ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО

Цель исследований – обобщить результаты интродукции, отобрать наиболее устойчивые и высокодекоративные кустарники для расширения ассортимента в садово-парковом озеленении на Ставрополье. Объектом исследований послужила коллекция декоративных кустарников, насчитывающая 255 таксонов, культивируемых в Ставропольском ботаническом саду. Значительным количеством видов и сортов представлены роды: Berberis L., Hydrangea L., Spiraea L., Weigela Thunb. В результате интродукционного испытания выделен ассортимент видов и сортов, обладающих высокими декоративными качествами и адаптационными возможностями, для практического использования в новых условиях. Дана характеристика декоративных качеств, сроков цветения и периода общей декоративности в почвенно-климатических условиях Ставропольской возвышенности. По разнообразию декоративных особенностей ассортимент подразделен на красивоцветущие, декоративно-лиственные и красивоплодные кустарники. Основу коллекции составляют красивоцветущие кустарники, играющие важную роль в садово-парковых композициях. Привлечение садовых форм с оригинальной окраской листьев и плодов дает возможность увеличить общий декоративный эффект композиции на более продолжительный период. В коллекции 32% от всего состава занимают декоративно-лиственные кустарники. За многолетний период интродукции отобраны и успешно внедрены в садово-парковое строительство на Ставрополье около 100 высокодекоративных и устойчивых в местных условиях видов и сортов декоративных кустарников. Ассортимент устойчивых декоративных кустарников в регионе пополняется за счет селекции собственных сортов. В Государственный реестр селекционных достижений внесены два декоративно-лиственных сорта барбариса Тунберга: «Руслан» и «Стёпка» селекции Ставропольского ботанического сада.

Целью исследований явилась разработка предложений по сохранению уникальных сосновых насаждений, произрастающих в парке «Гилёвская роща», на основе анализа их современного состояния. Приведены данные анализа современного состояния сосновых древостоев парка «Гилёвская роща» города Тюмень, полученные с учетом санитарного состояния, наличия повреждений деревьев и их относительного жизненного состояния. По анализируемым показателям состояние сосняков на всех временных пробных площадях оценивается как ослабленное. Получены данные о том, что усиление рекреационного воздействия приводит к снижению количества здоровых и увеличению доли сильно ослабленных и отмирающих деревьев. Наименьшими диаметрами и объемными показателями характеризуются сильно ослабленные и усыхающие по состоянию деревья. Установлено, что наиболее часто у деревьев встречаются механические повреждения, а также смолотечение. Зафиксирована зависимость трехкратного увеличения механических повреждений на стволах деревьев, произрастающих в зоне активного посещения, по сравнению с зоной слабого посещения. На снижение жизненного состояния сосновых древостоев парка «Гилёвская роща» существенное влияние оказывает возраст, по которому древостои характеризуются как перестойные. Усугубляет этот процесс факт длительного использования данных насаждениях в целях рекреации (более 50 лет). Для предотвращения деградации насаждений в парке «Гилёвская роща», а также для повышения устойчивости сосняков предложен ряд лесохозяйственных мероприятий – в частности, уборка ослабленных, отстающих в росте деревьев потенциального отпада, а также поврежденных, аварийных и эстетически непривлекательных деревьев в процессе проведения ландшафтных рубок. Заслуживает внимания использование для расширения биологического разнообразия древесных интродуцентов и проведение мероприятий по ограничению перемещения рекреантов – в частности, создание посадок кустарников вдоль тропиночной сети.

Целью исследований явилось изучение биологических особенностей, ареала распространения и возможности использования в озеленении 18 видов семейства яснотковые. Изучение биологических особенностей и ареалов произрастания видов растений – один из основополагающих элементов успешной интродукции и изучения растений. Условия Ставропольской возвышенности относятся к зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края, характеризуются умеренно-континентальным климатом, высота над уровнем моря – 640 м, абсолютный температурный минимум составляет –31°C, абсолютный максимум температуры – +39,7°C. Безморозный период составляет 180…190 дней. При изучении 18 видов семейства яснотковые описывался ареал их распространения по данным литературы, проводились регулярные наблюдения и изучались их эколого-биологическая пластичность и особенности выращивания, возможность использования в озеленении. Ареал распространения исследуемых видов достаточно широк: большинство их встречается по всей Европейской части, на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке, в Средней Азии азиатской части континента. Большинство видов представлено зимнезелеными травянистыми многолетниками, а также двулетниками (шалфей мускатный), травянистыми многолетниками (пустырник сердечный), полукустарничками (тимьян Маршалла, тимьян ползучий, тимьян обыкновенный), полукустарниками (иссоп лекарственный), вечнозелеными кустарниками (лаванда узколистная, шалфей лекарственный). Все растения отзывчивы к поливу, переносят засуху, пригодны для выращивания на свету. Такие виды, как виды иссоп лекарственный, мелисса лекарственная, котовник Мусина, шлемник байкальский, пустырник сердечный, переносят полутень. Все виды размножаются семенами (кроме мяты перечной), большинство – делением куста и черенкованием. Вредителями и болезнями поражаются незначительно. Проведенные исследования позволяют рекомендовать растения к применению не только в лекарственных целях, но и для использования в озеленении в различных стилевых приемах. Их способность обогащать воздух эфирными маслами, подавляющими патогенную микрофлору, существенно улучшит качество жизни человека в перенаселен-ных городах.

Проведена оценка аромата у 324 сортов роз садовых групп в коллекции Ставропольского ботанического сада: чайно-гибридных (Hybrid Tea), флорибунда (Floribunda), миниатюрных (Miniature), шрабовых (Shrub), плетистых крупноцветковых (Large-Flowered Climber). Выявлено, что ярко выраженным ароматом обладают 36 сортов чайно-гибридных роз, 11 сортов роз флорибунда, 3 сорта миниатюрных роз, 18 сортов шрабовых, 6 сортов крупноцветковых плетистых роз. Средне выраженный аромат имеют 90 сортов чайно-гибридных роз, 12 сортов роз флорибунда, 7 сортов миниатюрных роз, 2 сорта шрабовых, 10 сортов крупноцветковых плетистых роз. Аромат выражен слабо или отсутствует у 38 сортов чайно-гибридных роз, 46 сортов роз флорибунда, 30 сортов миниатюрных роз, 11 сортов шрабовых роз, 4 сортов крупноцветковых плетистых роз. Восприятие и описание аромата у каждого сорта разные, он может напоминать несколько типов аромата цветущих и нецветущих растений. Установлено, что температура воздуха на стадии бутонизации и цветения, время суток, влажность – все это может радикально повлиять на аромат. Самый сильный аромат наблюдается утром: с 9 до 11 часов. Ароматные садовые розы не только могут быть использованы в декоративном садоводстве – они могут являться частью зон ароматерапии. Сорта испытанных садовых групп, получившие по признаку аромата 2 и 3 балла, рекомендованы нами для создания фитозон естественной ароматерапии в парках, которые используются в составе оздоровительных комплексов, частных садов, санаториев и пансионатов различного назначения Северо-Кавказского федерального округа.

Целью исследований являлась оценка изменений основных таксационных показателей искусственных сосновых древостоев, произрастающих на рекультивированном золоотвале № 1 Рефтинской ГРЭС. Район проведения исследований относится к округу предлесостепных сосново-березовых лесов Зауральской равнинной провинции Западно-Сибирской равнинной лесной области. Исследования проводились на пробных площадях. Проанализирована динамика таксационных показателей древостоев за период с 2011 по 2021 гг. на 6 пробных площадях. Установлено, что сосновые насаждения на золоотвале характеризуются бонитетами от Iа до II. Запас древостоев 31-летнего возраста достигает 290 м3 /га при среднем ежегодном приросте 9,4 мЗ /га. Максимальным приростом по высоте за период с 2011 по 2021 гг. характеризуются древостои 1999 и 2005 гг. посадки по диаметру 1992 и 2005, а по запасу – 1992 и 1999 гг. посадки. Минимальное значение прироста по запасу характерно для ПП 3 (1997 г. посадки) и объясняется сильной внутривидовой борьбой при высокой густоте древостоя, что свидетельствует о необходимости проведения рубок ухода.

Естественное возобновление леса относится к важным биологическим процессам. Данные о количественных и качественных характеристиках естественного возобновления на ненарушенных хозяйственной деятельностью участках выступают в качестве контрольного варианта при мониторинге сукцессионных процессов в затронутых ранее рубками лесных насаждениях. Цель исследований заключалась в изучении количественных и качественных характеристик естественного возобновления в насаждениях ядра заповедника «Кологривский лес». Объектом исследований являлись 11 постоянных пробных площадей, заложенных в памятнике природы «Кологривский лес» в 1981‑1984 гг. и восстановленных в 2014‑2019 гг. По данным обследований пробных площадей в ядре заповедника «Кологривский лес», практически на всех из них преобладает еловый подрост. Ярус молодого поколения леса также формируют породы: клен остролистный (Acer platanoides), липа мелколистная (Tilia cordata), береза пушистая (Betula pubescens) и береза повислая (B. pendula), пихта сибирская (Abies sibirica), вяз шершавый (Ulmus glabra). Осина (Populus tremula) встречается в виде единичных растений, так как под пологом леса для нее складываются неблагоприятные условия. В коренных ельниках подрост имеет групповое размещение и приурочен к местам отпада перестойных деревьев. В среднем по всем пробным площадям доля мелкого подроста составляет 64%, среднего – 24%, крупного – 12%. На всех рассматриваемых пробных площадях более 80% подроста относится к жизнеспособному. Основная доля сомнительного и нежизнеспособного подроста относится к ели.

Цель исследований заключается в рассмотрении некоторых вопросов теории вихревых насосов, являющихся основными, и частной теории рабочего процесса на базе подходящей модели явлений, происходящих в нем. Вихревые насосы являются неотъемлемой частью различных отраслей промышленности: химической, нефтегазовой, атомной теплоэнергетики, морской, сельскохозяйственной включая водоснабжение. В статье рассматриваются вопросы конструкции вихревых насосов, а также связь кинетических и энергетических параметров в процессе их работы. Несмотря на значимые научные достижения в области разработки различных конструкций насосов данного типа, существуют разногласия в научно-практической деятельности при объяснении основных принципов их работы, что является предметом наших исследований. В статье подробно описываются принципы работы вихревого насоса и обсуждаются общие аспекты теории его рабочего процесса. Рассматриваются пути передачи энергии колеса жидкости, перемещающейся в рабочем канале вихревого насоса. Представлены энергетические зависимости для движения жидкости в рабочих полостях насоса. Получено соотношение, которое показывает, что повышение давления в боковом канале определяется только энергетическими потерями в струйке жидкости, и выводится критерий, который связывает полезный эффект насоса с энергетическими потерями.

Цель работы – исследование русла р. Чегем для оценки возможности русловой добычи аллювиальных пород с учетом гидрологического, руслового режима и определение допустимых объемов добычи песчано-гравийных материалов с минимальным негативным воздействием на природный комплекс. Для решения поставленных задач в мае 2023 г. были проведены натурные обследования русла р. Чегем ниже с.п. Чегем Второй. Проанализированы результаты обследования, имеющаяся информация по исследуемой теме и архивные материалы по гидрологическим и геоморфологическим характеристикам р. Чегем. Проведены расчеты по определению морфометрических и гидрологических параметров р. Чегем, в том числе расход воды дождевого паводка 1%-ной обеспеченности, а также объема твердого стока русла реки в районе руслового карьера. Установлено, что объем среднегодового твердого стока в русле р. Чегем зависит от паводкового режима. По результатам исследований рассчитана среднегодовая допустимая величина добычи песчано-гравийных материалов в зависимости от паводкового режима с минимизацией негативного воздействия на русловые процессы реки. Сделан вывод о необходимости проведения периодического мониторинга с целью получения актуальных гидроморфо-метрических данных о состоянии р. Чегем.

Целью исследований являлась разработка методики моделирования и прогнозирования состояния оползня по результатам наблюдений, полученных в реальном режиме времени, с использованием автоматизированной системы мониторинга, включающей в себя геотехническое и геодезическое оборудование (поверхностные наклономеры, электриче-ские трехмерные трещиномеры, датчики давления грунта, инклинометры). Объект исследований – реальные данные результатов геотехнического мониторинга при проведении работ по строительству и реконструкции подпорных стенок на автомобильной дороге А‑147 Джубга – Сочи – граница с Республикой Абхазия, Краснодарский край, на участке км 195+310 – км 196+985. Традиционные методы изучения результатов мониторинга ограничиваются визуализацией наблюдений и расчетом описательных характеристик. Между тем наблюдения представляют собой временную последова-тельность, которая может быть рассмотрена с точки зрения теории стохастических временных рядов. Задача исследований заключалась в выявлении закономерностей развития оползневых процессов, чтобы актуализировать подход, опирающийся на данные. Полученные результаты анализа данных мониторинга оползневого склона позволяют сделать вывод о том, что наблюдения могут описываться моделями многомерных временных рядов (авторегрессии, скользящего среднего, авторегрессии скользящего среднего, авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего и векторной регрессии), которые могут использоваться для прогнозирования развития оползней и количественной оценки риска.

Целью исследований является оценка причин произошедшей деградации ирригационных водохранилищ в аридной зоне Европейской территории Российской Федерации и выявление мер, необходимых для их восстановления и возобновления орошения. Для достижения цели решались следующие задачи: выявление и анализ основных причин существенного сокращения использования водохранилищ на орошение; оценка изменений условий функционирования ирригационных водохранилищ аридной зоны Европейской территории Российской Федерации; обоснование необходимости восстановления орошения из ирригационных водохранилищ; обоснование возможности восстановления орошения из ирригационных водохранилищ. Исследования проведены на примере Ремонтненского водохранилища, находящегося в полупустынной зоне на границе Ростовской области и Республики Калмыкия согласно методическим рекомендациям, которые включали в себя как полевые измерения водных объектов, статистические методы обработки полученных данных, так и стохастическое моделирование водопользования, в соответствии с разработанными правилами регулирования стока. Среди результатов работы отмечаются установленные факты потепления климата и заиления водохранилища с соответствующим его обмелением, что приводит к существенному увеличению потерь на испарение. Необходимость должного функционирования водохранилищ подтверждается требованиями декларации безопасности гидротехнических сооружений и экологическими требованиями. Возможность потенциального использования водохранилищ для ирригации подтверждается результатами моделирования согласно рациональным правилам управления водными ресурсами.

Исследования проводились с целью определения условий работы крепления нижнего бьефа за расширяющимся водобойным колодцем шахтно-башенного водосброса гидроузла «16 Тишрин» в Сирийской Арабской Республике. Выполнены расчеты допустимых скоростей, не вызывающих размывов, исходя из средних диаметров частиц грунта нижнего бьефа и фактических скоростей, измеренных в лаборатории на фрагментарной модели устройства крепления выходного участка трехочкового закрытого водосброса с шахтным входным оголовком при максимальном эксплуатационном расходе и работе сооружения всем фронтом. Проблема деформаций и размывов в нижнем бьефе гидроузла «16 Тишрин» существует уже много лет, и до сих пор не найдено никакого практического решения, кроме того, что каждые 2‑3 года яма размыва засыпается грунтом с неизученными размерами фракции. Также в процессе экспериментов оценена работа водобойного колодца при разных схемах маневрирования затворами. Лабораторное подтверждение пути предлагаемого практического решения этой проблемы, обеспечиваю-щего надежную и безопасную работу водосбросного сооружения и всей плотины в целом, подчеркивает актуальность решения этой задачи для водного хозяйства северо-западной части Сирии.

Исследования проводились с целью определения условий работы крепления нижнего бьефа за расширяющимся водобойным колодцем шахтно-башенного водосброса гидроузла «16 Тишрин» в Сирийской Арабской Республике. Выполнены расчеты допустимых скоростей, не вызывающих размывов, исходя из средних диаметров частиц грунта нижнего бьефа и фактических скоростей, измеренных в лаборатории на фрагментарной модели устройства крепления выходного участка трехочкового закрытого водосброса с шахтным входным оголовком при максимальном эксплуатационном расходе и работе сооружения всем фронтом. Проблема деформаций и размывов в нижнем бьефе гидроузла «16 Тишрин» существует уже много лет, и до сих пор не найдено никакого практического решения, кроме того, что каждые 2‑3 года яма размыва засыпается грунтом с неизученными размерами фракции. Также в процессе экспериментов оценена работа водобойного колодца при разных схемах маневрирования затворами. Лабораторное подтверждение пути предлагаемого практического решения этой проблемы, обеспечиваю-щего надежную и безопасную работу водосбросного сооружения и всей плотины в целом, подчеркивает актуальность решения этой задачи для водного хозяйства северо-западной части Сирии.

Приведено обоснование эффективности применения биоинженерных технологий при защите и обустройстве малых водных объектов и мелиорации прибрежных земель АПК. Использованы натурные и теоретические методы исследований известных и авторских технологий возведения берегозащитных сооружений с применением биопозитивных элементов из местных и экологически безопасных искусственных материалов. Представлены разработки инновационных конструкций берегоукрепления и защиты проблемных территорий АПК, в том числе эрозирующих береговых участков малых прудов, рек и каналов небольших оросительных систем. Предложена и апробирована концепция природоприближенного обустройства прибрежных территорий водного объекта, включающая в себя сам водный объект, его пойменные участки и прилегающую площадь водосбора. Проведенные в последние годы исследования различных участков малых рек показали, что применение биопозитивных и гибких конструкций защитно-регуляционных сооружений и их элементов не только обеспечивает надежную инженерную защиту прибрежных зон, но и создают благоприятные условия для восстановления зеленых водоохранных зон. С течением времени построенные сооружения, зарастая травой и кустарниками, сливаются с природной средой, превращаясь в биоинженерные сооружения.

Цель исследований – анализ причин опустынивания земель, поиск путей сдерживания темпов опустынивания и восстановления ранее опустыненных земель. Опустыниванию подвержены территории с жарким климатом, минимальными осадками и сильными ветрами. Годовая сумма осадков не превышает 200… 50 мм, а в отдельных местах их вообще не бывает в течение ряда лет. Почвенный слой на таких территориях слабо развит, растительный покров покрывает меньше половины земной поверхности, а в отдельных случаях практически отсутствует. Подземные воды, как правило, минерализованы. На территориях в таких природных условиях наблюдается деградация почвы, происходит потеря плодородия, уменьшается биоразнообразие, что в итоге приводит к их опустыниванию. С использованием аналитического метода исследований определены основные причины, вызывающие деградацию земель и ее последствия, приводящие к опустыниванию территорий. Предложены пути снижения темпов деградации сельскохозяйственных земель и восстановления ранее опустыненных территорий.

Одним из наиболее эффективных и распространенных в средней полосе Российской Федерации методов полива является дождевание, а наиболее распространенные – широкозахватные дождевальные машины кругового действия. Целью исследований стала оптимизация конструктивно-высотных параметров дождевальной техники в зависимости от условий эксплуатации и поливаемых агрокультур. В статье рассматривается оптимизация конструктивно-высотных параметров, длины пролетов машины в зависимости от рельефа местности и высоты поливаемых агрокультур. Агротехническая проходимость оценивалась посредством отношения агропросвета к высоте растений на наиболее сложном рельефе. Проведенные исследования показывают, что в целях повышения эффективности эксплуатации (снижения буксования и исключения остановки), а также исключения заминаемости растений отношение величины агропросвета к высоте растений должно составлять более 0,7. Представлены результаты экспериментальных исследований и рекомендации оптимальных соотношений высоты профиля, пролета машины, уклона местности и поливаемых культур. При эксплуатации на уклонах величиной более 0,08 высота подъема трубопровода над поверхностью земли 2,7 м при величине пролетов 59,5 и 65 м является недостаточной – необходимы более высокопрофильные модели. При этом увеличение профиля ограничивается металлоемкостью и тягово-сцепными свойствами. Значение выбирается как минимально возможное при обеспечении агротехнической проходимости.

Цель исследований – нахождение, прогнозирование и регулирование температурно-влажностного режима почвы для условий лучистого отопления культивационных сооружений с применением потолочных инфракрасных излучателей темного типа. Представлена система дифференциальных уравнений (в размерном и безразмерном видах), отражающая взаимосвязь тепловых и массообменных процессов в коллоидных капиллярно-пористых телах в случае поверхностного лучистого обогрева. Рассмотрено частное аналитическое решение данной системы дифференциальных уравнений для неограниченной пластины с учетом перекрестных процессов: перемещения влаги в слое почвы за счет разности температур (термодиффузии) и переноса энергии водяного пара в пористой среде благодаря градиенту поля влагосодержания (пародиффузионному процессу). На примере фрезерного торфа с учетом исходных данных получено решение краевой задачи тепломассопереноса методом совместного применения интегрального преобразования Лапласа и вариационного метода Бубнова-Галеркина, представляющее собой одномерные нестационарные поля влагосодержания и температуры. Установлено, что при заданных начальных и граничных условиях, а также с учетом теплофизических характеристик фрезерного торфа достижение требуемых значений влагосодержания произойдет через 5 ч, значений температуры – через 2 ч. При этом если на координатном отрезке z ∈[6,0;12,0  ] см происходит закономерное уменьшение влагосодержания под воздействием лучистого обогрева, то вблизи поверхности почвы z ∈[0;6,0  ] см наблюдается незначительный рост данной величины. Что касается температурного поля фрезерного торфа, то здесь соблюдается закономерная температурная стратификация по глубине слоя почвы без каких-либо температурных аномалий в течение всего периода нагрева.

Целью исследований явилась разработка концепции создания цифровой копии инфраструктуры мелиоративного комплекса и модели управления с учетом прогнозирования рисков отказов и помощи управления функционирования в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций. Выделена значимость безаварийного функционирования мелиоративного комплекса в структуре безрисковой сельскохозяйственной деятельности. Дано обоснование возможностей исключения возникновения нештатных ситуаций при работе мелиоративного комплекса путем внедрения непрерывного контроля состояния всех систем с использованием современных технологий. Обоснована актуальность разработки концепции создания цифровой копии инфраструктуры мелиоративного комплекса и модели управления с учетом прогнозирования рисков отказов и помощи управления функционирования в случае возникновения нештатных или аварийных ситуаций. Анализ концептуальных моделей показал, что наиболее информативной и реализуемой следует принимать пятимерную модель цифрового образа объекта с включением бесшовной интеграции данных для автономного управления процессами. Технология бесшовной интеграции позволяет управлять процессом, сокращая время разрыва между ожидаемыми и текущими условиями эксплуатации на физическом уровне. Предлагается информационный модуль мелиоративного комплекса представить в виде 3 блоков: блок строительства объекта, блок поддержания работоспособного состояния, блок эксплуатации. Ключевым показателем сформированности цифрового образа принято масштабирование данных по определению ограничений и проблем в каждом периоде жизненного цикла мелиоративного комплекса с выделением функции оптимизации. Принято решение о целесообразности перевода системы оповещения в автономный режим с включением компонентов автоматического регулирования. В качестве примера представлен алгоритм контроля функционирования компонентного элемента мелиоративного комплекса, щитового затвора. Сформирован алгоритм типовой модели цифрового двойника с модулем бесшовной интеграции прогнозирования и выявления аномалии в форме рисков отказов, нарушения безопасности, возникновения нештатных или аварийных ситуаций функционирования отдельных элементов мелиоративного комплекса в режиме реального времени на всем сроке службы систем.

В статье рассмотрены результаты экспериментальных исследований факторов, влияющих на возникновение эвтрофикации водоемов. Проблема загрязнения поверхностных вод стала особо актуальной в XX в. Связано это в основном с развитием промышленности и ростом городов. Поступление в водоемы огромного количества загрязняющих веществ приводит к деградации как отдельных компонентов экосистемы, так и целых групп водоемов, что в свою очередь является причиной сокращения запасов пресной воды на локальном и региональном уровнях. С середины XX в. наблюдается стремительное нарастание количества эвтрофированных водоемов и непригодности воды для систем капельного орошения по причине закупорки эмиттеров, связанной с развитием водорослей и бактерий в поверхностных источниках орошения. Для очистки капельниц применяют хлорирование путем добавления в поливную воду гипохлорита натрия в жидкой форме (NaOCl) или твердой формы гипохлорита кальция (Ca(OCl)2), которое вызывает подавление развития водорослей, что негативно влияет на почву и производимую продукцию. Цель исследований заключается в выявлении влияния степени затенения водной поверхности на рост и развитие сине-зеленых водорослей, на водородный показатель, карбонатную жесткость и содержание биогенных элементов в воде, а также ее дальнейшей пригодности для капельного орошения. В результате исследований установлена динамика развития водорослей в зависимости от степени освещенности водной поверхности и изменения содержания биогенных элементов.