Эффективны валы террасы ступенчатые террасы водозадерживающие валы запруды

19. Простейшие гидротехнические сооружения, обоснование их необходимости и требования к почвам и топографии склонов.

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия применяются когда агротехнических и лесомелиоративных недостаточно. Чаще всего – это на крутых склонах и на сильно заовраженных землях. Они высокоэффективны , но и дорогостоящи, поэтому являются завершающим звеном противоэрозионного комплекса.

Валы террасы. Ступенчатые террасы. Водозадерживающие валы. Распылители стока. Засыпка оврагов и выполаживание откосов.

По своему назначению противоэрозионные гидротехнические сооружения делятся на следующие группы:

Водозадерживающие сооружения – валы-террасы, водозадерживающие валы, распылители стока, лиманы, пруды и т.д.

2. Водонаправляющие валы, нагорные канавы и др.

3. Водосбросные сооружения, донные сооружения (запруды) и т.д.

Гидросооружения размещают как на водосборе, так и по дну овражно -балочной сети.

Валы-террасы. Устраиваются на склонах на горизонтальной местности крутизной 4-6 град . при невысокой ложбинности склона, их привязывают к границам полей и производственных участков. Высота валов 30-60 см, ширина основания в 8-12 раз больше. Благодаря пологим откосам они легко преодолеваются всеми сельскохозяйственными машинами при обработке почвы.

В условиях избыточного увлажнения на тяжелых маловодопроницаемых почвах делают наклонные террасы, чтобы сбросить избыток воды в залуженные водотоки. Уклон по длине вала в сторону водосбора принимается не более 0,005 во избежание размыва.

Ступенчатые террасы сооружаются в целях интенсивного использования крутых склонов под ценные многолетние культуры с механизированной обработкой почвы и уходом за растениями, задержания поверхностного стока и защиты почв от эрозии.

Ступенчатые террасы состоят из полотна, выемочного и насыпаного откосов (рис. ). Расстояние между насыпным откосом верхней террасы и выемочным откосом нижней террасы называется бермой. В поперечном сечении террасы бывают с прямым уклоном (3-6 о ), горизонтальные и с обратным уклоном. Террасы с прямым уклоном экономически наиболее выгодны, так как при их сооружении требуется меньший объем земляных работ. Горизонтальные террасы наиболее удобны в эксплуатации, однако на склонах с меняющейся крутизной ширина полотна оказывается непостоянной, это приводит к образованию клиньев.

Ступенчатая терраса

1 – полотно террасы; 2– выемочный откос; 3 – насыпной откос; 4 – берма; b — угол наклона склона

Террасы с обратным уклоном (3-6 о ) задерживают наибольшее количество влаги, поэтому их целесообразно сооружать в засушливых районах. Террасы нарезают в направлении горизонталей. Верхнюю кромку выемочного откоса будущей террасы обозначают колышками, идущими строго по горизонталям. При уклоне 8-10 о , обычно делают полосы шириной 10 м, при уклоне 10-12 0 — 6-8 м, при 12-14 0 – 4-6 м и при уклоне 14-16 0 –3-4 м (Заславский ,Каштанов, 1979).

Водозадерживающие валы устраивают в условиях спокойного рельефа на водосборах площадью не более 15 га при средней крутизне склона не более 3 0 . В процессе сооружения вала его уплотняют катком. Вал имеет гребень 2,5 м. Горизонтальность гребня проверяют с помощью нивелира. Сухой откос вала (заложение 1:1,5) круче мокрого (заложение 1:2,5). Высота вала меняется в пределах 0,8- 1,5 м. Валы размещают по горизонталям местности

Поперечный разрез вала

Иногда валы совмещают с канавами

Распылители стока создают для рассредоточения потоков воды, концентрирующихся в ложбинах , разъемных бороздах, межах, напашах, у дорог и лесных полос. Распылитель стока представляет собой валик с расположенной перед ним выемкой, перегораживающей понижение под углом 450 к его оси (рис.11). Высота валика обычно 0,3-0,5 м, в сторону нижнего конца он уменьшается и сходит на нет. Распылытели размещают по длине ложбин через каждые 50-100 м. Их устраивают за один или два прохода трактора с навесным плугом, у которого оставляют только два средних корпуса.

Распылители стока

Водонапрявляющие валы и нагорные канавы применяются для отвода воды от вершин оврагов в задернованные ложбины. Их рассчитывают на пропуск наибольшего расхода воды 10% обеспеченности. Уклон водоотводящего вала не должен превышать 0,003-0,005, чтобы избежать размывания.

Водосбросные сооружения на оврагах служат для безопасного сброса воды через вершину на дно оврага. Выделяют три типа вершинных сооружений: быстротоки, перепададах и консолях — на одних участках по дну, а на других падает по воздуху. Выбор вида вершинного сооружения определяется :

— глубиной обрыва в вершине оврага

Донные сооружения (запруды) создают после укрепления вершин оврага для предотвращения дальнейшего углубления дна. Запруды обычно строят в привершинной части оврага, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта.

Засыпка оврагов и выполаживание откосов является наиболее радикальным методом борьбы с линейными формами эрозии. В настоящее время используется метод, позволяющий бульдозером выполаживают откосы на втором участке и покрывают его сохранить плодородный слой почвы без существенного увеличения объема работ. (Рожков 1981). Овраг , начиная от устья разбивают на участки. Бульдозером срезают землю и перемещают ее в овраг на первом участке сначала с одной стороны, затем с другой. После этого срезают гумусовый слой со второго участка и распределяют его по поверхности первого. Затем гумусовым слоем с третьего участка. В дальнейшем принцип работы на других рабочих участках остается таким же, как и на втором участке. Последний привершинный участок покрывают гумусовым слоем, взятым из-под основания водотводной канавы или вала, сооружаемого выше вершины оврага для перехвата поверхностного стока.

Проектный профиль; 2 — срезка грунта; 3 — подсыпка грунта; 4 — водосток: 5 — бермы; 6 — дорожное полотно; 7 — укрепленное дно

При такой частичной ликвидации оврага глубину засыпки назначают с учетом нормативных продольных уклонов дорог, пешеходных дорожек и нормальных условий размещения и эксплуатации подземных коммуникаций.

Поперечное сечение оврага засыпают полностью, как правило, лишь в верховой части, где склоны круты, а ширина поверху незначительна (рис. 34, г).

При необходимости засыпают и боковые ответвления — отвершки. Ликвидация оврага должна быть обоснована технико-экономическими расчетами на основе анализа различных вариантов планировочного решения и соответствующего этим вариантам метода инженерного освоения овражных территорий.

Обычно полная ликвидация оврага вызвана строительством в непосредственной близости от бровки оврага капитальной застройки, так как для размещения зданий засыпанные овраги используют редко. Это объясняется рядом причин. Во-первых, даже при наличии оптимального гранулометрического состава засыпки и использования метода регулирования здания приходится возводить на свайных фундаментах. Во-вторых, стабилизация насыпного грунта требует времени, а при сухой укладке — еще и предварительного уплотнения. В-третьих, при замыве оврага нельзя полностью исключить возможность обрушения склонов, особенно сложенных глинистыми грунтами.

Приближение зданий к бровке уположенного откоса или засыпанного оврага ограничивают безопасным расстоянием. Это расстояние назначают не менее 20 м от бровки уположенного до устойчивого состояния откоса. На засыпных — определяют аналогично, т. е. расстояние исчисляют от вероятной линии уположенного откоса, положение которой легко установить, зная требуемый угол а.

Когда овраг находится на резервной территории города и ее освоение намечают на далекую перспективу, практикуют частичную или полную засыпку строительным, а иногда и бытовым мусором. Размещение таких свалок возможно, если обеспечен санитарно-защитный разрыв от застройки не менее 500 м, а засыпка мусором допустима после согласования с органами санитарного надзора. Использование для градостроительных нужд оврагов, засыпанных мусором, возможно после полного его обезвреживания, по прошествии 10-20 лет, поэтому такой метод ликвидации оврагов нельзя считать перспективным.

Поверхностный сток в овраге организовывают, собирая ливневые воды системой лотков, расположенных на бермах или по дну, и отводя их в места сброса. На засыпанных участках оврага предварительно укладывают дождевой, а при необходимости и дренажный коллектор.

Для защиты от размыва лотки открытой системы укрепляют, а их поперечное сечение определяют с учетом пропуска расчетных расходов и создания неразмывающих скоростей.

В отдельных случаях по планировочным или техническим соображениям приходится сбрасывать в овраг поверхностные воды с прилегающей территории. Тогда по дну оврага проектируют комплекс специальных водопропускных устройств (рис. 52). В вершине оврага предусматривают быстротоки или ступенчатые перепады с водобойными колодцами. На этом участке защиту дна от размыва можно устраивать с помощью мощения камнем или облицовкой плитами по предварительно спланированной поверхности. Такое решение приемлемо на ранних стадиях развития оврага, когда «врезание» его дна в толщу грунтов только начинается.

Рис. 52. Устройства, предотвращающие овражную эрозию:

а, б, в — верхняя, средняя и устьевая часть оврага; 1 — застройка; 2 — водосточный коллектор; 3 — многоступенчатый перепад; 4 — бетонное крепление склона; 5 — запруда; 6 — водоотбойное мощение; 7 — травяной покров и кустарники у подошвы склона

На более пологих участках в средней части дна оврага проектируют запруды и водобойное крепление. Эти устройства являются малыми гидротехническими сооружениями, выполняющими противоэрозионную роль. Их параметры определяются соответствующими расчетами. Водосливные запруды, расположенные поперек потока, позволяют уменьшить скорость воды и уполаживают дно за счет аккумуляции наносов между искусственно созданными преградами.

Запруды представляют собой сооружения высотой 0,5-1,5 м. Это одно- и двухрядные фашинные или каменные стенки. Промежутки между ними заполняют мятой глиной, камнем или фашинами. В ответственных случаях используют и стены из шпунтового ряда свай.

Наиболее капитальные — бетонные и железобетонные запруды. Их делают монолитными или собирают из сборных деталей — железобетонных плит. Участки между запрудами заполняют утрамбованной глиной, камнем или фашинами.

Для защиты дна от размыва на участке за запрудами создают водобойные крепления, которые устраивают длиной не менее 2,5 м. Их выполняют из каменной наброски или бетонных плит. Если высота запруд невелика, то водобойные крепления могут быть облегченными, так как размывающая сила потока не столь велика, как при высоких запрудах. Здесь достаточно устроить хворостяную выстилку по слою утрамбованной глины, обжимаемой ивовыми кольями. Подошвы откосов также закрепляют; укладывают плиты или сажают кустарник.

В устьевой части дна оврага, там, где продольные уклоны по дну незначительны, для закрепления достаточно использовать посадку кустарников у подошвы склона и посев трав в зоне движения потока.

В пригородах на прилегающей к оврагу водосборной площади проводят лесомелиоративные работы в сочетании с устройством простейших гидротехнических сооружений. Все это включает посадку защитных лесополос и создание системы нагорных перехватывающих и водоотводящих канав. На обрабатываемых сельскохозяйственных землях в первую очередь проводят агротехнические и лесомелиоративные мероприятия. Если же они неэффективны, то дополнительно проектируют земляные гидротехнические сооружения.

К ним относят горизонтальные и наклонные валы-террасы, водозадерживающие и водоотводящие валы-канавы, распылители стока. Валы-террасы создают для сокращения скорости cтокa поверхностных вод и одновременного уменьшения уклонов на склонах. Террасы размещают поперёк движения воды вдоль горизонталей рельефа, обычно на обрабатываемых сельскохозяйственных угодьях с уклонами поверхности 3-8 0 . Вдоль вала-террасы проектируют залуженный водосброс для излишней воды.

Рис. 53. Противоэрозионные гидротехнические сооружения:

1— водозадерживающий или водоотводящий вал; 2 — граница уполаживания склона; 3 — донный водовыпуск; 4 — водоотводящий вал; 5 — водосбросное сооружение; 6 — распылитель (земляной вал); 7 — лоток (выемка)

Для отвода дождевых вод проектируют водозадерживающие валы, которые располагают у вершины оврага (рис. 53, а) или несколько ниже. Многорядная система валов, размещенных выше вершины оврага, связана с потерей больших площадей. Очевидные преимущества с этой точки зрения имеет устройство одного вала по схеме б, задерживающего большие объемы стока.

Читайте также  1ц2у 250 размеры валов

Водозадерживающие валы особенно эффективны, когда имеются глубокие, сильно разветвленные овраги с крутыми откосами, а склоны водосборной площади равномерно, амфитеатром спускаются к оврагу. Тогда размещают дугообразные в плане валы, охватывающие вершину оврага. Такие валы трассируют по горизонталям, обеспечивая задержание всего стока, направляющегося к вершине, и исключая, таким образом, необходимость устройства дорогостоящих креплений вершины.

Следует иметь в виду, что водозадерживающие валы играют вспомогательную роль в регулировании стока на прилегающей территории, поэтому их проектируют в сочетании с противоэрозионными мероприятиями на откосах оврага.

Водоотводящие валы-канавы применяют для перехвата и отвода поверхностных вод от оврагов с большим числом ответвлений.

Рис. 54. Поперечные профили водозадерживающих и водоотводящих валов-канав: а — треугольный; б — трапециевидный;

1 — земляной вал; 2 — прудок-канава; 3 — расчетный уровень воды в прудке; 4 — уровень поверхности территории

Размещение их в плане определяется топографическими особенностями территории (рис. 36). Поперечное сечение водозадерживающих и водоотводящих валов-канав может быть двух вариантов (рис. 54). Параметры сечения определяют специальным расчетом для ливневого стока 10 %-ной обеспеченности. При этом отметку гребня проектируют обычно не менее, чем на 0,2 м выше расчетного уровня воды при расходах до 1 м 3 /с, если расходы стока находятся в пределах 1-10 м 3 , превышение делают не менее 0,4-0,5 м.

Опыт строительства и эксплуатации валов показал, что наиболее целесообразны широкие валы-ложбины с пологими откосами имеющие глубину Нп 0,5-0,6 м и ширину по дну 1,0-1,5 м. Такие земляные сооружения, расположенные обычно на сельскохозяйственных землях, не создают трудностей для прохождения механизмов и хорошо сохраняются при обработке полей.

Продольный уклон канав назначают по тем же принципам, что и открытой дождевой сети: скорость стекания воды вдоль вала должна быть менее критической размываемой и исключать заиление. Если канавы имеют большую протяженность, то их поперечное сечение, определяемое расчетом, делают переменным по длине. По мере увеличения водосборной площади поперечное сечение канавы увеличивают, и лишь при небольших расходах (до 1 м 3 /с) канавы могут иметь постоянные размеры поперечного сечения.

При пересечении канавами глубоких ложбин необходимо обеспечить безопасный сброс воды из образующихся в ложбине прудков, поэтому в таких случаях проектируют заужение дна канав, а в тело земляного вала закладывают дренажную призму.

Распылители стока представляют собой простейшее земляное сооружение (валик) с параллельно расположенным лотком, перегораживающее ложбину под углом 45° (рис. 54, г). Такие сооружения позволяют рассредоточить водный поток и ослабить его разрушительную (размывающую) силу.

При проектировании распылителей определяют длину валиков и выемок, их размещение на местности и конструктивные элементы. Специальных расчетов при этом не требуется, так как параметры зависят от ширины и глубины естественной ложбины или других препятствий, вызывающих концентрирование стока.

Рассмотренные выше водоотводящие сооружения проектируют комплексно. Они в сочетании с другими мероприятиями составляют общую систему регулирования поверхностного стока на прилегающей территории.

Рис. 55. Размещение лесопосадок в сочетании с водоотводящими валами-канавами

Так, защитные лесопосадки, размещенные поперек стока, способны повлиять на его регулирование и задержать эрозионные процессы. Правда, как единственное противоэрозионное мероприятие, они чаще всего неэффективны, но в сочетании с валами-канавами и другими водоотводящими сооружениями дают соответствующий эффект (рис. 55). Ширину приовражных лесополос определяют, учитывая противоэрозионный эффект леса и условия рационального использования приовражной территории.

В состав элементов водоотводящих систем входят устраиваемые в оврагах головные, донные и русловые противоэрозионные сооружения, аналогичные применяемым в городе. Однако их конструкции выполняют из менее дорогостоящих материалов. Например, быстротоки устраивают из хвороста или фашин, реже — камня, а запруды делают из простейших конструкций.

К закреплению склонов оврага на пригодных территориях прибегают в тех случаях, когда необходимо в короткий срок предотвратить его разрушение. Тогда предварительно путем срезки верхней части и перемещением грунта в нижнюю планируют устойчивый откос. Для закрепления склонов используют многолетние травы, дерн, плетни и камень, в некоторых случаях даже хворост.

Террасирование склонов оврага на природных территориях экономически целесообразно в случае использования террас под лесные и плодовые насаждения, что высвобождает площади равнинных земель под посев других сельскохозяйственных культур.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Засыпка оврагов и выполаживание откосов.

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия применяются когда агротехнических и лесомелиоративных недостаточно. Чаще всего – это на крутых склонах и на сильно заовраженных землях. Они высокоэффективны , но и дорогостоящи, поэтому являются завершающим звеном противоэрозионного комплекса.

Простейшие гидротехнические сооружения

По своему назначению противоэрозионные гидротехнические сооружения делятся на следующие группы:

1.Водозадерживающие сооружения – валы-террасы, водозадерживающие валы, распылители стока, лиманы, пруды и т.д.

2. Водонаправляющие валы, нагорные канавы и др.

3. Водосбросные сооружения, донные сооружения (запруды) и т.д.

Гидросооружения размещают как на водосборе, так и по дну овражно -балочной сети. Рассмотрим основные из них.

Валы-террасы. Устраиваются на склонах на горизонтальной местности крутизной 4-6 град . при невысокой ложбинности склона, их привязывают к границам полей и производственных участков. Высота валов 30-60 см, ширина основания в 8-12 раз больше. Благодаря пологим откосам они легко преодолеваются всеми сельскохозяйственными машинами при обработке почвы. Для строительства валов-террас необходимы плуги, грейдеры и бульдозеры. Расстояние между соседними валами рассчитывают по двум условиям: неразмываемости пространства между ними и непереполняемости прудка перед валом (рис.7 ).

Рис.2 Вал-терраса с широким основанием

1-вал; 2 – прудок; h – высота вала; hp – рабочая высота вала

Один погонный метр вала задерживает объем воды (V.м 2 ), равный

h – рабочая высота вала, м

J — тангенс угла наклона

Максимальный расход воды (qмах) с полосы склона шириной 1 м равен rσх

qмах = r σ x , где

r – интенсивность осадков,м/с;

х — длина склона (расстояние между валами террасами,м),

Объем стока (W ) с полосы шириной 1м равен

W = qмах Т = r σ x Т, где

Т – продолжительность осадков, с

Если вода не переливается через вал, выполняется условие

Тогда h 2 /2 J = r σ Хдоп Т

Отсюда легко найти допустимое расстояние между валами:

Хдоп £ h 2 /2 J r σ Т

В условиях избыточного увлажнения на тяжелых маловодопроницаемых почвах делают наклонные террасы, чтобы сбросить избыток воды в залуженные водотоки. Уклон по длине вала в сторону водосбора принимается не более 0,005 во избежание размыва.

Ступенчатые террасы сооружаются в целях интенсивного использования крутых склонов под ценные многолетние культуры с механизированной обработкой почвы и уходом за растениями, задержания поверхностного стока и защиты почв от эрозии.

Ступенчатые террасы состоят из полотна, выемочного и насыпаного откосов (рис. 8). Расстояние между насыпным откосом верхней террасы и выемочным откосом нижней террасы называется бермой. В поперечном сечении террасы бывают с прямым уклоном (3-6 о ), горизонтальные и с обратным уклоном. Террасы с прямым уклоном экономически наиболее выгодны, так как при их сооружении требуется меньший объем земляных работ. Горизонтальные террасы наиболее удобны в эксплуатации, однако на склонах с меняющейся крутизной ширина полотна оказывается непостоянной, это приводит к образованию клиньев.

Рис.3 Схема строения ступенчатой террасы.

1 – полотно террасы

2 – выемочный откос

3 – насыпной откос

b — угол наклона склона

Террасы с обратным уклоном (3-6 о ) задерживают наибольшее количество влаги, поэтому их целесообразно сооружать в засушливых районах. Террасы нарезают в направлении горизонталей. Верхнюю кромку выемочного откоса будущей террасы обозначают колышками, идущими строго по горизонталям. При уклоне 8-10 о , обычно делают полосы шириной 10 м, при уклоне 10-12 0 — 6-8 м, при 12-14 0 – 4-6 м и при уклоне 14-16 0 –3-4 м (Заславский ,Каштанов, 1979).

Водозадерживающие валы устраивают в условиях спокойного рельефа на водосборах площадью не более 15 га при средней крутизне склона не более 3 0 . В процессе сооружения вала его уплотняют катком. Вал имеет гребень 2,5 м. Горизонтальность гребня проверяют с помощью нивелира. Сухой откос вала (заложение 1:1,5) круче мокрого (заложение 1:2,5). Высота вала меняется в пределах 0,8- 1,5 м. Валы размещают по горизонталям местности

ы и консоли. Быстротоки- это сооружения в которых вода движется непрерывно по их дну. В перепРис.4 Поперечный разрез вала

Валы возводят бульдозером путем сдвигания предварительно вспаханной почвы. Для укрепления вала весной следующего года его засевают смесью многолетних трав (ежа сборная, тимофеевка, клевер, овсяница луговая). Иногда валы совмещают с канавами (рис.10). При внедрении комплекса противоэрозионных мероприятий в бывшем опытном хозяйстве с-зе «Ударник» создана система валов-канав в сочетании с двухрядными лесными полосами.

Рис. 5 Поперечный разрез вала- канавы

Распылители стока создают для рассредоточения потоков воды, концентрирующихся в ложбинах , разъемных бороздах, межах, напашах, у дорог и лесных полос. Распылитель стока представляет собой валик с расположенной перед ним выемкой, перегораживающей понижение под углом 45 0 к его оси (рис.11). Высота валика обычно 0,3-0,5 м, в сторону нижнего конца он уменьшается и сходит на нет. Распылытели размещают по длине ложбин через каждые 50-100 м. Их устраивают за один или два прохода трактора с навесным плугом, у которого оставляют только два средних корпуса.

Рис.6 Распылители стока

— глубиной залегания грунтовых вод.

Водонапрявляющие вал ы и нагорные канавы применяются для отвода воды от вершин оврагов в задернованные ложбины. Их рассчитывают на пропуск наибольшего расхода воды 10% обеспеченности. Уклон водоотводящего вала не должен превышать 0,003-0,005, чтобы избежать размываю.

Водосбросные сооружения на оврагах служат для безопасного сброса воды через вершину на дно оврага. Выделяют три типа вершинных сооружений: быстротоки, перепададах и консолях — на одних участках по дну, а на других падает по воздуху. Выбор вида вершинного сооружения определяется :

— глубиной обрыва в вершине оврага

Рис. 7 Водосбросные сооружения

Донные сооружения (запруды) создают после укрепления вершин оврага для предотвращения дальнейшего углубления дна. Запруды обычно строят в привершинной части оврага, где вследствие больших уклонов скорость потока оказывается выше допустимой для данного грунта.

Расчет количества запруд проводится по формуле:

n =(H – J L) ¤ h , где

Н – разность отметок начальной и конечной точек укрепляющего русла;

J – уклон, при котором русло не размывается (0,005 – для песчаных грунтов; 0,008 – для суглинистых; 0,010 – для глинистых);

L – расстояние между запрудами;

h – проектная высота запруды, зависимая от используемого материала.

Расстояние между запрудами вдоль русла определяется по формуле:

L = h ¤ (J – J ), где

К 3-ей категории — средние и местами верхние части склонов крутизной 3-5 0 и более волнистой поверхностью, изрезанной ложбинами.

К 4-ой категории- нижние части склонов крутизной 3-5°, изрезанные ложбинами.

Первые четыре категории земель объединены в кл

асс «А» – земли пригодные для интенсивного использования в земледелии. Однако при повышении индекса категории земель нарастают насыщенность севооборотов почвозащитными культурами и интенсивность применения противоэрозионных мероприятий Запруды делаются из самых разных материалов. Для этого используют старые автомобильные шины, проволоку и т.д. Они могут быть земляные, деревянные, каменные и бетонные . Высота их варьирует от 1 до 2,5 м.

Читайте также  Mr196838 крестовина карданного вала передняя l200

Засыпка оврагов и выполаживание откосов является наиболее радикальным методом борьбы с линейными формами эрозии. В настоящее время используется метод, позволяющий бульдозером выполаживают откосы на втором участке и покрывают его сохранить плодородный слой почвы без существенного увеличения объема работ. (Рожков 1981). Овраг , начиная от устья разбивают на участки. Бульдозером срезают землю и перемещают ее в овраг на первом участке сначала с одной стороны, затем с другой. После этого срезают гумусовый слой со второго участка и распределяют его по поверхности первого. Затем гумусовым слоем с третьего участка. В дальнейшем принцип работы на других рабочих участках остается таким же, как и на втором участке. Последний привершинный участок покрывают гумусовым слоем, взятым из-под основания водотводной канавы или вала, сооружаемого выше вершины оврага для перехвата поверхностного стока.

Вопросы для самоконтроля

1.Что собой представляет гидротехнические противоэрозионные мероприятия.

2. Что собой представляют валы террасы.

3. Что собой представляет ступенчатая терраса.

4. Расскажите о водозадерживающих валах.

5. Что собой представляют распылители стока.

6. Как производится засыпка оврагов и выполаживание откосов.

Проблемы природопользования в сельском хозяйстве

Сельскохозяйственное природопользование является одним из древнейших видов природопользования, непосредственно направленным на удовлетворение потребностей человека. Качество сельхозпродукции непосредственно влияет на здоровье человека. Кроме того, экологические последствия нерационального использования земель сказываются на других природных компонентах.

Земельный фонд планеты представляет сочетание разнообразных категорий земель. Наибольшие площади заняты сельскохозяйственными угодьями – более 35 %, лесами и кустарниками – 30 %, населенными пунктами, промышленностью и транспортом – свыше 3 % от всего земельного фонда.

Имеются данные, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд. га плодородных земель. Из них за несколько последних десятилетий уничтожено почв больше, чем за предшествующую историю человечества. Ежегодно в мире из-за деградации почв и отчуждения земель на хозяйственные нужды теряется около 7 млн. га пахотных земель. Одной из основных причин ухудшения качества земельных ресурсов является эрозия почв.

Развитию эрозии благоприятствуют как природные, так и техногенные факторы. К природным факторам относятся холмистый рельеф, выпадение значительного количества осадков и их ливневый характер, преобладание легких по гранулометрическому составу почв (особенно лессовидных суглинков и лессов), отсутствие растительности. Большую роль в сохранении почв играет растительность, т. к. снижает интенсивность воздушных и водных потоков и закрепляет почву. Развитию эрозии благоприятствуют следующие антропогенные факторы: вырубка лесов, перевыпас скота, неправильная распашка склонов и др. Только за последние 50 лет эрозионный снос в океан вырос приблизительно в 8 раз. В 40 – 50-х гг. XX в. он составлял около 3 млрд. т. в год, в 70-х годах достиг 24 млрд. т.

Эрозия оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду. Плодородие почвы уменьшается вследствие выноса гумуса, макро- и микроэлементов. Например, в Беларуси с каждого гектара склоновых земель ежегодно смывается до 15 т, а на осушенных торфяниках и легких почвах переносится до 10 т плодородного слоя почвы. Ежегодные потери гумуса от эрозии составляют 180 кг/га, N – 8 – 10, Р и К – 5 – 6 кг/га. В результате эрозии образуются слабосмытые (горизонт А смыт до половины своей мощности), среднесмытые (горизонт А смыт более чем на половину), сильносмытые (частично смыт горизонт В) почвы. Урожай сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах уменьшается на 10 – 15 %, на среднесмытых – на 20 – 40 %, на сильносмытых – на 50 – 60 %. Благодаря эрозии водоемы загрязняются удобрениями, пестицидами. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20 % N, 2 – 5 % Р, 10 – 70 % К. Вынос пестицидов с орошаемых земель достигает 4 % от внесенного количества.

Одним из последствий эрозии является образование эрозионных форм рельефа: оврагов, балок, ям, рытвин, дюн и барханов.

Поэтому необходимо проведение противоэрозионных мероприятий, которые делятся на следующие группы: организационно-хозяйственные; агротехнические; лесомелиоративные; гидротехнические. К организационно-хозяйственным мероприятиям относится правильная организация территории с учетом подверженности почв эрозии, включающая обоснованный состав, соотношение, размещение сельхозкультур полей, лесополос и т. д. Агротехнические мероприятия включают порядок использования земли в севообороте и систему ее механической обработки. К этой группе относятся фитомелиоративные, агрохимические и агрофизические мероприятия, снегозадержание и регулирование стока, противоэрозионная обработка почвы. Фитомелиорация включает полосное размещение посевов, мульчирование, посев промежуточных культур, травосеяние и др. Противоэрозионная обработка почвы – это вспашка поперек склона, обработка плугом с почвоуглубителем и т. д. Лесомелиоративные мероприятия – это улучшение природных условий территории защитными лесными насаждениями. Гидротехнические мероприятия чаще применяются на крутых склонах и сильно заовраженных землях. Например, на склонах крутизной 4 – 60 эффективны валы-террасы, ступенчатые террасы, водозадерживающие валы, запруды.

Наиболее эффективным средством увеличения продуктивности сельскохозяйственного производства является использование удобрений. В настоящее время мировое производство минеральных удобрений равно примерно 200 – 220 млн т / год. Темпы роста производства удобрений во многом сходны с ростом производства электроэнергии.

Потери минеральных удобрений происходят при хранении, транспортировке, неравномерности распределения по поверхности поля, в результате развития эрозии. Последствия внесения удобрений разнообразны и проявляются как в районах их внесения, так и на соседних территориях. Например, использование азотных удобрений приводит к накоплению в почве азота в виде нитратов вследствие микробиологических процессов (аммонификации, нитрификации). Особенно сильное загрязнение почв нитратами происходит при применении необоснованно высоких (более 200 кг N на 1 га) доз бесподстилочного навоза. Значительное содержание нитратов в почве приводит к их повышенному содержанию в растениях. Известно более 20 факторов, влияющих непосредственно на накопление нитратов в растениеводческой продукции. Основными из них являются: дозы азотных удобрений и соотношение азота с другими питательными веществами; формы, сроки и способы внесения; гранулометрический состав почвы и другие ее свойства. 70 – 80 % нитратов человек получает с овощами, 15 – 20 % – с питьевой водой, 5 – 10 % – с фруктами, молочными и мясными продуктами.

Нитраты в человеческом организме восстанавливаются до нитритов. Опасность нитритов связана с тем, что они вступают в реакцию с гемоглобином крови и превращают содержащееся в ней двухвалентное железо в трехвалентное. В результате этого развивается заболевание метгемоглобинемия. Особенно опасна метгемоглобинемия для грудных и маленьких детей, у которых слабо развит ферментативный аппарат, способствующий превращению трехвалентного железа вновь в двухвалентное. Результатом этого является болезнь, получившая название цианоз, или синюшность, которая может заканчиваться летальным исходом. Кроме того, нитриты в человеческом организме способны вступать в реакцию с аминами, содержащимися в желудочном соке, и образовывать нитрозамины. В настоящее время нитрозамины являются сильными канцерогенами. Канцерогены – это вещества, которые вызывают злокачественные новообразования.

При применении кислых азотных удобрений увеличивается кислотность почв, что влечет за собой повышенное вымывание из них кальция и магния. Фосфорные удобрения не обладают столь выраженным подкисляющим эффектом, как азотные, но они могут вызвать цинковое голодание растений и накопление стронция в получаемой продукции.

Фосфорные удобрения содержат примесь фторсодержащих соединений (от 0,2 до 4 % фтора), железа, стронция, селена, мышьяка (не менее 0,006 %), тяжелых металлов (не менее 0,008 %) и в их числе кадмий (10 – 30 мг/кг), а из радионуклидов – уран, торий и их дочерние продукты. Картофель, выращенный на почве, удобренной суперфосфатом, содержит в 4 раза больше кадмия, чем контрольный. Так, с фосфорными удобрениями в почву вносится фтор в количестве 8 – 20 кг/га; 0,1 – 0,4 % его поступает в растения, 25 % выносится в открытые водоемы, остальная часть сохраняется в почве и мигрирует в подземные воды. Фтор обладает высокой химической активностью и представляет большую опасность для здоровья человека. Повышенные дозы фтора снижают продуктивность животных, угнетают их развитие и ведут к отравлению; у людей вызывают разрушение эмали зубов, потерю эластичности кровеносных сосудов, остеохондрозные явления.

Избыточное внесение калийных удобрений нарушает баланс магния, натрия, кальция, бора и других микроэлементов в почве, что может привести к снижению качества продукции. Главным отрицательным свойством калийных удобрений, оказывающим влияние на окружающую среду, является поступление в почву хлора. Так, при внесении 60 кг/га хлористого калия растения поглощают 10 кг/га, а остальное количество вымывается в воды. Предельно допустимая концентрация хлора в местах водоснабжения установлена на уровне 0,25 – 0,50 мг/л. Вода с повышенным содержанием хлора непригодна для питья. Повышенное количество калия может вызвать токсикозы у растений.

Применение высоких доз сказывается на здоровье населения: заболевания органов дыхания, в т. ч. туберкулез, пневмония, болезни нервной системы и органов чувств, системы кровообращения, печени и желчевыводящих путей. Поэтому для уменьшения неблагоприятного воздействия минеральных удобрений на окружающую среду необходимо осуществление следующих мероприятий: использование специальных машин для доставки удобрений с завода к месту хранения; соответствие объемов хранилищ объему удобрений, поставляемых хозяйству; соблюдение равномерности внесения удобрений; использование новых форм (медленно воздействующих) удобрений (капсулированных и т. д.), применение безбаластных удобрений; строгое соблюдение доз, форм, сроков, способов внесения удобрений; соблюдение соотношения пропашных культур и культур сплошного сева в севообороте, использование однолетних и многолетних трав, покосных и пожнивных культур и др.

В сельском хозяйстве для уничтожения или снижения численности вредителей используются пестициды.

Экологическая вредность пестицидов зависит в основном от их химической природы, продолжительности жизни, способности избирательно действовать на отдельные организмы и трансформации в среде. Например, ДДТ под действием ультрафиолетового излучения превращается в другой стойкий и ядовитый углеводород – полихлорированный бифенил (ПХБ), который имеет значительный срок жизни и накапливается в цепях питания.

Экологические последствия внесения средств защиты растений следующие:

— развитие устойчивых вредных организмов к пестицидам. Например, устойчивость колорадского жука к пестицидам в ряде районов США возросла в 20 раз;

— изменение свойств отдельных природных компонентов. Использование гербицидов нарушает биологическое равновесие почвы, уменьшает видовое разнообразие почвенных микроорганизмов, ухудшает пищевую ценность культурных растений, ведет к вырождению отдельных сортов вследствие накопления мутаций.

Для повышения продуктивности переувлажненных земель осуществляется осушительная мелиорация, которая оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду. Последствия осушительной мелиорации рассмотрим на примере Беларуси, где за последние 10 лет мелиорация проведена на площади 3,4 млн. га.

При осушении торфяно-болотных почв улучшаются их водно-физические свойства, вследствие чего усиливается минерализация органического вещества и освобождаются питательные элементы, уменьшается кислотность почвенного раствора. Однако, в результате нерационального сельскохозяйственного использования осушенных торфяников происходит «сработка» торфа и получает развитие ветровая эрозия. Так, в Полесье под действием просадки, минерализации и дефляции ежегодно уменьшается слой торфа на 1 – 2 см. Потери торфа от ветровой эрозии при возделывании пропашных культур составляют 2 – 3 т/га, зерновых – около 1 т/га.

С понижением влажности и плотности торфа резко изменяется соотношение между его твердой, жидкой и газообразной фазами, что влечет изменение температурного режима. Тепловые свойства торфа увеличивают вероятность заморозков, их интенсивность и продолжительность. Так, на осушенных и освоенных болотах заморозки на 3 – 40 ниже, чем на неосушенных. Кроме того, на этих территориях учащаются атмосферные засухи.

Читайте также  Как удленить вал электродвигателя

Влияние осушительной мелиорации на гидрологический режим территории проявляется в следующем: возрастает в 2,5 – 5 раз густота гидрографической сети; увеличиваются в 1,5 – 2 раза минимальные и суточные расходы воды на сток; снижается уровень грунтовых вод на прилегающей территории (от 1,0 – 1,2 м у границы осушаемого участка до 5 – 10 м на расстоянии до 3 км от него); происходит пересыхание малых рек; увеличивается эвтрофикация в реках и озерах. По рекам Припять и Днепр в Черное море с осушенных болот ежегодно поступает около 1,5 млн. т минеральных и до 700 тыс. т агрессивных водорастворимых органических веществ. Мелиоративные мероприятия создают благоприятные условия для роста и развития культурных растений и могут отрицательно влиять на естественную растительность. Происходит изреживание или усыхание лесов, исчезновение ягодников, дикорастущих лекарственных растений, перерождение растительных сообществ, изменяется среда обитания, пути миграции многих животных, что влияет на их численность.

Таким образом, в результате осушительной мелиорации преобразуются болотные ландшафты. Они занимают особое положение между малым биогенным и большим геологическим круговоротами веществ. Мелиорированные ландшафты переводят углекислый газ и азот из одного круговорота в другой. Один гектар неосушенного болота примерно в 7 – 10 раз эффективнее выводит СО2 из атмосферы, чем гектар леса, выполняя тем самым очень важную общепланетарную и газорегуляторную функцию.

На природную среду влияют и другие виды сельскохозяйственной деятельности: проведение оросительной мелиорации, применение тяжелой техники, животноводческие комплексы и т. д. Воздействуя на один природный компонент – почву, человек опосредованно через систему вертикальных и горизонтальных связей влияет на другие природные компоненты и весь комплекс в целом.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Противоэрозионные мелиорации

Виды эрозии почв

Водная эрозия — это разрушение и смыв почв и рыхлых пород ливневыми и талыми водами. Она возникает только на склонах при крутизне более 0,5-2°, если почва не покрыта растительностью. Различают два вида водной эрозии: поверхностную (плоскостную) и струйчатую (линейную). При поверхностной эрозии частицы почвы и содержащиеся в ней питательные вещества более или менее равно­мерно смываются с поверхности склонов текущей водой. Струйчатая эрозия характеризуется местными размывами не только почвенного слоя, но и рыхлых подстилающих пород с образованием промоин, склоновых, береговых или донных оврагов.

Кроме водной эрозии, в районах с сильными ветрами происходит ветровая эрозия (пыльные бури, дефляция). Так, черная буря 12 мая 1934 г. унесла с распаханных равнин в США до 300 млн. т почвы.

Согласно почвенно-эрозионному районированию, на территории Беларуси выделены три почвенно-эрозионные зоны. В северной зоне (Белорусское Поозерье) наиболее активно протекают процессы плоскостного смыва, в центральной — линейная и плоскостная эрозия.

В нижней зоне (Белорусское Полесье) в наибольшей степени распространена ветровая эрозия (дефляция).
В республике водной и ветровой эрозии подвержено 424,8 тыс. га, или 7,5 %, общей площади обрабатываемых земель. В эрозиионной деградации почвенного покрова республики на долю водной эрозии приходится около 84, дефляции — 18 %. Площадь смытых почв на пашне составляет 356 тыс. га (6,3 %), дефлированных — 69 тыс. га (1,2 %).

Из общей площади почв, подверженных водной эрозии, 328 тыс. га (67 %) слабоэродированные, 97,3 (27,3 %) — среднеэродированные и 20,4 тыс. га (около 6 %) — сильноэродированные, а из дефлированных почв слабодефлированные занимают 57,9 тыс. га (84 %), среднедефлированные — 10,5 (15 %) и сильнодефлированные — около 0,5 тыс. га (1 %).

Площади эродированных и дефлированных почв, а также доля их в составе обрабатываемых земель колеблется по регионам республики от 30,9 тыс. га, или 3,8 %, пашни в Гомельской до 125,7 тыс. га, или 11,3 %, пашни в Витебской области.

В республике с обрабатываемых склонов или открытых массивов с осушенными торфяниками и минеральными легкими по грануломет­рическому составу почвами ежегодно выносятся от 1 до 100 т/га почвы и более. Средневзвешенный показатель смыва почвы составляет 10,7 т/га, дефляции — 10,0 т/га в год. С жидким стоком, смываемой и выдуваемой почвой ежегодно теряется в среднем 150-180 кг/га гумусов, 8-10 азота, 5-6 кг/га фосфора и калия.

Все виды эрозии наносят большой вред сельскому хозяйству, так как, уменьшая почвенное плодородие и ухудшая условия обработки земель вследствие образования оврагов, снижают урожайность полей и валовой выход сельскохозяйственной продукции.

Мероприятия по борьбе с плоскостной эрозией почв

Защите почв от эрозии уделяют большое внимание. Это одна из важнейших государственных задач в системе мер, принимаемых для дальнейшего развития сельскохозяйственного производства. Опыт показывает, что только взаимосвязанный комплекс таких работ способен полностью прекратить эрозию почв. Комплекс мер по борьбе с эрозией почв включает организационно-хозяйственные, агротехнические, лесоме­лиоративные и гидротехнические мероприятия.

Организационно-хозяйственные мероприятия. Их основа — пра­вильная организация территории хозяйства. С этой целью составляют план организации территории, на который наносят границы почв, степень их эродированности и подверженности водной и ветровой эрозии. На плане выделяют участки под специальные почвозащитные севообороты, полезащитные водорегулирующие и овражно-балочные насаждения, защитные сооружения. Поля севооборотов, дорожную сеть, место выпаса скота размещают так, чтобы не вызывалась эрозия почв. План размещения защитных насаждений и сооружений должен быть составной частью комплексного плана внутрихозяйственного землеустройства.

Агротехнические мероприятия по противоэрозионной мелиорации

Основу их составляет правильная агротехника. Выполняют такие мероприятия с целью предупреждения или резкого сокращения возможности проявления эрозионных процессов, повышения сопротивляемости почв смыву, размыву и выдуванию, увеличения водопоглощающих свойств почвы и уменьшения скорости ветра в приземном слое, накопления и сбереже­ния влаги в районах недостаточного увлажнения, восстановления и повышения плодородия почв.

Наиболее эффективный и простой агротехнический прием защиты почв от водной эрозии — глубокая зяблевая вспашка поперек склона. Все последующие обработки почвы (боронование, культивация) вы­полняют поперек склона.

Уменьшить возможность образования эрозии можно кротованием и щелеванием почв. Кротование способствует задержанию до 150 м 3 воды на каждом гектаре и увеличивает урожайность зерновых на 0,2 т/га. Щелевание предотвращает появление на поверхности почвы водонепроницаемой корки, уменьшает поверхностный сток и также способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Поперек длинных и крутых склонов, занятых садами и пропашными культурами, для предотвращения эрозии почв устраи­вают буферные полосы из многолетних трав или кустарников. При крутизне склона 6-8° ширину таких полос принимают 4-6 м, рас­стояние между полосами — 30-40 м, при крутизне 10-12° ширину полос назначают 8-10 м, расстояние между полосами — 20-30 м.

Интенсивность эрозии почв снижает также регулирование местного стока (например, снегозадержание) и применение системы удобрений, улучшающих структуру и физические свойства корнеобитаемого слоя.

Лесомелиоративные мероприятия заключаются в посадке лесных полос, которые размещают поперек склона. Благодаря лесной подстилке уменьшается поверхностный сток, больше задерживается вода на склоне, почва меньше промерзает и больше впитывает талых вод. Все это уменьшает смыв почвы со склонов. Лесные водорегу­лирующие полосы шириной 10-30 м размещают поперек склонов через 150-200 м.

Завершающая часть противоэрозионного комплекса — гидротехни­ческие мероприятия. Ввиду относительно высокой стоимости их применяют в тех случаях, когда организационно-хозяйственных, агротехнических и лесомелиоративных работ недостаточно для прекращения эрозии или когда требуется в кротчайшие сроки надежно защитить дороги, строения и другие объекты от разрушения оврагами. В отличие от лесомелиоративных гидротехнические противоэрозионные мероприятия останавливают разрушительное действие водной эрозии сразу после их осуществления.

Для борьбы с плоскостной и линейной водной эрозией почв создают гребневые, ступенчатые и траншейные террасы; устраивают водозадерживающие и водоотводные валы, распылители стока, на­клонные террасы; строят водосбросы в вершинах оврагов (быстротоки, ступенчатые и трубчатые перепады, консольные сбросы); устраивают запруды, пороги и перепады по дну оврагов; создают водоемы для задержания талых и ливневых вод с целью однократного (лиманы) и регулярного (пруды) орошения земель и предупреждения размыва нижерасположенных по рельефу территорий; выполаживают овраги, балки, заравнивают промоины; строят противоселевые и берегоукрепительные сооружения.

Террасирование

Террасирование крутых склонов — эффективное противо- эрозионное мероприятие, так как валы-террасы, расчленяя склон на отдельные узкие площадки, задерживают поверхностный сток практи­чески в месте его образования, способствуя увлажнению земель, или отводят его на задернелые склоны, безопасные в эрозионном отно­шении.

Различают террасы гребневые, или, как еще их называют, валы- террасы, либо валы с широким основанием, а также ступенчатые и траншейные.

Гребневые террасы бывают с горизонтальным и наклонным валом. Террасы с горизонтальным валом устраивают параллельно горизон­талям склонов с минимальным числом изломов в плане и по возмож­ности привязывают к границам полей и производственных участков. Их применяют в районах недостаточного и умеренного увлажнения на хорошо водопроницаемых почвогрунтах. Валы террас делают треугольного профиля высотой Н = 0,4-0,6 м при глубине пруда Н = = 0,2-0,4 м с очень пологими (m = 4-8) откосами для прохождения почвообрабатывающих агрегатов. С целью задержания воды концы валов поворачивают вверх по склону под углом 110-130°. Строи­тельная высота валов должна быть на 10-15 см выше проектной с учетом осадки грунта.

Ступенчатые, или скамьевидные, террасы создают на горных уклонах крутизной 10-40°. Ширина полотна ступенчатых террас обычно составляет 3,0-6,5 м (рис. 5.3).

Чтобы предупредить образование и рост промоин и оврагов, строят гидротехнические сооружения, которые условно можно разделить на простейшие, выполняемые из местных грунтов (распылители стока, водоотводные валы-каналы, нагорные каналы, водозадерживающие валы), и сложные (быстротоки, перепады, консольные сбросы).

Распылители стока — это простейшие земляные сооружения, которые создают в местах опасной концентрации водного потока для его рассредоточения. Их выполняют на приовражных склонах, разъемных бороздах, у опушек леса, на межах, колеях дорог. Распы­литель стока представляет собой прямолинейную канаву глубиной 0,4-0,6 м с земляным валиком высотой 0,3-0,5 м и длиной 10-40 м, расположенным под углом примерно 45° к потоку. Продольный уклон канавы на пахотных землях принимают 0,005-0,01. Распылители располагают по длине ложбины через 50-100 м.

Водоотводные (водонаправляющие) валы-канавы перехватывают сток и направляют его к водосбросным или водозадерживающим сооружениям. Их трассируют с небольшими продольными уклонами (0,003-0,005). В поперечном сечении валы-канавы делают треуголь­ного или трапециевидного профиля с заложением откосов на пахотных землях 1:5-1:8, проходимыми для почвообрабатывающих агрегатов

Мелиорация овражно-балочных земель

Зона овражно-балочных образований и прилегающих к ним территорий, подвергаемых водным эрозионным процессам, составляет овражно-балочную систему (ОБС).

Мелиоративно-хозяйственные мероприятия на ОБС включают сле­дующие виды работ: заравнивание промоин, неровностей и мелких оврагов глубиной до 1,5-2,0 м с последующим залужением; выпола- живание оврагов; устройство водозадерживающих и водоотводящих валов, дамб-перемычек, донных запруд и др.; отсыпку несформиро- ванных (неустойчивых) откосов; создание берегоукрепительных лес­ных полос, залужение берегов и донных участков балок; закрепление береговых и донных отложений лесокустарниковой растительностью; сооружение водоемов и создание рекреационных зон.

Если Вам необходимо написание реферата, курсовой или дипломной работы по данной теме, Вы можете