Удосконалення управління меліорованими територіями на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу

Скачати

Актуальність роботи. Важливість даної роботи обумовлюється необхідністю боротьби з прогресуючими проявами шкідливої дії вод, підтопленням і затопленням територій, населених пунктів та сільськогосподарських угідь, оцінки економічних збитків та підвищенням ефективності використання меліорованих земель. Вирішення цих завдань потребує розробки наукових засад та вдосконалення методів управління, алгоритмічного та модельного комплексу автоматизації в системі еколого-меліоративного моніторингу.
Аналіз стану та управління меліорованими територіями доцільно здійснювати на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу та геоінформаційних технологій (ГІС-технологій), що дає змогу підвищити якість і ефективність розв’язання технологічних, еколого-економічних задач управління земле- та водокористуванням.
Актуальність роботи узгоджується з рекомендаціями парламентських слухань "Підтоплення земель в Україні: проблема та шляхи подолання" (схвалених Постановою Верховної Ради України від 6 березня 2003 року N 609-IV), де підкреслюється необхідність забезпечити постійне функціонування системи моніторингу меліорованих земель, проведення оцінки довгострокової динаміки процесів підтоплення та розробки рекомендацій для попередження підтоплення земель. Вказано на необхідність розробки нормативних актів щодо порядку використання меліорованих земель (рекомендації парламентських слухань "Актуальні проблеми зрошення, підтоплення та повеней в Україні", схвалено Постановою Верховної Ради України від 23 лютого 2006 року N 3506-IV).
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.Дисертаційну роботу виконано відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт Інституту гідротехніки і меліорації УААН за завданнями: 01.03. “Розробка методології прийняття економічних рішень при взаємодії водогосподарських організацій і водоспоживачів”, № держреєстрації 0103U008660 (2003-2005 рр.); 02.05.01 „Розробити наукові засади організації та ведення моніторингу руйнівних процесів, зумовлених дією води”, № держреєстрації 0103U006271 (2003-2005 рр.); Т-21 „Розробити систему аналізу довгострокової динаміки та прогнозування процесів підтоплення сільськогосподарських угідь з використанням сучасного програмного забезпечення (для умов півдня України)”, № держреєстрації 0104U010858 (2004-2005 рр.); Т-23 „Порядок використання меліорованих  земель”,  № держреєстрації  0104U010233 (2004-2005 рр.); Т-343  „Розробка автоматизованого робочого місця щодо здійснення контролю меліоративного стану зрошуваних земель”,  № держреєстрації 0106U006332 (2006 р.);  03.03.01-032  „Дослідити особливості функціонування типових меліорованих територій у зоні зрошення, розробити і впровадити на пілотних об’єктах технології інтегрованого управління водними, земельними та енергетичними ресурсами”, № держреєстрації 0106U006573 (2006-2010 рр.); 03.02.02-049 „Дослідити зміни стану і ефективність систем захисту від підтоплення та затоплення сільгоспугідь та сільських населених пунктів, розробити наукові засади їх модернізації і удосконалення”, № держреєстрації 0106U005759 (2006-2010 рр.).
Мета досліджень полягає в розробці наукових методів оцінки зміни стану меліорованих територій та створенні систем прийняття рішень, що забезпечують економічно ефективне та екологічно безпечне використання водних і земельних ресурсів при зрошенні на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу.
Основні завдання досліджень:
- провести аналіз існуючого стану управління технологічними та еколого-економічними процесами на меліорованих територіях, встановити напрямки покращення прийняття рішень на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу;
- розробка наукових принципів, методів створення модельного та програмного комплексу інформаційно-аналітичної системи аналізу процесів зміни стану та прийняття раціональних (екологічних, технологічних, економічних) рішень для задач управління меліорованими територіями;
- створення наукових засад та методів розробки ГІС-технологій для вирішення задач просторово-часового моделювання гідродинамічних процесів при визначенні динаміки змін стану території, зон затоплення та підтоплення на меліорованих територіях;
- застосування ГІС для дослідження процесів зміни стану на об’єктах підтоплення та затоплення (на прикладі Херсонської області), розробки методу визначення економічних збитків від підтоплення та затоплення меліорованих територій;
- вирішення еколого-економічних задач земле- та водокористування на основі розробки інтегральних оцінок для технологічних обмежень щодо режимів зрошення, поливних і зрошувальних норм при використанні земель у різних зонах ризику підтоплення, визначення заходів щодо попередження та ліквідації проявів підтоплення та поверхневого затоплення меліорованих територій на основі інформаційно-аналітичної системи.
Об’єктом досліджень є динаміка рівнів ґрунтових вод, управління земле- та водокористуванням на меліорованих територіях для забезпечення задовільного еколого-меліоративного стану.
Предметом дослідженьє картографічний та статистичний аналіз зміни рівнів ґрунтових вод на меліорованих територіях, вдосконалення системи оцінок стану та управління земле- та водокористуванням при зрошенні на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу.
Методи досліджень. Використання картографічних методів (ГІС) у задачах моніторингу для просторово-часового моделювання гідродинамічних процесів при дослідженні динаміки змін території, зон підтоплення та затоплення на основі формул гідрогеологічного розрахунку та даних рівнів ґрунтових вод у спостережених свердловинах. За умов стаціонарних та квазістаціонарних процесів зміни рівнів ґрунтових вод застосовуються різницеві методи розв’язання рівняння Лапласа в задачі Диріхле з використанням методу гідродинамічного моделювання рівня ґрунтових вод.
Для обґрунтування логічної структури інформаційно-аналітичної системи використовуються методи системного аналізу. Для аналізу багаторічної та внутрішньорічної динаміки рівнів ґрунтових вод використовуються статистичні методи, що базуються на побудові гістограм, методі оцінки збитків на основі теорії ризиків.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в розробці наукових методів аналізу стану меліорованих територій для управління земле- та водокористуванням на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу, а саме:
- запропоновано системний підхід до створення інформаційно-аналітичної системи оцінки зміни стану меліорованих територій, оцінки збитків від підтоплення, ефективного управління земле - та водокористуванням на меліорованих територіях;
- вдосконалено метод оцінки рівнів ґрунтових вод на меліорованих та прилеглих територіях з використанням формул гідрогеологічного розрахунку та побудові, за даними вимірювань в спостережних свердловинах, депресійних кривих як граничних умов для створення автоматизованої картографічної ГІС;
- розроблено метод інтегральних оцінок, що відображає кількісну оцінку ризику підтоплення на основі гістограм і визначає зони ризику, функції ризику-корисності, які є основою для еколого-економічного аналізу при прийнятті рішень щодо використання режимів зрошення та зрошувальних норм;
- формалізовано метод визначення економічних збитків при вилученні, порушенні та зниженні урожайності від підтоплення та затоплення сільськогосподарських угідь.
Практичне значення одержаних результатів:
- розроблено специфічну ГІС гідродинамічного моделювання рівнів ґрунтових вод, яка дає змогу в автоматизованому режимі будувати карти глибин залягання рівня ґрунтових вод, на основі вимірювань у спостережних свердловинах проводити картографічне оцінювання зміни стану меліорованих та прилеглих до них територій; систему впроваджено у Каховській гідрогеолого-меліоративній експедиції;
- розроблено методику визначення економічних збитків від підтоплення та затоплення, яку використовували при розробці „Схеми захисту Херсонської області від підтоплення та поверхневого затоплення”;
- розроблено базу даних та знань для вирішення еколого-економічних задач земле- та водокористування на основі інтегральних оцінок для технологічних обмежень щодо режимів зрошення, поливних і зрошувальних норм при використанні земель у різних зонах ризику підтоплення;
- розроблено алгоритми та програмний комплекс інформаційно-аналітичної системи для аналізу стану та вдосконалення управління меліорованими територіями.
Результати наукової роботи впроваджено у навчальний процес і використовують при викладанні професійно-орієнтованого курсу „Моделювання ризиків в складних системах”, на кафедрі прикладної математики Національного університету водного господарства та природокористування.
Особистий внесок дисертанта. Особистий внесок полягає у створенні компонентів комплексу інформаційно-аналітичної системи, зокрема:
- створенні нового підходу в розробці та застосуванні геоінформаційних технологій для просторово-часової оцінки глибини залягання рівня ґрунтових вод на меліорованих територіях;
- методу визначення зон підтоплення з градаціями економічних збитків від зниження врожайності сільськогосподарських культур;
- модельного та програмного комплексу інформаційно-аналітичної системи з проведенням комп’ютерного аналізу стану меліорованих земель та економічних збитків у зонах можливого підтоплення.
Результати дисертаційної роботи пройшли апробаціюна міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 100-річчю від дня народження доктора технічних наук, професора Шапошникова Доната Григоровича “Еколого-економічні проблеми водогосподарського та будівельного комплексу півдня України”, ХДАУ (Херсон, 3-4 вересня 2003 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні питання розвитку земельної реформи в Україні: стан та перспективи” (Херсон, 12-13 березня 2003 р.); на міжнародній науково-практичній конференції “Радіаційні ризики та техногенні небезпеки” (Рівне, 28-29 листопада 2003 р.); на науково-практичній конференції “Водне господарство: завдання в період реформування економіки і перспективи розвитку”, Держводгосп України (Київ, 4-5 грудня 2003 р.); на другій міжнародній науково-практичній конференції “Актуальні питання розвитку земельної реформи в Україні” (Херсон, 26-27 травня 2004 р.); на науково–практичній конференції „Наукові засади сталого розвитку водного господарства та меліорації земель в сучасних умовах”, Держводгосп України (Київ, 21-22 грудня 2005 р.); на міжнародній науково-методичній конференції „Географічні інформаційні системи в аграрних університетах (GISAU)” (Херсон, 14-15 вересня 2006 р.); на другій міжнародній науково-методичній конференції „Географічні інформаційні системи в аграрних університетах (GISAU)” (Херсон, 21-22 травня 2007 р.); на Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених „Роль меліорації в забезпеченні сталого розвитку землеробства” (Київ, 4 грудня 2007 р.); in International Conference “Problems of Decision Making Under Uncertainties (PDMU-2008)”, Мау 12-17, 2008, Kyiv-Rivne, Ukraine.
Публікації. Матеріали досліджень, наведені в дисертації, опубліковано у 14 роботах, в тому числі у наукових фахових збірниках – 10, в журналах – 1, у тезах і матеріалах наукових конференцій – 3.
Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків.
Роботу написано на 242 сторінках загального тексту, 186 сторінках основного тексту, ілюстровано 8 таблицями, 60 рисунками. Додатки складаються з 39 сторінок. Літературні посилання нараховують 169 найменувань.

ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, розкрито суть наукової проблеми, сформульовано мету і завдання досліджень, показано зв’язок роботи з науковими програмами і темами, зазначено новизну одержаних результатів, їхнє практичне значення.
У першому розділі „Сучасний стан управління меліорованими територіями та вимоги щодо їх використанняпроведено огляд робіт стосовно управління технологічними та еколого-економічними процесами на меліорованих територіях, які досліджували П.I. Коваленко, Л.М. Рекс, М.О. Лазарчук, Ю.О. Михайлов, П.І. Ковальчук, О.І. Жовтоног, В.М. Попов та інші вчені.
Аналіз показав, що меліоративна система є цілісним поєднанням чотирьох підсистем: технологічної (меліоративно-водогосподарської), економічної, екологічної та соціальної. Доведено необхідність розробки досконалішої сучасної методології, що ґрунтується на методах картографічного, математичного моделювання і системного аналізу як інструментарію дослідження, для оцінки стану, прийняття рішень та визначення заходів для покращення функціонування меліорованих територій.
Меліоративна система з відповідною територією розглядається на основі представлення її системною моделлю з відповідними оцінками складових для вирішення взаємопов’язаного комплексу задач для управління земельними та водними ресурсами за такими напрямками:
- методи і задачі оцінки та прогнозування стану меліорованих територій та його зміни під впливом природних та антропогенних факторів;
- методи управління меліорованими територіями, які націлені на вибір відповідних режимів зрошення;
- оцінка економічних збитків від підтоплення та вирішення відповідних задач;
- прийняття рішень стосовно необхідності реконструкції та модернізації інженерних систем захисту території.
Сучасна практика зрошуваного землеробства, експериментальні дослідження, імітаційне моделювання показали, що для збереження екологічного стану земель, зокрема зменшення інфільтрації поливної води, виникає необхідність суттєвого зменшення поливних норм, застосування певних режимів зрошення.
Так, стосовно розвитку і аналізу екологічно-безпечних меліорацій, адаптованості агромеліоративних заходів для конкретних агроландшафтів, створення відповідної методології та подальшого впровадження галузевого еколого-меліоративного моніторингу земель значний внесок зробили вчені В.Є. Алексєєвський, В.В. Медведєв, М.М. Муромцев, Ю.А. Ізраель,                       М.І. Ромащенко, Е.С. Драчинська, Н.М. Блохіна, А.М. Шевченко, В.В. Морозов та ін.
У другому розділі „Теоретичні основи розробки інформаційно–аналітичної системи оцінок та управління меліорованими територіями” запропонована методологія розробки та структура інформаційно – аналітичної системи для покращення управління (рис. 1), досягнення і збереження екологічно безпечного, економічно оптимального водокористування та захисту від підтоплення меліорованих територій.

Рис. 1. Принципова схема структури інформаційно-аналітичної системи та її задачі
Представлена інформаційно-аналітична система забезпечує цілісне вирішення задач управління земле- та водокористуванням, оскільки послідовно інтегрує розв’язання ряду взаємопов’язаних задач:
- на основі ГІС здійснюється побудова карт глибини залягання рівнів ґрунтових вод, які є основою для якісно-кількісної оцінки на основі гістограм стану території для багаторічної та внутрішньорічної динаміки підтоплення меліорованих територій;
- інтегровано визначаються технолого-екологічні аспекти земле- та водокористування (режими зрошення, зрошувальні норми), на основі картографічних досліджень та побудови гістограм, які в подальшому використовуються для організаційних аспектів управління;
- на основі гістограм відображаються кількісні імовірнісні показники зон ризику, будується функція збитків від підтоплення стосовно цих зон;
- на основі картографічних та статистичних оцінок визначається необхідність реконструкції інженерних систем захисту територій від підтоплення.
Встановлено, що інформаційно-аналітичні системи потрібно розробляти на основі сучасних ГІС як постійно діючі моделі оцінки стану меліорованих територій.
Методологічно для визначення екологічного стану земель нами з метою управління вводиться поняття зон ризику, що відображають якісну і кількісну оцінку ризику підтоплення, породжує різноманітні шкали ризику, які є основою для екологічного або економічного аналізу в ситуації прийняття рішень щодо режимів зрошення та зрошувальних норм. Якісний аналіз передбачає виявлення джерел і причин ризику; ідентифікацію всіх можливих ризиків; з’ясування потенційних зон для кожного з можливих ризиків; відображення якісної шкали, що характеризує рівень збитків (корисностей) при реалізації того чи іншого виду збитків. Результати якісного аналізу є першим кроком для здійснення кількісного аналізу.
Нами запропоновано класифікацію земель за зонами ризику підтоплення, тобто територіями, на яких господарська діяльність пов’язана з одним із екологічних ризиків – шкідливою дією води, підтопленням або заболоченням земель, спричинення ними негативних наслідків.
На основі аналізу сучасного стану розробок геоінформаційних технологій (інструментальні ГІС, ГІС – переглядачі, довідкові картографічні системи, векторизатори растрового зображення, спеціалізовані засоби просторового моделювання) встановлено, що найбільш доцільно для моделювання рівня ґрунтових вод використовувати спеціалізовані засоби просторового моделювання. Це клас систем, в завдання яких входить моделювання просторового розповсюдження різних параметрів (зон екологічного забруднення, ділянок підтоплення та затоплення і т.п.). Системи ґрунтуються на математичній обробці матричних даних та забезпечуються розвиненими засобами візуалізації. Типовими для них є наявність інструментарію, виконуючого різні операції з просторовими даними. Прикладом таких систем є: GMS 3.1, Geostatistical Software Tool V 3.03, MAG Software, Visual Modflow і т.п.
Для моделювання рівня ґрунтових вод запропоновано створення спеціалізованої ГІС, яка має такі переваги перед існуючими:
- використання гідрогеологічних розрахункових формул визначення кривих депресій між спостережними свердловинами для визначення граничних умов;
- використання даних спостережень гідрогеолого-меліоративних експедицій в спостережних свердловинах, тоді як в моделі Visual Modflow тільки крайові умови (граничні і початкові) на межі області, що розглядається.
Важливу роль при побудові карт глибин залягання рівня ґрунтових вод з використанням формул гідрогеологічних розрахунків відіграє гіпотеза фільтрації. Правильно вибрана гіпотеза фільтрації дає можливість вибрати потрібне диференціальне рівняння, метод розв’язання задачі. Показано, що в природних умовах карту рівня ґрунтових вод на основі запропонованої геоінформаційної системи доцільно будувати за умов квазістаціонарного руху ґрунтових вод. Отже, задача знаходження поверхні рівня ґрунтових вод у створеній ГІС зводиться до розв’язання задачі Диріхле для рівняння Лапласа при певних граничних умовах першого роду, які визначають за формулами гідрогеологічного розрахунку.
Дослідженнями [Парамонова Н.К. та ін.] було встановлено, що в межах рівнин нижнього Дніпра і західної частини присивашської рівнини відбувається формування, транзит і часткове розвантаження куполоподібного західного потоку підземних вод. Рівень ґрунтових вод має коливальний характер, зумовлений кліматичними факторами року, а на зрошуваних полях із глибиною залягання ґрунтових вод понад 5 м – повільно піднімався з постійною інтенсивністю. Пониження рівнів ґрунтових вод, спричинені локальними факторами, продовжуються не більше 20 днів, що становить 0,1 року. Враховуючи зазначене, встановлено, що режим рівнів підземних вод може бути класифікований як квазістаціонарний.
Запропонована ГІС, яка оперує даними вимірювань протягом багатьох років спостережень, реалізує метод послідовної зміни стаціонарних станів, при якому рух води в шарі ґрунту розглядається як квазістаціонарний процес. У деяких нелінійних задачах квазістаціонарних рухів ґрунтових вод, коли можна повністю знехтувати інерційними членами і прийняти, що вектор швидкості фільтрації має потенціал ,
 ,                                                                   (1)
який задовольняє рівнянню Лапласа
,                                                                (2)
тобто також можна застосувати теорію усталеного руху.
Нами пропонується для побудови карт між спостережними свердловинами створювати тріангуляційну сітку та виконувати розрахунки між ними за допомогою формул гідрогеологічних розрахунків. Всередині кожного трикутника задача знаходження поверхні рівня ґрунтових вод фактично зведеться до розв’язання задачі Диріхле для рівняння Лапласа. Також за допомогою методу сіток будується цифрова модель рельєфу (ЦМР), але для її створення використовуються горизонталі рельєфу, які є граничними значеннями для розрахунків. Спостережні свердловини в цьому випадку заносять на ЦМР у вигляді точок із зазначенням абсолютних відміток устя кожної свердловини.
Таким чином, узагальнений алгоритм побудови запропонованої ГІС складається з наступних етапів:
- перевіряють гіпотезу квазістаціонарного руху (зміни рівня ґрунтових вод), враховуючи гідрогеологічні умови та дані вимірювань у спостережних свердловинах;
- на основі планового розташування та технічних (паспортних) даних спостережних свердловин, які входять до постійно діючої спостережної мережі гідрогеолого-меліоративної експедиції для вимірювання рівня ґрунтових вод, будують тріангуляційну сітку (мережу) даної території;
- між окремими точками трикутника, що знаходяться в тріангуляційній сітці, будуються криві депресії за формулами гідрогеологічних розрахунків;
- для області трикутника розв’язують задачу Диріхле для рівняння Лапласа, в якій граничними умовами першого роду є поверхні натягу на сторонах трикутника;
- будують поверхню натягу, за стандартною методикою проводять гідроізогіпси і будують карту рівня ґрунтових вод.
Для оцінки ефективності і точності методу моделювання здійснено порівняння відомої, розрахованої за рівнянням Лапласа, поверхні рівнів ґрунтових вод з апроксимуючими поверхнями, побудованими з використанням формул гідродинамічного розрахунку та методом лінійної апроксимації. З цією ціллю вибирається модельний об’єкт, для якого виконується стаціонарний (квазістаціонарний) режим рівнів ґрунтових вод, який описується рівнянням Лапласа. Для даного об’єкта відомі значення рівнів ґрунтових вод у спостережних свердловинах. Крім того задаються гідрогеологічні характеристики модельного об’єкта (коефіцієнти фільтрації, відмітка водоупору).
Порівняння точності обох методів, відповідно методу лінійної апроксимації та методу з використанням формул гідрогеологічних розрахунків, досліджено за модулем середньої абсолютної та відносної похибок:
                                                             (3)
, м ,                                                        (4)
де - модуль абсолютної похибки в j-й точці;  - фактичне розрахункове значення  „ідеальної поверхні” в j-й точці;  - розрахункове в j-й точці значення  за розробленим методом з використанням формул гідрогеологічних розрахунків або за методом лінійної апроксимації; n  - число розрахункових точок.
Модуль середньої відносної похибки за множиною точок n розраховують за формулою:
 .                                                (5)
Похибку досліджували залежно від зміни коефіцієнта фільтрації Кф та різниці між максимальною та мінімальною фактичною відміткою h (рис. 2). Встановлено, що моделювання рівнів ґрунтових вод за розробленим методом з використанням формул гідрогеологічних розрахунків у 11,78 – 16,5 раза більш точний, ніж розрахунок за методом лінійної апроксимації.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Залежність модуля середньої відносної похибки за множиною точок за умов зміни відміток рівня води в спостережних свердловинах на ділянці зі змінним коефіцієнтом фільтрації від 1 до 0,1 м/доб:   метод лінійної апроксимації;  метод з використанням формул гідрогеологічних розрахунків.

Проведено перевірку точності методу моделювання за натурними даними в смт. Каланчак Херсонської області. З цією метою вибрано об’єкт (рис. 3а), для якого було виконано заміри рівня ґрунтових вод у спостережних свердловинах (св. 139а, 141) та додаткових бурових свердловинах (бур. 1, 2, 3). Визначено гідрогеологічні характеристики об’єкта (коефіцієнти фільтрації, відмітка водоупору).
Побудовано поверхню рівня ґрунтових вод з урахуванням даних у двох крайніх точках (бур. 1 та рівнем води в р. Каланчак). В результаті розрахунків одержано поверхню натягу залягання рівня ґрунтових вод (рис. 3б). Поверхні апроксимації, одержані за двома методами, порівнюють з фактичними замірами у чотирьох точках (бур. 2, св. 141, св. 139а, бур. 3). Точність обох методів досліджено за модулем середньої абсолютної та середньої відносної похибками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Цифрова модель рельєфу (ЦМР) об’єкта досліджень (смт. Каланчак) (а) та поздовжній профіль між Північно-Кримським каналом – р. Каланчак (б):
 фактичне положення поверхні ґрунтових вод за результатами натурних спостережень;
 поверхня ґрунтових вод, побудована з використанням гідрогеологічних формул;
 поверхня, побудована за методом лінійної апроксимації.

Встановлено, що моделювання рівнів ґрунтових вод за розробленим методом з використанням формул гідрогеологічних розрахунків є більш точним, ніж розрахунок за методом лінійної апроксимації. Зокрема, за значенням модуля абсолютної похибки отримано такі результати (табл. 1): метод з використанням формул гідрогеологічних розрахунків – 0,134 м; метод лінійної апроксимації – 1,23 м. За значенням модуля середньої відносної похибки відповідно 2,61% та 21,14%.
Для задачі оцінки збитків від підтоплення та тимчасового затоплення сільськогосподарських угідь та сільських населених пунктів створено удосконалену методику, що включає такі складові: збитки від втрат готової сільськогосподарської продукції, втрат незібраної сільськогосподарської продукції, вилучення, порушення та зниження урожайності сільськогосподарських культур від підтоплення сільськогосподарських угідь.
Таблиця 1
Фактичні та розрахункові значення рівня ґрунтових вод у свердловинах та розрахунок абсолютної і відносної похибки


№ свердловини

Абсолютні відмітки рівня води
 в свердловинах, м

Похибка

фактичний

гідрогеол.
формули

лінійна апроксимація

абсолютна, м

відносна, %

гідр. форм.

лін. апр.

гідр. форм.

лін. апр.

Бур. 1

7,490

7,490

7,490

-

-

-

-

Бур. 2

6,700

6,719

5,771

0,019

0,929

0,283

13,863

Св. 141

5,870

5,400

3,688

0,469

2,181

7,994

37,166

Св. 139а

2,330

2,283

1,189

0,047

1,139

2,023

48,926

Бур. 3

1,55

1,553

0,877

0,003

0,672

0,241

43,369

р. Каланчак

0,51

0,51

0,51

-

-

-

-

Середнє значення похибки

0,134

1,231

2,635

35,831

Розрахунок збитків від вилучення або порушення сільськогосподарських угідь внаслідок виникнення НС проводиться на базі нормативних показників збитків для різних видів сільськогосподарських угідь за областями України і Автономній Республіці Крим за такою формулою:
 грн.                                                   (6)
де  Р1с.–г. – збитки від вилучення сільськогосподарських угідь з користування; Р2с.–г. – збитки від витрат на відновлення порушених сільськогосподарських угідь; Р3с.–г  – збитків від зниження врожайності сільськогосподарських культур внаслідок підтоплення сільськогосподарських угідь.
Збитки від зниження врожайності сільськогосподарських культур (Рс/г3) розраховують для об’єкта, що включає різні зони ризику та різні сільськогосподарські культури, за такою формулою:
, грн. ,                                          (7)
де  Пij – площа ділянки з відповідноюj-юсільськогосподарською культурою в і– й зоні ризику; – коефіцієнт зниження продуктивності для відповідної і–ої зоні ризику; – максимальна для даного сорту врожайність сільськогосподарської культури за даної сонячної радіації, даному рівні забезпеченості поживними речовинами за оптимальною вологістю ґрунту; Цj  – прогностична середня оптова ціна j-го виду сільськогосподарської продукції в регіоні на час після збирання врожаю; – загальна вага фази розвитку рослини з порядковим номером і.
У третьому розділі „Використання інформаційно-аналітичної системи для аналізу підтоплення меліорованих територій і сільських населених пунктів на основі системного моделювання” наведено практичну реалізацію використанняінформаційно-аналітичної системи для вивчення динаміки природних та техногенних явищ у просторі і часі та прийняття рішень стосовно ефективності дренажних систем.
Як приклади картографічного дослідження багаторічної динаміки рівня ґрунтових вод, прогнозу майбутнього стану явища підтоплення наведено карти Генічеського району Херсонської області, створені за допомогою ГІС (рис. 4).
Використаний для побудови карт рівня ґрунтових вод масив даних багаторічного моніторингу ґрунтових вод за період з 1989 – 2006 рр. для Генічеського району Херсонської області було отримано Каховською гідрогеолого-меліоративною експедицією і включає спостереження за 1038 свердловинами. Територія цього об’єкта становить площу 132152 га, у тому числі 28294 га на масивах зрошення.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Карта глибин залягання першого від поверхні водоносного горизонту (а 1997 р., б 2006 р.) для Генічеського району Херсонської області:

 

Головним чинником підтоплення у 1997 – 1998 рр. сільськогосподарських земель, сільських населених пунктів був регіональний підйом рівня ґрунтових вод, зумовлений збігом їхніх багаторічних коливань з дуже значними атмосферними опадами на всій території України. Так, у 1997 р. на території Херсонщини річна сума атмосферних опадів становила 500 – 700 мм, що спостерігається один раз не менш як на 100 років (рис. 5).

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Місячні опади у 1997 та 1998 рр. за даними метеостанцій Херсонської області
(Херсон, Асканія-Нова, Нова Каховка, Нижні Сірогози, Хорли, Велика Олександрівка)

Це підтверджує статистичне дослідження багаторічної динаміки рівня ґрунтових вод, яке використовує метод гістограм та візуально відображає динаміку змін площ з різним рівнем залягання ґрунтових вод (рис. 6а). Проведені регіональні дослідження збитків за розробленою методикою та даними еколого-меліоративного моніторингу показало різке збільшення відносних збитків у           1997 – 1998 рр. на території Генічеського, Новотроїцького та Чаплинського районів (рис. 6б).

 

 

 

 

 

Рис. 6. Статистичне відображення динаміки змін площі з різною глибиною залягання рівня ґрунтових вод (а) та аналіз динаміки відносних збитків валової продукції (в частках одиниці) від підтоплення сільськогосподарських угідь (б) на території спостереження Генічеського району (зрошувані землі) у 1989 – 2002 рр.

Дослідженнями встановлено, що існуючі системи інженерного дренажу та водовідведення не завжди в змозі забезпечити надійний захист від підтоплення та, особливо, затоплення за умов аномально великих атмосферних опадів. Так, населений пункт Щорсівка, який знаходиться в балці та на шляху розвантаження ґрунтових вод від каналу Р-5-1, захищений від підтоплення вісьмома свердловинами вертикального дренажу (рис. 7а). На 01.04.1997 р. відбулося затоплення території населеного пункту поверхневими водами, але протягом всього вегетаційного періоду вертикальний дренаж виконує пониження рівня ґрунтових вод до проектних значень, що відображено на повздовжньому профілі у вигляді пониження рівня ґрунтових вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Карта глибини залягання рівня ґрунтових вод (а) та густина розподілу часток підтоплених площ території спостереження (б) протягом 1997 р. для ділянок зрошення на закритому горизонтальному дренажу Щорсівської селищної ради Генічеського району Херсонської області

Таблиця 2
Розподіл зрошуваних та прилеглих до них земель
за глибиною рівня ґрунтових вод, га


Дата

Менше
1,0 м

0,0 – 1,0 м

1,0 – 2,0 м

2,0 – 3,0 м

3,0 – 4,0 м

4,0 – 5,0 м

Понад
5,0 м

01.04.1997

2880,5

3447,0

1203,0

1365,8

103,8

0,0

0,0

20.04.1997

930,8

2270,8

3739,0

1831,8

188,8

23,3

15,8

06-08.1997

202,0

1287,3

3434,5

2765,3

1124,0

150,5

36,5

01.10.1997

537,8

2028,3

2984,5

2892,5

435,8

94,3

27,0

Статистичне відображення внутрішньорічної динаміки рівня ґрунтових вод на основі методу гістограм візуально відображає динаміку змін площ з різним рівнем залягання ґрунтових вод (рис. 7б).
Оцінку працездатності дренажних систем та контроль зміни стану території доцільно проводити з використанням постійно діючої моделі конкретного об’єкта, що описується системою математичних співвідношень, безперервно вдосконалюється та використовується протягом тривалого терміну для вирішення гідрогеологічних задач.
Апробацію методу та алгоритму розрахунків геоінформаційної системи для оцінки працездатності дренажних систем було перевірено на пілотному об’єкті Генічеського району Херсонської області. Дренаж знаходиться на богарних землях у зоні зрошення від НС №22 на каналі Р-5-1 в радгоспі ім. космонавта Комарова на площі 680 га та в радгоспі Червоний Сиваш Генічеського району на площі 100 га, який було запроектовано у 1986 р. Глибина закладання дрен становить 3 м, колектора 3,5 м, критична глибина Нкр – 1,5 м (рис. 8).
Функціонування горизонтального дренажу можна вважати ефективним, якщо він забезпечує пониження рівня ґрунтових вод до проектних відміток. Отже, при співставленні створеної в ГІС поверхні рівня ґрунтових та отриманих контурів можна виділити ділянки підтоплення, а також різні зони ризику, на яких виникають збитки сільськогосподарських угідь та руйнування житлових будинків.
Методологічно узагальнений алгоритм методу контролю зміни стану території та оцінки працездатності дренажних систем складається з наступних етапів:
- на основі викладеного вище методу розробки ГІС будують карту глибини залягання рівня ґрунтових вод (рис. 8а);
- створюють карту, яка відповідає проектному режиму роботи запроектованого вертикального чи горизонтального дренажу (рис. 8б);
- при співставленні отриманих карт або обстеженні території (рис. 8в) виділяють контури ділянок, які не відповідають запроектованому режиму роботи дренажних систем, тобто частково або повністю підтоплюються або затоплюються;
- визначають заходи щодо підвищення працездатності дренажних систем та необхідності їхньої реконструкції.
За допомогою ГІС побудовано карту гідроізогіпс і глибин залягання ґрунтових вод             (М 1:10 000) та отримано результати (рис. 8а – 8в) оцінки ефективності працездатності дренажної системи за узагальненим алгоритмом (табл. 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Карта глибин залягання ґрунтових вод для ділянки місцевого зрошення на закритому горизонтальному дренажу Новоолексіївської селищної ради Генічеського району Херсонської області: а - 1985 рік, б - проектний режим роботи, в - 2006 рік.

Проаналізувавши отримані картографічні матеріали можна зробити висновок, що горизонтальний дренаж запроектовано з великим запасом. Підтвердження цього наведено на поздовжніх профілях (рис. 9), оскільки дрени знаходяться вище рівня глибини залягання ґрунтових вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Відмітки  поверхні  землі  та відмітки рівня ґрунтових вод у поздовжніх перерізах І – І, ІІ – ІІ та ІІІ – ІІІ, для  карти глибин  залягання  ґрунтових  вод,  наведеній на  рис. 8         (глибина закладання дрен 3 м, колекторів 3,5 м)
Таблиця 3
Розподіл площ за рівнем ґрунтових вод (загальна площа спостереження – 1343,8 га), га


РГВ, м

до 0

0 1

1 2

2 3

3 4

4 5

понад 5

Площа, га

без дренажу (1985 р.)

24,0

77,8

200,2

368,8

248,3

116,5

308,3

дренаж 3 м
(проектний режим)

0,0

8,8

21,4

106,5

573,9

225,8

407,4

Дренаж 3 м (2006 р.)
(без водонакоп.)

0,0

0,9

13,6

57,1

517,4

252,8

502,0

У четвертому розділі „Застосування інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу для управління земле- та водокористуванням”наведено основні положення дозвільного принципу використання меліорованих земель.
Дозвільний принцип передбачає розробку і впровадження механізму управління, який встановлює технологічні обмеження у господарській діяльності, що забезпечує недопущення шкідливої дії вод на меліорованих землях, ефективне використання внутрішньогосподарської меліоративної мережі. Нами розроблено характер екологічних обмежень щодо певних категорій земель за рівнем ґрунтових вод, який визначається згідно з класифікацією зон екологічного ризику (табл. 4).
Таблиця 4
Технологічні обмеження щодо режимів зрошення при використанні земель
 у різних зонах ризику підтоплення.


Зона ризику підтоплення земель за еколого-меліоративною кваліфікацією

Якість
поливних вод,
клас

Рекомендований тип режиму,
лімітуючі чинники

Безризикова зона
(РГВ> 5 м)

І

Біологічно-оптимальний- за наявності ресурсів; оптимальний екологічно-безпечний; водозберігаючий - за обмеженості ресурсів

ІІ

Водозберігаючий на фоні заходів з хімічної меліорації води

ІІІ

Спеціалізована технологія поливів

Допустимого ризику
(3 м <РГВ£ 5 м)

І

Оптимальний екологічно-безпечний - за наявності ресурсів; водозберігаючий - за їхньої обмеженості на фоні щорічного посиленого контролю за станом земель

ІІ

Водозберігаючий на фоні заходів з хімічної меліорації води та посиленого контролю за станом земель

ІІІ

Спеціалізована технологія поливів

Критичного ризику
(Нкр м <РГВ£ 3 м)

І

Водозберігаючий, оптимальний екологічно-безпечний - на фоні адаптованих засобів і технологій зрошення, попереджувальних природоохоронних заходів та систематичного контролю за станом земель

ІІ

Ґрунтозахисний на фоні заходів з хімічної меліорації води і ґрунтів, адаптованих засобів і технологій зрошення, попереджувальних природоохоронних заходів та систематичного контролю за станом земель

ІІІ

Спеціалізована технологія поливів з обмеженням використання води

Стійкого ризику
(1 м <РГВ< Нкр м)

І

Ґрунтозахисний на фоні адаптованої технології зрошення та диференційованої системи комплексного захисту територій за спеціально розробленими програмами або проектами

ІІ, ІІІ

Обмеження на використання, спеціалізована технологія поливів, адаптована до умов конкретної еколого-технологічної групи земель

Катастрофічного ризику
(РГВ< 1 м)

-

Проведення зрошення недоцільне; виведення земель із обігу, консервація з подальшою ренатуралізацією або докорінною меліорацією. Зміни цільового призначення земель

Розроблені технологічні обмеження щодо режимів зрошення (табл. 4) при використанні меліорованих земель дають можливість на основі залежностей зрошувальних норм від глибини залягання ґрунтових вод розробити екологічно безпечні зрошувальні норми (рис. 10).

 

 

 

 

Рис. 10. Зрошувальні норми сільськогосподарських культур за різних режимів зрошення залежно від зон ризику для року 95 %-вої забезпеченості:
а – біологічно-оптимальний; б – водозберігаючий режим зрошення

У п’ятому розділі „Структура інформаційно-аналітичної системи для вирішення задач еколого-меліоративного моніторингу” наведено програмний комплекс інформаційно-аналітичної системи для вирішення задач еколого-меліоративного моніторингу, який складається з трьох підсистем:
- ГІС просторового моделювання для гідрогеологічних розрахунків глибини залягання рівня ґрунтових вод;
- системи аналізу та прогнозування підтоплення сільськогосподарських угідь;
- системи визначення економічних збитків від підтоплення.
ГІС виконує автоматизацію процесів обробки вхідної інформації, проведення необхідних розрахунків та побудову електронних карт, розрахунку збитків від вилучення, порушення та зниження урожайності від підтоплення сільськогосподарських угідь.
Для кожної культури в допоміжному діалоговому вікні визначаються коефіцієнти зниження врожайності у відповідні фази розвитку рослин за показниками неоптимальності для рослин глибини залягання рівня ґрунтових вод від відносної величини амплітуди коливань рівня ґрунтових вод, відносної врожайності від вмісту токсичних солей та відносної врожайності від катіонного складу ґрунтововбираючого комплексу. Збитки визначаються як різниця між максимально можливим отриманим прибутком та прибутком з урахуванням зниження продуктивності сільськогосподарських культур.

Висновки
У дисертації виконано теоретичне узагальнення і нове вирішення задачі оцінки, аналізу та управління меліорованими територіями на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу.
1. Ефективна оцінка та управління земле- та водокористуванням на меліорованих та прилеглих до них територіях полягає у створенні специфічних інформаційно-аналітичних систем, які інтегровано вирішують технологічні, еколого-економічні та організаційні задачі.
2. Складовими комплексу інформаційно-аналітичної системи є теоретичні підходи, формалізовані методи для проведення аналізу процесів зміни стану меліорованих територій та прийняття раціональних (екологічних, технологічних, економічних) рішень. Розроблено структуру, методичні особливості та формалізовано взаємопов’язані задачі інформаційно-аналітичної системи (ГІС-технології для оцінки стану, статистичний аналіз динаміки рівнів ґрунтових вод та його прогнозування, порядок використання меліорованих земель, визначення економічних збитків від підтоплення), що є ефективним інструментарієм для вирішення задач аналізу стану та управління меліорованими територіями.
3. Запропонований метод інтегральних оцінок відображає кількісну оцінку ризику підтоплення і визначає шкали ризику, які є основою для еколого-економічного аналізу в ситуації прийняття рішень щодо використання режимів зрошення та зрошувальних норм.
4. Метод створення специфічних ГІС-технологій в задачах моніторингу для просторового моделювання гідродинамічних процесів при дослідженні динаміки змін території, зон підтоплення та затоплення, на відміну від існуючих, дає змогу визначати граничні умови на основі формул гідрогеологічного розрахунку та даних рівнів ґрунтових вод у спостережних свердловинах при розв’язанні задачі Диріхле для рівняння Лапласа за умов стаціонарних та квазістаціонарних процесів зміни рівнів ґрунтових вод. Проведена оцінка точності методу моделювання рівнів ґрунтових вод з використанням формул гідродинамічного розрахунку показала, що відносна похибка знаходиться в межах 0,36 – 0,48 %, що значно точніше, ніж за методом лінійної апроксимації.
5. Формалізований метод визначення кількісних оцінок економічних збитків від підтоплення та затоплення меліорованих територій дає змогу при застосуванні ГІС оцінити втрати сільськогосподарської продукції внаслідок порушення сільськогосподарських угідь та зниження врожайності сільськогосподарських культур від підтоплення та затоплення меліорованих та прилеглих до них територій. Методика визначення економічних збитків використовувалась при розробці „Схеми захисту Херсонської області від підтоплення та поверхневого затоплення”.
6. Розрахунки та побудовані електронні карти постійно діючої моделі території Генічеського району Херсонської області дають змогу досліджувати процеси багаторічної динаміки рівнів ґрунтових вод на основі гістограм, проводити їхній аналіз як протягом року, так і за багаторічний період, та ситуаційне прогнозування підтоплення. Розроблена ГІС дає можливість для території з побудованим дренажем на основі карт рівня ґрунтових вод проводити аналіз ефективності систем захисту територій від підтоплення та затоплення, визначати працездатність дренажних систем та необхідність їхньої реконструкції або модернізації.
7. Дозвільний принцип використання меліорованих земель полягає у встановленні технологічних обмежень і нормативів розрахованих норм водоспоживання для основних сільськогосподарських культур та технологічних обмежень щодо режимів зрошення, які диференціюються залежно від зон ризику підтоплення, пов’язаних з рівнем ґрунтових вод. Це дає можливість при видачі дозволів на спеціальне водокористування науково обґрунтовувати допустимі поливні та зрошувальні норми, режими зрошення або зволоження сільськогосподарських культур у конкретних умовах (з урахуванням екологічного стану земель, рівня ґрунтових вод, стану систем водовідведення, природної дренованості території, наявних технічних засобів забезпечення поливу) і забезпечує суттєве зменшення інфільтрації та недопущення підйому рівня ґрунтових вод, тобто підтримку задовільного еколого-меліоративного стану.
8. Програмний комплекс інформаційно-аналітичної системи включає в себе ГІС моделювання рівня ґрунтових вод, систему аналізу та прогнозування підтоплення сільськогосподарських угідь та систему оцінки економічних збитків від підтоплення і дає змогу послідовно проводити розрахунок поставлених задач та приймати управлінські рішення.

 

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
Для умов виробництва з метою реалізації ефективної оцінки та управління земле- та водокористуванням на меліорованих та прилеглих до них територіях рекомендується:
1. Використовувати автоматизоване робоче місце (АРМ), створене на основі ГІС, яке вирішує наступні задачі: моделює рівні ґрунтових вод з відображенням їх у вигляді електронних карт гідроізогіпс у задані проміжки часу за даними в спостережних свердловинах; створює електронні карти, за допомогою яких визначаються площі з різною глибиною залягання рівня ґрунтових вод; виконує оцінку стану територій за визначеними критеріями.
2. Використовувати „Систему аналізу довгострокової динаміки та прогнозування процесів підтоплення сільськогосподарських угідь”, яка вирішує наступні задачі: аналіз довгострокової динаміки процесів підтоплення сільськогосподарських угідь; класифікацію об’єктів за типами довгострокової динаміки підтоплення; ситуаційне прогнозування підтоплення земель по окремих об’єктах та по районах в цілому. Використання системи дає змогу кількісно оцінити напрямки змін еколого-меліоративного стану земель за показником рівня ґрунтових вод.

 
Список опублікованих праць за темою дисертації

Брошури

Методика формування ціни на подачу води на зрошення, промислові та комунальні потреби / М. Ромащенко, П. Ковальчук, Т. Михальська, Т. Матяш, С._Шевчук, М. Волошин, Н. Пендак,      А. Задорожний, В. Ковальчук. – К., 2006. – 33 с.

Статті у фахових виданнях
1. Ромащенко М.І., Ковальчук П.І., Шевчук С.А. Визначення порядку використання меліорованих земель на основі еколого-економічного моделювання / Таврійський науковий вісник. Вип. 27 (спеціальний). – Херсон: ТОВ “Айлант”. – 2003. – С. 192 – 197.
2. Ковальчук П.І., Задорожний А.І., Шевчук С. А., Буркун Т.Д. Моделі екологічного ризику для аналізу довгострокової динаміки та прогнозування процесів підтоплення сільськогосподарських угідь / Вісник УДУВГП. Вип. 2(26). – Рівне. – 2004. – С. 24 – 30.
3. Ковальчук П.І., Задорожний А.І., Шевчук С.А. Система аналізу та прогнозування екологічного стану земель при зрошенні / Таврійський науковий вісник. Вип. 31 (спеціальний). – Херсон: ТОВ “Айлант”. – 2004. – С. 197 – 203.
4. Ковальчук П.І., Задорожний А.І, Шевчук С.А. Прогнозування процесів підтоплення сільськогосподарських угідь / Вісник аграрної науки. – 2005. – №75 (Спеціальний випуск). – С. 25 – 28.
5. Ковальчук П.І., Шевчук С.А. Система прийняття рішень для забезпечення порядку використання меліорованих земель / Водне господарство України. – 2006. – №2. – С. 22 – 27.
6. Ковальчук П.І., Шевчук С.А., Ковальчук В.П. Інтегральне управління еколого-економічними процесами водокористування на зрошуваних землях / Вісник УДУВГП. Вип. 4(36). Ч. 2. – Рівне. – 2006. – С. 123 – 130.
7. Ковальчук П.І., Шевчук С.А., Яковенко Ю.П. Наукові принципи та задачі інформаційно-аналітичної системи оцінки зміни меліоративного стану для захисту від підтоплення сільськогосподарських угідь / Таврійський науковий вісник. Вип. 45. – Херсон: ТОВ “Айлант”. – 2006. – С. 81 – 89.
8. Шевчук С.А. Інформаційно-аналітична система аналізу та прогнозування підтоплення сільськогосподарських угідь / Меліорація і водне господарство. – 2006. – Вип. 93 – 94. – С. 289 – 293.
9. Ковальчук П.І., Пендак Н.В., Матяш Т.В., Шевчук С.А. Нормоване водокористування з використанням ГІС-технологій / Таврійський науковий вісник. Вип. 52. – Херсон: ТОВ “Айлант”. – 2007. – С. 248 – 256.
10. Ковальчук П.І., Шевчук С.А. Математичне моделювання в системі моніторингу затоплення і підтоплення сільгоспугідь і сільських населених пунктів / Вісник УДУВГП. Вип. 4(40). Ч. 1. – Рівне. – 2007. – С. 285 – 290.
11. Ковальчук П.І., Шевчук С.А. Метод розробки геоінформаційної системи з використанням гідродинамічного моделювання для ведення моніторингу підтоплення територій / Таврійський науковий вісник. Вип. 55. – Херсон: ТОВ “Айлант”. – 2007. – С. 122 – 128.

Наукові видання та тези доповідей
12. Ромащенко М.І., Ковальчук П.І., Шевчук С.А. Науково-методичні та організаційно-правові аспекти використання меліорованих земель в сучасних умовах // Науково-практична конференція “Водне господарство: завдання в період реформування економіки і перспективи розвитку”. – Київ. – Держводгосп України. – 4-5 грудня. – 2003 р.
13. Шевчук С.А. Управління земельними та водними ресурсами на основі інформаційно-аналітичної системи еколого-меліоративного моніторингу // Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених. „Роль меліорації в забезпеченні сталого розвитку землеробства”. – Київ. – 4-5 грудня. – 2007. – С. 64 – 66.
14. Ковальчук П.І., Шевчук С.А., Демчук О.С. Математичні методи в інформаційно-аналітичній системі дослідження підтоплення сільськогосподарських територій та населених пунктів // International Conference “Problems of Decision Making Under Uncertainties (PDMU-2008)”. – Мау 12 – 17. – 2008. – Kyiv – Rivne. – Ukraine. – С. 135 – 137.

 

Скачати

Види навчальних матеріалів: 
Оцінка: 
0
No votes yet