потребовалось назначать по 2 полива по каждому укосу люцерны. Величина поливной нормы составила m=500 м3/га, по всем экспериментальным площадкам.
Влажность почвы, рис. 2, в верхнем пахотном горизонте, изменялась существенно от 18 % (весовая влажность) в межполивной период до 31 % после полива [4, 5]. В слое почвы 40.80 см, где расположена основная масса корневой системы, колебания влажности почвы были менее существенны и составили 20.15 %.
Площадка S2.1.
45
Рис. 2 - Формирование водного режима расчетного слоя
почвы по вариантам увлажнения.
Оценку эффективности использования муниципальных сточных вод проводили по продуктивности сельскохозяйственной культуры. Результаты полученной урожайности люцерны по 2-му укосу по годам исследований приведены в таблице 1.
_______________________________Таблица 1 - Урожайность люцерны по вариантам опытов_________________________
Варианты поливов Урожайность люцерны по 2- му укосу, т/га
2011 год Прибавка урожайности, % 2012 год Прибавка урожайности, % Средняя по годам исследований
Полив сточной водой 3,46 20,9 4,33 20,9 3,90
Полив сточной водой разбавленной чистой водой 3,09 8,04 3,86 7,80 3,48
Полив чистой водой 2,86 контроль 3,58 контроль 3,22
Получена наибольшая урожайность зеленной массы за один укос люцерны - 3.46 т/га в 2011 году и 4,33 т/га, в 2012 году при одном поливе сточными водами и одном поливе чистой водой. Прибавка урожайности зеленой массы люцерны составила 0,6 ... 0,75 т/га или 20,9 % по сравнению с вариантом полива только чистой водой. При поливе сточными водами разбавленными чистой водой прибавка урожайности для люцерны 2-го - 3- го года жизни составила соответственно 0,23 .0,28 т/га за укос или 8,04 ... 7,8 %.
Литература
1. Васильченко Т. А. Количественная оценка риска возделывания яровой пшеницы в Саратовской области // Вестник СГАУ им. Н. И. Вавилова. - 2009. - №1. - С. 12-16.
2. Васильченко Т. А., Затинацкий С. В. Обоснование необходимости комплексных мелиораций с учетом возможного изменения климата в условиях Нижнего Поволжья// Вестник СГАУ им. Н. И. Вавилова. - 2008. - № 3. - С. 60-62.
3. Кошкин Н. М., Затинацкий С. В., Васильченко Т. А. Автоматизация управления режимом полива сельскохозяйственных культур с учетом погодных условий// Вестник СГАУ им. Н. И. Вавилова. - 2010. - №7. - С. 58-61.
4. Панкова Т. А., Руковичникова А. Н. Определение влажности почвы для регулирования режима орошения сельскохозяйственных культур в условиях Саратовского Заволжья//Научная жизнь. - 2013. - №4. - С.17-24.
5. Затинацкий С. В., Панкова Т. А. Ресурсосберегающая математическая модель нормирования орошения//Научное обозрение. - 2013. - №11. - С.10-12.
Пашинский RR1, Субботина М.Г.2
'Аспирант; 2доктор технических наук, доцент, Г осударственное высшее учебное заведение «Донецкий национальный
технический университет»
ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ НАГРЕВЕ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОГО
КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
Аннотация
В статье исследовано изменение термических напряжений <&> в композите Ni-TiC с содержанием TiC 7-52об.% при t=200...1000°C. Установлено, что значения <&> равны 8,3...10,5 Н/мм2. При t<500°C напряжения возрастают, а при t=500...1000°C - снижаются.
Ключевые слова: композиционный материал, никель, карбид титана, термические напряжения.
Pashynsky V.V.1, Subbotina MG.2
'Postgraduate student; 2D.Sci. (Eng.) Public higher education institution, Donetsk National Technical University
THE STUDY OF THE THERMAL STRESS IN DISPERSION-HARDENED COMPOSITE MATERIAL WHILE HEATING
Abstract
The average thermal stress <a> in composite material Ni-TiC with 7-52vol.% of TiC at 200... 1000°C was studied in the article. It was proved that <&> value was equal to 8,3.10.5 N/mm2. The thermal stress was increasing while temperature was growing up to 500°C, but when temperature gained 500°C the stress began to decrease up to 1000°C.
Keywords: composite materials, nickel, titanium carbide, thermal stress.
Одним из актуальных вопросов проектирования композиционных материалов является исследование локальных напряжений при внешних воздействиях различного вида. Большой интерес представляет установление результирующего влияния изменения объемов элементов неоднородностей (включений). Эти изменения могут быть вызваны различными факторами, например, температурой.
В данной работе были рассмотрены композиционные материалы, состоящие из металлической матрицы и тонкодисперсных тугоплавких частиц, не растворяющихся в основном металле (дисперсно-упрочненные материалы).
Целью работы было установление уровня термических напряжений в зависимости от доли включений карбида к материале при нагреве.
46
