В Узбекистане более половины населения проживает в сельской местности, и их благополучие зависит от качества земли и наличия водных ресурсов. Качество земли определяется мелиоративными показателями: уровнем залегания грунтовых вод, минерализацией грунтовых вод и засолением почв. Эти факторы не появляются сами по себе. Они являются результатом хозяйственной деятельности, поэтому бережное отношение к поливной воде всегда было главным условием для земледельца.
Мониторингом мелиоративного состояния орошаемых земель в Министерстве сельского и водного хозяйства РУз. занимаются областные гидрогеолого-мелиоративные экспедиции (ОГГМЭ) Управления мелиорации.
ОГГМЭ имеет штат сотрудников, занимающихся мониторингом степени засоления почво-грунтов, уровня залегания грунтовых вод, минерализации грунтовых, оросительных и коллекторных вод, технического состояния межхозяйственной коллекторной и дренажной сетей. При наличии на балансе ОГГМЭ скважин вертикального дренажа проводится их мониторинг на предмет дебета, минерализации и технического состояния.
Штат включает три уровня обеспечения мониторинга: уровень полевых исследований – районные полевые отряды; уровень, на котором производится анализ доставляемых образцов различных вод и почв – химическая лаборатория. Третий уровень представлен коллективом специалистов, занимающихся геоинформационной системой «Мелиорация» используемой для графической визуализации и анализа полученных данных в геопространстве орошаемой территории области.
На текущий момент мониторинг мелиоративного состояния водохозяйственных объектов выполнялся методами, не полностью отвечающими сегодняшним требованиям.
В настоящее время усилиями Министерства сельского и водного хозяйства РУз. и проекта ПРООН «Содействие развитию потенциала Фонда мелиоративного улучшения орошаемых земель» в экспедициях начат переход от ручных работ по подготовке мелиоративных карт, к их подготовке с помощью автоматизированной системой ГИС «Мелиорация». Это связано с тем, что подразделения экспедиций испытывают значительные трудности по переработке больших объёмов информации и ручному пространственному картографическому анализу данных (геоданных), полученных в полевых условиях. При этом отсутствует оперативность и возможность объективной оценки мелиоративной обстановки земель каждого фермерского хозяйства.
В качестве исходных данных выступает одна точка на 100 га по уровню залегания грунтовых вод и их минерализации. Однако, при размещении наблюдательных скважин вблизи оросительных арыков результаты исследований не дают объективных знаний ни по уровню залегания грунтовых вод ни по оценке их минерализации.
Взятие проб почвы на засоление при нагрузке 1 проба на 50 или 25 га также не является объективной для оценки мелиоративного состояния поля при существующей высокой пространственной пестроте засоления и недостаточной выравненности полей.
Из этих условий вытекает необъективность существующей оценки мелиоративного состояния орошаемых земель.
Актуальность темы внедрения в производственную деятельность ГГМЭ информационных технологий для совершенствования мониторинга мелиоративного состояния орошаемых земель и обеспечения Мелиоративного Кадастра информацией о практическом состоянии мелиоративных объектов исключительно высока.
Оснащение ГГМЭ техническими средствами для полевых исследований, вычислительными средствами и эффективное их использование для решения стоящих задач, не может быть реализовано без соответствующей подготовки главных и ведущих специалистов экспедиций, на которых ложится проблема внедрения в производство совершенных информационных технологий.
В последние годы такая подготовка специалистов кадастровых подразделений, проводимая Управлением мелиорации, совместно с институтом САНИИРИ подкрепилась поддержкой проекта ПРООН «Содействие развитию потенциала Фонда мелиоративного улучшения орошаемых земель» на примере ГГМЭ Сырдарьинской и Ферганской областей. В процессе освоения современной технологии мониторинга мелиоративного состояния орошаемых земель, специалисты всех ГГМЭ республики ознакомились, и усвоили современные методы и способы наблюдения за мелиоративными объектами.
Наиболее благоприятная обстановка внедрения современной информационной технологии будет создана лишь в том случае, если помимо приобретения вычислительных средств и программного обеспечения будут найдены средства на приобретение:
• кондуктометрических приборов для исследования минерализации вод (оросительной, грунтовой и дренажной) и почв;
• космических снимков на апрель- середина мая для оценки состояния зерновых культур, а также на конец августа – начало сентября для оценки состояния посевов хлопчатника;
• GPS приёмников космической навигации или трекеров для контроля местоположения точек измерения образцов почв и вод, а также привязки различных объектов стационарного характера;
• сотовых телефонов для организации получения полевой информации о состоянии точек обследования в реальном времени и передачи информации на центральный сервер ОГГМЭ;
• наличия в ОГГМЭ современной вычислительной сети на основе центрального процессора для объединения ведущих специалистов по направлениям мониторинга в ГИС систему и современного пакета программ, например, ArcGIS 9x.
Площадь орошения бассейновых систем составляет порядка 4,2 млн. га.
Бассейновых систем –13 с площадями орошения от 190 до 500 тысяч га.
Предполагается, что полная информация Мелиоративного Кадастра должна быть легко доступной Управлению мелиорации МС и ВХ и Мелиоративному фонду Республики для взаимодействия, контроля и анализа мелиоративной ситуации в бассейнах по неблагополучным объектам, выдаче и совместному принятию рекомендаций, направленных на обеспечение на реконструируемых объектах мелиоративной обстановки требуемого уровня.
На этапе подготовки был поднят уровень знаний и навыков специалистов гидрогеолого-мелиоративных служб в области использования современных технологий, обеспечивающих пространственную связь баз данных, их анализа, лабораторных химических методов оценки пространственного распределения солей, питательных элементов в почве, залегания грунтовых вод в границах фермерских участков, использованию кондуктометрических исследований почв и вод в полевых условиях с привязкой результатов полевых обследований приёмниками космической навигации (GPS) и передачи информации на центральный сервер в реальном времени, используя сотовую связь..
Учитывая однотипность решаемых технологических задач, целесообразно внедрить типовую структуру ОГГМЭ, для обеспечения мониторинга орошаемых земель и Мелиоративного Кадастра.
Состав решаемых задач
В процессе подготовки специалистов экспедиций внедрению ГИС технологии, достигнуто освоение ниже следующих основных задач гео мониторинга мелиоративного состояния орошаемых земель с реализацией результатов в Мелиоративном Кадастре:
• Оросительная сеть – все виды;
• Коллекторные сети: внутрихозяйственная (сеть внутри АВП) и межхозяйственная сети;
• Сеть скважин вертикального дренажа с географической привязкой;
• Сеть наблюдательных скважин за уровнем грунтовых вод и минерализацией с географической привязкой;
• Сеть динамических точек для наблюдения засоления почв;
• Орошаемые земли с границами фермерских хозяйств;
• База данных промывок земель (материалы формируются ГГМЭ совместно с АВП и районами);
• Другие показатели, согласованные с Управлением мелиорации орошаемых земель МС и ВХ.
В настоящее время ряд экспедиций активно используют ГИС технологию в мелиоративном мониторинге, используя оценку засоления земель и минерализацию оросительных, грунтовых и коллекторных вод с использованием кондуктометров.
Наземный мониторинг целесообразно усилить дистанционным мониторингом состояния посевов зерновых и хлопчатника, а также состояния оросительной и коллекторной сетей (космическая съёмка и технология анализа космических снимков применительно к мониторингу мелиоративного состояния орошаемых земель).
Вопросы, решаемые с использованием информационных технологий
Информационные технологии, реализованные на базе современных вычислительных средств, позволяют при эффективном использовании космических снимков и навигационных приёмников (GPS) в относительно короткие сроки:
• Создавать базы данных по каждому из контролируемых показателей;
• Автоматизировать процесс создания тематических карт, включая:
— распространение засоления;
— распространение уровней грунтовых вод;
— распространения минерализации грунтовых вод;
— протяжённости и состояния оросительной сети по типам;
— протяжённости и состояния коллекторных сетей внутри и межхозяйственных;
— размещение водозаборов и стационарных и передвижных насосных станций;
— размещение и состояние наблюдательных скважин (постоянных и временных);
— размещение точек солевого опробования по горизонтам;
— точек взятия проб оросительных и коллекторных вод;
— количество поданной воды при поливах и промывках, распространении площадей промывок засоленных земель или влагозарядковых поливов.
Автоматизация создания кадастровых материалов (тематических карт с мелиоративными характеристиками) и в случае приобретения космических снимков на соответствующие мелиоративные объекты значительно упростит многие проблемы, в первую очередь, трудоёмкость создания и фрагментации карт с широким диапазоном представления масштабов.
Это необходимо, в первую очередь, для создания картограмм фермерских хозяйств (проблема относится к категории будущего развития ГИС «Мелиорация»).
Одновременно, с картированием слоёв в ГИС создаются атрибутивные данные в виде таблиц тематического содержания, наполненных мелиоративными показателями, что способствует наилучшему восприятию и визуальной оценке состояния рассматриваемых участков и территорий.
В перспективе использование космических снимков высокого разрешения позволит получить большой объем полезной информации, который позволит обеспечить детальный количественный анализ распространение засоления или ставить вопросы, почему на изучаемой площади к концу вегетации посевы культур имеют низкую урожайность. На космических снимках хорошо визуализируется коллекторная сеть, её состояние: очищенные или заросшие камышом коллекторы.
В настоящее время специалисты экспедиций знакомы с возможностями дистанционных данных и настроены работе с космическими снимками, обучены использованию простым методам оценки мелиоративного состояния орошаемых территорий. Использование космических снимков поможет на прядок повысить информативность оценки мелиоративного состояния орошаемых земель и обеспечить достоверный анализ причин снижения уровня мелиоративного состояния объектов и снижения продуктивности, орошаемых полей.
В настоящее время стоит задача определения и реализации единой структуры ГГМЭ.
В рамках оказания конкретной помощи фермерским хозяйствам, химическим лабораториям ГГМЭ необходимо (помимо засоления, УГВ и МГВ) взять на себя оценку наличия на полях фермеров питательных элементов и гумуса, которые в значительной степени влияют на продуктивность полей.
Для решения этого вопроса специалисты химических лабораторий ГГМЭ прошли на практике курс, связанный с использованием методик определения в почвах подвижных и связанных форм питательных элементов – азота фосфора, калия, а в некоторых случаях, наличия микроэлементов. Именно содержание питательных элементов при сочетании с обеспечением влажности почвы (оптимальным режимом орошения) обеспечивают эффективное плодородие почв, повышает уровень мелиоративного состояния орошаемых земель.
Лаборатория почвенных исследований САНИИРИ обеспечила экспедиции методическими материалами для выполнения таких работ и доступными программами анализа данных химических анализов.
Сегодня мы подошли к необходимости дооснащения техническими средствами ГГМЭ и обучения специалистов выполнению качественного анализа тематических картограмм и кадастровых карт, анализу динамики трендов засоления и грунтовых вод. .
Для повышения качества и эффективности мониторинга мелиоративного состояния необходимо продолжить:
• дооснащение ГГМЭ вычислительной техникой и комплектом программного обеспечения для ГИС и выводом на печать кадастровых материалов;
• проведение ознакомительных краткосрочных семинаров с руководящим составом ГГМЭ;
• проведение обучения ведущих специалистов ГГМЭ работе с программным обеспечением, используемого для создания ГИС и работе с космическими снимками.
• закрепление опыта специалистов химических лабораторий методу калибровки кондуктометров и методикам определения плотного остатка, основных химических элементов и питательных элементов;
• обучение специалистов полевых отрядов использованию кондуктометров и навигационных приёмников в наземных исследованиях, а также сотовой связи для передачи полученных полевых данных.
Семинары предпочтительно проводить в централизованном порядке, хотя в отдельных случаях не исключено проводить обучение непосредственно в ГГМЭ.
Основные технико-экономические показатели переподготовки кадров
Наиболее высокая эффективность от специалиста на производстве может быть получена только в том случае, если он обладает высокой квалификацией и использует свои знания непосредственно в своей работе. В области управления производством или иным процессом один вложенный сум окупается практически в последующем году, давая эффект от 5 до 15 сум.
Важно, чтобы материалы Мелиоративного Кадастра адекватно отображали реальную мелиоративную обстановку. В этом случае будут исключены просчёты в планировании значительных по объёму финансовых инвестиций, которые будут окупаться в значительно более короткий интервал времени.
Результаты
В процессе переподготовки кадров ведущих специалистов экспедиций были достигнуты определённые успехи: все гидрогеолого-мелиоративные экспедиции в системе управления мелиорации реализуют программу мониторинга мелиоративного состояния земель по единой ГИС технологии, результаты также имеют однотипное представление в виде карт реализуемых по единым требованиям.
Анализ площадей с различными классами и пояснительные записки стали носить более обоснованные рекомендации, подтверждённые картами, картограммами для фермеров и таблицами объективных данных.
Основной упор в обучении сделан на практическое освоение знаний ГИС технологии при работе с компьютерными программами. Знания закреплялись в виде практических разработок мелиоративных задач, охватывающих основные стороны ГИС технологии и построением карт мелиоративного состояния орошаемых земель в виде структурной единицы — района области с детализацией территорий АВП по фермерским хозяйствам.
В ближайшие два-три года предполагается создание информационных сетей:
1. Сеть первого уровня — Внутри ГГМЭ – центральный компьютер – компьютеры кадастровых специалистов и СМС сеть на базе сотовой связи полевых групп, производящих сбор полевых данных с 3GUSB модемом, подключённым к центральному компьютеру (серверу).
Сбор данных предполагается проводить с использованием комплекта полевых инструментов, включающих кондуктометры нескольких типов (включая кондуктометры для измерения уровня грунтовых вод и её минерализации), GPS приёмник и сотовый телефон.
2. Сети второго уровня:
• ГГМЭ – БУИС
• ГГМЭ – Управление мелиорации;
• ГГМЭ – Мелиоративный фонд;
• Управление мелиорации – Мелиоративный фонд
3. Сайты: ОГГМЭ, Мелиоративного фонда, Управление мелиорации
Ниже представлена блок схема мониторинга мелиоративного состояния орошаемых земель, сбора и обработки данных для Мелиоративного Кадастра и обеспечения необходимой информацией Управления мелиорации МС и ВХ и Мелиоративного фонда.
Успех реализации этих разработок в практику мелиоративного мониторинга орошаемых земель во многом зависит от возможности логического продолжения содействия ПРООН развитию потенциала Фонда мелиоративного улучшения орошаемых земель в рамках подготовленной для принятия новой Госпрограммы на 2013- 2017 годы.
Интернет
СМС
Неъматжон Аллабергенов,
Начальник управления мелиорации Министерства сельского и водного хозяйства
Антон Чернышев,
Ведущей научный сотрудник НИИ ирригации и водных проблем
Литература:
1. Пособие по полевым почвенно-мелиоративным и климатическим измерениям для ввода в базу данных ОГГМЭ. Проект ПРООН «Содействие развитию потенциала Фонда мелиоративного улучшения орошаемых земель». Ташкент,2012.
