Спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів

Реферат: Спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів включає спорудження поперек схилу валів, суміщених із стокорегулюючими канавами, заповнення канав органічним наповнювачем і закладання на прилягаючих схилах улоговин кротових дрен, які віялоподібно розходяться під нахилами, що не допускають замулювання й розмивання потоками води. Територію улоговинного водозбору попередньо розділяють на дві ерозійно-гідрологічні зони - зону інтенсивного утворення місцево стоку і зону перезволоження. У першій зоні частину поверхневого стоку переводять у внутрішньоґрунтовий шляхом закладання мережі кротових дрен у напрямку від областей максимального поверхневого стоку до прилягаючих схилів улоговини. У другій зоні частину внутрішньоґрунтового стоку переводять, відповідно, у поверхневий улоговинний водотік, для чого мережу кротових дрен закладають у напрямку від перезволоженого міжулоговинного простору до тальвежної частини улоговини. UA 84422 U (54) СПОСІБ БОРОТЬБИ З ВОДНОЮ ЕРОЗІЄЮ ҐРУНТІВ UA 84422 U UA 84422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до сільського господарства, а саме стосується захисту ґрунтів від ерозії, та може бути використана при проектуванні ерозійно безпечних схилових агроландшафтів для попередження розвитку водної ерозії та раціонального використання вологи поверхневого стоку. Відомий схиловий механізм захисту земель від водної ерозії, який полягає в орієнтуванні поверхневого стоку за рахунок використання дискретних папілярів як природного механізму розосередження стоку по мікрозниженнях природної гофрованої поверхні схилу [див. патент 11 України № 94516 (С2) з класів МПК А01В 13/00, А01В13/16, опубл. 10.05.2011 в Бюл. № 9]. Недоліком відомого способу є вкрай обмежена сфера застосування і відсутність перспектив реалізації в сучасних умовах. Даний недолік полягає в тому, що папіляри балки природного походження, витягнуті вздовж схилу від плато до бровок виконують свою функцію тільки за умови відсутності штучник перешкод на шляху природного скидання поверхневого стоку. Іншими словами, застосування відомого способу можливе тільки на цілинних землях без будьяких штучно створених стокорегулюючих гідротехнічних споруд (земляних валів, загат, канав, траншей тощо). Як відомо, на сьогоднішній день земель сільськогосподарського призначення з такими характеристиками вкрай мало, що спричиняє неактуальність та економічну недоцільність реалізації даного способу. Вказаний недолік усунений у відомому способі захисту ерозійно небезпечних ґрунтів, який включає створення лінійних заходів протиерозійної облаштованості у вигляді валів і 7 застосування лісосмуг [див. патент Російської Федерації № 2224390 (С2) з класу МПК А01В 13/16, опубл. 27.02.2004]. Недоліком цього способу залишається те, що він не ліквідує основну причину розвитку ерозійного процесу - концентрацію вод поверхневого стоку. Так, запропонований у відомому технічному рішенні прийом продовження кінцевих частин земляних валів в межі лісосмуг дозволяє суттєво збільшити вологозабезпеченість лісонасаджень, однак при цьому не забезпечує повного поглинання вологи поверхневого стоку. Тому в екстремальні за зволоженням роки не виключений прорив валів, що обумовить лавиноподібний ефект скидання акумульованих ними вод і, як наслідок, посилення розвитку ерозії. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, і який вибрано за прототип, є спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів, що включає спорудження поперек схилу валів, суміщених із стокорегулюючими канавами, заповнення канав органічним наповнювачем і закладання на прилягаючих схилах улоговин кротових дрен, які віялоподібно розходяться під нахилами, що не допускають замулювання й розмивання потоками води [див. а. с. СРСР № 1 1142009 (А) з класу МПК А01В 13/16, опубл. 28.02.1985 в Бюл. № 8]. Основним недоліком відомого способу, як і попередніх, є те, що його реалізація не усуває повністю причини нерівномірного зволоження ґрунтів улоговинних водозборів, зокрема, на тих ділянках, що знаходяться на найнижчому рівні відносно напрямку стоку в низинах. Закладання на таких ділянках кротових дрен запропонованої просторової конфігурації є не тільки неефективним, а небезпечним, оскільки не сприяє додатковому збільшенню об'єму внутрішньоґрунтового стоку, що спричиняє ще більше перезволоження верхнього аерованого шару (0-50 см) ґрунту і появу мочарів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити відомий спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів за рахунок врахування гідрологічної складової фунтового покриву водозбору шляхом забезпечення балансу приходу і витрати вологи. Рішення поставленої задачі досягається тим, що у відомому способі боротьби з водною ерозією ґрунтів, який включає спорудження поперек схилу валів, суміщених із стокорегулюючими канавами, заповнення канав органічним наповнювачем і закладання на прилягаючих схилах улоговин кротових дрен, які віялоподібно розходяться під нахилами, що не допускають замулювання й розмивання потоками води, згідно пропозиції, територію улоговинного водозбору попередньо розділяють на дві ерозійно-гідрологічні зони - зону інтенсивного утворення місцево стоку і зону перезволоження, при цьому у першій зоні частину поверхневого стоку переводять у внутрішньоґрунтовий шляхом закладання мережі кротових дрен у напрямку від областей максимального поверхневого стоку до прилягаючих схилів улоговини, а у другій зоні частину внутрішньоґрунтового стоку переводять, відповідно, у поверхневий улоговинний водотік, для чого мережу кротових дрен закладають у напрямку від перезволоженого між улоговинного простору до тальвежної частини улоговини. При цьому ерозійно-гідрологічні зони можуть бути розділені шляхом посадки чагарникової полоси наближено до горизонталей місцевості. Крім того, у одному із варіантів реалізації заявленого способу тальвежну частину улоговини у зоні перезволоження залужують багаторічними травами. 1 UA 84422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки територіальній диференціації заходів з водопоглинення і водовідведення запропонований спосіб забезпечує досягнення водного балансу на водозборі і таким чином дозволяє знизити інтенсивність розвитку ерозії на схилах улоговини, підвищити водопроникність та вологоємність орного і підорного шарів ґрунту (0-50 см), а також перерозподілити вологу в часі шляхом її акумуляції в нижніх шарах ґрунту. При цьому використання з цією метою в обох випадках одного і того ж агромеліоративного прийому спорудження кротових дрен забезпечує економічність реалізації способу. При цьому розділення запропонованих у даному способі ерозійно-гідрологічних зон чагарниковою полосою, окрім територіальної організації, сприяє також додатковому регулюванню поверхневого стоку і оптимальному перерозподіленню вологи на водозборі. Крім того, запропонований прийом залуження перезволоженої ділянки дозволяє підсилити випаровування з поверхні ґрунту (завдяки транспірації), а отже сприяє додатковій регуляції рівня вологозабезпечення даної частини водозбору. Також залуження водотоків сприяє активації природного механізму транзиту поверхневого стоку. Отже, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення стосовно способу боротьби з водною ерозією ґрунтів забезпечує досягнення технічного результату. Подальша сутність корисної моделі пояснюється спільно з ілюстративним матеріалом, на якому зображено: на фіг. 1 - модель організації водозбірної території із застосуванням заявленого способу, вигляд зверху; на фіг. 2 те ж саме, у повздовжньому розрізі. Запропонований спосіб здійснюють наступним чином. Спочатку поперек схилу нарізають стокорегулюючі канави 1 розміром, наприклад, 40×50 см і споруджують вали 2 висотою, наприклад, 30 см. При цьому порожнини стокорегулюючих канав 1 заповнюють буд-яким органічним наповнювачем, наприклад соломою. Після цього територію водозбору розділяють на дві ерозійно-гідрологічні зони зону інтенсивного утворення місцевого стоку А і зону перезволоження Б шляхом висаджуванням по межі полоси чагарникової рослинності 3, наприклад смородини жовтої. Потім у обох зонах за допомогою кротувача будьякої відомої конструкції закладають кротові дрени 4 у напрямках, що відповідають їх функціональному призначенню. Так, у зоні А з метою переведення частини поверхневого стоку Y1 у внутрішньоґрунтовий стік G1 кротові дрени 4 закладають у напрямку від ділянки максимального поверхневого стоку (А') до прилягаючих схилів улоговини під нахилом, що не перевищує 1º в її бік. У зоні її для переведення частини внутрішньоґрунтового стоку G2 у поверхневий стік Y2 кротові дрени 4 виконують у напрямку від перезволоженого міжулоговинного простору Б' до тальвежної частини улоговини з таким же нахилом. У обох випадках відстань між кротовими дренами 4 визначають об'ємами стоків (поверхневого Y і внутрішньо ґрунтового G), які необхідно перерозподілити, а також фізичним об'ємом самих Коровин. При цьому з метою забезпечення додаткової регуляції рівня вологозабезпечення зони Б, зокрема для підсилення випаровування Z з поверхні ґрунту, тальвежну частину улоговини на даній ділянці залужають. У даному випадку вказаний ефект досягається завдяки природному механізму випаровування води з поверхні рослин (транспірації). Таким чином, реалізація запропонованого способу забезпечує досягнення водного балансу на водозбірній території, який може бути виражений рівнянням: КХ  W1  W 2  Z  Y  G , де КХ - опади, мм; W1 , W2 - запаси вологи в ґрунті на елементах агроландшафту, мм; Z - випаровування, мм; Y - поверхневий стік, мм; G - внутрішній стік, мм. Заявлене технічне рішення перевірене на практиці. Запропонований спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів не містить у своєму складі жодних елементів технології, які неможливо було б відтворити на сучасному стані розвитку науки і техніки, зокрема, у галузі сільського господарства, а отже є придатним для промислового застосування. У відомих джерелах патентної та іншої науково-технічної інформації не виявлено способів із вказаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознак, тому запропоноване технічне рішення вважається таким, що може отримати правовий захист. Суттєвою відмінністю запропонованого способу є те, що при його реалізації використовують комплексний антропогенно-природний підхід до захисту ґрунтів від водної ерозії. Вказаний підхід передбачає поєднання прийомів контурно-меліоративного землеробства, що включають меліоративні заходи з оптимального накопичення вологи в нижніх шарах ґрунту за рахунок регулювання поверхневого стоку в зонах максимального його формування і спрямованого відведення надлишкового внутрішньоґрунтового стоку, з природними механізмами транзиту 2 UA 84422 U 5 поверхневого стоку та випаровування з поверхні ґрунту, що активуються завдяки залуженню водотоків. Вказана відмінність сприяє зупиненню ерозійного процесу на улоговинних схилах, забезпечує раціональне розподілення продуктивної вологи, а також створює гармонію у формуванні екологічних умов накопичення енергії і речовини землями сільськогосподарського використання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 1. Спосіб боротьби з водною ерозією ґрунтів, що включає спорудження поперек схилу валів, суміщених із стокорегулюючими канавами, заповнення канав органічним наповнювачем і закладання на прилягаючих схилах улоговин кротових дрен, які віялоподібно розходяться під нахилами, що не допускають замулювання й розмивання потоками води, який відрізняється тим, що територію улоговинного водозбору попередньо розділяють на дві ерозійно-гідрологічні зони - зону інтенсивного утворення місцево стоку і зону перезволоження, причому у першій зоні частину поверхневого стоку переводять у внутрішньоґрунтовий шляхом закладання мережі кротових дрен у напрямку від ділянок максимального поверхневого стоку до прилягаючих схилів улоговини, а у другій зоні частину внутрішньоґрунтового стоку переводять, відповідно, у поверхневий улоговинний водотік, для чого мережу кротових дрен закладають у напрямку від перезволоженого міжулоговинного простору до тальвежної частини улоговини. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ерозійно-гідрологічні зони розділяють шляхом посадки чагарникової полоси наближено до горизонталей місцевості. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у зоні перезволоження тальвежну частину улоговини залужують. 3 UA 84422 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4