Тема 7.Інформаційно-обчислювальна система (іос) «Полив-2»

20.11.2005 21:37

Розробник Інститут гідротехніки і меліорації 3022, Україна, Київ, Васильківська,37 факс: (044)263-40-01 e-mail: igim@creator.ukrsat.com Автори В.П.Остапчик, Л.А.Філіпенко, В.А.Бабич, 0.1. Жовтоног

ЮС "Полив-2" призначається для оперативного управління режимами зрошення сільськогосподарських культур у господарствах за допомогою інформаційного та програмного забезпечення, розробленого для персональних ЕВМ класу ІВМ РС ХТ/АТ і відповідає світовим стандартам. Аналогів у вітчизняної меліоративної науці немає. ЮС "Полив-2" вирішує задачі прогнозування динаміки волого запасів у ґрунті на наступну декаду, призначення оптимальних норм та строків поливів сільськогосподарських культур, оптимізації графіку поливів за дефіциту води. Розрахунки виконуються один раз на тиждень. Модифікація ЮС "Полив-2У" призначається для експлуатації на зрошувальних системах лісостепової зони. У складі системи, крім традиційних задач, реалізовані методика непрямого водообліку на основі кількості годин роботи дощувальної техніки та методика оперативної і сезонної оцінки ефективності водокористування. Система впроваджується протягом останніх років на зрошувальних системах Херсонської, Миколаївської, Одеської, Запорізької, Черкаської областей та Автономної Республіки Крим на загальній площі 450 тис. га. ЮС "Полив-2" може бути впроваджена на всій зоні зрошення України. Впровадження ЮС "Полив-2" дає змогу оптимізувати розподіл обмежених водних та енергетичних ресурсів для підтримання сприятливого водозабезпечення сільськогосподарських культур у найбільш відповідальні фази їхнього розвитку. Економічний ефект від впровадження системи у господарствах зони зрошення,— збереження зрошувальної води, (100—-150 м куб/га за сезон) та електроенергії (40—50 кВт.г/га). Джерело детальної інформації — Інститут гідротехніки і меліорації УААН .

Аналіз розвитку та досвід впровадження ІОС планування зрошення в Україні свідчить, що розробка кожного наступного покоління систем все більше відповідає принципам та вимогам адаптивного екологічно безпечного зрошення. Так, розроблена нами на початку 90-х років ресурсозаощадна версія ІОС оперативного планування зрошення – ІОС "Полив-2" дає змогу реалізувати оптимальні екологічно безпечні, водозберігаючі та грунтозберігаючі режими зрошення сільськогосподарських культур. Для реалізації відповідних типів режимів зрошення удосконалено нормативно-довідкову базу та модельний комплекс системи. При розрахунку динаміки вологості грунту враховуються закономірності відбору вологи коренями рослин з шарів грунту нижче розрахункового. У складі ІОС удосконалені також моделі розрахунку підживлення кореневмісного шару грунту близькими грунтовими водами та визначення випаровування з водної поверхні за методами Р.О. Баєра, С.І. Харченка та М.М. Іванова.

За замовленням Держводгоспу України та Черкаського УМС у 1998 р., нами було розроблено удосконалену модифікацію системи оперативного планування зрошення ІОС "Полив-2У", яка поєднує рекомендації з призначення норм і строків поливу на кожному полі господарства з непрямим водообліком за фактичним часом роботи дощувальної техніки та аналізом використання водних, енергетичних ресурсів та добрив. При цьому за допомогою ІОС паралельно виконуються розрахунки поливів за фактичними поточними умовами та в імітаційному режимі, коли вважається, що всі поливи та агротехнічні заходи виконують згідно з рекомендаціями.

Розроблені модифікації ІОС оперативного планування зрошення перевірялись нами у дослідно-виробничих умовах півдня України. Результати імітаційних розрахунків та дослідно-виробнича перевірка системи ІОС “Полив-2” свідчать про підвищення точності розрахунку динаміки вологості грунту, призначення строків та норм поливів та забезпечення певного водозбереження порівняно з попередньою версією системи. У ході виробничих приймальних випробувань ІОС “Полив-2” оцінювались якість вирішення окремих функціональних завдань системи.

У результаті аналізу даних розрахунку динаміки вологості та контрольних вимірювань термостатно-ваговим методом на 154 ділянках у АР Крим, 10 ділянках Херсонської області та 20 ділянках Одеської області, встановлено, що відносна похибка визначення вологозапасів у складі ІОС "Полив-2" не перевищувала ±±10% (при довірчій імовірності 0,85).

Аналіз точності прогнозу метеорологічних умов, що був виконаний за поливний сезон 1995р. за даними спостережень у Сакському УЗС свідчить, що відхилення добових величин прогнозної випаровуваності розрахованих за ІОС "Полив-2" порівняно з фактичними даними вимірювань з випаровувача ГГІ-3000 не перевищували ±±9% .

У цілому за поливний період відхилення прогнозованої величини випаровуваності від фактичних її значень становили за новою версією 2%, за попередньою – 16%. При цьому відхилення планових строків початку поливів визначених за ІОС "Полив-2" не перевищували ±±3 доби строків, розрахованих за фактичними метеорологічними умовами.

Розрахована величина поливних норм змінювалась у межах 35 - 50 мм та коригувалась згідно з обраними типами режимів зрошення (оптимальні, водозберігаючі, грунтозберігаючі).

Аналіз впровадження ІОС "Полив-2" показав, що внаслідок об'єктивних та суб'єктивних факторів 100%-го виконання рекомендацій не було досягнуто в жодному з господарств. Але навіть за умов значного дефіциту ресурсів в окремих господарствах, відповідно до рекомендацій ІОС "Полив-2", було виконано до 70% поливів, що сприяло підвищенню ефективності зрошуваного землеробства та раціональному використанню обмежених водно-енергетичних ресурсів.

Для оцінки ефективності виконання максимально можливого за умов сучасного виробництва числа рекомендованих поливів нами було розроблено спеціальну методику, що дає змогу порівнювати рівень використання водних та енергетичних ресурсів та імовірні втрати або приріст врожаїв при різних рівнях виконання рекомендацій ІОС "Полив-2". Для цього використовуються два варіанти розрахунку планів поливу: 1 - реальний (виробничий); 2 - ідеальний (імітаційний, який передбачає виконання всіх рекомендованих поливів). За першим варіантом розрахунків визначається фактичний відсоток виконання рекомендацій у господарстві та відсоток виконання рекомендацій з числа фактично виконаних поливів.

Загальні втрати від невиконання рекомендацій у кожному господарстві визначаються на основі розрахунку потенційного додаткового економічного прибутку, який може бути отриманий у разі 100%-го виконання рекомендацій. Тоді, ефект від впровадження системи у конкретному господарстві визначається як різниця між потенційно можливим додатковим прибутком від зрошення у господарстві з максимальним відсотком виконання рекомендацій системи та потенційним прибутком від використання системи у даному господарстві.

Для визначення потенційного прибутку від впровадження ІОС спочатку для базового (ідеального) та фактичного варіанту планування зрошення визначається планова водоподача, необхідні для її реалізації витрати електроенергії та за моделями зв'язку "врожай - вологозабезпеченість" розраховуються втрати врожаю сільськогосподарських культур порівняно з його проектним рівнем.

У результаті оцінки ефективності впровадження ІОС "Полив-2" у трьох господарствах Сакського району АР Крим, за розробленою нами методикою, встановлено, що навіть у складних умовах сучасного виробництва використання ІОС забезпечує економію до 30% водних та 34% енергетичних ресурсів, що при дефіциті водно-енергетичних ресурсів сприяє зменшенню недоборів врожаїв від недополивів та мінімізації розвитку негативних екологічних наслідків.

Враховуючи результати виробничих приймальних випробувань, міжвідомча приймальна комісія, рекомендувала ІОС “Полив-2” до широкого впровадження на зрошувальних системах у степовій та лісостеповій зонах України на будь-яких рівнях управління зрошенням (область, район, господарство). У 1996 - 1998 рр. площі впровадження системи сягали 500 тис. га.

Для подальшої реалізації методів планування адаптивного екологічно безпечного зрошення нами запропоновано розробку ІОС стратегічного планування зрошення з використанням еколого-економічних критеріїв для оцінки альтернативних стратегій ведення зрошення.

Для створення нової модифікації ІОС оперативного планування зрошення пропонується поширити склад функціональних задач системи та використати результати досліджень з розвитку теорії планування адаптивного екологічно безпечного зрошення та удосконалених модельного комплексу та системи прийняття рішень планування внутрішньогосподарського водорозподілу. Визначено перспективу створення контрольно-вимірювальної підсистеми для адаптації параметрів природних процесів до поточних умов ведення зрошення та розвитку сучасних комп'ютерних мереж зв'язку між користувачами та групами впровадження системи.

На основі вивчення закордонного досвіду та аналізу сучасного стану зрошення земель в Україні у нових економічних умовах розглянуто напрями удосконалення організації управління зрошенням, реалізація яких дає можливість поєднати інтереси держави, землекористувачів та управлінь зрошувальними системами. Запропонована організаційна структура управління зрошенням передбачає у своєму складі роботу консультативно-сервісної служби, яка поряд з комплексом послуг з експлуатації зрошувальних систем надає рекомендації з планування технологій зрошуваного землеробства, у тому числі на основі впровадження ІОС планування адаптивного зрошення.