Противоэрозийные мероприятия

 

Одним из эффективнейших способов является устройство в лесополосе простейших гидротехнических сооружений — валиков, канав с перемычками. На склонах крутизной до 2° валик устраивают на нижней опушке путем напахивания плантажным плугом за два прохода (с отваливанием в сторону опушки). Эффективность такого сравнительно простого приема весьма высокая (табл. 2). На более крутых склонах, а также на склонах с ложбинами и промоинами, на нижней опушке или в последнем междурядье устраивают канавы с валом. Чем круче склон, тем больше должна быть высота вала. Обычно крутые склоны в значительной степени расчленены промоинами и ложбинами, и лесополосы не удается разместить строго по горизонталям. В таких случаях необходимо устраивать в лесополосах прерывистые валы-канавы с боковыми перемычками поперек лесополосы, частично выходящими на пашню.

 

Таблица 8.2

Поглощение талой воды почвой в стокорегулирующей лесной полосе, совмещенной с простейшим гидротехническим сооружением (Сурмач, 1976)

 

Вариант опыта и год закладки лесополосы	Годы наблюдений	Величина водопоглощения, мм
		средняя	наименьшая	наибольшая
Поволжская агролесомелиоративная станция, чернозем обыкновенный
Лесная полоса шириной 12 м, 1952 То же с обвалованием	1965-1970 1965-1970	388 553	198 235	655 980
Опытно-производственное хозяйство ВНИАЛМИ, светло-каштановая почва
Лесная полоса шириной 12 м, 1952 То же с обвалованием	1965-1970   1965-1970	311   455	57   112	737   775

 

Стокорегулируюшие лесополосы, совмещенные с простейшими гидротехническими сооружениями, валами и валами-канавами, могут в среднем задержать на серых лесных и каштановых почвах слой талой воды около 15 мм, а на черноземах — до 30-35 мм (Рожков, 1981).

Стокорегулируюшие лесные полосы дополняют простейшими водозадерживающими сооружениями в тех местах, где объем стока сравнительно невелик — 80-100 мм при 10% его обеспеченности. При большей величине стока часть его следует сбрасывать в овражно-балочную сеть, приняв меры против возможной линейной эрозии. Для этого стокорегулируюшие лесные полосы дополняют водонаправляющими гидротехническими сооружениями.

Создание стокорегулирующих лесополос

При определении параметров систем стокорегулирующих лесополос руководствуются «Инструктивными указаниями по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий СССР» (1973), в которых даны придержки по конструкции лесополос, их ширине и величине межполосных расстояний. Эти придержки являются лишь первым приближением к истинным значениям, которые следует определять с максимально возможным учетом местных условий. Главной величиной, от которой зависят другие параметры системы, является расстояние между соседними стокорегулируюшими лесополосами на склоне. Его можно рассчитать исходя из условия полного задержания поверхностного стока (Сур-мач, 1971):

где L — расстояние между лесополосами, м; b — ширина лесополосы, м; К — интенсивность впитывания воды почвой в лесополосе, мм/мин; rл — интенсивность дождя или водоотдачи из снега в лесополосе; r — интенсивность дождя или водоотдачи из снега в поле, мм/мин (при дождях r = rл ); σ — коэффициент стока в поле.

Как указывалось выше, оптимум ширины стокорегулирующей лесополосы на склоне находится в пределах 10-20 м. Специальные водобалансовые исследования, проведенные ВНИАЛМИ, показали, что ширину полос, совмещенных с простейшими гидротехническими сооружениями, без существенного ухудшения их гидрологической эффективности можно уменьшить до следующих величин: в лесостепной зоне — до 10 м; в степи и сухой степи — до 9 м.

Расстояние между лесополосами с канавами и валами по нижней опушке следует проводить по формуле

где Т — длительность дождя или стока талых вод, мин; Q — суммарный объем задержания воды погонным метром канавы и вала, который находится по формуле

Q=QК+QB

где QK — объем метрового участка канавы, м3/м; QB — объем воды, задерживаемый метровым участком вала, м3/м:

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

Стокорегулируюшие лесополосы на склонах выращивают по технологии, рекомендованной для выращивания полезащитных лесных насаждений.

 

2.3. Лесомелиорация  овражно-балочных систем

Прибалочные лесные насаждения

Механизм почвозащитного действия прибалочных лесных насаждений несколько отличается от механизма действия других видов лесных насаждений. Эти отличия обусловлены в первую очередь особенностями места расположения таких насаждений — вдоль бровки балок и лощин. Особенность этого местоположения в том, что здесь кончается пологий склон, а ниже бровки начинается сравнительно крутой склон балки. Здесь обычно расположена нижняя граница пашни. Кроме того, расчлененность поверхности здесь выше, чем в приводораздельной и средней частях склона. Эти особенности обусловливают более высокую степень концентрации поверхностного стока, поступающего в прибалоч-ную лесополосу. Поэтому прибалочные лесополосы еще в большей степени, чем стокорегулируюшие, нуждаются в дополнении простейшими гидротехническими сооружениями — распылителями стока, перемычками, водозадерживающими и водоотводящими валами.

Кольматирующая роль прибалочных лесополос несколько ниже, чем стокорегулирующих. Это обусловлено большей концентрацией стока, а также возможными значительными отклонениями направления прибалочных лесополос от горизонталей, поскольку их форма в плане определяется конфигурацией балки. Тем не менее при движении вниз по склону к прибалочной лесополосе можно наблюдать уменьшение смыва почвы и появление наносов, чего обычно не бывает на прямых и выпуклых склонах в отсутствие прибалочной лесополосы.

Появление наносов на склоне выше прибалочной лесополосы наблюдается на расстоянии, кратном примерно 15 высотам лесополосы, и связано с сугробом снега, накапливаемым лесополосой. Снег на межполосном пространстве тает быстрее, чем в сугробе, затеняемом лесополосой, и талые воды, попадая в сугроб, освобождаются от переносимых почвенных частиц.

Кольматирование наносов прибалочной лесополосой обеспечивает надежную работу водозадерживающих валов, обычно устраиваемых между лесополосой и вершиной склонового оврага. По наблюдениям В. Ивонина и Ф. Мирошниченко в Ростовской области (Рожков, 1981), водозадерживающие валы, не защищенные прибалочными лесополосами, заиливались в течение трех лет и не задерживали расчетный объем стока.

Ширина прибалочных лесополос, согласно действующим инструкциям, ограничена диапазоном 12,5-21 м. Выбор ширины и конструкции прибалочной лесополосы зависит от условий снегонакопления, поскольку накопление большого количества снега в лесополосе может сопровождаться усилением смыва и размыва почвы при его таянии. При прочих равных условиях чем плотнее и шире лесополоса, тем больше снега она аккумулирует. Чем меньше ширина и больше ажурность лесополосы, тем меньше сугроб в самой лесополосе и тем равномернее распределение снега в межполосном пространстве. В то же время мелиоративная эффективность плотной конструкции выше. Поэтому обоснование ширины и конструкции прибалочной лесополосы должно включать учет местных особенностей почв, рельефа, микроклимата.

Согласно исследованиям (Данилов и др., 1980), в южно-таежной и лесостепной зонах европейской части России лесополосы максимальной ширины ажурной или продуваемой конструкции надо создавать на высоких наветренных берегах балок, минимальной ширины (5-7,5 м) при продуваемой конструкции — на подветренных (снегозаносимых) берегах балок. На участках большого отклонения лесополосы от перпендикуляра к линиям стока полоса должна быть предельно узкой и продуваемой. В местах пересечения лесополосой ложбин целесообразно увеличение ширины и плотности конструкции за счет введения кустарников.

Прибалочные лесные полосы являются элементом системы противоэрозионных мероприятий. Другими элементами, прилегающими к ним территориально, являются гидротехнические сооружения разной сложности (распылители стока, водозадерживающие и водоотводящие валы и валы-канавы, плотины, перемычки в склоновых оврагах, пересекаемых лесополосой, выположенные неглубокие овраги) и участки, отводимые под залужение.

Чтобы избежать ускоренного развития эрозии во время мелиоративных работ (а они продолжаются не один год), их надо проводить в определенной последовательности. Начинают со сложных мелиоративных работ — засыпки ложбин и выполаживания откосов неглубоких оврагов, которые будет пересекать прибалочная лесополоса. Затем строят водозадерживаюшие (водоотводные) сооружения. После этого начинают готовить почву под лесополосу. Одновременно идет работа по подготовке к посадке лесных культур по берегам балки, а также к устройству приовражных и коль-матирующих насаждений. Землеройная техника требует значительной площади для работы и проезда. Поэтому все работы должны быть хорошо скоординированы, чтобы не пришлось разрушать уже созданные элементы противоэрозионной системы. Технология выращивания прибалочных лесополос в основном такая же, как и стокорегулирующих. В прибалочную часть лесополосы вводят обильно и ежегодно плодоносящие породы-пионеры: березу, ель, клен ясенелистный и др., для лучшего осеменения береговых оврагов, расположенных ниже по склону. Подготовка почвы к созданию прибалочных лесных полос определяется почвенно-климатическими условиями и существенно зависит от степени смытости почв, количества водороин и промоин, направления лесополосы относительно линий стока.

В лесостепных районах применяют преимущественно подготовку почвы по системе черного пара или зяблевую вспашку полосами.

На месте будущей лесополосы на склонах крутизной до 4° предварительно производят засыпку промоин и выполаживание склонов мелких оврагов. В верхней части склона выше лесополосы устраивают распылители стока. На склонах крутизной до 7° почву обрабатывают полосами, оставляя необработанными полосы метровой ширины. В случае коротких межовражных участков почву готовят с применением лесных двухотвальных плугов, способных делать борозды шириной 70 см и глубиной 6—15 см, которые, аккумулируя сток, предотвращают смыв.

В сухой степи почву готовят в течение двух лет по системе черного пара с заменой глубокой вспашки плантажной. В особо засушливых условиях в качестве основной обработки используют глубокую пахоту, а плантажную вспашку переносят на осень следующего года.

Приовражные лесные насаждения

Основное их назначение — увлажнение и затенение откосов, что создает условия для зарастания их травянистой и лесной растительностью, которая скрепляет корнями почву и предотвращает рост оврагов вширь. Приовражные лесные полосы располагают вдоль бровки оврага, поэтому они чаще всего ориентированы вдоль склона, как и сам овраг. Это увеличивает опасность размыва почвы вдоль лесополосы в процессе снеготаяния. Поэтому приовражные полосы, как и прибалочные, нуждаются в дополнении гидротехничекими сооружениями. Технология создания и конструкция приовражных лесополос такая же, как и прибалочных. Состав пород определяется природными особенностями зоны и еще в большей степени дифференцирован по ширине лесополосы. В приовражную полосу вводят березу, ель, клен ясенелистный и другие породы, способствующие быстрому облесению откосов. В крайний ряд лесополосы со стороны оврага вводят корнеотпрысковые породы: белую акацию, осину, терн, шиповник и др.

Овражно-балочные лесные насаждения

Овражно-балочные лесные насаждения бывают трех видов:

• береговые балочные — по длинным пологим берегам балок;
• по дну и откосам оврагов с целью их закрепления;

- насаждения-илофильтры  по  днищам оврагов   и   балок  для кольматации твердого стока.

Пологие берега балок в ряде районов имеют довольно значительную протяженность вдоль направления стока. Так, в центральных районах Молдавии она достигает 300-400 м, в правобережье нижней Волги — 280-350 м, в степных районах правобережья Днепра — 200-250 м. При активном использовании таких склонов в качестве лугов и пастбищ на них развивается смыв и размыв почв. Раньше такие территории предлагалось отводить под сплошное (массивное) облесение. Исследованиями ВНИАЛМИ доказано, что их можно продолжать использовать в качестве лугов и пастбищ после насаждения лесных полос поперек склона и совмещения их с простейшими гидротехническими сооружениями. На берегах балок крутизной до 20° лесными полосами в сочетании с простейшими гидротехническими сооружениями удается зарегулировать сток 10% обеспеченности.

Наиболее трудным объектом для лесомелиорации являются откосы и дно активно растущих оврагов. В настоящее время проблемы облесения оврагов решают на основе оптимизации рельефа и регулирования стока на водосборе. Оптимизация рельефа включает выполаживание и отсыпку откосов, планировку оползней, строительство переездов через крутые овраги и другие гидротехнические сооружения. После завершения этих работ на выположенных откосах высаживают сеянцы засухоустойчивых и корнеотпрысковых пород, таких, как сосна обыкновенная, акация белая, береза бородавчатая, клен татарский, груша, терн, смородина золотистая.

Форма и размеры дна балок в значительной мере определяют особенности их облесения. На широких выровненных днищах путем поверхностного или коренного улучшения создают хороший травостой, а затем насаждения-илофильтры шириной 20-50 м через 100-300 м. Насаждения-илофильтры создают из рядов древесных пород, чередующихся с рядами кустарниковых ив.

 

3. 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 противоэрозионных мероприятий.

 

 

3.1. Простейшие  гидротехнические сооружения на водосборной площади