Оптимальные графики орошения. Планирование орошения в реальном времени

Планирование орошения связано с процессом составления оптимального графика орошения сельскохозяйственной культуры во время роста при определенных климатических условиях и водообеспеченности.

Для этого необходимы исследования и оценка воздействия всех возможных режимов орошения на урожайность и установление оптимального режима использования соответствующей математической программы оптимизации.

Зависимости полезности воды от времени, которые показывают отдачу от орошения в течение различных периодов роста, помогают определить влияние как сроков, так и объема орошения на урожайность сельскохозяйственных культур. Периоды времени орошения либо совпадают с физиологическими стадиями роста этих культур, либо принимаются как некоторые удобные периоды времени, например месяц или неделя.

Основная трудность, связанная с применением этих моделей, состоит в том, что принятие решения по орошению на различных стадиях роста сельскохозяйственной культуры не является независимым. Каждое решение по орошению основывается на данных о количестве влаги в почве, состоянии урожая и имеющихся запасах воды на оставшуюся часть вегетационного период.

Информация обо всех этих факторах должна быть собрана до момента принятия решения по орошению. Следовательно, такие решения многоступенчаты, последовательны и зависят от состояния. В основном эти модели воспроизводят различные динамические процессы, результатом которых является урожай, изменяющийся в зависимости от изменения экологических условий, среди которых дефицит воды.

Близкие к максимально возможному урожаю значения могут быть получены при правильном выборе режимов орошения даже при относительно высоком дефиците водоснабжения (Rao and Rees, 1992).

Несмотря на достижения в области моделирования планирования орошения, мнение и опыт специалистов будут по-прежнему основополагающими аргументами при принятии решений в сфере управления оросительными системами.

Наиболее подходящий режим орошения может быть разработан при совместном использовании моделей количественного прогнозирования, местного опыта и знаний фермеров и ответственных за осуществление орошения работников. Такое равновесие возможно за счет интеграции моделей и эвристических знаний в рамках экспертной системы.

Многие фермеры выращивают в течение сезона целый ряд сельскохозяйственных культур. В таких ситуациях ограниченный запас воды означает, что ее будет недостаточно для получения максимальной урожайности всех этих культур.

Это приводит к конкуренции за воду между культурами как на сезонном, так и на межсезонном уровне. Проблема сезонного и межсезонного распределения воды между сельскохозяйственными культурами может быть решена путем разделения задачи на два уровня — сезонный и межсезонный.

Планирование орошения в реальном времени. Графики орошения могут быть основаны на моделях оптимизации для целей планирования и проектирования. Однако в реальности как погода, так и водоснабжение могут отличаться от принятых при планировании графиков орошения сельскохозяйственных культур.

В связи с этим оптимизированные графики, возможно, должны быть изменены, с тем чтобы соответствовать данным о погоде и водоснабжении в режиме реального времени. Поскольку результат каждого решения можно оценить по полученному урожаю только в конце сезона, они должны разрабатываться последовательно. Таким образом, решения должны приниматься каждую неделю с перспективой на весь срок планирования.

Использование среднесрочных прогнозов погоды в планировании орошения. Среднесрочные прогнозы погоды предоставляют информацию о погоде в ближайшие 3-10 дней и могут быть использованы в управлении сельским хозяйством, включая планирование орошения. Данные о ранее наблюдавшихся осадках могут быть использованы для изучения влияния, оказываемого использованием прогнозов осадков с 3-5 дневной заблаговременностью на графики орошения сельскохозяйственных культур.

Хотя среднесрочные прогнозы погоды полезны для планирования орошения относительно маломощных почв и в ситуациях, в которых чаще применяется орошение на малые глубины, они не приводят к значительной экономии воды при орошении глубоко укоренившихся культур в почвах с относительно высокой влагоемкостью.