Разработка математических моделей прогноза эрозионных процессов и проектирование противоэрозионных технологий на склоновых землях
Диссертация
Разработана математическая модель пространственного прогноза эрозионных процессов методом кригинга. Разработаны алгоритм и пакет прикладных программ для построения прогнозных карт пространственного распределения ПЭС в изолиниях (или других величин, имеющих свойства регионализованной переменной). Показано, что метод кригинга позволяет существенно снизить стандартную ошибку оценки ПЭС по сравнению… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
- 1. 1. Методы прогнозирования эрозионных процессов
- 1. 2. Методы оценочно-прогнозного картографирования на ЭВМ
- 1. 3. Условия функционирования сельскохозяйственных машин и агрегатов на склоновых землях
- 1. 4. Цель и задачи исследования
- 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПРОГНОЗА ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТОДОМ КРИГИНГА
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Теоретические предпосылки пространственного прогноза эрозионных процессов методом кригинга
- 2. 3. Разработка алгоритма пространственного прогноза эрозионных процессов методом кригинга
- 2. 4. Экспериментальная проверка метода кригинга
- 2. 5. Выводы по главе
- 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ПРОГНОЗА ЭРОЗИИ
- 3. 1. Постановка задачи
- 3. 2. Математические модели интенсивности дождевых осадков и стока
- 3. 2. 1. Математическая модель интенсивности дождевых осадков
- 3. 2. 2. Математическая модель дождевого стока
- 3. 3. Математическая модель стока твердых осадков
- 3. 4. Математическая модель временного прогноза характеристик стока
- 3. 5. Алгоритм временного прогноза характеристик стока и результаты исследований
- 3. 6. Математическая модель прогноза смыва почвы и результаты расчета
- 3. 7. Влияние способов почвозащитной механизированной обработки на некоторые эрозионные свойства почвы
- 3. 8. Выводы по главе
- 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАРТОСОСТАВЛЕНИЯ НА ЭВМ
- 4. 1. Постановка задачи
- 4. 2. Математическая модель составления эрозионных карт местности
- 4. 3. Определение площадей фигур на карте
- 4. 4. Выводы по главе
- 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РАЦИОНАЛЬНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
- 5. 1. Постановка задачи.,
- 5. 2. Методика оценки смыва почвы со склона и с отдельных его участков
- 5. 3. Результаты расчета смыва почвы со склона
- 5. 4. Методика оптимизации ширины участка для комплекса агрегатов по используемой технологии и практические рекомендации
- 5. 5. Выводы по главе
Список литературы
- Безрукова H.A. Морфология полей фронтальных осадков // Метеорология и гидрология. — 1991. — № 10. — с. 11 — 19.
- Берлянт A.M. Картографический метод исследования. — М.: Изд-во МГУ, 1978. —255 с.
- Бобровицкая H.H. Графоаналитическая модель формирования стока наносов с распаханных склонов // Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда, т. 10. — Русловые процессы и наносы, кн. 2. Л., 1986. — с. 126 — 134.
- Бугаевский Л.М., Портнов A.M. Некоторые способы предсказания случайных процессов при решении задач по одиночным космическим снимкам // Известия вузов, 1981, № 5, с. 89 — 94.
- Борисоник З.Б. и др. Особенности формирования и трансформации запасов влаги в обыкновенных черноземах Украины в зимний период // Почвоведение. — 1989. — № 8. — с. 47 — 53.
- Васмут A.C., Бугаевский Л. М., Портнов A.M. Автоматизация и математические методы в картосоставлении: Учеб. пособие для вузов. — М.: Недра, 1991. —391 с.
- Великанов М.А. Динамика русловых потоков. — т. 1, — М.: Гостехиздат, 1954. — 323 е.- т. 2, — М.: Гостехиздат, 1955. — 323 с.
- Виленский Д.Г. Свойства почв, определяющие податливость их эрозии и методы исследования этих свойств // Борьба с эрозией почв в СССР. — М.-Л.: Изд. АН СССР, 1938. — с. 111 — 129.
- Вознесенский A.C., Арцруни А. Б. Влияние физико-химических свойств почв на поверхностный смыв // Борьба с эрозией почв в СССР. — М.-Л.: Изд. АН СССР, 1938. — с. 131 — 153.
- Глобус A.M. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологических математических моделей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 427 с.
- Гончаров В.Н. Движение наносов. — М.-Л.: ОНТИ, 1938. — с. 312.
- Гончаров В.Н. Основы динамики русловых потоков. — Л.: Гидрометео-издат, 1954. — 452 с.
- Горелова В.Л., Мельникова E.H. Основы прогнозирования систем. — М.: Высш. шк., 1986. — 287 с.
- Гришанин К.В. Теория руслового процесса. — М.: Изд-во Транспорт, 1972. —216 с.
- Губанов М.Н. Использование вероятностной модели проявления линейной эрозии при оценочно-прогнозном картографировании. // Новые методы в тематической картографии: / Под ред. К. А. Салигцева. — М.: Изд-во МГУ, 1978 — 128 с. Сб.ст.
- Гуссак В.Б. Изучение процессов смыва и эрозии в лотке // Почвоведение.1. — 1945. — с. 27 — 39.
- Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам. Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1985. — 304 с.
- Дикинов Х.Ж., Шагудов В. М. К вопросу расчета глубины промерзания влажного грунта, покрытого снегом // Труды Высокогорного Геофизического института. — Л. :Гидрометеоиздат, 1973, вып. 18, с. 19 — 25.
- Дэвис Дж. С. Статистический анализ данных в геологии. Пер. с англ. В 2 кн. Пер. В.А. Голубевой- Под ред. Д. А. Родионова. Кн. 1. — М.: Недра, 1990.319 с- Кн. 2. — М.: Недра, 1990. — 427 с.
- Журавель В.Ф. Обоснование технологии противоэрозионной обработки почв с учетом методов прогнозирования стока и использования машинных комплексов // Труды Ставропольского НИИСХ, — Ставрополь, 1982. — с. 78−91.
- Завьялов Ю.С., Квасов Б. И., Мирошниченко В. Л. Методы сплайн-функций. — Л. — М.: Наука, Гл. ред. ф.-м. лит-ры, 1980. — 352 с.
- Завьялов Ю.С., Леус В. А., Скороспелов В. А. Сплайны в инженерной геометрии. — М.: Машиностроение, 1985. — 224 с.
- Заславский М.Н. Эрозия почв. — М.: Мысль, 1978. — 245 с.
- Заславский М.Н. Эрозиоведение. Основы противоэрозионного земледелия. — М.: Высшая школа, 1987. — 376 с.
- Иванова A.A., Румянцев В. А., Делеур М. С. Математическое моделирование процесса снеготаяния для расчета гидрографов половодья // Труды ГГИ, вып. 211, — Л.: Гидрометеоиздат, 1973. — с. 105 — 111.
- Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР / Чувашский СХИ- Н. руководитель работы Максимов И. И., ДСП., — Чебоксары, 1993. —67 с.
- Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР (в 2-х томах) / Чувашский СХИ- Н. руководитель работы Максимов И. И., ДСП., — Чебоксары, 1994. — 89 с.
- Изучение, прогнозирование и разработка рекомендаций по борьбе с эрозионными процессами на территории Чувашской Республики: Отчет по НИР (в 2-х томах) / Чувашская ГСХА- Н. руководитель работы Максимов И. И., ДСП., — Чебоксары, 1995. — 70 с.
- Караушев A.B. Речная гидравлика. — Л.: Речиздат, 1969. — 416 с.
- Комаров В.Д. Исследование водопроницаемости мерзлой почвы // Метеорология и гидрология. — 1957. — № 2. — с. 10 — 18.
- Комаров В.Д. Лабораторные исследования водопроницаемости мерзлой почвы // Труды ЦИПа, 1957, вып. 54. — с. 3 — 42.
- Кондратьев С.А. Гидродинамическое моделирование водноэрозионных процессов на склонах и малых водосборах // Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда. Т. 10. — Русловые процессы и наносы, кн. 2. — Л., 1986, с. 134—141.
- Конке Г., Бертран А. Охрана почвы. Пер с англ. под ред. С. С. Соболева. — М.: Изд-во с.-х. лит., 1962. — 343 с.
- Коровникова В.В. Исследование скорости склонового стекания в начальный период снеготаяния: Дисс. к.т.н. — М., 1955. — 143 с.
- Кормщиков А.Д. Механизация обработки почвы на склонах. — Чебоксары: Чувашское кн. изд-во, — 1981. — 128с.
- Кормщиков А.Д., Максимов И. И. Исследование и внедрение орудий для безотвальной обработки почвы. — В 2-х т., т.1: Отчет по теме 03.13.9. — Гос. per. № 79 037 347- Инв. №Б 855 422. — Чебоксары, 1980. — 87 е.-
- Кузьмин П.П. Процесс таяния снежного покрова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1961, — 345 с.
- Кулик В.Я. Физика инфильтрации воды в мерзлую почву // Метеорология и гидрология. — 1977. — № 1. — с. 70 — 75.
- Ларионов Г. А. Эрозия и дефляция почв. — М.: Изд-во МГУ, 1993. -200 с.
- Магомедова A.B. Прогноз эрозионных процессов и транспорта наносов: Дисс.. д.т.н. — Махачкала, 1982. — 426 с.
- Максимов И.И. Прогноз эрозионных процессов, техника и технология для обработки склоновых земель: Дисс.. д.т.н. — Чебоксары, 1996. — 325 с.
- Максимов И.И., Сироткин В. М. Энергетический подход к изучению эрозионных процессов // Повышение эффективности вузовской науки и улучшение качества подготовки специалистов с высшим образованием: Сборник тезисов. — Чебоксары, 1990.
- Максимов И.И., Малов A.A. Автоматизированное картирование гидрофизических и эрозионных свойств почвогрунтов в изолиниях // Земельный фонд Чувашской Республики и его современное состояние. — Чебоксары, 1995. — с. 46 — 48.
- Максимов И.И., Сироткин В. М. Энергетическая оценка водной эрозии почв с учетом инфильтрации // Труды Чувашского СХИ, том 11, вып. 3, — Чебоксары, 1995. — с. 60 — 65.
- Маккавеев В.М., Коновалов И. М., Гидравлика. — M.-J1.: Речиздат, 1940.— 644 с.
- Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. — М.: Изд-во АН СССР, 1955. —346 с.
- Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. — М.:Изд-во МГУ, 1986.- 264 с.
- Максимов И. И., Малов А. А. Применение ЭВМ для прогноза стокоформирующих осадков // Проблемы использования ресурсов агропромышленного производства. — Чебоксары, 1998. — с. 84 — 85.
- Малов А. А., Максимов И. И. Автоматизация составления карт для прогнозирования эрозионных процессов // Труды Чувашской государственной сельскохозяйственной академии, том 12, вып. 3. — Чебоксары, 1997. — с. 55 —57.
- Малов А. А., Максимов И. И. Алгоритм временного прогноза стокоформирующих осадков // Информационный листок Чувашского ЦНТИ № 80−98. — Чувашский ЦНТИ, 1998.
- Малов А. А. Алгоритм прогноза смыва почвы // Информационный листок Чувашского ЦНТИ № 82−98. — Чувашский ЦНТИ, 1998.
- Малов А. А., Максимов И. И. Алгоритм пространственного прогноза эрозионных процессов // Информационный листок Чувашского ЦНТИ № 8598. — Чувашский ЦНТИ, 1998.
- Малов А. А., Максимов И. И. Алгоритм составления эрозионных карт местности // Информационный листок Чувашского ЦНТИ № 79−98. — Чувашский ЦНТИ, 1998.
- Малов А. А. Математическая модель прогноза водной эрозии // Известия Национальной академии наук и искусств Чувашской Республики. — 1997. — № 5 —с. 105 — 108.
- Малов А. А., Максимов И. И. Получение и применение цифровых прогнозных карт эрозионных процессов // Экологический вестник Чувашской Республики, вып. 19. —Чебоксары, 1998. — с. 10.
- Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики. — М.: Мир, 1968. — 408с.
- Методические указания по проектированию систем почвозащитного земледелия для районов распределения водной и водно-ветровой эрозии почв Европейской территории страны. Утверждены НТС Госагропрома СССР 29.10.86. М.: Агропромиздат, 1986, — 50 с.
- Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. — М.: Колос, 1970. — 240 с.
- Мирцхулава Ц.Е. Основы физики и механики эрозии русел. — Д.: Гидро-метеоиздат, 1988. — 303 с.
- Михайлина В.И. Агротехнические способы защиты почв от эрозии в европейский странах. — М.: Агропромиздат, 1979. — 48 с — (Обзорная информация).
- Мишин П.В., Хузин В. Х. Практикум по эксплуатации машинно-тракторного парка. —Чебоксары, 1999. — 110 с.
- Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. — Томск: МП «РАСКО», 1991. — 272 с.
- Научные основы мониторинга земель Российской Федерации. М.: Изд-во АПЭК, 1992. — 176 с.
- Неумывакин А.Ю. Цифровая модель рельефа при прогнозировании на ЭВМ // Земледелие. — 1989. — № 3. — с. 64 — 66.
- Патент № 2 019 937 РФ. Плуг / Филонов Е. А., Максимов И. И. Опубл. 30.09.94, Бюл. № 18.
- Раунер Ю.Л. Климат и урожайность зерновых культур. — М.: Наука, 1981, — 163 с.
- Рыбакова H.A. Водопроницаемость мерзлых почв под насаждениями лесной зоны // Почвоведение. — 1989. — № 8. — с. 116 — 122.
- Рябов Е.И. Дороже золота // Земледелие. — 1988. — № 9. — с. 25 — 29- 1988.—№ 11. —с. 27 — 31.
- Система ведения сельского хозяйства в Чувашской АССР. Чебоксары, 1988. — 184 с.
- Снег. Справочник / Под ред. Д. М. Грея и Д. Х. Мэйла. — JL: Гидрометео-издат, 1986. —751 с.
- Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними, т.1, М.: АН СССР, 1948. — 307 с, т.2, М.: АН СССР, i960, —248 с.
- Статистическое моделирование и прогнозирование / Под ред. А.Г. Гран-берга. — М.: Финансы и статистика, 1990. — 383 с.
- Сурмач Г. П. Водная эрозия и борьба с ней. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. —254 с.
- Сухановский Ю.П. Разработка имитационных моделей водной эрозий почв // Почвозащитная технология полива и повышение надежности противопаводковой защиты — Ст. науч. тр. — 1990, Пущино. — с. 100 — 102.
- Теория прогнозирования и принятия решений / Под ред. С. А. Саркисяна. — М.: Высш. шк., 1977.— 351 с.
- Халугин Е.И., Жалковский Е. А., Жданов Н. Д. Цифровые карты. / Под ред. Е. И. Халугина. — М.: Недра, 1992. — 419 с.
- Цыкин E.H. Опыт исследования водопроницаемости мерзлых почв в Заволжье // Сельскохозяйственная эрозия и новые методы ее изучения. — М.: Изд-во АН СССР, 1957. — с. 162 — 178.
- Швебс Г. И. и др. Расчет склоновых наносов и овражной эрозии для обоснования противоэрозионных мелиораций // Труды 5 Всесоюзного гидрологического съезда. Т. 10. — Русловые процессы и наносы, кн. 2. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — с. 141 — 148.
- Швебс Г. И. Формирование водной эрозии, стока наносов и их оценка (на примере Украины и Молдавии). — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 183 с.
- Шикин Е.В., Боресков А. В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. — М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1995. — 288 с.
- Шикин Е.В., Плис А. И. Кривые и поверхности на экране компьютера. Руководство по сплайнам для пользователей. — М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1996, — 240 с.
- Эрозия почвы / Пер. с англ. и предисловие М. Ф. Пушкарева. — М.: Колос, 1984. —415 с.
- Baver L.D. Some soil factors affecting erosion // Agricultural Engineering, — 1933, vol. 14, № 2, p. 51— 52.
- Bennett H.H. Some comparisons of the proerties of humid tropical and temperate American soils // Soil Science — 1926, v. 21, № 5, p. 349 — 374.
- Culling, W.E.H. (1963). Soil creep and the development of hillside slopes. J. Geology, 71, 127−162.
- Foster, G.R., and Wischmeier, W.H. (1974). Evaluating irregular slopes for soil loss prediction. Trans. Am. Soc. Agric. Engrs, 17, 305−309.
- Foster G.R. et. al. User requirements: USDA — water erosion prediction project (WEPP) // Amer. soc. of agric. engineers, 1987, p. 6, Paper № 87−2539.
- Franti T.G. et. al. Modeling the mechanical effects of incorporated residue on rill erosion // Ame. soc. of agric. engineers, 1987, Paper № 87−2010, p. 15.
- Granger R.I. and D.H. Male. Melting of a prairie snowpack // Appl. Meteorol. — 1978. — vol. 17, No. 12, p. 1833 — 1842.
- Griffen M.L. et. al. Estimating soil loss on topographically nonuiform field and form units // Soil and Water Conserv., — 1988, 43, № 4, p. 326 — 331.
- Hirschi Michael C. et. al. KYERMO — a physically based research erosion model. Part 2. Model sensitivity analysis and testing // Trans. ASEA, -1988, v. 31. № 3,p.814 —820.
- Johnson R.R. Putting soil movement into perspective // Product. Agr., -1988, 1, l, p. 5 — 12.
- IBM. Numerical surfase techniques and contour map plotting. International Business Machines, Data Processing Applications, White Plains, N.Y., 1965.- p. 35.
- Lutz V.F. The physicochemical properties of soils effecting erosion // Missouri Agr. Exp. Sta. Research, Bui., 1931, № 212, p. 5 — 45.
- Mc Cullagh M.I., Ross C.G. Delaney triangulation of a random data set for isarithmic mapping. Cartographical Iournal, 17. — № 2. — 1980. — p. 93 — 99.
- Meyer, L.D., and Wischmeier, W.H. (1969). Mathematical simulation of the process of soil erosion by water. Trans. Am. Soc. Agric. Engrs, 12 (6), 754−758.
- Mutchler C.K., Carter C.E. Soil erodibility variation during the year // Trans. ASAE, Joseph, Mich., 1983, 26, 4. p. 1102 — 1104.
- Onstad, C.A., Larson, C.L., Hermsmeier, L.F., and Young, R.A. (1967). A metod of computing soil movement throughout a field. Trans. Am. Soc. Agric. Engrs, 10, 742−745.
- Philip I.R. The theory of infiltration: 4. Sorptivity and algebraic infiltration equations // Soil Sei. Soc. Amer. 1957. — vol. 84, p. 257 — 264.
- Saupe G. Die Erosivitat die Niederschlage im Suden der DDR — ein Beitrag zur guantitativen Prognose der Bodenerosion // Arch. Naturschulz Landschaftsforsch., 1985, 25, 3, s. 155 — 169.
- Van Liew M.W., Saxton K.E. Dinamic Simulation of Sediment Discharge from Agricaltural Watersheds // Trans. ASEA, — 1984, v. 27. № 4, p.1087 — 1093.
- Wall G.J., Dicksinson W.T., Rudra R.P., Coote D.R. Seasonal soil erodibility variation in sauthwestern Ontario // Can. J. Soil Sei., — 1988, 68, № 2, p. 417 — 424.
- Wischmeier W.H., Smith D.D. Predicting Rainfall erosion Losses // Agriculture Handbook, — 1978, № 537, United States Department of Agriculture, Washington, D.C.
- Young, A. (1953). Deductive models of slope evolution. Nach Akad. Wissen Gottingen, Ser. II, 5, 45−66.147