Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ջրափոխանակումը աէրացիայի և գրունտային ջրերի գոտիներում ուղղաձիգ դրենաժի աշխատանքի ֆոնի վրա

Դավեյան, Սևակ Հրաչիկի (2015) Ջրափոխանակումը աէրացիայի և գրունտային ջրերի գոտիներում ուղղաձիգ դրենաժի աշխատանքի ֆոնի վրա. PhD thesis, Հայաստանի ազգային ագրարային համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (4Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (1123Kb) | Preview

      Abstract

      Ոռոգելի հողատարածությունների մելիորատիվ վիճակը անմիջական ազդեցություն է թողնում գյուղատնտեսական մշակաբույսերի աճի և զարգացման վրա: Այդ նկատառումներից ելնելով՝ անհրաժեշտ է դիտարկել հողում ջրափոխանակման խնդիրը և տալ այնպիսի լուծումներ, որոնք կնպաստեն մշակաբույսերից առավելագույն բերքի ստացմանը, ինչը գյուղատնտեսության զարգացման հիմնական գրավականն է:Ատենախոսությունում դիտարկվում է աէրացիայի գոտում ջրափոխանակման եզրային խնդիրը ուղղաձիգ դրենաժի աշխատանքով՝ հաշվի առնելով մակերեսային ջրերի ինֆիլտրացիան: Միաժամանակ քննարկվում է գրունտային ջրերի մակարդակի փոփոխման խնդիրը՝ կախված աէրացիայի գոտում ջրափոխանակման գործընթացից:Նշված խնդիրները առավելապես արդիական են Արարատյան հարթավայրի համար, որոնց լուծումը հնարավորություն կտա կարգավորելու գրունտային ջրերի ռեժիմները հողերի աղակալման, գերխոնավացման և ճահճացման գործընթացները կանխելու նկատառումներով:Հետազոտման նպատակը ոռոգելի հողատարածություններում ջրափոխանակման խնդրի ուսումնասիրությունն է և դրա լուծումը՝ հաշվի առնելով մակերեսային ջրերի ինֆիլտրացիան: Ատենախոսական աշխատանքում դիտարկվել են հետևյալ խնդիրները. Ինֆիլտրվող ջրերի թափանցումը աէրացիայի գոտի: Այստեղ դիտարկվել է ջրափոխանակման գործընթացի մաթեմատիկական արտահայտությունը դիֆերենցիալ հավասարման տեսքով, նրա եզրային պայմանների սահմանումը և ինտեգրումը, արդյունքների ներկայացումը էմպիրիկ բանաձևերով:Գրունտային ջրերի մակարդակի փոփոխումը կախված աէրացիայի գոտում ջրափոխանակման գործընթացից: Այդ գործընթացը ներկայացված է դիֆերենցիալ հավասարումների տեսքով իր սահմանային պայմաններով: Դիֆերենցիալ հավասարումների լուծման արդյունքները գնահատված են՝ կախված ֆիլտրացիոն միջավայրից ջրհանման ռեժիմներից:Հետազոտման օբյեկտ հանդիսանում է Արարատյան հարթավայրը, որտեղ գրունտային ջրերի մակարդակը բարձր է: Այստեղ գրունտային ջրերը ստորերկրյա ճնշումային շերտերի ջրերի և մակերեսային ջրերի հետ գտնվում են հիդրավլիկական կապի մեջ համապատասխանաբար ճնշումային ջրերի վերհոսքով և ինֆիլտ հետազոտության գիտական նորույթը համարվում է. Աէրացիայի և գրունտային ջրերի գոտիներում ջրափոխանակման եզրային խնդրի լուծումը բազմաշերտ ֆիլտրացիոն միջավայրում տեղադրված ուղղաձիգ դրենաժի աշխատանքի ֆոնի վրա:Ինֆիլտրացիոն սնման մոդուլի որոշումը՝ կախված ստորերկրյա ջրերի ջրհանման ռեժիմներից, որոնք ընդհանուր առմամբ ներկայացված են հատուկ բլոկ-սխեմայով և լուծման ալգորիթմական ծրագրով:Ջրաիջեցումից կախված ինֆիլտրացիոն մոդուլի որոշման համար նոր էմպիրիկ բանաձևերի ստացումը՝ կախված մակերեսային և ստորերկրյա ջրերի սնումից: Рост и развитие сельскохозяйственных культур во многом зависит от мелиоративного состояния земельных угодий. Исходя из мотивировки, необходимо рассмотреть задачу водообмена в почве и предоставить такие решения, которые способствовали бы получению максимального урожая культур, что является основным залогом развития сельского хозяйства. В основном, на территории нашей республики засоленные и переувлажненные почвы распространены в Араратской долине, занимая почти половину ее территории. Основная причина засоления и переувлажнения почв – это повышенный уровень грунтовых вод, что обусловлено как нарушением режима орошения, вследствие чего остаточные воды инфильтрируют и доходят до горизонта грунтовых вод, так и подъемом вод из подземных напорных пластов.В Араратском артезианском бассейне есть два таких напорных пласта – нижний и верхний, над которыми расположена зона грунтовых вод. Все вышеупомянутые водоносные горизонты гидравлически связаны. Из вышесказанного можно сделать вывод, что для регулирования уровня грунтовых вод необходимо соблюдать режим орошения культур и рационально использовать подземные напорные воды. Целью диссертационной работы является исследование задачи водообмена на орошаемых земельных угодьях и ее решение с учетом инфильтрации поверхностных вод, включая оценку изменения уровня грунтовых вод взависимости от водообмена.В зоне активного водообмена, которая охватывает напорные и безнапорные водоносные пласты, наблюдается неустановившееся движение подземных вод, что обусловлено изменением величин интенсивности инфильтрации поверхностных вод и испарением.В рамках темы были выдвинуты и решены следующие задачи:Поступление инфильтрационных вод в зону аэрации. Здесь рассмотрено математическое выражение процесса водообмена, в виде дифференциального уравнения, определение его граничных условий, с предоставлением результатов эмпирическими формулами. Изменение горизонта грунтовых вод в зависимости от процесса водообмена в зоне аэрации. Данный процесс представлен в виде дифференциальных уравнений, с его граничными условиями. Оценка решений граничных условий и результатов дана в зависимости от режимов откачки воды из фильтрационной среды.Упомянутые задачи являются особо актуальными для Араратской долины, решение которых даст возможность урегулировать уровень грунтовых вод, с целью предотвращения засоления, переувлажнения и заболачивания почв.Решение краевой задачи водообмена в зонах аэрации и грунтовых вод на фоне работы вертикального дренажа, заложенного в многослойной фильтрационной среде; Определение модуля инфильтрационного питания, в зависимости от режимов откачки подземных вод, который представлен, в основном, специальными блок-схемой и программой алгоритмического решения; Получение новых эмпирических формул для определеня модуля обусловленной понижением уровня воды инфильтрации, в зависимости от питания поверхностными и грунтовыми водами. Для решения задачи водообмена в зонах аэрации и грунтовых вод, при различных режимах откачки из многослойной фильтрационой среды, применяли принципы математического моделирования. Поскольку значения горизонта грунтовых вод и инфильтрационного модуля являются заранее неизвестными величинами, то решение общей задачи водообмена в зонах аэрации и грунтовых вод проводилось методом итерации. Для решения краевой задачи водообмена составлена компьютерная программа WATEXCH на языке программирования C++. На основе расчетных данных получены эмпирические формулы, которые дают возможность определить значения модуля инфильтрации для соответствующих горизонтов пластов, в зависимости от величин снижения уровня воды и соответствующих исходных данных территории при различных режимах откачки воды. Имея инфильтрационный модуль, выяснены расчетные формулы понижения воды в зоне аэрации, под воздействием водообмена, при откачке воды только из верхнего напорного водоносного слоя, с предоставлением их качественной оценки путем сравнения с данными опытной откачки. В результате расчетов выявлено, что, в случае применения расчетных формул, ошибка при сравнении с опытными данными не превышает 10%.Для проведения расчетов составлена отдельная подпрограмма PRSARC HID на языке программирования C++, с помощью которой возможно определить значения понижения уровня воды в заданных гидрогеологических условиях при различных режимах откачки воды из водоносных горизонтов. Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе, позволяют сделать следующие выводы: Для решения краевых задач водообмена в зоне аэрации следует применять представленные в диссертации расчетные формулы и методы. Результаты научного исследования применимы для решения задач по определению модуля инфильтрационного питания и снижения уровня воды, с использованием приведенных в диссертационной работе методов и компьютерной програмы. Для определения взаимосвязи инфильтрации поверхностных вод и снижения уровня воды следует применять полученные эмпирические уравнения.Результаты исследования по общим положениям нашли применение в проектах ЗАО“ Армводпроект институт". The growth and development of crops greatly depend on the ameliorative condition of farmlands. Under this motivation it is necessary to consider the problem on soil water cycle and submit such solutions which can provide the crops maximal yield that is the key prerequisite of the agriculture development. In general, on the territory of our Republic the salinе and over wet soils are widespread on the Ararat valley occupying almost half of its territory. The main reason of soil salinization and over wetting is the high level of ground waters caused both by the irrigation regime violation, due to which the residual waters infiltrate reaching the ground water aquifer, and water lifting from the subterranean confined aquifers. There are two of such confined aquifers in the Ararat artesian basin – lower and upper, over which the ground water zone locates. The all abovementioned water-bearing aquifers are hydraulically connected. Considering the abovementioned we can come to conclusion that in order to control the groundwater level it is necessary to follow the irrigation regime and rationally use the subterranean pressure waters. The thesis aim is to investigate the problem of water cycle on the irrigated farmlands and provide its solution taking into account the surface water infiltration, as well as estimate the variation of ground water table subject to the water cycle. In the zone of active water cycle that includes confined and unconfined water bearing beds, there is observed unsteady subterranean water flow due to the variation of values of surface water infiltration rate and evaporation. Within the scope of the theme the following problems were raised and solved: Penetration of infiltrating waters into the aeration zone. Herein, we consider the mathematical expression of water cycle process in the form of differential equation, determination of boundary conditions and submission of the results by the empiric formulas. Variation of ground water table subject to the water cycle process in the aeration zone. This process is presented in the form of differential equations, including its boundary conditions. The solutions on boundary conditions and the results were evaluated subject to the regimes of water pumping from the filtration medium. The mentioned problems are actual especially for the Ararat valley, the solutions of which can enable the regulation of ground water table in order to prevent soil salinization, overwetting and waterlogging of lands. The research novelty implies the following: Solution of boundary problem on water cycle in aeration zone and ground waters against the background of the operation of vertical drainage embedded in the multilayer filtration medium; Determination of infiltration recharge modulus subject to the regimes of the subterranian waters, which, in general, is presented by theblock-diagram and algorythm solution program; The deduced empiric formulas for determing depression-dependent infiltration modulus subject to the recharge by the surface and ground waters.To solve the problem on water cycle in the zones of aeration and ground waters at different regimes of water pumping from the multilayer filtration medium, we use the principles of mathematical modelling. Since the values of the ground water level and infiltration modulus are not predetermined ones, thus the general problem on the water cylcle in the zones of aeration and ground waters is solved by iteration method. In order to solve the boundary problem we draw up WATEXCH computer program in C++ programming language. Based on the design data we obtain the empiric firmulas that enable the calculation of infiltration modulus for the relevant aquifers of beds subject to the values of water depression and baseline data of the area at different regimes of water pumping. Having the infiltration modulus, we find out the design formulas of water depression in the aeration zone under water cycle condition, in case of water pumping only from the upper layer of confined aquifer, including submission of their qualitative assessment by comparison with the data of test pumping. The calculation results reveal that, in case of using the design formulas, the error at comparing with the test data does not exceed 10%. For calculations we draw up a separate subprogram PRSARC HID in C++ programming language with the help of which one can determine the values of water depression under specified hydro geological conditions at different regimes of water pumping from water bearing beds. The rusults of the research conducted in the thesis allow drawing up the following conclusions: To solve the boundary problems on water cycle in aeration zone we recommend application of design formulas and methods submitted in the thesis. To use the research results for solving the problems on determining the infiltration recharge modulus and water depression level with the help of the methods and computer program presented in the thesis. To determine the correlation between the infiltration and water depression level it is proposed to use the obtaine empiric equations. The research results оn general statements have found their application in the projects of the «HayJrNakhagits Institute CJSC.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Водный обмен в зонах аэрации и грунтовых вод на фоне вертикального дренажа. Water cycle in the zones of aeration and ground waters against the background of vertical drainage operation.
      Uncontrolled Keywords: Давеян Севак Грачикович, Daveyan Sevak
      Subjects: Agriculture
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 03 Feb 2016 15:06
      Last Modified: 05 Feb 2016 13:47
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/709

      Actions (login required)

      View Item