Глава 26

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА

ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

В УСЛОВИЯХ РАЗВИТОЙ ВОДНОЙ ЭРОЗИИ ПОЧВ

26.1. ПОСТАНОВКА И ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗАДАЧИ

Основные элементы комплекса противоэрозионных мероприя­тий — организационно-хозяйственные, агротехнические, лесоме­лиоративные и гидротехнические.

В организационно-хозяйственных мероприятиях главное место занимают севообороты. Введение и освоение системы севооборо­тов в хозяйствах с развитой эрозией почв должны проводиться в тесной связи с проектированием и осуществлением других эле­ментов противоэрозионного комплекса.

Все элементы комплекса противоэрозионных мероприятий должны быть взаимно согласованы. Например, различная струк­тура посевных площадей в хозяйствах, типы и виды севооборотов требуют неодинаковой противоэрозионной агротехники. Если в период весеннего снеготаяния почвозащитная способность мно­голетних трав и озимых может быть повышена щелеванием посе­вов, то на зяби требуются глубокая пахота, лункование, устрой­ство микролиманов и т. д.

Таким образом, в районах с развитой водной эрозией почв тре­буется проектировать такую систему севооборотов, которая, со­гласуясь с другими элементами комплекса противоэрозионных мероприятий и особенностями территории землеустраиваемых хо­зяйств, обеспечивала бы защиту почв от эрозии, восстанавливала их плодородие и способствовала производству продукции с мак­симальной экономической эффективностью. При этом необходи­мо укладываться в имеющиеся земельные, трудовые и материаль­но-денежные ресурсы.

Разделим все переменные на следующие группы:

X/, ] е <2₁ —площади севооборотов с различным чередованием сельскохозяйственных культур;

566

^хр У^е (2₂~^виДы ^и площади агротехнических мероприятий, включая внесение удобрений;

X/,У^е Сз — виды и площади лесополос;

*/, У'е 04 ^— площади гидротехнических противоэрозионных со­оружений (0 = 0! и 02 и (?з^и Ш-

Целевая функция

.2Г= ^СуХу—>тах, Уей

где С] — чистый доход от проведения единицы у-го мероприятия.

Основные ограничения:

1. По площади пашни:

У ей Уебз -/е@4

где Р—площадь пашни.

2. По обеспечению пропорциональности между структурой се­ вооборотов и агротехническими мероприятиями:

-X ^а//*у+ Х^у =0, /еЛ/,-, Уей Уей

где а,у — доля /-го агрофона ву-й схеме чередования культур; ;'е М₁ —число агро-фонов, на которых возможна различная противоэрозионная агротехника.

Например, при решении задачи в районах, где эрозия проявля­ется в период весеннего снеготаяния, будут иметь место следую­щие агрофоны: зябь, многолетние травы и озимые. Допустим, в хозяйстве возможны три схемы чередования культур с площадями *ь ^хъ ^хз, ^в которых доля зяби в период весеннего снеготаяния рав­на соответственно 0,4; 0,8; 0,5. На зяби будут проводиться: обыч­ная агротехника х₄, лункование х₅, вспашка с почвоуглублением х₆, бороздование х₇. Чтобы сбалансировать агротехнические про-тивоэрозионные мероприятия и площадь зяби в севооборотах, можно записать

х₄ + х₅ + Хб + х₇ = 0,4х) + 0,8x2 + 0,5х₃, или

— 0,4х) — 0,8х₂ — 0,5х₃ + х₄ + х₅ + х₆ + х₇ = 0.

Аналогично записывают ограничения по другим агрофонам.

567

3. По возможной и целесообразной площади проведения от­ дельных мероприятий:

х_;<Р_;,уе б,/6 М_ъ

где М₂ — число площадей, на которых проводят отдельные мероприятия.

4. По задержанию стока, вызывающего эрозию почв:

/< 2Р;Ху<Д

где /—объем стока, вызывающего эрозию почв, тыс. м³; Ь — общий сток с рас­сматриваемой территории, тыс.м³; р,- — водозадерживающая способность едини­цы противоэрозионного мероприятия у-го вида.

5. По поддержанию положительного баланса гумуса в почве:

Уеб1 УеЙ4

где 1_} — вынос (минерализация) гумуса под культурами, т с 1 га; Л,-— вынос гумуса в процессе смыва почв, т с 1 тыс.м³; х_г — количество гумуса, необходимое для поддержания в почве его положительного баланса (или приобретаемые органи­ческие удобрения в пересчете на гумус); В— общее количество имеющихся орга­нических удобрений в пересчете на гумус, т.

6. Ресурсные ограничения (по труду, материально-денежным средствам, удобрениям и т. д.):

^аух_]<А₁,1<=М₃, НО

где а у — норма затрат ресурсов /-го вида на проведение у-го мероприятия; Л,- — объем /-го ресурса; Л/₃ ^— множество видов ресурсов.

7. По плану производства продукции:

Хсо_/уХу>И_/,/еМ₄,

Уе<2 •

где ш,у — выход продукции /-го вида с 1 га у-го севооборота; V, — объем гарантиро­ванного производства продукции /-го вида; М₄ — множество видов продукции.

8. Условие неотрицательности переменных:

х,->0, х_г>0.

Дополнительно могут формулироваться условия по рекоменду­емым размерам севооборотов, экономической эффективности ка­питальных вложений в борьбу с эрозией почв. Методика построе­ния этих ограничений рассмотрена в предыдущих разделах.

568

26.2. ОСОБЕННОСТИ ПОДГОТОВКИ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ И ПРИМЕР РЕШЕНИЯ

Составим матрицу основных переменных и главных ограниче­ний, отражающих специфику постановки данной задачи. Для это­го рассмотрим следующий пример.

На земельном массиве площадью 1477 га необходимо запроек­тировать комплекс противоэрозионных действий, включающих организацию севооборотов, проведение агротехнических, лесоме­лиоративных и гидротехнических мероприятий.

Состав переменных данной задачи, учитывающий ограничения 1—5, приведен в матрице (табл. 181).

Результаты решения задачи показаны в таблице 182. Из табли­цы видно, что для задержания эрозионно опасного стока на выде­ленном земельном массиве необходимо разместить два севооборо­та, провести агротехнические противоэрозионные мероприятия, построить 70 пог. м водозадерживающих валов и сложные гидро­технические сооружения для безопасного сброса 494 тыс. м³ воды.

На данном массиве намечается также закладка 16,8 га водорегу­лирующих и 12,6 га приовражных и прибалочных лесополос.

Чистый доход от осуществления противоэрозионных меропри­ятий будет максимальным и составит 396,8 тыс. руб.

Особенности подготовки исходной информации для решения задачи заключаются в следующем. В состав переменных включают неизвестные, характеризующие площади различных схем чередо­вания сельскохозяйственных культур, виды и площади агротехни­ческих лесомелиоративных и гидротехнических противоэрозион­ных мероприятий. Причем если при проектировании севооборо­тов основная информация имеется в технологических картах воз­делывания сельскохозяйственных культур, справочниках и других нормативных материалах по планированию сельского хозяйства, то при установлении экономических характеристик других эле­ментов комплекса противоэрозионных мероприятий получение такой информации затруднено.

Поэтому для облегчения расчетов по проектированию проти­воэрозионных мероприятий нами подготовлены ориентировоч­ные нормативы, которые можно использовать при решении дан­ной задачи (табл. 183).

Для установления объемов агротехнических противоэрози­онных мероприятий используют материалы полевого землеуст­роительного обследования территории хозяйства. При этом учитывают следующие особенности противоэрозионной агро­техники.

Глубокая обработка почвы (вспашка, рыхление) необходима в основном на пологих односкатных склонах, на зяби с несмытыми или слабосмытыми почвами крутизной 3—6°.

Щелевание и кротование используют для улучшения впитыва-

569

1Л -О

О