Размещение водорегулирующих и ветроломных лесных полос

В районах водной эрозии почв производится в единой системе с другими видами лесных полос и взаимосогласованно со всеми элементами устройства территории севооборотов.

Лесные полосы проектируются в целях равномерного сне-гораспределения, регулирования поверхностного стока, прекращения и предотвращения смыва и размыва почвы, а также защиты полей от ветров.

На плоских водораздельных участках и пологих склонах до 1,5 - 2,0° основные лесные полосы размещают, как правило, поперек склона, на более крутых склонах - в направлении горизонталей. Дополнительные ветрозащитные размещают по коротким сторонам поперек направления вредоносных ветров.

На основании многолетнего изучения особенностей роста, состояния и мелиоративного влияния защитных лесных насаждений разработаны научно обоснованные рекомендации по их размещению в зависимости от агролесомелиоративных зон и почвенных условий (5, 6, 13, 14) (табл. 10 прил. А).

На прямых склонах более 2°, когда поля (рабочие участки) длинными сторонами размещают поперек склонов, основные лесные полосы располагают по продольным границам полей, а при большой их площади - внутри полей. В этом случае они имеют водорегулирующее (водопоглощающее) значение. Расстояние между этими лесными полосами не должно превышать допустимой длины линии стока воды по склону, за пределами которой начинается размыв. Поперечные лесные полосы приурочивают к естественным рубежам, но расстояния между ними не должны превышать указанных выше размеров.

При отклонении лесной полосы от горизонтали допустимые уклоны в ее направлении зависят от длины линии стока, типа, гранулометрического состава почв, (табл. 8 прил. А), за пределами этих параметров начинается смыв почвы.

Лесная полоса не должна пересекать горизонтали под углом, приближающимся к 45°, и перехватывать при этом большую часть стока.

Размещение полевых дорог производится согласованно с расположением лесных полос, границ полей, а иногда и рабочих.участков, валов-террас, валов-канав. В районах водной эрозии должно быть учтено влияние дорог на концентрацию тока вдоль них.

Возле лесных полос дороги размещают, по возможности с южной стороны, на склонах - выше по рельефу, а при меридиональном направлении лесополос - с наветренной стороны в отношении метелевых ветров.

При размещении дорог на склонах, во избежание их размыва необходимо учитывать свойства почв и грунтов, длину, крутизну и форму склонов, интенсивность атмосферных осадков и др.

Наиболее удобным и безопасным в отношении эрозии будет размещение дорог на водоразделах или вблизи от них и вдоль горизонталей. Менее благоприятно размещение дорог вдоль линий стока (перпендикулярно к горизонталям), при этом обязательно применение распылителей стока в нижней части склона. При крутизне более 5° следует избегать проектирования дорог вдоль склонов.

Нежелательным является размещение дорог на склонах под углом к горизонталям. Опасно также размещать дороги возле вершин гидрографической сети, оврагов (6).

Размещение гидротехнических сооружений на севооборотном массиве проводится в сочетании с размещением других элементов.

К гидротехническим сооружениям на пашне относятся валы-террасы, валы-канавы, валы-дороги, распылители стока и др.

Валы-террасы (валы с широким основанием) создают на пашне, при уклонах до 8°. Они имеют высоту 0,3 - 0,6 м и ширину основания 8 - 10 м.

По своему расположению валы-террасы подразделяются на горизонтальные, наклонные и смешанного типа.

Горизонтальные валы с закрытыми концами проектируются в районах с недостаточным увлажнением или на хорошо водопроницаемых почвах. Такие валы проектируются по горизонталям местности при уклонах до 6° и незначительной ложбинности склона. На слабопроницаемых почвах целесообразно проектировать горизонтальные валы с открытыми концами.

Наклонные валы-террасы применяются в основном в районах с избыточным увлажнением или с тяжелыми почвами, медленно впитывающими воду. Сооружают их на склонах до 8°. Их устраивают под небольшим углом к горизонталям для сброса части избыточных вод. Воду сбрасывают в гидротехнические сооружения, естественные ложбины, или ложбины засеваемые многолетними травами. Рекомендуются следующие уклоны по длине вала: для первых 100 м - 0,001, для вторых - 0,002, для третьих - 0,003, для последующих - 0,005. Длина наклонных валов при сбросе в одном направлении должна быть не более 300 м, при сбросе в двух направлениях - удваивается.

Размеры водотоков колеблются в широких пределах в зависимости от количества осадков и уклонов поля. На крутых склонах (6 - 8°) глубина их составляет 3 - 15 см, на пологих (2 - 4°) - 25 см. Ширина водотоков составляет от 4,5 до 10 м.

Кроме того, проектируются валы смешанного типа, когда на одном участке горизонтальные валы переходят в наклонные и наоборот.

В свою очередь, все валы подразделяются на валы с обоими обрабатываемыми откосами, валы с одним обрабатываемым и одним крутым откосами, валы-дороги.

На склонах крутизной до 4º, где проектируются полевые севообороты, размещаются валы-террасы с обоими обрабатываемыми откосами. На массивах крутизной 4 - 8°, где размещены почвозащитные севообороты и участки постоянного залужения, проектируются валы с одним крутым залуженным откосом. При этом под постоянное залужение отводится 2 - 3% от площади поля или рабочего участка.

Валы-дороги отличаются от обычных валов шириной вершины (2 - 3 м) и размещаются по границам полей севооборотов. В полевых севооборотах валы-дороги проектируются с обоими обрабатываемыми откосами, на границе между полевыми и почвозащитными севооборотами проектируются валы-дороги с крутым откосом к почвозащитному севообороту. На участках постоянного залужения проектируются валы-дороги с обоими крутыми откосами.

На склонах со спокойным рельефом в полевых севооборотах валы проектируются прямолинейно-параллельными, а на участках со сложным рельефом в почвозащитных севооборотах - криволинейно-параллельными или прямолинейными с прерывистым (дискретным) расположением осевых линий, т.е. на части участка большей крутизны они размещаются чаще, меньшей крутизны - реже.

В качестве ориентировочных расстояний между валами-террасами для районов лесостепи можно рекомендовать следующие расстояния: для склонов 1° - 240 - 160 м, 2º - 120 - 80 м, 4° - 60 - 40 м; 6° - 40 - 25 м. Расстояния устанавливаются с учетом ширины захвата сельскохозяйственных машин (2, 6).

Правильность размещения границ рабочих участков определенных рациональным размещением линейных элементов противоэрозионных конструкции (лесные полосы, дороги, усиленные гидротехническими сооружениями, а также только гидротехнические сооружения) проверяется путем определения остаточного смыва почв (табл. 16). При этом учитывается состав культур в севообороте в период снеготаяния и его противоэрозионная роль, с учетом крутизны склона, агротехнические противоэрозионные мероприятия. Методика определения смыва почв дана в разделе 1, но при устройстве территории севооборотов предполагается, что сток линейным рубежом задержан или отведен, поэтому сток начинается на каждом участке (поле) от его верхнего края, длина линии стока равна размеру участка вдоль склона, а уклон берется средний для участка. Поправочный коэффициент за счет почв, экспозиции, формы склона равен произведению перечисленных коэффициентов. Поправочный коэффициент за счет состава культур рассчитывается для каждого севооборота как средневзвешенная величина. Например, в соответствии с табл. 11 и 12 для почвозащитного севооборота этот коэффициент равен: Коэффициенты эрозионной опасности культур используются из табл. 11.

Расчетный остаточный смыв сравнивается с допустимым (табл. 11 прил. А), если остаточный смыв больше, планируются дополнительные агротехнические мероприятия (в соответствии с табл. 12 и 13 прил. А) и рассчитывается откорректированный остаточный смыв (табл. 16).

При разработке проекта устройства территории севооборотов в условиях, когда отдельные факторы оказывают разноречивое влияние и возникают варианты решения, существенно различающиеся между собой (например, по размерам и форме полей и рабочих участков, но их расположению на склонах, по защищенности лесными полосами), нужно отобрать из них варианты приемлемые по условиям борьбы с эрозией почв, и выбрать из них лучший путем анализа и экономической оценки. Варианты проекта могут охватывать не весь севооборотный массив, а лишь часть его территории (несколько полей). Оценка вариантов проводится на основе учета совокупности влияния всех условий на результаты производственной деятельности и защиты почв от эрозии на этой территории.

В результате составления проекта устройства территории севооборотов вычисляются и увязываются площади полей, рабочих участков, лесных полос, дорог и гидротехнических сооружений на территории севооборотов (табл. 17).

Проектная площадь пашни в каждом поле (рабочем участке) определяется как разность между площадью поля (рабочего участка) в его проектных границах, включая все трансформируемые в пашню угодья, с площадями проектируемых на его территории лесных полос, полевых дорог и гидротехнических сооружений.

Рабочие участки нумеруются в. пределах каждого поля севооборота арабскими цифрами: где 6 – номер рабочего участка, 40 – площадь его в га.

 

4.2. Обоснование устройства территории севооборотов

 

Обоснование проекта проводится по ряду технических и экономических показателей.

Обоснование размещения полей севооборотов и рабочих участков в отношении рельефа в условиях водной эрозии почв имеет первостепенное значение. Для обоснования правильности размещения составляется табл. 18. Рабочий участок должен иметь одно направление склона, одну градацию уклона, должен быть размещен поперек склона (т.е. иметь минимальный уклон по рабочему направлению).

Обоснование или оценка проводится на всю территорию, а по ряду наиболее трудоемких показателей на отдельный (единый для всех таблиц) массив.

Общий средний уклон местности (для всей площади севооборота или его части) определяется по формуле:

 

где:

С - длина всех горизонталей на участке (м);

h - высота сечения рельефа (м);

Р - площадь участка (м²).

Например, на территории поля площадью 36 га длина горизонталей с сечением 5 м составляет 3,2 км. Тогда:

 

%

 

Рабочий уклон (уклон в направлении основной обработки почвы) для прямых несложных склонов рассчитывается в процентах по формуле:

 

,

 

где:

H - превышение;

D - горизонтальное проложение.

Для перевода в градусы :1,75 = .

 

Для определения средних рабочих уклонов на участках со сложным рельефом рекомендуется пользоваться способом профессора Г.В. Чешихина. Палетка с параллельными линиями накладывается на участок так, чтобы эти линии совпадали с направлением обработки и симметрично располагались между границами рабочего участка (рис. 1). Отсчитывается число полных и в десятых долях - неполных заложений (отрезков между горизонталями), имеющихся на всех параллельных линиях палетки в границах участка (А). Определяется длина этих линий (ΣD).

Рис. 1. Определение среднего рабочего уклона:

1,2,3 - линии палетки; 0,4...0,8 - неполные заложения; х - полные заложения на линиях палетки; 4 - горизонтали; 5 - граница поля

Величина среднего рабочего уклона (в градусах) определяется по формуле:

 

,

 

где:

- средний рабочий уклон в градусах;

А – число заложений;

h - высота сечения рельефа;

∑D – длина линий палетки в границах измеренного участка (А, h и D) в метрах;

1,75 – перевод в градусы.

 

Для приведенного выше примера: А= 12,5 (8 + 4,5), где 8 - число целых заложений, 4,5 - число неполных заложений; ΣD = 2400 м (800 х 3 = 2400 м) при h = 5 м:

 

°.

 

При определении средних рабочих уклонов на криволинейно-контурных участках необходимо провести линии парал­лельные направлению обработки (кривые) на одинаковом расстоянии друг от друга.

Величины среднего рабочего уклона, вычисленные изложенными выше способами и записанные в табл. 18, дают возможность оценить правильность разработанного проекта (табл. 9 прил. А).

Максимальный уклон в направлении вспашки и его протяженность определяются на каждом рабочем участке и поле. Если длина экого уклона больше допустимого (определяется по табл. 9 прил. А), то необходимо перепроектировать такие участки.

В таблице 18 указывается также направление обработки рабочего участка.

Поля, проектируемые в условиях противоэрозионной организации территории путем формирования из рабочих участков, должны быть в целом (в пределах севооборота) равнокачественными, а их рабочие участки агротехнически однородными.

Если рабочий участок (или поле) размещен на землях нескольких категорий (например I и III), то с целью надежной защиты всего участка от эрозии по применению агротехнических мероприятий его относят к низшей (III) категории, за исключением случаев, когда площадь земель худшей (III) категории незначительна (занимает до 15% от общей площади участка). На каждом участке должны применяться мероприятия, рассчитанные на более эрозионно опасные земли.

Для каждого рабочего участка и поля в соответствии принятой категорией земель, устанавливаются и указываются направление обработки и основные противоэрозионные агротехнические мероприятия (см. раздел 4.3).

Поля каждого севооборота в целях рациональной организации производства должны быть равновеликими. Оценка равновеликости полей дается в таблице 19.

Размещение всех линейных элементов оценивается с точки зрения защиты почв от эрозии. Поэтому все виды уклонов и длина стока определяются вдоль линейного элемента. Если линейный элемент пересекает водоразделы и сток происходит в обе стороны, то длину стока определяют по наибольшей стороне.

Допустимую длину линии стока (и соответственно, длину линейного элемента) определяют по величине среднего уклона с учетом данных табл. 9 и 10 прил. А. Если фактическая длина больше допустимой, то проектируются дополнительные гидротехнические сооружения (валы-канавы, валы-ложбины, распылители стока и т.д.) или буферные полосы.

Необходимость проектирования гидротехнических мероприятий зависит и от формы склона, ложбинности рельефа.

Размещение лесных полос оценивается по правильности расположения по рельефу и защищаемой ими площади (в гектарах и процентах к площади пашни) и коэффициенту эрозионной опасности расположения лесных полос, который зависит от расположения лесных полос по отношению к горизонталям (табл. 5 прил. А).

 

4.3. Установление противоэрозионных

агротехнических мероприятий

 

Для каждого поля и рабочего участка намечаются основные агротехнические почвозащитные мероприятия в соответствии с рекомендациями по данной зоне или району. Для этого используются данные таблиц 12 и 13 прил. А.

При установлении комплекса агротехнических мероприятий должен быть дифференцированный подход, а не только учет категории эрозионной опасности. Например, северные и западные склоны более увлажненные, чем южные и восточные. Поэтому комплекс на северных у западных склонах должен быть направлен на частичное задержание стока и безопасный сброс излишка, на южных и восточных - на полное задержание стока. Мероприятия с помощью растительного покрова рекомендуются на средне- и сильноэродированных склонах. На более увлажненных склонах проводится регулирование снеготаяния, а на менее - снегозадержание и регулирование снеготаяния. Расстояние между снежными валиками зависит от расположения по склону и т.д.

Проектируемые мероприятия по рабочим участкам заносятся в таблицу 20.

 

4.4. Технико-экономические показатели проекта

 

Они формируются в табл. 21 по видам противоэрозионных мероприятий: организационно-хозяйственным, агротехническим, лесомелиоративным и гидротехническим. Источником информации служат предыдущие таблицы проекта.