Проблемы оптимизации внутрихозяйственного вододеления в условиях дефицита водных ресурсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ВНУТРИХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОДЕЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Худойназаров Ж., Мурадов Р., Бараев Ф.

Ташкентский институт ирригации и мелиорации, Узбекистан

Приведены результаты производственных исследований оптимизации внутрихозяйственного вододеления, основанного на связях урожайности, оросительной нормы, природно-климатических и экономических факторах.

В частности, автором предлагается экономико-математическая модель вододеления между площадями занятыми сельскохозяйственными культурами в зависимости от степени остроты маловодья и ожидаемой прибыли. Решение вопроса для двух культур не вызвало особых затруднений, однако при увеличении количества культур более двух, возникли проблемы с реализацией задачи на математическом уровне.

Предлагаемая экономико-математическая модель позволяет фермерскому или дехканскому хозяйству предпринять ряд мер в условиях дефицита оросительной воды, которые помогут предотвратить или вовсе не допустить потерю части прибыли из-за ущемления в воде.

Когда поступает сообщение о переходе на лимитные расходы, культурам менее чувствительным к нехватке воды и с меньшими потерями прибыли уменьшают водоподачу больше, чем культурам весьма чувствительным к нехватке воды. В результате. суммарная прибыль должна не уменьшаться или иметь минимальные потери.

Вышеприведенные задачи решаются при помощи ниже предлагаемой модели на ЭВМ. В основе модели лежит общеизвестная формула:

(1)

где: L_i - ожидаемая прибыль от реализации i-той сельскохозяйственной продукции. сум / ц; C_i - ожидаемая реализационная цена i-той продукции сум / ц; U_i - Ожидаемые сельско-хозяйственные издержки при производстве i-той сельскохозяйственной культуры, сум / ц; У_i -ожидаемая урожайность i-той сельскохозяйственных культуры. ц / га; M_i - ожидаемая оросительная норма i-той сельскохозяйственных культуры, м³ / га; X_i - площадь i-той сельско-хозяйственных культур.

Зависимость [1] урожайности i-той сельскохозяйственной культуры от степени обеспеченности оросительной нормой:

(2)

В формуле: А₀ = 1,23К₁ К₂ К_3. здесь К₁- биологический коэффииент культуры: Для хлопчатниа К₁=1,0; Для кукурузы К₁=0,85; Для люцерны К₁=0,80; К₂ - климатический коэффициент; Для северной климатической зоны К₂ = 0,82 - 0,83; Для южной климатической зоны; К₂ = 1,04 - 1,08. Для центральной климатической зоны К₂ = 0,86 - 1,0. К₃ - коэффициент учитывающий почвенно-мелиоративные условия 8-10 гидромодульный районы К₃ = 0,85- 1,0; 6-8 гидромодульный районы К₃ = 0,75-0,85; 1-5 гидромодульные районы К₃ = 0,4-0,7. У_{i opt} -Урожайность сельскохозяйственных культур при нормативной оросительной норме, ц/га; У_i -Урожайность сельскохозяйственных культур при фактической оросительной норме, ц / га; М_i -Фактическая оросительная норма, м³ / га; М_{i opt} -Плановая оросительная норма, м³/га; i-вид сельскохозяйственной культуре.

Вышеприведенные примеры значений коэффициентов для других могут быть заимствованы из известных справочников, [2].

Заслугой авторов настоящей статьи является объединение формул 1 и 2 в систему уравнений и добавление новых компонентов в первое уравнение:

Совместное решении уравнений, т.е. подставляя Y_i(Mi) из нижних уравнений в первое, получается прибыль, которая ожидается при фактической подаваемой нормы М_i. Посредством программного обеспечения возникает возможность решить проблему распределения воды между культурами не для несколько десяти фермеров, а даже для несколько сотни фермеров.

где: Y₁, F₁ - урожайность, площадь первой культуры, ц/га, га; Y_n, F_n - урожайность, площадь n - ной культуры, ц/га, га.

Программное обеспечение было создано на основе алгоритмического моделировании Дельфи в трех вариантах и были взяты на них свидетельства от Государственного патентного ведомства.

Для оперативного вычисления оптимальной оросительной нормы, урожая и прибыльности пяти культур в Куйичирчикском районе ташкентской области Республики Узбекистан был также разработан матричный алгоритм на MS Excel, предназначенный для определения оптимальной оросительной нормы, урожайности и прибыли при различных уровнях дефицита воды для хлопчатника, кукурузы, картофеля, маша и томата.

Задачу оптимизации использования оросительной воды можно также решить с помощью программы Солвер, предназначенной для решения задач оптимизаций при экономико-математических моделирований. Но для использования данной функции, требуется создать матричную таблицу на Excel, указывающую максимизацию прибыли при оптимальном распределении оросительной нормы, связанными параметрами введенных формул на отдельные ячейки. Следует также определить нужные ограничения для решения экономико-математической модели.

К примеру, было разработано предложения оптимального распределения оросительной воды для 51 обслуживаемых АВП Сайрам Суви фермерских хозяйств и были приняты для апробирование 11 фермерскими хозяйствами.

Полевые опыты проводились 2008-2011 годы в 11 фермерских хозяйствах в двух категориях, первое на мелкоделяночных массивах для определения зависимости урожая растений от оросительной нормы и второе на крупных массивах для испытания методики оперативного водопользования в условиях маловодья, получены по обоим экспериментам положительные результаты. Экспериментальный участок по оптимальному распределению воды был также разделен на три повторности и контрольные участки.

Основные эксперименты проводились на полях, освобожденных от пшеницы и использовавшихся для получения урожая от повторных культур, как кукуруза, картофель, маш и томат.

На примере фермерского хозяйства “Экохан” (2008 год).

Хозяйство «Экохан» расположенное в Куйичирчикском районе Ташкентского вилаята обслуживается АВП «Сайрам Суви» и владеет 106 гектарами орошаемых земель. Основным направлением производства является хлопок и пшеница, выращиваемые на 101 гектарах земли, на 5 гектарах, находящаяся на массиве приречья, используется под выращивание различных овощей, кукурузы или картофеля.

Исследования проводились по двум контурам, первое исключительно для хлопчатника и второе распределение воды для орошения кукурузы.

В 2008 году все расчеты были произведены вручную для двух культур, без помощи каких-либо программных обеспечений, что нас привело к идее разработать удобную программу для оперативного вычисления требуемых задач в условиях любого фермерского хозяйства без привлечения специалистов со стороны.

Рис. 1. Оптимальное распределение оросительной нормы в процентной соотношении между культурами

Известно было, что в 2008 году ожидается дефицит воды до 30%, что соответствует коэффициенту водообеспеченности хозяйства К_стк = 0,7.

В связи с этим, ожидалась резкая потеря прибыли от растений.

В 2008-2011 годы были также проведены опыты при выращивании хлопчатника, кукурузы, картофеля, маша и томата. Ниже приведены средние значения полевых экспериментов.

Оптимизированное перераспределение воды осуществлялось с помощью, разработанной нами программы, и имело следующий вид.

Рис. 2. Различные варианты распределения оросительной воды между культурами

По графику видно, что оптимизированные оросительные нормы сельскохозяйственных культур, для получения от них максимальной прибыли заметно различается от оросительной нормы, распределенной по традиционному методу в условиях дефицита оросительной воды в 30%, К=30%.

Ниже приведена итоговая таблица (табл. 1) для сравнения различных оросительных норм пяти сельскохозяйственных культур: оптимальная норма, распределенная по традиционному методу и распределенная по нами предлагаемому методу расчетов.

Таблица 1 Итоговая таблица для сравнения результатов при различных оросительных норм пяти сельскохозяйственных культур

Из таблицы видно, что максимальную прибыль можно достичь, посредством перераспределению оросительной воды, по нами предлагаемому методу, а не по методу, используемому на сегодняшний день многими фермерами.

Нужно отметить, что предлагаемая нами формула расчетов вычасления оптимизированной оросительной нормы выдает результаты, приближенные к фактическим данным. Результаты урожайности по нашим расчетам, вполне совпадают с фактическими данными урожайности и имеют погрешность отклонения не более 5%. Это доказывает, что достоверность результатов наших расчетов высокая. Такие же схождения можно увидеть при других показателей результатов в итоговой таблице для сравнения результатов при различных оросительных норм пяти сельскохозяйственных культур (табл. 2).

При выращивании пяти сельскохозяйственных культур, оросительные нормы были программой так перераспределены, что ущемление кукурузы и маша в оросительной воде было больше чем остальные культуры, а подача максимально достаточной нормы было осуществлено для хлопчатника и картофеля.

В результате оптимизированного перераспределения воды была достигнута прибыль в размере 4842800 сумов, тогда как при контрольном варианте прибыль составляла 3130800 сумов, то есть из-за дефицита воды, ожидалась потеря прибыли от пяти гектаров земель в сумме 1712000 сумов или каждый гектар 342400 сумов. Прибыли полученные от каждой культуры при перераспределении оросительной воды можно сравнить по нижеследующему графику (рис. 3).

Рис. 3. График сравнения расчетных и фактических урожайных данных

Выводы:

1. При дефиците водных ресурсов пропорциональное вододеление между культурами приводит к существенному снижению прибыльности фермерских хозяйств.

2. Предлагаемая модель позволяет свести к минимуму или на нет ущерб прибыли фермерских хозяйств от дефицита в воде.

вододеление урожайность оросительный сельскохозяйственный

Литература

1. Худайназаров Ж., Бараев Ф.А., Муродов Р.А. Проблемы перехода на платное водопользование в орошаемом земледелии // Повышение эффективности мелиорации и сельскохозяйственного использования мелиорированных земель: Тез. докл. межд. науч. конф. 15-16 сентября 2009. - Минск, 2009. -С. 10-13.

2. Расчетные значения оросительных норм, Средазгипрводхлопок,1969.

3. Берековен, Экерт, Элленридер, 1991, с.201.

Размещено на Allbest.ru