Гидротехнические противоэрозионные мероприятия

Гидротехнические противоэрозионные мероприятия применяют в тех случаях, когда агротехнических и агролесомелиоративных мероприятий недостаточно. Чаще всего это касается крутых склонов и сильно заовраженных земель. Их отличают высокая эффективность и сравнительно высокая стоимость. Поэтому гидротехнические мероприятия выступают в качестве завершающего звена в комплексе противоэрози- онных мероприятий.

Простейшие гидротехнические сооружения на водосборной площади

Валы-террасы. На склонах крутизной 4—6° эффективность таких водозадерживающих приемов, как лункование и прерывистое бороз- дование, резко снижается, уменьшается также емкость микролиманов. В этих условиях большое значение для задержания стока приобретает сооружение валов-террас — валов с широким основанием или гребневидных террас (Степанов, Овчаренко, Захаров, 1980). Их создают на склонах крутизной не более 6° при невысокой ложбинности склона.

Валы-террасы строят по горизонталям местности и привязывают к границам полей и производственных участков. Высота валов обычно 30—60 см, ширина основания — в 8—12 раз больше высоты. Благодаря пологим откосам такие валы легко преодолеваются всеми сельскохозяйственными машинами при обработке почвы, посеве и уборке урожая (рис. 8.9).

Вал-терраса с широким основанием

Рис. 8.9. Вал-терраса с широким основанием:

1 — вал; 2 — прудок; h — высота вала; hp— рабочая высота вала; х — длина склона

Для строительства валов-террас необходимы плуги, грейдеры или бульдозеры. Вначале распахивают всвал полосу на ширину основания вала, а затем почву перемещают на вал грейдером или бульдозером. Концы вала заворачивают вверх по склону под углом 120° и постепенно сводят на нет. После этого вал планируют, выдерживая горизонтальность гребня, и укатывают тяжелыми катками.

Расстояние между соседними валами рассчитывают на сток 10%-ной обеспеченности по двум условиям: неразмываемости пространства между ними и непереполняемости прудка перед валом.

Один погонный метр вала задерживает объем воды, м3 (см. формулу (8.3)),

где h — рабочая высота вала, м; I — уклон склона.

Максимальный расход воды qmax с полосы склона шириной 1 м определяют по формуле

где г — интенсивность осадков, мм/с; о — коэффициент стока; х — длина склона (в данном случае расстояние между валами-террасами), м.

Тогда, с учетом выражения (8.4), объем стока W с полосы шириной 1 м выражается следующим уравнением:

где Т — продолжительность стока, с.

Если вода не переливается через вал, т. е. выполняется условие W < < Q, то

Из неравенства (8.6) легко найти допустимое (по условию непере- полняемости прудка) расстояние между валами:

Рассчитав допускаемые по двум условиям расстояния между валами (неразмываемость пространства между ними и непереполняемость прудка перед валом), выбирают меньшее.

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

Ступенчатые террасы сооружаются в целях интенсивного использования крутых склонов под ценные многолетние культуры с механизированными обработкой почвы и уходом за растениями, задержания поверхностного стока и защиты почв от эрозии. Они представляют собой непрерывные вытянутые по горизонтали (или с допустимым уклоном вдоль полотна) площадки той или иной ширины.

Механизм противоэрозионного действия террасирования основывается на уменьшении скорости движения воды и увеличении поглощения воды почвой. Не каждый склон пригоден для террасирования. На песчаных породах террасы оказываются непрочными, на каменистых и плотных породах они обходятся слишком дорого. На склонах сложной конфигурации, где направление падения склона и его крутизна меняются на протяжении 30—40 м, делать террасы очень трудно.

Схема строения ступенчатых террас приведена на рис. 8.10. Ступенчатые террасы состоят из полотна 1, выемочного 2 и насыпного 3 откосов (рис. 8.10). Расстояние между насыпным откосом 3 верхней террасы и выемочным откосом 2 нижней террасы называется бермой (поз. 4 на рис. 8.10). В засушливых районах, особенно на орошаемых террасах, по нижнему краю полотна 1 устраивают валы для задержания влаги. В районах избыточного увлажнения (например, на побережье Кавказа) вдоль выемочного откоса 2 прокладывают канаву для отвода избытка воды, при этом полотну 1 террасы придается небольшой продольный уклон р. В поперечном сечении полотно 1 террасы может быть горизонтальным, иметь прямой уклон (в направлении склона) или обратный уклон а.

Виды террас по поперечному сечению. Террасы с прямым уклоном (3—6°) экономически наиболее выгодны, так как при их сооружении требуется меньший объем земляных работ, лучше сохраняется плодородие почвы около выемочного откоса. Кроме того, регулированием угла наклона полотна удается сохранить постоянной его ширину при изменении крутизны склона в продольном направлении. Однако на террасах с прямым уклоном часть влаги теряется, поэтому такие террасы целесообразно устраивать в районах с избыточным количеством осадков и низкой водопроницаемостью почвы.

Схема строения напашной (а) и выемочно-насыпной (б) ступенчатой террас

Рис. 8.10. Схема строения напашной (а) и выемочно-насыпной (б) ступенчатой террас:

  • 1 — полотно террасы; 2 — выемочный откос; 3 — насыпной откос;
  • 4 — берма; ос — угол поперечного наклона террасы; (3 — угол наклона склона

Горизонтальные террасы наиболее удобны в эксплуатации, однако на склонах меняющейся в поперечном направлении крутизны ширина полотна оказывается непостоянной, что приводит к образованию клиньев.

Террасы с обратным уклоном (3—6°) задерживают наибольшее количество влаги, поэтому их целесообразно сооружать в засушливых районах. При этом полотно террасы должно быть строго горизонтальным в поперечном направлении, а почва достаточно водопроницаема, чтобы избежать формирования стока вдоль полотна террасы. Сооружение таких террас требует максимального объема земляных работ, а плодородие полотна, особенно около выемочного откоса, оказывается низким. Для выравнивания плодородия почвы применяют посев сидеритов и внесение навоза и минеральных удобрений.

Террасы нарезают в направлении горизонталей. Для этого склон разбивают на полосы различной ширины в зависимости от запроектированной ширины террасы и крутизны склона. Верхнюю кромку выемочного откоса будущей террасы обозначают колышками, идущими строго по горизонталям. При уклоне 8—10° обычно делают полосы шириной 8—10 м, при уклоне 10—12° — шириной 6—8 м, при уклоне 12—14° — шириной 4—6 м и при уклоне 14—16° — шириной 3—4 м (Заславский, Каштанов, 1979). Перед террасированием производится засыпка водо- роин, промоин и неглубоких оврагов.

Виды террас по способу сооружения. В зависимости от способа сооружения террасы могут быть напашными или выемочно-насыпными.

На склонах крутизной 6—14° террасы сооружают с помощью плантажных или обычных полевых плугов. При вспашке полос с отвалом вниз по склону почва перемещается с верхнего края полосы на нижний. После 4—5-кратной односторонней вспашки почвы формируется напашная терраса с прямым уклоном и изогнутым профилем (рис. 8.10, а). В верхней части полотна имеется небольшое углубление, в средней — небольшая выпуклость и в нижней — выровненная поверхность. При напашном террасировании не происходит полного сбрасывания верхнего гумусового слоя в насыпной откос: в результате тщательного перемешивания почвы он присутствует в той или иной мере во всех частях террасы.

На более крутых склонах сооружают выемочно-насыпные террасы. Террасирование производят специальными террасерами или универсальными бульдозерами. Террасер представляет собой сменный рабочий орган в виде отвала, который навешивается на универсальную раму впереди мощного трактора. Террасы нарезают возвратно-поступательным движением трактора с террасером. Угол отвала 51° обеспечивает перемещение снятой почвы и грунта вниз по склону под гусеницу трактора, идущую по насыпной части полотна. Количество проходов зависит от почвенно-грунтовых условий и крутизны склонов. С увеличением крутизны склона объем земляных работ увеличивается (Степанов, Овчаренко, Захаров, 1980). Окончательное формирование заданного поперечного профиля террасы и откосов производится при помощи грейдера. Угол выемочного откоса обычно около 50—60°, а крутизна насыпного откоса — 35—40°. После нарезки полотно террас рыхлят специальным рыхлителем и выравнивают дисковыми боронами. В районах с каменистыми почвами сооружают вертикальные откосы террас с каменной кладкой, что обеспечивает наибольший выход полезной площади. Откосы террас засевают многолетними травами или ягодными кустарниками.

Траншейные террасы (террасы-канавы) используются для борьбы с эрозией и селями при облесении крутых (до 35—40°) склонов. Такие террасы состоят из траншей, вытянутых строго по горизонталям, и валов из вынутой почвы, расположенных вдоль нижних краев канав (рис. 8.11). Деревья высаживают в нижней части насыпного откоса, примыкающего к канаве, что обеспечивает им относительно лучшие условия.

Схема траншейной террасы

Рис. 8.17. Схема траншейной террасы

Распылители стока создают для рассредоточения потоков воды, концентрирующихся в ложбинах, разъемных бороздах, межах, у дорог и лесных полос. Распылитель стока представляет собой валик с расположенной перед ним выемкой, перегораживающей понижение под углом 45° к его оси (рис. 8.12) Высота валика обычно 0,3—0,5 м, в сторону нижнего конца распылителя он (валик) уменьшается и сходит на нет. Валик имеет треугольное или трапециевидное сечение с заложением откосов 1 : 1,5.

Распылители стока

Рис. 8.12. Распылители стока:

А — начало выемки; Б — окончание валика

Распылители размещают по длине ложбин через каждые 50—100 м. Их устраивают за один или два прохода трактора с навесным плутом, у которого оставляют только два средних корпуса, причем на заднем из них устанавливают удлиненный отвал. Для этих же целей используют плантажный плут или бульдозер.

На дорогах распылители стока создают путем насыпки небольших валиков (10—15 см) с широким основанием (10—15 м) под углом 45° к ее оси. Распылители стока по дороге размещают на расстоянии 100 м один от другого при крутизне 4°, а при меньших уклонах — на расстоянии 150—200 м. Распылители строят весной, когда земля на дороге еще достаточно влажная и не уплотнена (Степанов, Овчаренко, Захаров, 1980).

Водозадерживающие валы (валы Борткевича) устраивают на участке склона, прилегающем к вершине оврага, для приостановки его роста (рис. 8.13). Валы рекомендуется создавать в условиях спокойного рельефа на водосборах не более 15 га при средней крутизне склона не более 3°. При выраженной ложбинности площадь водосбора не должна превышать 5—8 га, а при крутизне склона 3—6° — 5 га.

Размещение валов на площади водосбора

Рис. 8.13. Размещение валов на площади водосбора:

----граница водосбора

Валы возводят бульдозером путем сдвигания предварительно вспаханной почвы. В процессе сооружения вала его уплотняют катком. Вал имеет гребень шириной до 2,5 м. Горизонтальность гребня вала проверяют с помощью нивелира. Сухой откос вала (заложение 1 : 1,5) сооружают круче мокрого (заложение 1 : 2,5). Высота вала может изменяться в пределах 0,8—1,5 м, чаще всего 1,2 м. Длина вала не превышает 400—500 м при одностороннем сбросе воды. При сбросе воды в двух направлениях — 800—1000 м.

Валы размещают по горизонталям местности, концы (шпоры) поворачивают под углом 100—120° к оси вверх по склону. Шпоры могут быть закрытыми (глухими) и открытыми, когда для прохода воды в конце шпоры делают водопропуск, выводящий поток по задернованной ложбине в неопасные в эрозионном отношении места. Для лучшего удержания подтекающей воды устраивают перемычки через 50—100 м под прямым углом к оси вала (Степанов, Овчаренко, Захаров, 1980). Расчет расстояния между водозадерживающими валами проводится так же, как и расстояния между валами-террасами.

Для укрепления вала его засевают весной следующего после сооружения года смесью многолетних трав (ежа сборная, тимофеевка, клевер, овсяница луговая), а в пространстве между вершиной оврага и первым валом, а также на дне оврага проводят посадку лесных культур.

Водоотводные валы-канавы (нагорные канавы) применяются для отвода воды от вершин оврагов в задернованные ложбины или к одной вершине, закрепленной водосбросным сооружением. Их рассчитывают на пропуск наибольшего расхода воды 10%-ной обеспеченности. Уклон вдоль водоотводящего вала не должен превышать 0,003—0,005, чтобы избежать размыва, в то же время при меньших уклонах возможно заиление.

Технология сооружения водоотводных валов-канав та же, что и водозадерживающих валов. Наиболее часто строят валы-канавы следующих размеров: глубина канавы — 0,5—1,0 м, ширина канавы по верху — 2—4 м, высота вала — 0,4—0,7 м, ширина вала у основания — 2,2— 4,3 м. Однако не всегда целесообразно совмещать водоотводящие валы с канавами, так как отвод воды лучше осуществлять по задернованному руслу, образованному мокрым откосом вала и прилегающим к нему склоном (Рожков, 1981).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >