Комплексное использование и охрана водных ресурсов - Юшманов О.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Для сельскохозяйственного компонента ВХС существует несколько способов построения производственных функций.
Это прежде всего получение эмпирических зависимостей урожая от оросительной нормы на основании анализа статистического материала. Эти зависимости имеют локальный характер, и фактически их можно применять только для конкретного поля в конкретном году, что объясняется тем, что продуктивность орошаемого поля зависит не только от объема использованной воды, но и от уровня использования удобрений, теплообеспе-ченности, агротехники, плодородия почвы и т. д. Такие зависимости получены для различных природных и хозяйственных условий.
Дальнейшие исследования и разработка методок построения производственных функций выявили два пути решения этой проблемы, которые развивались практически одновременно и к настоящему времени реализованы.
Один из путей представляет собой метод обобщения имеющегося обширного статистического экспериментального материала. При этом зависимость урожая сельскохозяйственной культуры строят от общего объема затрачиваемой на его получение воды, что снимает влияние стохастического характера осадков, начальных вла-гозапасов, подпитки за счет грунтовых вод. Кроме того, зависимость строят в нормированном виде по обеим координатам, что позволяет исключить влияние неводных факторов на искомую функцию.
Недостатками статистических методов является то, что они основываются на предположении применения в будущем современной технологии использования воды; кроме того, в них не учтены режимы поступления воды на орошаемое поле, от которых в значительной степени зависит урожай.
Другой путь построения производственных функций
... ^ | / I
г-^Гг-1 Г-^ГП
1Л1Л
Рис. 8.4. Иерархическая структура сельскохозяйственного участника ВХС;
/С — сельскохозяйственное поле; ь — низший управляющий орган; ц — промежуточный управляющий орган; I —высший управляющий орган; 1 — управляющее воздействие; 2 — информация об эффективности использования воды.
в орошении можно назвать теоретическим. В основу те* оретических методов положено представление о том,, что адекватная производственная функция может быть получена на основе оптимизационных моделей, используемых для рационализации водопользования. При этом используют динамические модели формирования урожая сельскохозяйственных культур, которые учитывают влияние на урожай радиационного, температурного и водного режимов, уровня плодородия почвы, удобрений.
Рассмотрим один из теоретических методов, основанный на определении производственной функции сельскохозяйственного компонента ВХС путем решения задачи оптимизации режима орошения.
Сельскохозяйственный объект ВХС описывается как иерархическая система. На верхнем уровне находится управляющий орган, в распоряжении которого имеются водные ресурсы, на нижнем — отдельные поля, на которых растут сельскохозяйственные культуры, требующие орошения (рис. 8.4).
Производственные функции вычисляют последовательно от низшего уровня управления к высшему, причем производственную функцию более высокого уровня строят на основе обобщения производственных функций более низкого уровня. Производственная функция, полученная на высшем уровне иерархии, и есть искомая функция сельскохозяйственного компонента ВХС.
Для построения производственной функции орошае-
мого поля определяют оптимальные режимы орошения при различных значениях выделяемого для этого поля объема водных ресурсов. Для решения этой задачи разработана математическая модель формирования урожая агробиоденоза (сельскохозяйственной культуры), в которой рост и развитие растений описываются системой уравнений. Оптимальный режим орошения определяется как такой порядок распределения объема воды в течение вегетационного периода, который дает максимум урожая при прочих равных условиях (тепловых, радиационных, агротехнических и т. п.). Полученная таким образом зависимость урожая от объема воды позволяет построить производственную функцию k-ro поля:
= (8.11)
где Пн — прибыль, определяемая как разность между стоимостью продукции, выращенной на /г-м поле, и затратами на ее производство; WK — объем воды, выделяемый А-му полю.
Имея производственные функции каждого из полей, i-й управляющий орган (второго уровня системы, см. рис. 8.4) распределяет воду между полями. Критерием оптимизации водораспределения является прибыль, получаемая от реализации продукции, выращенной на всех шлях, подчиненных этому управляющему органу. Распределить воду необходимо так, чтобы получить максимум прибыли при некотором значении объема воды Wi9 выделяемого этому управляющему органу. Зная прибыль, получаемую при нескольких значениях Wu можно получить производственную функцию этого органа в виде зависимости
ni=ft(Wi) (8.12)
при
яг = 2ЯА (8ЛЗ>
г=1
где п — число k-x полей, подчиненных i-uy управляющему органу.
Проводя аналогично процедуру оптимизации распределения воды между t-ми органами, можно получить производственную функцию более высокого уровня ие-
