Цель: определение возможности компьютерного моделирования водно-воздушного режима почвогрунтов ненасыщенной зоны и динамики уровня грунтовых вод (УГВ) в междренном пространстве на осушительно-увлажнительных системах.
Материалы и методы. В рамках проведенного исследования была использована имитационная модель, исследованы фильтрационные процессы и динамика водно-воздушного режима почвогрунтов на осушительно-увлажнительных системах Северо-Запада России в насыщенной и ненасыщенной зонах. Использована трехмерная конечно-элементная модель массопереноса в пористых средах FEMWATER, позволяющая учитывать специфические особенности исследуемой территории. Исходными данными для калибровки являются результаты экспериментов, направленных на изучение динамики УГВ в режиме подпочвенного увлажнения – осушения, выполненные на опытно-производ¬ственном участке «Шиповский», Калининградская область.
Результаты. В ходе анализа была получена хорошая корреляция (rxy > 0,75) экспериментальных и расчетных результатов. Коэффициент эффективности модели Нэша–Сатклиффа NSE = 0,80 характеризуется как высокий. Работа продемонстрировала возможность успешного компьютерного моделирования динамики уровня грунтовых вод (УГВ) и давления почвенной влаги в зоне аэрации на осушительно-увлажнительных системах.
Выводы. Имитационное моделирование с использованием конечно-элементной модели массопереноса в пористых средах FEMWATER при достаточном опытно-экспериментальном обеспечении способно значительно повысить эффективность исследования водно-воздушного режима на комбинированных мелиоративных системах для разработки управленческих рекомендаций в различных погодных условиях, в том числе и в режиме реального времени. Работа может служить основой для дальнейших исследований в области мелиорации и устойчивого управления водными ресурсами.
гумидная зона, осушительно-увлажнительная система, водный режим, зона аэрации, уровень грунтовых вод, математическое моделирование
Чернов П. В., Зотов Д. К. Имитационное моделирование фильтрационных процессов на мелиоративных системах двустороннего действия // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2025. Т. 97, № 3. С. 91–107.
1. Малинин В. Н., Гордеева С. М., Кулешова А. В. Особенности межгодовой изменчивости увлажнения на европейской территории России // Современные проблемы гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды на пространстве СНГ. 2020. С. 188–189. EDN: PYAWWL.
2. Зубец В. М., Еськов А. И. Мелиоративные системы двустороннего действия. Минск: Ураджай, 1980. 162 с.
3. Кожанов А. Л. К вопросу расчета совмещенной осушительно-увлажнительной сети // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2021. № 1(81). С. 128–135. EDN: RKMPZZ.
4. Маслов Б. С., Станкевич В. С., Черненок В. Я. Осушительно-увлажнительные системы // М.: Колос. 1981. 280 с.
5. Осушительные системы двухстороннего действия: научный обзор / С. М. Васильев, В. Н. Щедрин, А. Л. Кожанов, О. В. Воеводин, В. В. Слабунов, А. С. Штанько, С. Л. Жук. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2018. 117 с. EDN: PJMHYH.
6. Анискин Н. А., Сергеев С. А. Численные решения задач неустановившейся фильтрации в гидротехнике // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 11. С. 1478–1487. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.11.1478-1487. EDN: EHOMHW.
7. Береславский Э. Н., Прирез А. В. О влиянии испарения или инфильтрации на свободную поверхность грунтовых вод в некоторых задачах подземной гидромеханики / Э. Н. Береславский, А. В. Прирез // Математические методы и модели в высокотехнологичном производстве: сб. тез. докладов II Междунар. форума, г. Санкт-Петербург, 09 нояб. 2022 г. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2022. С. 77–85. EDN NHMMQL.
8. Статистическое сравнение результатов определения гранулометрического состава седиментометрическим методом (ISP+) с методом лазерной дифрактометрии / Е. В. Шеин, А. В. Дембовецкий, З. Н. Тюгай, Ж. Жансая // Фундаментальные концепции физики почв: развитие, современные приложения и перспективы: сб. науч. тр. II Междунар. междисциплинарной науч. конф., Москва, 25–31 мая 2024 г. М.: Издательский дом КДУ, 2024. С. 559–565. EDN: CGUFVI.
9. DRAINMOD modeling framework for simulating controlled drainage effect on lateral seepage from artificially drained fields / M. A. Youssef [et al.] //Agricultural Water Management. 2021. Vol. 254. Р. 106944. DOI: 10.1016/j.agwat.2021.106944. EDN: QYVIJP.
10. Nguyen, H.V., Cheng, JR.C., Maier, R.S. Study of Parallel Linear Solvers for Three-Dimensional Subsurface Flow Problems // Computational Science–ICCS 2009. Lecture Notes in Computer Science. Berlin-Heidelberg: Springer, 2009. Vol. 5544. Р. 785–794. DOI: 10.1007/978-3-642-01970-8_78.
11. Баврина А. П., Борисов И. Б. Современные правила применения корреляционного анализа // Медицинский альманах. 2021. № 3(68). С. 70–79. EDN: TPSSIX.
12. Melsen L. A. [et al]. The rise of the Nash-Sutcliffe efficiency in hydrology // Hydrological Sciences Journal. 2025. Vol. 70. P. 1–12. DOI: 10.1080/02626667.2025.2475105.
13. Duc L., Sawada Y. A signal-processing-based interpretation of the Nash–Sutcliffe efficiency // Hydrology and Earth System Sciences. 2023. Vol. 27. No. 9. P. 1827–1839. DOI: 10.5194/hess-27-1827-2023. EDN: IFJFUU.
14. Şen Z., Şişman E., Kızılöz B. A new innovative method for model efficiency performance // Water Supply. 2021. Vol. 22. Р. 589–601. DOI: 10.2166/ws.2021.245.
15. Федоров С. В., Ковалев В. П. Мелиоративная система двустороннего действия, экспериментальный участок «Шиповский» // Водопользование и задачи гидромеханики. 2015. С. 88–94. EDN: VXSLMT.
16. Криулин К. Н., Чернов П. В. О расчете систематического дренажа в регионе Санкт-Петербург-Ленинградская область // Известия Всероссийского научно-исследова-тельского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева. 2019. Т. 293. С. 26–34. EDN: ZXMWIH.
17. Букин А. В., Санникова Н. В. Водно-физические свойства органических удобрений и влагоудерживающих сорбентов // Молодежная наука для развития АПК: сб. тр. LX Студенческой науч.-практ. конф., г. Тюмень, 14 нояб. 2023 г. Тюмень: ГАУ Северного Зауралья, 2023. С. 10–14. EDN: SHNTUN.
