"стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение "чекополоса"

 

Использование: почвозащитное земледелие . Сущность изобретения: стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение состоит из земляного полотна в сочетании с древесной обсадкой и размещено на склоне под углом к горизонталям, образуя систему ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков с горизонтальными , залуженными под сенокошение днищами. Гребни обвалований чеков имеют одинаковую высоту относительно днища. Размеры днищ и параметры обвалований каждого чека зависят от его местоположения на склоне,уклонов местности, расчетного объема стока. Каждая чековая емкость оснащена водозаборными и водосбросными элементами. 17 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 01 В 13/16

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475298/15 (22) 22.08.88 (46) 23.04.92, Бюл, N 15 (75) А.Г.Матгашян (53) 634.0.384.2 (088,8) (56) Потапенко,Я,И. Защита почв от эрозии, М.: Колос, 1975, с, 74, 97 и 100, (54) СТОКОСБОРНОЕ И ПРОТИВОЭРОЗИОННОЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ "ЧЕКОПОЛОСА" (57) Использование: почвозащитное земледелие. Сущность изобретения: стокосборное и противоэрозионное гидротехническое

Изобретение может использоваться в почвоэащитном земледелии как составная часть комплекса мер по борьбе с водной эрозией, а также как сооружение, предохраняющее различные обьекты от разрушения . водами стока, и как устройство. позволяющее испольэовать воды стока для влагозарядки насаждениям и залужениям.

Увеличение стока и развитие водной эрозии на обесструктуренных почвах интегрирует протяженность длины склона, Путем строительства сети линейных выемочногребневых стокосбо рных гидротехнических сооружений производится дробление длины склона и снижаются разрушительные воздействия стока до безопасных значений.

Наиболее близкими к предлагаемому являются валы-террасы, валы-канавы, просто канавы с перемычками и модификации этих сооружений. Валы-террасы, а также валы-канавы с органическими заполнителями

„,. Ж,, 1727549 А1 сооружение состоит из земляного полотна в сочетании с древесной обсадкой и размещено на склоне под углом к горизонталям, образуя систему ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков с горизонтальными, залуженными под сенокошение днищами. Гребни обвалований чеков имеют одинаковую высоту относительно днища.

Размеры днищ и параметры обвалований каждого чека зависят от его местоположения на склоне, уклонов местности, расчетного объема стока, Каждая чековая емкость оснащена водозаборными и водосбросными элементами. 17 ил. строятся по горизонтали местности, поэтому они криволинейны.

Недостатками вала-террасы по широкому основанию являются недостаточная надежность системы сооружений, подтопления пахотных угодий по низинам, несочетаемость с полезащитными лесополосами, увеличение количества земляных работ с увеличением крутизны склонов.

У вала-канавы рабочие участки, образуемые сооружениями, имеют неправильную форму, что снижает производительность и качество работ техники. При сочетании с полезащитными лесополосами на отдельных участках образуются ветровые коридоры, снижающие существенно функцию системы лесополос. В местах, где валы-канавы делаются с перемычками по канаве. для спрямления сооружений допускаются уклоны вдоль трассы до 20, в этих местах образуются водные потоки вдоль валов через перемычки, возникает линейная эрозия, 1727549 разрушаются сооружения. Частые, через 23 года, реставрационные работы по перезаполнению канав органической массой— дело трудоемкое и нерациональное.

Применяемый гребневый способ стокосбора через прямо и параллельно размещаемые на прямых склонах нагорные канавы и стокосборные лотки с прудами сильно, в десяткф раз удорожает строительство.

Целью изобретения является обеспечение расчетно-полного задержания и впитывания поверхностного стока на местах перехвата при продольно наклонном прохождении трассы, сокращение земляных работ и повышение надежности распределение влагозарядки на участках залужения и древесной обсадки, уменьшение потерь сельхозугодий, улучшение условий передвижения сельскохозяйственной техники за счет спрямления трасс, а также улучшение условий сочетания с полезащитной древесной обсадкой посредством разворотов трасс.

Поставленная цель достигается тем, что размещенное сетью на склонах земляное полотно чекополосы выполнено в сочетании с древесной обсадкой в виде ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков, днища которых выполнены в выемке и насыпи либо только в выемке, Площадки днищ размещены горизонтально, имеют вытянутую форму и эалужены под сенокошение. Стенки емкостей-чеков сооружены из откосов выемки врезки днища в склон и откосов обвалования общего периметра днища и выемки. При этом откосы выемок и обвалований выполнены крутыми, гребни верхней, сочленяющей и нижней обвалования отдельного чека имеют одинаковое превышение над днищем и расположены выше выемки днища на расчетной отметке от верхнего по склону начала обвалования, чеки соединены в линейно-ступенчатую систему через сочленяющие обвалования и нижние по склону части обвалования чеков, верхние по склону части обвалования чеков несомкнуты, открыты к стоку, сочленяющие части обвалования чеков размещены на рассчетном расстоянии от точки нулевых работ днищ. По всей чекополосе размеры днищ чеков, их врезок в склон, формы выемок, параметры нижнего сочленяющего и верхнего обвалований индивидуальны для чека, зависят от рельефа местоположения чека, продольных, поперечных уклонов по трассе, строительных условий. Стокоемкость чекополосы соответствует объему стока, задается шириной днищ чеков и регулируется сливом стока от чека к чеку(в ограниченных

10

30 уклон 3 вдоль трассы, уклон 4 или вектор .

40 склона, уклон 5 склона поперек трассы, гра45

55 количествах), Каждая чековая емкость полосы оснащена водозаборными и водосливными элементами, Чеки-емкости принимают, удерживают и впитывают эродирующий сток осадков.

При этом углы подходов трасс чекополос к векторам склонов должны быть не острее

30 .

На фиг. 1-5 изображены в плане отрезки чекополосы в различных условиях ее местоположения на склонах, вид сверху; на фиг. 6 — устройство блока днища чека и выемки с продольным и поперечными разрезами; на фиг, 7 — 8 — выемочные и насыпные части днища чека; на фиг. 9 — ступенчатость чекополосного сооружения, продольный разрез; на фиг. 10 — 12 — варианты построения чека с различными днищами и размещениями верхнего обвалования; на фиг. 13— разрез А — А на фиг. 1 (зависимость длины чековых емкостей от углов а продольных наклонений; направления наклонений показаны стрелками, уклоны — в градусах; с увеличением уклонов от 0,5 до 5 длина чека уменьшается от 60 до 11 м); на фиг. 14— разрез б — Б на фиг, 1 (для четырех значений

1, 5, 7 и 10 величин поперечных уклоновP, два первых разреза относятся к серединным частям чеков, а два следующих — к участкам глубокой врезки; общая ширина полотна с закрайками для древесных рядов

15 м, ширина днища 5 м); на фиг, 15 и 16— параллельно-рубежное сетьевое размещение чекополос на склонах с различным рельефом местности; на фиг, 17 — фрагменты чекополос с чеками, вид сверху.

На фиг. 1 — 17 даны изображение рельефа горизонталями 1, направление 2 стока, ница 6 отвода земли под чекополосу, днище

7 чека (7 — насыпная часть, 7 — выемочная), П I сочленяющий вал 8, нижний вал 9, верхний вал 10, стокосборный вал 11 по широкому основанию. водосбросное устройство 12, посадочные места 13 древесной обсадки, закраечная полоса 14 водного питания древостоя, ступень 15 чековой емкости или место чека, уровень 16 максимального водного наполнения чековой емкости, водосливная площадка 17 открытого начала верхнего вала, начальная точка обвалования, пологая водозаборная выемка 18 (стоколовушка), откос 19 выемки врезки днища в склон, водозаборный валик 20 (ловушка), вершина 21 врезки днища в склон, общий периметр 22 блока выемки и днища чека или открытый периметр, ширина 23 днища чека, ширина

24 земляного полотна чекополосы, ширина

1727549

25 полосы земельного отвода под сочетание чекополосы и древесной обсадки, длина 26 чека, выемка 27 врезки днища в склон, участок 28 чекополосы, древесная обсадка 29 по участку чекополосы, лесополоса 30, осевая точка 31 нулевых работ днища; расчетное векторное расстояние 31 от точки нулевых работ до мокрого откоса сочленяющего вала; вектор 32 обобщенного направления вредоносных векторов, дополнительные чекополосы 33, почековое стокосборное расстояние 34, гребень 35 обвалования, соединение 36 нижних обвалований, угол 37 подхода трассы чекополосы к вектору склона, посклонное межполосное расстоя ние 38.

Осуществлению строительства изобретения предшествуют проектно-изыскательские работы и перенесение проекта в натуру. В процессе подготовительных и полевых обследовательских работ составляются гидрологические картограммы параметров стока осадков, обследуются почвогрунты для инженерных строительных целей, собираются, дополняются, корректируются картматериалы, изучается существующее состояние противоэрозионной организации территории, экономика хозяйств и проектные материалы.

Проектирование системы чекополосной противоэрозионной защиты полей начинается с определения зон размещения сооружений с привязкой к водораздельным линиям. Главными критериями служат темп

cMblea почв и комплексность противоэрозионных мероприятий. В засушливых стецных условиях чекополосы дают влагозарядку полезащитной древесной обсадке, этим настолько увеличивается высотность и эффективность лесомелиорации, что окупаются расходы по строительству чекополос.

Поэтому при зонировании строительства чекополосной сетки учитывают факторы не только эрозионной опасности, но и возможность стокосбора для обеспечения влагозарядки полезащитным насаждениям. На затяжных склонах с обесструктуренными почвами сток образуется при малых уклонах в 0,3 — 0,5о, поэтому в степных условиях на этих участках возникает целесообразность стокос бора, Днища чеков залужаются и используются для заготовки сена, поэтому глубина h выемки 27 врезки днища в склон (фиг. 7) ограничивается мощностью плодородных горизонтов почвогрунтов и лежит в пределах 0,4 — 1,2 м. Другим ограничивающим строительным условием является высота h насыпной части днища чека (фиг. 7), увеличение ее эа пределы 0,5 м резко повышает (2) насыпные объемы земляных работ. Третьим условием задаются местоположения сочленяющих участков 8 обвалований через векторные отстояния 31 от точки 31 нулевых

5 работ(фиг, 7 и 8), вычисленные на сочетания параметров уклонов Q, j3 при условии минимума насыпных объемов по формулам

h — — tgô

10 о ща (1)

Ь вЂ” — I:gP

tgа

d = d, + d . — — "+ — " -1", (з)

15 = о о где  — вершина врезки днища в склон, т.е. точка периметра врезки, имеющая наибЬльшую абсолютную отметку и высоту над днищем; h — глубина выемки по вершине врезки или максимальная глубина выемки; а — ширина днища 23; а — уклон вдоль продольной оси чека; P — уклон вдоль поперечной оси чека; do — длина выемочной части днища: бо — длина насыпной части днища; d — длина

1 днища; h — высота максимальной насыпки.

Горизонтальная плоскость, в которой лежит днище, обозначена буквами АПМС, а плоскость абстракции склона — ПВСО.

Четвертым условием ограничиваются межполосные расстояния в диапазоне 100300 м, более близкое размещение полос увеличивает издержки по работе (поперечные обработки) сельхозтехники. Гидротехническая незарегулированность стока в этом случае может компенсироваться усилением других противоэроэионных мероприятий.

Шириной днищ чеков (а) регулируется поперечное устройство чекополосы.

40 Особенности линейно-ступенчатой конструкции обеспечивают чекополосе прямолинейное прохождение склонов сложного рельефа при продольном наклонении трасс до 5-бо, т.е. возможен ввод параллельной

45 системы размещения рубежей рабочих участков полей (фиг, 15 и 16) Ilo всем площадям склоновых пахотных земель, Стокоемкость единицы длины чекополосы (Е) зависит от принятой ширины 23 днищ чеков (а), глубины врезок днищ в склон (Ь), превышений (Ь ) отметок уровней 16 максимального наполнения чеков (фиг. 1) над вершинами 21 выемок (фиг. 6) и от величин (пт) заложений мокрых откосов. Стоко55 емкость чекополосы задается шириной днищ чеков (а) и должна соответствовать объему стока с межполосного промежутка. указанное соответствие выражается уравнением

E=(h+ h ) mcp.+a(h+ h ) l A (4}

1727549 где! — межполосное посклонное расстояние

38; Л- слой поверхностного стока 10;4-ной обеспеченности, подлежащей задержанию, Уравнение не учитывает объемы сочленяющих валов, что компенсируется объемом стока, впитанного за время наполнения. Из уравнения определяются взаимосвязано значения параметров а, I а Ь -П ) Я+ Ь m, I 6 (- - ) с,а. (6)

h+h

Независимыми величинами являются Л и h, ширина по дну устанавливается завышенной оТ расчетной, так как межполосные расстояния чекополосной сетки обобщаются для постоянства по определенному участку с целью соблюдения условий взаимопараллельности расположения чекополос. Значения параметров Л и h указываются на специальной картограмме. По этим данным составляется картограмма величин межполосных расстояний (i) и ширины днищ, Проект чекополосной сетки (после определения значений межполосных промежутков) составляется графически по рисунку рельефа на топооснове масштаба 1:10000.

Размещение чекополосных рубежей проектировщик ведет визуальными регулировками с проведением по основным формам рельефа первоочередных базисных линий.

На фиг. 15 и 16 показаны фрагMBHTbl проектов чекополосных сеток, выполненные по разному рельефу, Трассы 28 запроектированных чекополос прямолинейны, размещены строго взаимопараллельно. рабочие участки, образуемые чекополосными рубежами, имеют удобные, трапецеидальные конфигурации, в большинстве случаев обеспечивают оптимальную длину гона основных продольных мехработ (600 — 2000 м), В обобщенном представлении совокупное размещение чекополос повторяет рисунок основных крупных форм рельефа. По ложбинам, в местах концентрации стока, запроектированы отрезки 33 дополнительных чекополос. На водоразделах, в местах нецелесообразности стокосбора, запроектированы только лесополосы 30 без чекополос в междурядии (фиг. 15). Трассы чекополос не должны размещаться к горизонталям 1 под углами более чем 600, так как удлиняются межполосные линии 38 стока и становятся необходимыми компенсирующие сокращения межполосных расстояний. Так, при угле пересечения в 45 межполосный промежуток следует уменьшать на 29, т.е, вместо

100 м надо брать 71 м, При пересечении

45 горизонталей под.острыми углами снижается величина продольного наклонения трасс, чем увеличивается длина 26 чеков, упрощается и удешевляется строительство, отпадает необходимость в компенсирующих сокращениях межполосных расстояний.

Принято считать возможным допускать пересечение чекополосами горизонталей до угла в 60 (т,е. пересекать вектор склона под углами 30 — 90, фиг. 17), с проведением, при необходимости, компенсирующих сужений (когда углы меньше, чем 70 ), Снижение продольных уклонов трасс улучшает условия перемещения техники и полезно в противоэрозионном отношении в отдельных местах.

По завершении графической части проектирования сети сооружений делаются стоимостные расчеты. Объемы и стоимость земляных работ определяются аналитически через значения нескольких параметров; длина че .ополос на каждое сочетание продольных поперечных уклонов в интервале

10, либо 0 5; глубина h выемки по вершине врезки; высота h . насыпной части днища;

1 превышение гребня обвалований над вершиной h врезки днища; ширина э днищ чеков.

Строительство чекополос может вестись двумя способами: через составление проектного профиля по трассе чекополосы и вынесение его в натуру с закреплением двух крайних продольных осевых точек днища каждого чека; упрощенным способом, без профилировочных работ, перенесением в натуру только оси чекополосы, с закреплением начальной, створных и конечной точек; затем чеки строятся от первого к последующим, т,е. чек n + 1 строится по завершению строительства чека и; соблюдением общих условий строительства по чекополосе в целом либо по отрезкам, Строительство системы и отдельных полос для всех способов начинается от приводораздельных участков, с целью устранения размыва чеков в период строительства сверхрасчетным стоком, т.е. следует соблюдать поочередность строительства с началом от водоразделов.

Строительство отдельного чека должно начинаться от вырезки продольной пионертраншеи по оси чекополосы, начиная от назначенного заглубления начала днища с выводом траншеи по горизонтальной плоскости на нулевое заглубление (фиг. 7 и 8, точка 31 нулевых работ). Далее устанавливается место размещения сочленяющего вала в пределах отрезка БА (фиг. 7 и 8) по заданным векторно расстояниям от точки 31 нулев - х работ и строится насыпная часть днища

I )

7 (.",: иг. 6,: одновременно с выемочной 7 п

1727549

10 общей ширине днища (а) с соблюдением условия горизонтальности площадки днища и одновременной заделкой откосов 19 выемки. Согласно (1)-(3) длина частей площадки днища чека зависит от значений пяти 5 параметров (h, h, а, Р, а), После строительства площадки днища чека и откосов выемки (фиг. 6) вырисовывается периметр. 22 выемочно-насыпного блока площадки днища, Характерной точкой периметра являет- 10 ся наиболее возвышенное место по бровке выемки (В). Названа точка вершиной выемки врезки днища в склон 21. Следующий этап строительства тела чека включает отсыпку обвалования вокруг периметра блока 15 днища подкомандно вершине выемки (т.е. в стороны по склону от вершины выемки). Обвалование по первому чеку делается с четырех сторон (фиг. 1), в последующих чеках обвалование трехстороннее. Поэтому раз- 20 личаются 3 части обвалования; верхняя (начальная) 10 (фиг. 1), сочленяющая 8 и нижняя 9. Внутренние откосы верхнего и нижнего участков обвалования сопрягаются с откосами 19 выемки строящегося чека. 25 внешний откос сочленяющего участка обвалования в нижней части служит стенкой емкости последующего чека, а выемка последующего чека сопрягается с откосом сочленяющего вала предыдущего чека. Ши- 30 рина валов по гребню принята 0,4 — 0,6 м, Заложение откосов крутое, m = 1,0 — 1,25, с целью сокращения количества земляных работ, увеличения стокоемкости чеков, получения поперечной компактности, для 35 возможности размещения чекополо ы в междурядья 13 полезащитной древесной обсадки (фиг. 14). Ширина 25 полосы земельного отвода под чекополосу 15 м (фиг.1), что соответствует ширине водорегу- 40 лирующих лесополос, при этом на ширину

24 земляного полотна чекополосы (фиг. 1 и

14) приходится не более 10 м при ширине площадки днища чека 5-6 м. По обе стороны замляного полотна чекополосы оставлены 45 земельные полосы шириной по 2,5 м для использования под насаждения, в том числе по 1,5 м с каждой стороны 14 для парования с целью дополнительной влагоэарядки. Стокосбор первому чеку полосы производит вал 50 по широкому основанию 11 (фиг, 1). размещаемый по створу трассы чекополосы выше от чека. Таким же валом 11 увеличивается стокосборная площадь для чеков на выпуклых, рассеивающих сток склонах (фиг. 4 и 5). 55

Там, где чекополоса проходит по прямым склонам (фиг. 1), сток по следующему чеку собирает верхний вал предыдущего чека;

Поэтому в местах, где длина чеков разнится (чеки hh 2 и 3, фиг. 1); применена регуляция закраечного почекового стокосборного расстояния 34 путем размещения стокоэаборных устройств 18 по закрайку полосы с соблюдением необходимых соответствий между длиной чеков и интервалами 34 размещения стокозаборных выемок, ловушек.

Стокозаборные выемки строятся по широкому основанию неглубокими до 0,3 м, площадь их используется под посевами, поэтому длину их можно доводить до 10 м и более с целью улучшения распределения стока по чекам. Делается это в условиях, где пашню не выравнивают от напашей. Выравнивание пашни для цели чекополосного стокосбора необходимо проделывать полосами в переречном к гону направлении один раз в два — три года, Так как ливневые дожди кратковременны, то отпадает необходимость оснащать чеки сложными водосбросными устройствами повышенной надежности для слива сверхрасчетного стока. Водосбросное устройство чека — это простое видоизменение (усиление) наиболее низкого участка 12 обвалования, представляет следующее: уменьшение крутизны откосов у площадки; увеличение ширины поверху; утрамбовка площадки и основания; занижение площадки водосброса от гребня обвалования на 15 — 25 см. При интенсивных стокообраэованиях вероятно перенаполнение не всех, а только части чеков.

Поэтому водосброс от чека задается в двух направлениях как по чекополосе (17) от чека к чеку, тах и на нижележащий склон 12 (фиг.1). Механизм осуществления слива =-аключается в следующем. Водосливная площадка наружного стокбсброса 12 размещается на более высокой отметке 1020 см, чем отметка земли у начала верхнего обвалования 17, в результате этого водослив по верхнему закрайку чекополосы опережает водосброс на нижележащий склон, И только после заполнения нескольких чеков участка чекополосы и образования потока глубиной 20 — 30 см по верхнему эакрайку усиливается наружный стокосброс, чем останавливается наращивание мощности потока на уровне, не допускающем размывов по эакрайку. Интенсивное стокообразование кратковременно по периоду пика.

Ответственным этапом в строительстве чека является определение рабочей строительной высоты обвалования (hc) относительно горизонтальной площадки днища чека. Расчетное определение можно делать по формуле . =(h+ Л „+ Л" + Л "+ Л") К, (7) где h — страница 3; Л . —. превышение водосливной площадки 17 начала (верхнего) об1727549 валования над вершиной 21 выемки по прая дальному углу наклона а; Л, — то же, по поперечному углу наклонэф Л вЂ” превышен ние наружной водосбросной площадки 12 нэд водосливной площадкой 17 начала обвэлования; Л вЂ” превышение гребня 35 обIV валования над площадкой наружного водосброса; К вЂ” коэффициент (повышающий) осадки грунта, Сумма (Л„+ Л ) — есть величина превышения площадки 17 водослива начала обвалования над вершиной 21 врезки.

Вычисляется по формулам

h,ë, ща (8) и (9) гдеI — ;I — расстояние поперек трассы (фиг, 11).

Величина превышения (Л + Ля) по конП структивному замыслу должна быть положительной. Уменьшение величины снижает стокоемкость и строительную экономичность. Величина коэффициента К колеблется в зависимости от степени уплотнения грунта при строительстве и зависит от его свойств, Для примера, если h = О,б0 м, К =

= 1,10, Лд + Л, = 0,10, Л = 0,18, Л = 0,20, то hc = 1,19 м, а после осадки грунта 1,08 м.

При этом высота вала в начале обвалования составит Л + Л =- 0,38 м, уровень наполнеКЧ IV ния чека 0,98 м, а глубина потока по верхнему закрайку чекополосы 0,28 м, Условно принимаем, что уровень максимального наполнения (h>) чека.16 согласно формуле (7) будет

hlV

) (! ЛЯ) Л!и

=h+h (10)

От уровня максимального наполнения вычисляется стокоемкость чека (Еч) с использованием формулы (4)

Еч =(пм %cp + а hM) 1ч, (11) где 1ч — длина водоема чека (средняя).

Из уравнений следует, что свободное увеличение стокоемкости чека и, как следствие, чекополосы возможно производить за счет увеличения b> через величину суммы

hë, + Л . Осуществление этой цели возможно через перемещение-начальной точки 17 обвалования вверх по склону. от вершины выемки, по закраечной части чекополосы (фиг, 10 и 17) либо поперек чекополосы с прокладкой вала по широкому основанию (фиг. 11 и 17). При этом не должно нарушаться правило соответствия длины чековых емкостей и закраечных почековых стокосбросных расстояний 34 (фиг. 1 и 17), Для отсыпки валов чека используется грунт выемки, однако обьем обвалования в

3 — 4 и более раз превышает выемочный обь. нением обвалования за счет перенесения

50 начальной точки (17) вверх по закрайку (фиг.

10 и 17) либо в сторону на прилегающее угодье (фиг. 11). При этом на пашне вал делается по широкому основанию, Стадийность строительства — условие необязательное. При строительстве чекополос, предусматривающем применение ее в качестве нагорной канавы, заглубление ее выемок и высоты валов не должны особо ограничиваться, в этом случае строительство будет одностадийным, высота обвалова

40 ем, Поэтому грунт для обвалований берется с нижележащего склона слоем 0,1 м, В последующем взятый грунт восполняется за счет очистки чеков, которая производится через несколько лет по мере зэиления чека на 1/3 от объема емкости, Водозаборные 18 и водосливные 12 и 17 оснастки чеков обеспечивают равномерное задействие чекополосы, аварийную застрахованность чекополосной системы, Размыв обвалования отдельного чека маловероятен, последствие размыва локально по линии склона, не уходят задержанные воды с нижележащей сети сооружений по подкомандной площади, как это бывает у аналогов, Локальный характер аварийных проявлений чекополосного стокосбора, другие перечисленные обстоятельства и экономическая целесообразность обусловливают двухстадийность строительства обвалований чекополосы. По первой стадии предусматривается начало обвалования 17 размещать вблизи вершины 21 выемки (фиг.

1, чек Nã 3) со значением Л . + Л э = 0,10 и соответствующей расчетной высотой строительства обвалования (hc). При этом гидрологические расчеты по соответствию стокоемкость — обьемы стока ведутся через ширину площадки днища (а), допустимость заглубления выемки (h) и приемлемость размера межполосного промежутка (I), Интенсивность стокообразования берется на

10%-ную вероятность превышения. Не учитывается при расчетах только параметр заиляемости чека, по -которому следовало завышать высоту обваловэния на 1/3 ее.

Изобретением предусматривается совмещение процесса очистки чека с процессом достраивания (вторая стадия строительства) обвалования чека до высоты (hc + 1/3h,) и большей высотности, для подстраховки и практических исправлений ошибок гидрологических определений. В стадии достраивания, т,е. во второй стадии строительства, балласт эродированного почвогрунта с днища чека укладывается равномерно на сухие откосы и гребень обвалования чека с удли13

1727549

14 ний может сразу доводиться до 2 м, На участках значительного продольного наклонения чекополосы, где длина .чеков сокращается. а относительное количество сочленяющих обвалований и объемы работ, 5 возрастают (фиг. 13), необходимо строить сочленяющие части чекополосы с применением бетонных панелей или из плит других прочных искусственных материалов с целью увеличения относительной стокоем- 10 кости чекополосы сужением сочленяющего обвалования (фиг, 13), Если чеки строятся без проектного профиля (по выноске только створа трассы), то строитель (механизатор) сэм опеределяет 15 местоположение начальной точки 17 обвалования относительно вершины 21 выемки.

И от отметки начала абвалования по заданным значениям Л, Л определяет отметку ш ы гребней обвалований и высоту обвалования 20 по днищу (h<). Для указанных целей применяется нивелир или гидроуровень, состоя.щий из шланга длиной 10 — 20 м с прозрачными трубками по концам, прикрепленными к рейкам с сантиметровыми 25 шкалами, рейки закреплены на опорах и дисках, С гидроуровнем работает один человек, в этом его преимущество перед нивелиром, Кроме того, для строительства чека необходимо поперечное раздвижное шаб- 30 лонное устройство с гидроуровнем и раздвижным основанием — штангой, для фиксации ширины днища, и откосными подвижными планками, закрепленными с двух сторон штанги для фиксации высоты и зало- 35 жения откосов, Гребни обвалований чека отличаются одновысотностью исполнения относительно днища, днище отличается горизонтальностью площадки, а чекополосы проходят 40 по рельефу склонов прямолинейно (фиг. 15 и 16) при разных сочетаниях продольных и поперечных уклонов (фиг. 7, 8), Поэтому структура обвалования индивидуальна для отдельной чековой емкости и создается в 45 процессе строите lbcTBB чека от общих и назначенных величин параметров и в соответствии с построенной структурой блока выемка-днище, без обязательности составления индивидуальных чертежей обвалова- 50 ний по каждому чеку, Строительство блоков днище-выемка (фиг. 6-8), чеков участка полосы производится согласно данных по параметрам й, a, h, а все части обвалования

I чека строятся от значения величины пара- 55 метра hc. определяемого описанным способом, и с использованием гидроуровня. При этом по общему правилу крутизна откосов обвалований чеков берется высокой (m1,0-1,2). Чертежи на строительство отдельных чеков могут составляться на участки сложного рельефа при прохождении тальвегов и ригелей (фиг. 2 — 5). С увеличением поперечных уклонов по чекополосе высота насыпки (от основания) нижних валов от чека к чеку увеличивается, а верхних— уменьшается. Поэтому при продольно-горизонтальномм прохождении трассы длина верхнего вала от чека к чеку сокращается и может отсутствовать (фиг. 3, 5, 12 и 17).

Для производства земляных работ (разработка, отсыпка, перемещение) по созданию чекополос приемлемы распространенные малые ковшовые экскаваторы (на базе колесных тракторов) с дополнительным бульдозерным и другим оборудованием.

Желательно примененйе более производительных машин, грейдер-элеваторов и специальных машин. Необходимы катки для уплотнения грунта обваловэний и машины заделки откосов, Залужение днищ чеков под сенокошение сокращает потери сельхозугодий, увеличивает скорость впитывания вод стока, устраняет возможность заболачивания. Высев трав производится по всем участкам, включая обвалования. По днищам высевэются луговые многолетние травосмеси, по откосам и гребням подбирают состав из устойчивых растений.

По завершении работ залужения замляного полотна чекополосы высаживаются редкоствольно (порядковые межствольные расстояния 3 — 6 м), преимущественно саженцами, деревья обсадки 13 и 29. Посадочные места 13 располагаются в два ряда, по одному ряду с каждой стороны чекополосы.

Ряды располагаются в непосредственной близости от обвалований и выемок на расстоянии 0,3 — 0,5 м от кромок. Возможны случаи посадки деревьев по .откосам обвалований и выемок (фиг. 2 и 3) с целью увеличения ширины 14 эакраечной полосы водного питания. Целесообразно высаживать узкокронные породы деревьев, в частности пирамидальные тополя, штамбы деревьев должны очищаться от сучьев на высоту до 2-3 м с целью повышения освещенности залужению днищ. Древесная обсадка защищает земляное полотно чекополосы от повреждений сельхозмашинами, дренирует грунты основания чекополосы и укрепляет их. Чрезвычайно необходима в засушливых условиях дополнительная влагозарядка, которая увеличивает высотность . и устойчивость насаждения, Этим в степных зонах окупаются издержки по строительству и ремонту чекополос. Равномерное распределение влагозарядки залужению днища и древес 1727549 ной обсадке по отдельному чеху обеспечивается за счет условия горизонтальности площадки днища.

Для обзорных целей и для облегчения строительства необходимо создание альбома иповых чертежей чеков (с размерностями параметрое) на сочетания продольных и поперечных уклонов е интервале 1 либо

0,50, на средние значения по параметрам h, а и на варианты размещения сочленяющего обвалования в границах интервала АБ (фиг.

7 и 8).

Показателем эффективности конструкции стокосборных и протиеоэоозионных гидротехнических сооружений является величина отношения полного обьема задержанного стока к величине суммы всех насыпных обьеMîе земляных работ

П =- f— (12)

Ч

Объемы насыпных работ обеалоеаний чеков (Ч) сокраща отся oi условия горизонтальности гребней обвалований и крутизны откосов. С другой стороны, согласно формуле (11) стокоемкость (F) увеличиваетсч от возможности наполнения чека (h<) и обеспечивается признаками горизонтальности днищ и возможности расширения днигца (а), Если днище и гребни горизонтальны, то наполнение емкости г1олное. Увеличивая стокоемкость (Е), сокращая объемы земляных работ (Ч)„признаки чекополосы поеыша от эффективность строительных работ(П) чекополос относительно наклонно прокладываемых валов-канав с перемычками, При этом стокозаборная и стокосбросная системы устройства чека, а в целом чекополосы, обеспечивают правильный перехват и регулировку стокосбора без размывов по верхней бровке чекополосы и аварий по системе, Сумма объемов насыпных работ по чеку (V ) складывается из объемов по насыпной части днища и объемов отсыпки трех частей обвалования чека, Обьем сочленяющего обвалования относительно стабилен, зависит е основном от четырех параметрое à. I с, m, h . .Объемы нижних и верхних частей обвалоI еания чеков находятся е прямой зависимости от длины чека (фиг. 7 и 8). Длина насыпной части днища чека влияет на обьем насыпной части и в то же время увеличивает остальные слагаемые суммы объемов (Чч). В то же время величина стокоемкости чека (Е ) изменяется равномерно в зависимости от изменения длины чека, Из изложен ного следует (согласно фиг. 7 и 8), что е границах отрезка АБ имеется оптимальное местоположение сочленяющего обвалоеания, при котором величина показателя эффективности (П) наибольшая (12).

Положение оптимального размещения сочленяющего обвалования (через вектор

31 в границах отрезка АБ) относительно

I точки 31 нулевых работ (О) определяется расчетно (от ряда мест промежутка АБ) при условии максимума величины отношения —, при средних значениях параметров h, а, по

Ец ч ряду сочетаний параметров G, j3 в градации через 10, в диапазонах по а 0 — 70, по /> 0—

10, Конечные данные математической проработки по определению векторов смещения сочленя|ощего обвалования 31 (фиг. 7, l

8) от точки нулевых работ(0) предоставляются в специальной таблице, которая используется при строительстве и задается в проектах по отдельным участкам чекополосы, наряду со значениями параметров ширины днищ(а) и глубины врезки днищ(й).

Опр(-., еление объемов земляных работ рационально проводить через применение номограмм и таблиц. Аналитически обьемы

25 по выемке днища определяются от значений параметров h, h, а, а,P, m (фиг, 7 и 8), Обьемы насыпной части днища определяются по параметрам h, а, а, j3, I

Вычисление насыпных объемов по всем трем частям обвалоеания чека производится по параметрам h, h, а, а,/3, h, h", map, Из изложенного следует, что конструктивные особенности устройства чеков позволяют строить стокосборное сооружение под условием минимальности объемов земляных работ.

Через функцию удержания и впитывания стока на местах перехвата достигается задержание смыгой почвы на участках с положительными (ригельными) формами рельефа; более равномерное по протяженности полосы распределение влагозарядки; ненадобность излишних завышений валов и заглублений выемок, создания водоемов и русел, как это делается по гребневому способу гидротехнического стокосбора, имеющего целью спрямление трасс нагорных канав; неподтопление примыканий пологих склонов.

У известного вала-канавы с перемычками функция удержания и впитывания стока выполняется через сочетание двух режимов рабогы.

Там, где рельеф сложный, валы-канавы

""-> размещаются по горизонталям, воды стока удерживаются за валами на одном уровне на большой протяженности (перемычки и шпоры не делаются, так как вал одновысотен, а площадки стокосбора разные, будут

1727549

10

50 порывы), поэРому распределение объемов стока вдоль вала неравномерное (вследствие разной крутизны склонов), по примыкающим пологим низинам сток собирается в больших объемах.

На отдельных прямых пологих склонах размещение валов-канав делается прямолинейным и взаимопараллельным, поэтому допускаются предельные уклоны до 2 и отсыпаются перемычки на канаве, Образуемые таким образом емкости по канаве тоже корытообразны, но в силу наклонного расположения днищ и бъефов не имеют полного наполнения, стокоемкость их не приводится при помощи ширины днища в соответствии с объемом склонового стока, поэтому образуется перед общим валом по.ток, который перемещается по перемычкам, гасится в какой-то мере по скорости и расходу, но разрушает перемычки и может образовать на месте канавы овраг. Кроме этого, происходит аккумуляция стока на падинных участках, включая твердый сток.

Залужение днищ чеков приравнивается к лиманно-орошаемому залужению, у которого продуктивность выше, чем у богарного пахотного угодия. Если поступающие в чек воды стока системати .ески приносят пользу для развития травостоя залужения, то подтопление прилегающей к канаве прототипа пахотной полосы зачастую бывает неуместным, разнорежимность увлажнения мешает проведению мехработ по возделыванию культур севооборота. Поэтому по низинам отдельные переувлажненные участки пашни зарастают камышом, заболачиваются и из пашни исключаются значительные площади. Сельхозугодье теряется по чекополосе только под обвалованиями и откосами выемки. Поэтому, если принято выемки делать неглубокими, обвалования невысокими, то площади потерь угодий сокращаются.

Ограничение высот валов делается за счет возможности расширения днищ, так как они используются в качестве высокопродуктивного угодия. Таким образом, прием залужения днищ чеков позволяет увеличивать стокоемкость сооружения без потерь площадей угодий и с увеличением их площадей (от сужения обвалований) и продуктивности. С другой стороны, снижение высот валов и глубины выемок при снижении объема земляных работ уменьшает опасность разрушений почвенного покрова, переувлажнений почвогрунтов, просадочных и других 5 последствий, Исходя из изложенных обстоятельств, необходимо завышать ширину днищ, назначать ее в пределах 4 — б м и более в местах, где позволяет интенсивность стокосбора, и там, где склоны не очень крутые.

Ветроломная эффективность древостоя полезащитных полос зависит от угла подхода полосы к вектору 32 вредоносных ветров (фиг. 15 и 16), поэтому в силу конструктивных особенностей чекополос удается обеспечить их достаточную развернутость к вектору ветров и этим повысить ветроломную эффективность древесной обсадки чекополос. Аналоги и прототип размещаются по горизонталям местности, поэтому размещение их .хаотично относительно вектора вредоносных ветров. В образуемых ветровых коридорах на значительных площадях эффективность действия сочетаемых полезащитных лесополос при больших межполосных расстояниях падает в несколько раз.

Сеть размещаемых на склонах чекополос образует рабочие участки правильной конфигурации с достаточной протяженностью прямых параллельных длинных сторон для основных продольных мехработ. Это повышает производительность использования техники до 10-15% относительно поконтурной организации .территории по аналогам и прототипу с размещением сооружений поконтурно. по горизонталям— криволинейно. Известны преимущества прямолинейного перемещения техники относительно постоянно поворотного криволинейного перемещения, при котором снижаются точность и скорость проходок машин, увеличиваются износ техники и опасность поломок, производительность работ снижается за счет дополнительных работ по обработке площадей клиньев.

При прямолинейно-параллельной системе размещения чекополос обработка почвы на большинстве участков будет вестись под углом к горизонталям, что негативно из-за размывов по наклонным бровкам линейных препятствий, возникающих на пути стока. Это справедливо для постоянных препятствий обычных условий,.но неприемлимо для самих чекополос и размещаемых под их прикрытием дорог. Наклонность борозд образует дополнительный сток по бороздам в сторону от основного посклонового, от этого удлиняются межчекополосные пути добегания стока, увеличивается поступление влаги в почву и уменьшается лавинный эффект прямого стекания, Стоимость строительства 1 км чекополосы (без древесных насаждений) составляет 1000-1500 руб. При межполосных расстояниях порядка 200 м издержки строительства, отнесенные на 1 га пашни, составляют 50 — 75 руб.

19 1727549

Количество земляных работ на единицу длины сооружения у чекополосы ниже в 1,8 раза относительно валов-террас.

Срок окупаемости за счет повышения урожайности составляет 1 год. Если считать, 5 что средний темп смыва почвенного покрова 2 мм/год, а стоимость 1 га пашни

30 тыс.руб., то стоимость годичного слоя смываемой почвы с 1 га пашни составляет

100 руб. 10

Формула изобретения

Стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение, включающее расположенное сетью на склонах зем- 15 ляное полотно в сочетании с древесной обсадкой, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения расчетно-полного задержания и впитывания поверхностного стока на местах перехвата при продольно 20 наклонном прохождении трассы, сокращения земляных работ и повышения надежности, распределения влагозарядки на участках залужения и древесной обсадки, уменьшения потерь сельхозугодий„улучше- 25 ния условий передвижения сельскохозяйственной техники за счет спрямления трасс, а также улучшения условий сочетания с полезащитной древесной обсадкой посредством разворотов трасс, земляное полотно выполнено в виде ступенчато сочлененных корытообраэных емкостей-чеков, площадки днищ которых горизонтальны, выполнены в выемке и насыпи либо только в выемке, имеют преимущественно вытянутую форму и залужены под сенокошение, стенки емкостей-чеков сооружены иэ откосов выемки врезки днища в склон и откосов обвалования общего периметра выемки и днища, при этом откосы выемок и обвалований выполнены крутыми, гребни верхней, сочленяющей и нижней частей обвалования отдельного чека имеют одинаковое превышение над днищем и расположены выше выемки на расчетной отметке от верхнего по склону начала обвалования, соединение чеков в линейную систему выполнено через сочленяющие обвалования и нижние по склону части обвалования чеков, верхние по склону части обвалования чеков размещены разомкнуто у мест приема стока в чеки, а сочленяющие части обвалования.чеков размещены на расчетном расстоянии от точки нулевых работ днища, кроме этого, ширина днищ чеков соответствует расчетному объему стока, а все емкости-чеки оснащены водозаборными и водосбросными элементами.

1727549

1727549

Ф=

° «е °

r ./

Фиг.2

1727549

x/

/

1727549 и.2.

1727549

- Фиг. б

1727549

1727549

))I -М

Z2 (-:-л3

) )

3S

26

1727549

1727549

1727549

IS

9 ог

Составитель А.Мэтгашян

Редактор Л.Гратилло Техред М,Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 1344 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101