РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕНОСА СОЛЕЙ В ПОЧВОГРУНТАХ

ПРИ ПРОМЫВКЕ

Экология

Магауиякызы В

Таразский инновационно –гуманитарный университет, Казахстан

Борьба с засолением почв одна из основных задач, которая включает в себя систему различных мероприятий. Оптимальное планирование мелиоративных мероприятий возможно только при изучении водно – солевого режима почвогрунтов с целью его прогноза, Одним из эффективных методов составления такого прогноза является метод математического моделирования на основе уравнении гидродинамики почвенной среды. Уравнение модели, вводимые ограничения позволяют имитировать поведения объекта в различных условиях. Меняя параметры модели – геометрию исследуемых объектов гидрофизические параметры неравновестность исследуемых процессов и т.д., можно производить разнообразные эксперементы, изучать, как при этом изменяются свойства моделируемого объекта. Кроме того, результаты моделирования можно сопоставлять с натурными измерениями объекта в наиболее характерных его точках. Рассмотрим задачу рассоления точки почвогрунта мощностью 1, подстилаемой хорошо проницаемым слоем на нижней границе. При этом предложим, что в промываемом слое быстро устанавливается равновесный масообмен между скелетом почвогрунта и почвенным раствором. В этом случае при переменной во времени скорости фильтрации движение инфильтрационных вод с солями и массообмен описывается следующим одномерным дифферинциальным уравнением в частных производных [1]:

{0 ≤ t ≤ T, 0 ≤ х ≤ L , (1)

Где С (t,x) – концентрация солей в почвенном растворе, г/л;

m_э – эффиктивная пористость;

Г – коэффициент Генри, учитывающий адсорбцию солей в почвегрунте;

D^* - коэффициент конвективной диффузии:

V(t) – скорость фильтрации, м/ сут.

Начальные и краевые условия . Дифференциальное уровнение (1) позволяет однозначно найти поле концентрации в толще почвогрунта, но для этого необходимо знать распределение концентрации в начальный момент времени, также условия солеобмена на границах рассматриваемой области.

Рассмотрим краевые условия для дифференциального уравнения (1).

1. На границах рассматриваемой толщи почвогрунта может быть задано условие первого рода (условие Дирихле), например на поверхности почвы

( во входной сечении Х=O)

С(х,t)|_x=o=C_n(t) (1)

где C_n(t) – концентрация солей на поверхности, г/л;

В случае засоления верхних слоев мелиорируемой толщи при испарении минерализованных грунтовых вод краевых условия могут быть взяты в следующем виде:

UC(O,t)+D^* c (L,t)=C^*(t) (2)

где C^* - минерализация грунтовых вод;

Рассмотрим совместного движения воды и солей при полном насыщении почвогрунтов. Для этого рассмотрим уравнения движения солей [2]:

(3)

где С_m – предельная концентрация насыщения;

ŋ – коэффицент растворения, 1/ сут;

На практике допускает V=V₀/m_э. При хорошо растворимых слоях и малом их содержании в твердой фазе уравнение (3) переходит в формулу (1).

Рассмотрим условия засоления почвы. Для этого рассмотрим базовое уравнение (1), т.е. Сделаем следующие предположение относительно параметров, что в течение многих лет наблюдается устойчивое засоление поверхности почв, т.е. имеет место

(4)

где t₀ – начальный момент времени;

t₁ – конечный момент времени.

Предположим на поверхности почвы (х=0) поступает за период времени t₁-t₂= T слой Н₂ с менерализацией С₂, а испаряется с нее слой воды Н₁, в этом случае С = 0. Примем D^*= const. Скорости поступления и испарения V₂ и V_1.

Найдем распределение солей в промежутке от [0, х₁] до [0, L]. Причем на глубине х₁ известно минерализация С = С₁. При этих предположениях уравнение примет вид[3-4]:

(5)

где V= V₁ –V₂.

Уравнение (5) запишем в безразмерном виде, для этого обозначим:

;

Вводим безразмерное число Пекле [3]:

Ре = (6)

Тогда решение согласно [4] уравнения (7) имеет аналитическое выражение:

( 7)

Если V₁ – V₂ < 0 т.е. сезонное испарение превышает поступление за этот период, т.е. имеется постоянное питание грунтовыми водами, то при любом содержании растворимых солей в грунтовых водах (С₁) минерализация почвенного раствора всегда будет выше минерализации грунтовых вод.

Рассмотрим обратный процесс – процесс рассоления в том числе при подаче воды на поверхность почвы. Примем, что исходное засоление перед промывкой близко к предельному:

С₀=C_m при t = t₀ (8)

При поступлении пресной воды с концентрацией С₂ – С₀ < 0 со скоростью V(t) будет происходит вытеснение засоленного раствора. При этом движение солей может быть описано уравнением (3) при условии С_m= C₀ b примем следующие начальные и краевые условия:

С׀_t-to=C_o(x), x (9)

t (10)

C׀_x=0 =C₂ (x), t (11)

Условия (9) – (11) предполагают, что рассоление мелиорируемой толщи L на поверхности почвы концентрация мгновенно уменьшаются с С₀ до С₂ и остается постоянной.

Литература:

1. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолнием орошаемых змель. М. :Колос, 1978,-288с.

2. Сейтказиев А.С. Определение промывных нормы // Науки и образование Южного-Казахстана, 2000, №21, С.20-22.

3. Сейтказиев А.С., Байзакова А.Е. Метод определения промывных норм засоленных почв // Поиск, 2005, №3 С.199-202.

4. Сейтказиев А.С. Математическая модель промывки засоленных земель геоэкосистем (на казахском языке) // Вестник ТарГУ им. М.Х.Дулати, 2006, №3 (23) С.64-68