Воскресенье, 11.12.2016, 16:44
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту


Главная » Статьи » Сельское и приусадебное хозяйство

Моделирование агроландшавтов

Моделирование агроландшавтов

А. С. Рулев, член-корреспондент РАСХН В. Г. Юферев, доктор сельскохозяйственных наук М. В. Юферев, кандидат сельскохозяйственных наук
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

Моделирование агроландшафтов как совокупности определенных свойств рельефа, почв, растительности, литологии, климатических условий и сельскохозяйственных угодий является необходимым условием создания модели их эрозионной деградации и обусловлено тесной связью между параметрами ландшафта и протекающими в них процессами.
Геоморфологическое моделирование агроландшафтов является основой для выявления существующего эрозионного рельефа, так как отражает уже сложившуюся в течение определенного времени, обстановку. При выявлении устойчивых зависимостей она дает возможность прогноза эрозионного состояния таких ландшафтов [2]. В связи с этим нам представляется интересным определение математическими методами характеристик эрозионных процессов на склонах [3].
Методология построения математической модели основана на исследованиях [4], в которых выдвинуты и обоснованы теоретические и методологические подходы к разработке моделей эрозионных процессов. Однако предложенная ранее модель не содержит привязки к центру масс системы «Высота - Протяженность - Форма склона», что, по нашему мнению, снижает эффективность моделирования. В связи с этим, предлагается модифицированная модель рассматриваемой системы с учетом ее привязки к центру масс. Форма поперечного сечения балочного склона определяется гравитационными и гидродинамическими процессами, близка к форме логистической кривой и представлена на рисунке 1.
Опытным путем установлено, что большинство профилей балочных склонов имеет форму S-образной кривой, которая с высоким коэффициентом корреляции (более
0,    995) описывается уравнением логистической функции в нормированных величинах:
h(l)=100/1+A-exp(B*l+C)    (1)
где h(l) - текущая высота профиля, %; A - коэффициент определяющий положение центра масс системы «Высота - Протяженность - Форма склона»; B, C - коэффициенты, определяющие форму и наклон кривой; l - ширина сечения профиля, %.

В работе [1] рассмотрена логистическая кривая, упрощенно моделирующая склон без учета коэффициента (А, формула 1), определяющего положение центра «тяжести» подынтегральной площади. Этот коэффициент имеет значение при создании математической модели склона. Он численно соответствует уровню (высоте) склона, при котором он полностью вырождается (угол склона равен 0).
Вычисленный на основе статистического анализа эволюции склона и при принятых краевых условиях он равен 69,7.
Анализ с применением логистической функции для оценки изменения формы склона и переноса твердых частиц от вершины к подножию позволяет осуществить прогноз состояния почв в агроландшафтах при эрозионных процессах.
Исходя из принятых допущений, что весь объем твердого материала остается в рассматриваемом профиле, за краевые условия принимаем равенство площадей подынтегральных кривых, отнесенных к различным периодам времени (рисунок 2).

Первые производные логистической функции по длине сечения профиля склона в периоды времени t покажут изменение положения точек перегиба на кривых, которые определяют изменение интенсивности эрозионного процесса (рисунок 3).

Анализ положения точек перегиба показывает, что с изменением нормированного периода времени от 0 до 10 происходит их смещение вверх, что соответствует снижению интенсивности эрозионных процессов на склонах.
Таким образом, предлагаемая математическая модель динамики агроландшафтов на основании логистической кривой дает возможность проводить системный анализ зависимости формы склона от периода его развития. Это, в свою очередь, позволяет прогнозировать уклоны и определять на их основе эрозионную опасность склонов. При этом важно отметить, что применение предлагаемой модели обеспечивает прогнозирование не только изменения формы склона, но и на основании анализа производных проводить исследования изменения величины уклона (первая производная) по протяженности склона. Анализ третей и последующих производных позволит определить верхнюю и нижнюю границы зон переходов между устойчивыми (не эрозионноопасными) и неустойчивыми (эрозионно-опасными) участками склонов.
В итоге, моделирование склонов с применением уточненной формулы изменения его формы обеспечивает определение границ эрозионно-опасных участков склона и возможность расчетными методами определить оптимальное размещение противоэрозионных насаждений или устройств для защиты агроландшафтов.

Библиографический список
1. Гаршинев, Е.А. Эрозионно-гидрологический процесс и лесомелиорация: Теория и модели [Текст]/ Е.А. Гаршинев. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1999. - 196 с.
2. Рулев, А.С. Картографо-геоинформационное моделирование в агролесомелиорации [Текст]/ А.С. Рулев, В.Г. Юферев // Математические модели и информационные технологии в сельскохозяйственной биологии: итоги и перспективы: материалы Всероссийской конференции (с международным участием), 14-15 октября 2010 г., Санкт-Петербург. - СПб: АФИ, 2010. - С.68-71.
3. Тикунов, В.С. Моделирование в картографии [Текст] : учебник / В.С. Тикунов. - М.: Изд-во МГУ, 1997. - 405 с.
4. Трофимов, А.М. Математическое моделирование в геоморфологии склонов [Текст]/ А.М. Трофимов, В.М. Московкин. - Казань: Изд-во Казанского университета, 1983. - 219 с.

Категория: Сельское и приусадебное хозяйство | Добавил: x5443 (03.03.2016)
Просмотров: 94 | Теги: агроландшавт | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2016