Спосіб боротьби з водною ерозією грунтів на схилах з улоговинами

1. Спосіб боротьби з водною ерозією грунтів на схилах з улоговинами, який включає будівництво уздовж горизонталей зі спрямленням в улоговинах паралельних земляних стокорегулюючих гідротехнічних споруд, що складаються з виїмкової частини і валу висотою, збільшеною в улоговинах на їх глибину, закріплення необроблюваних частин споруд багаторічними травами, який відрізняється тим, що споруди не доводять одразу до проектної висоти та довжини, а формують поетапно у відповідності з частотою та інтенсивністю ерозійних процесів, причому спочатку на розрахунковій відстані від траси валу, винесеній на місцевість, 30243 обидва укоси валу можуть бути необроблюваними, і тоді їх закріплюють багаторічними травами. Такі споруди затримують стік забезпеченістю до 10%, а зайву частину води спрямовують в залужені водотоки та гідрографічну мережу, тому вони захищають схили найбільш ефективно і не потруднюють обробіток грунту. Недоліком способу є великий об'єм земляних робіт та витрат, пов'язаних з необхідністю збільшення висоти валів в улоговинах. Це перешкоджає масовому впровадженню способу на землях сільськогосподарських підприємств, особливо невеликих, в умовах обмеженого бюджетного фінансування протиерозійних робіт. Глибокі ставочки в улоговинах підвищують вірогідність прориву валів, утворюють загрозу вимокання посівів. В основу винаходу поставлено завдання: у вказаному способі боротьби з водною ерозією грунтів (прототипі) шляхом поетапного формування споруд до проектних розмірів понизити капітальні витрати та забезпечити можливість більш широкого упровадження протиерозійних споруд на схилових орних землях і тим самим підвищити їх захищеність від ерозії. Вказане завдання вирішується за рахунок того, що у способі боротьби з водною ерозією грунтів на схилах, що включає будівництво за напрямком горизонталей зі спрямлінням в улоговинах паралельних земляних стокорегулюючих гідротехнічних споруд, що складаються з виїмкової частини та вала змінної висоти, закріплення їх необроблюваних частин багаторічними травами, споруди не будують одразу до їх проектної висоти та довжини, а формують поетапно, причому спочатку на розрахунковій відстані від траси валу (його осьовій лінії, винесеній на місцевість) нижче по схилу на дні улоговин упоперек їх тальвегів створюють невеличкі земляні валики (загати) висотою, яка складає 10-50% від глибини улоговин, а далі періодично після заповнення їх ставочків продуктами ерозії висоту запруд збільшують на 0,2-0,5 м шляхом переміщення наносів до гребеня загат, а після виположення (вирівнення у вертикальній площині) поверхні грунту уздовж трас майбутніх валів на 80-100% доводять висоту споруд до проектного розміру, а довжину - до поєднання окремих запруд у єдине ціле (вал). Довжину запруд на кожнім етапі визначають за розрахунком, виходячи з вимоги скидання зайвого стоку через водообходи біля кінців загат та недопустимості переливу води через їх гребені. Посів трав доцільно виконувати після створення загат на першому етапі таким чином, щоб залужити їх укоси та смугу поля до траси майбутнього валу. Порівняльний аналіз пропонованого способу та прототипу показує, що спосіб, який пропонується, вигідно відрізняється тим, що споруди не будують одразу повністю на всю їх довжину та висоту, а створюють спочатку частково, але одразу на усьому водозборі, а далі періодично поступово збільшують їх розміри до проектних показників. Ці ознаки є необхідними й достатніми для здійснення винаходу. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1-4 показані етапи формування одного з валів на фрагменті схилу з улоговинами у плані; на фіг. 5 показаний поперечний вертикальний роз різ улоговин "А-А" з готовою спорудою на фіг. 4; на фіг. 6 - вертикальний розріз "Б-Б" уздовж тальвегу улоговини упоперек валу на фіг. 4. Здійснюють спосіб слідуючим образом. На місцевість переносять траси 1 (осьові лінії) валів за проектом з максимальним наближенням їх до горизонталей 2, але паралельно одне одному та з спрямлінням в улоговинах. Розмічають траси 3 загат у притальвежній зоні улоговин на відстані b від траси валу нижче по схилу. Цю відстань розраховують по формулі : b=hулm н де: bул - глибина улоговини, м; mн - коефіцієнт низового укосу (рекомендується 1,5-2). Уданому прикладі конкретного виконання способу bул=0,75 м, тому mн=1,2-1,5 м. За допомогою нівеліру знаходять місце водообходів 4 на трасі загат, виходячи з вимоги перевищення позначки гребеня загати на тальвезі улоговини над поверхнею грунту на водообходахна 0,1-0,2 м. Плугом формують загати 5 (валики 0,3-0,4 м заввишки). Для посилення стійкості укосів загат та водообходів їх закріплюють шляхом сівби багаторічних травосумішок смугою уздовж усієї траси майбутнього валу або тільки у межах улоговин. Кожна смуга залуження 6 обмежена зверху трасою валу 1, а понизу лінією 7, що є паралельною до неї та дотичною до дуг, по яким низові укоси 8 загат перетинаються з дном та схилами улоговин. При виникненні поверхневого стоку талих або зливових вод він концентрується в улоговинах у вигляді потоків води 9 уздовж тальвегів улоговин, викликаючи тут виникнення вимоїн та винесення грунту. Загати затримують частину води у своїх ставочках 10 (фіг. 1, 4), потоки води втрачають в них швидкість та енергію, а грунт, що транспортується потоком, відкладається у вигляді намулів 11 (фіг. 2 - частина А та фіг. 6). Надлишкова вода скидається через водообходи 4 на нижчерозташовані ділянки двома струменями 12. Після закінчення стоку наноси пересувають плугом (приорюють) убік гребеня загат (фіг. 6), таким чином, щоб грунт насипу не обсипався на низовий укіс, а був його продовженням. У процесі приоранки насип ущільнюють гусеницями трактору. Висота загати збільшується на 0,3-0,4 м. Найбільш вигідно виконувати приоранку загат восени під час основного обробітку грунту. Намул восени вже містить насіння трав, і це, поряд з проростанням у тіло насипу їх кореневищ, сприяє швидкому задернуванню загат. По мірі збільшення висоти загат з'являється можливість збільшити і довжину за рахунок приоранки грунту зі схилів улоговини. Після нового замулення ставочків та декількох чергових циклів "приоранка замулення" сформуються кольматажні тераси висотою на всю глибину улоговин і ширину до їх брівок 13 (поз. 14 на фіг. 3, 5, 6). Завершальним етапом будівництва є формування валу 15 на всю його проектну висоту уздовж усієї траси 1. При цьому ефективність споруд досягає максимуму, оскільки створюються умови відведення зайвої води з улоговин уздовж валів у залужені водотоки, а великого зростання маси води у потоках уздовж тальвегів улоговин не відбувається, тому інтенсивність ерозії в улоговинах багаторазово знижується. Ефект від використання способу, що пропонується, полягає в тому, що створення загат в улого 2 30243 винах по першому етапу вимагає капітальних витрат, які для улоговин глибиною від 0,5 до 1,5 м у перерахунку на гектар площі поля у 10-40 разів нижче, ніж створення стокорегулюючих споруд за прототипом, тобто одразу на всю їх проектну висоту в улоговинах та довжину. Тому вони можуть бути створені силами самого господарства за один сезон одразу на усіх ерозійно-небезпечних землях. Як показали наші дослідження, при розміщенні загат на схилі крутістю 2,5-3° через 80 м у середньому за чотири роки змив грунту на полі зменшився на 30%. Це менше, ніж при використанні повногабаритних споруд - валів-терас удвічі, але у ставочках загат відклалося 69% від змитого грунту. Таким чином, за межі поля було винесено тільки 22% грунту відносно до контрольного варіанту без гідроспоруд. Тільки за два періоди стоку в 1994 та 1996 pp. висота намулу в ставочках досягла 4045 см. Таким чином, витративши мінімальні кошти, можна на великій площі ерозійно-небезпечних земель понизити фактичні втрати грунту більш ніж на три чверті. Будівництво повногабаритних споруд дозволяє понизити їх майже до нуля, однак тільки на площі, яка при однакових загальних капіталовкладеннях є меншою у 10-40 разів. Але на решті земель буде продовжуватися втрачання ро дючості грунтів. Розрахунки свідчать, що замулення ставочків загат в улоговинах глибиною 0,50,7 м, які на схилах крутістю 2-5° складають більшість, в залежності від відстані між ними та до вододілу може відбутися за 4-8 років. Швидкість замулення ставочків є індикатором інтенсивності ерозійних процесів та визначає послідовність подальшого будівництва протиерозійних споруд. Виположування трас в більш глибоких улоговинах (до 1-1,5 м) буде триватися довше, однак протиерозійний ефект зростаючих споруд буде неукильно зростати, оскільки їх водозатримуюча ємність зростатиме пропорційно квадрату приросту висоти споруд. Слід зазначити, що збільшення ємності ставочків не супроводжуватиметься збільшенням їх глибини, тому не будуть вимокати посіви на глинистих грунтах, зменшиться загроза прориву валів. Зі збільшенням висоти загат буде понижуватися відчужіння змитого грунту за межі поля. Сумарні капітальні витрати на будівництво повногабаритних стокорегулюючих споруд за проектом при використанні пропонованого способу будуть вище, ніж початкові по першому етапу, але вони все одно є нижчими, ніж при будівництві споруд за прототипом у 1,5-6 разів. Фіг. 1 Фіг. 2 3 30243 Фіг. 3 Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 4 30243 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5