Основные результаты и перспективные направления развития научно-исследовательской работы кафедры сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения

мощности. Ведутся работы по созданию электронной системы топливоподачи дизелей.

Коллектив кафедры уверенно и с достоинством входит в седьмое десятилетие Алтайского государственного аграрного университета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ КАФЕДРЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

И ВОДООТВЕДЕНИЯ

С.А. Павлов, В.Е. Горяев, Н.М. Каленюк

Научно-исследовательская деятельность кафедры с 1995 г. ведется в соответствии с перспективным планом госбюджетной темы «Разработка научных основ и технологических средств комплексного использования водных ресурсов в Алтайском крае».

Этим планом предусматривается проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и внедренческих работ по следующим направлениям:

- изучение гидротермического режима грунтов Юго-Западной Сибири и его влияние на динамику поверхностных и подземных вод, прочность и долговечность строительных объектов;

- изучение малых рек и повышение эффективности использования водохранилищ Алтайского края;

- разработка методов и средств очистки питьевой воды;

- разработка методов переработки и утилизации промышленных сточных вод и стоков животноводческих комплексов.

Следует отметить, что поставленные проблемы имеют экологическую направленность и решают многие проблемы охраны окружающей среды.

На кафедре впервые теоретически и экспериментально изучен механизм и природа возникновения разрежения (вакуума) в подмерзлотной зоне грунтов (Горяев В.Е., 1986) и показано, что это явление позволяет осуществлять мелиоративное регулирование гидротермического режима почв путем использования энергии природных процессов.

Изучен механизм и закономерности внутри почвенного тепло- и массопе-реноса и впервые показано влияние объемных сил термического деформирования частиц твердой фазы почвы на процесс движения прочносвязанной и подвижной форм влаги.

На основе выявленных закономерностей испарения влаги почвой с учетом теплообмена с её глубинными слоями показано, что увлажнение поверхностного слоя почвы можно осуществлять атмосферной влагой за счет его охлаждения потоками влаги и газов, восходящими из глубинных слоев почвогрунта.

Результаты научных исследований положены в основу разработки агротехнических приемов регулирования гидротермического режима почв в зимний и летний периоды.

При этом ряд технических решений по снежной мелиорации повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 20-40%. ,

Технология полосного чередования многолетних трав и яровой пшеницы, прошедшая широкую апробацию в Кулундинской степи, позволяет повысить урожайность яровой пшеницы до 30% без дополнительных затрат. В этой технологии предусмотрено повторное использование влаги, испаряющейся с полей многолетних трав и создающей увлажненную воздушную завесу под полосами яровой пшеницы.

Несомненно, что идея использования атмосферной влаги для увлажнения растений в сухостепной зоне чрезвычайно актуальна и требует дополнительных комплексных исследований параметров системы «приземный слой атмосферы-растения-почва».

Учет вакуума в подмерзлотной зоне грунтов позволяет объяснить причину возникновения ряда негативных факторов, проявляющих себя зимой в основаниях многих сооружений, и которые могут нарушить их нормальную эксплуатацию.

К таким сооружениям прежде всего относятся объекты транспортного строительства: автомобильные и железные дороги, аэродромы; водохозяйственные объекты: водохранилища, земляные плотины, водозаборные скважины.

Для таких сооружений, как автомобильные и железные дороги, аэродромы, наличие вакуума в подмерзлотной зоне приводит к проявлению опасных деформаций, вызванных пучением водонасыщенных (обводненных) грунтов, которое обусловлено термоградиентным накоплением влаги в промерзающем слое, а также возникновению дополнительных вертикальных нагрузок, связанных с перепадами атмосферного давления и ветром. Для земляных плотин проявление опасных деформаций заключается в пучении обводненных грунтов, слагающих тело плотин, в зимний период.

Учет вакуума в подмерзлотной зоне позволяет по-новому подойти к вопросу взаимодействия поверхностных, грунтовых и подземных вод и объяснить одну из основных причин резкого падения зимних уровней воды в реках и водоемах. Она заключается в том, что разряжение в подмерзлотной зоне способствует переносу влаги из зоны грунтовых вод в промерзающий слой грунта, снижая их уровень. Вследствие этого уменьшается подпитка поверхностных вод грунтовыми. Более того, при малых уклонах грунтового потока возникновение вакуума способствует оттоку поверхностных вод в прибрежную зону, что существенно сказывается на уменьшении запасов воды в замерзших реках и водоемах. Наряду с этим образование мерзлотного слоя в прибрежной зоне и ледяного покрова на водоемах затрудняет аэрацию поверхностных вод, что приводит к снижению в них кислорода, подкислению воды и увеличению выноса токсичных соединений из донных отложений. Эти негативные процессы зимнего периода обуславливают гибель различных видов биоценоза включая и промысловые запасы рыб.

Отсутствие воздухопроницаемости мерзлотного слоя является, по-видимому, одной из причин снижения дебита подземных водозаборов и частого выхода из строя погружных насосов в зимний период. Она заключается, как уже

сказано выше, в переносе влаги в промерзающий слой грунта, за счет чего динамический уровень грунтовых вод понижается.

Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что возникновение перечисленных негативных факторов зимнего гидродинамического режима грунтов обусловлено явлением образования вакуума в подмерзлотной зоне грунта. Его устранение предусматривается осуществить путем аэрации подмерзлотной зоны грунтов через сквозные полости (скважины), соединяющие подмерзлотную зону с атмосферой. Такое решение можно осуществить с помощью тепловых труб, использующих теплоту глубинных слоев грунта в скважинах.

Актуальность приведенной тематики обусловлена тем, что до настоящего времени отсутствуют эффективные методы и средства, предотвращающие перенос влаги из зоны грунтовых вод к мерзлотному слою и резкое падение уровней поверхностных и грунтовых вод в зимний период.

Результаты выполнения НИР по данному направлению будут обобщены в двух диссертациях на соискание ученой степени кандидата наук.

Другим важным направлением НИР кафедры предыдущих лет явились исследования е области гидрологии по водохранилищному фонду малых рек Юго-Западной Сибири (1Д,С, Чу раков 1).

* . Актуальность этих исследований заключалась в том, что в связи с переходом хозяйственного комплекса страны на рыночные отношения возникала, в частности, практическая необходимость повышения эффективности использования водохранилищ, которая позволила бы получить определенную прибыль.

Поскольку до настоящего времени на названной территории нет государственного учета водохранилищ и их использования для различных социально-экономических и производственных нужд, на первом этапе исследований была решена задача создания банка данных по водохранилищному фонду бассейна р. Обь в пределах административной территории Алтайского края.

-о Обобщение материалов по водохранилищам Алтайского края производилось по бассейновому принципу с учетом сложившихся территориальных комплексов, а также стоимости приобретения исходных материалов по водохранилищам.

Результаты этих исследований должны были быть представлены в региональном «Справочнике-каталоге водохранилищ речных бассейнов». К сожалению, преждевременная кончина Д.С. Чуракова временно приостановила работу над справочником.

Тем не менее полагаем, что разработанные и реализованные научно-мето-дические подходы и результаты исследований, которые помещены в каталог-справочник по территории Алтайского края, могут служить аналоговой основой малых речных бассейнов остальной территории средней и верхней Оби.

Традиционной остается НИР на Чарышском групповом водопроводе, (ЧГВ), которая выполняется на кафедре уже в течение 6 лет ([Д.С. ЧуракрЕ|, С.А. Павлов, Н.М. Каленюк).

Актуальность проблемы повышения надежности работы ЧГВ обусловлена все более проявляющей себя тенденцией снижения его водоподачи. Это вызвано рядом причин, главной из которых является снижение дебита скважин

водозабора №1 и зарастание стенок водоводов. Снижение дебита I группы скважин связано с руслодеформирующими процессами, происходящими в зоне водозабора, которые приводят к отмиранию правого рукава р. Чарыш. Поэтому возникла необходимость проведения мероприятий по выполнению углубления и расчистки протоки правого Чарыша.

С этой целью на первом этапе исследований было предложено с помощью устройства сквозных полузапруд создать такую кинематическую структуру потока, которая позволит на первой стадии получить заданные параметры выпрямления и в дальнейшем будет поддерживать стабильный наносной режим в правом рукаве р.Чарыш. ~ ^ :

На втором этапе необходимо провести исследования режимов взаимодействия воды Чарыша и подрусловых грунтовых вод, служащих источником водозаборных скважин №1. Это напрямую связано, как уже отмечалось выше, с изучением гидротермического режима грунтов.

Результатом изучения другой причины снижения водоподачи ЧГВ, обусловленной зарастанием стенок водоводов, явилась разработка методик определения коэффициента Дарси с учетом образования отложений на внутренней поверхности труб и прогнозирования степени их зарастания от временного фактора. Поэтому дальнейшие исследования будут направлены на разработку мероприятий по очистке водоводов и уменьшению степени их зарастания (А.В. Скрипник). *: -

В настоящее время на кафедре решено возобновить исследования по очистке питьевой воды от солей жесткости и солей тяжелых металлов методом электродиализа. Осаждение указанных солей в щелочной фазе активированной воды позволяет в технологии хлебопечения повысить подъемную силу теста в 1,5 раза,

На кафедре планируется также продолжить исследования и опытно-конст-рукторские разработки по созданию биотехнических систем выращивания кор-мовой и удобрительной биомассы микроводорослей, которые могут быть использованы также и для очистки сточных вод.  *

ЗАОЧНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В АГАУ - ЭТО УДОБНО

И ПРЕСТИЖНО!

В.И. Толокольников, декан факультета заочного образования

Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 г. определены основные задачи профессионального образования - «подготовка квалифицированного работника соответствующего уровня и профиля, конкурентноспособного на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готовому к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности; удовлетворение потребностей личности в получении соответствующего образования».

С учетом потребностей и возможностей личности Закон «Об образовании»