Способ защиты почв от эрозии

 

Использование: почвозащитное земледелие . Сущность изобретения: осуществляют гидрологический расчет по стоку дождевых осадков на склоне, расчет ширины рабочих участков с учетом разности отметок местности на границах между участками, разбивку местности на рабочие участки контурно-полосного типа. По горизонталям местности между рабочими участками сооружают валы-канавы, заполняют их органическим материалом. Вокруг валов-канав и естественных водотоков создают буферные полосы из лугово-травянистой растительности шириной от 40 до 200 м и более, при этом долю буферных полос устанавливают в прямо пропорциональной зависимости от уклона - от 15 до 45% от площади сельскохозяйственных угодий. Ширину рабочих участков между валами-канавами устанавливают от 450-650 м при уклонах 0,011-0,016% до 80-100 м при уклонах 0.10-0.12%. Валы-канавы размещают с разностью отметок рельефа местности между ними не более 10 и не менее 5 м. Шпоры-перемычки водозадерживающих валов размещают в створах технологических просветов и хозяйственных дорог, а на концах валов сооружают глухие шпоры-перемычки с одинаковыми по верху отметками с валом. 5 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з А 01 В 13/16, 79/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4661777/15 (22) 16.12.88 . (46) 15,06,92. Бюл. N. 22 (75) Ф.А.Соломин (53) 634 0 116 6(088 8) (56) Толоков Н.P., Музыченко Б,А. Рекомендации по проектированию комплекса противоэрозионных мероприятий на виноградниках. М,: Колос, 1980, с.3-13. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ЭРОЗИИ (57) Использование: почвоэащитное земледелие. Сущйость изобретения: осуществляют гидрологический расчет по стоку дождевых осадков на склоне, расчет ширины рабочих участков е учетом разности отметок местности на границах между участками, разбивку местности на рабочие участки контурно-полосното типа. По горизонталям местности между рабочими участками сооружают валы-канавы, заполняют их

Изобретение относится к системе агрофитомелиоративных мероприятий по защи-. .те почв от дефляции и водной эрозии на склонах, улучшения водного и питательного режимов почв при возделывании сельскохозяйственных культур, преимущественно виноградников, и может быть использовано при созданий и эксплуатации других мно. голетних насаждений, а также при выра:щивании продовольственных культур, повышении естественного плодородия не . только пахотных земель с однолетними культурами и многолетними травами. но и лугов6-пастбищных угодий, Известна почвоэащитная технология контурно-полосного почвозащитного земледелия, включающая разделение склоно„„5U ) 1739865 А1 органическим материалом. Вокруг валов-канав и естественных водотоков создают буферные полосы из лугово-травянистой. растительности шириной от 40 до 200 м и более, при этом долю буферных полос устанавливают в прямо пропорциойальной зависимости от уклона — от 15 до. 457; от площади сельскохозяйственных угодий.

Ширину рабочих участков между валами-канавами устанавливают от 450-650 м при уклонах 0,011-0,016 до 80-100 м при уклонах

0,10-0.12 Д. Валы-канавы размещают с разностью отметок рельефа местности между ними не более 10 и не менее 5 м. Шпоры-перемычки водозадерживающих валов размещают в створах технологических, просветов и хозяйственных дОрог, а на концах валов сооружают глухие шпоры-перемычки с одинаковыми по верху отметками с валом. 5 з,п. ф-лы, 4 ил. вых массивов лесопслосами в сочетании с простейшими гидротехническими сооружениями, содержащими водопоглощающие канавы с органическими заполнителями и водоудерживающие земляные валы. образующими ступенчатые (по рельефу местно- сти) хозяйственные полосы, внутри которых выполняются все технологические операции (процессы) по выращиванию винограда и других продовольственных культур.

Однако данная технология не только не обеспечивает достаточно высокой хозяйственной эффектности использования стока и перераспределения атмосферных осадков. о иэ-эа быстрого эаиливания водопоглощающих канав не создает Оптимальных усло/ вий защиты почв от водной эрозии и ме

1739865

0.45 h + i (60.В.P.T. +&с)г +0,9 hp) Т К1+ К2 снижает перегрузок на объекты природной среды, существующих в результате антропогенных факторов. и действий, связанных со сплошной распашкой угодий и монокультуры многолетних насаждений и плантаций.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является комплексная противоэрозионная технология, применяемая:на виноградниках, которая включает разделение склонов на гидрологические отрезки с размещением на используемых участках простейших гидротехнических противоэроэионных устройств: водозадерживающих земляных валов, водопоглощающих канав с органическими заполнителями, распылителей стока и шпор-перемычек, эа.луженных водотоков с сетью лесных полос, сопряженных с валами-канавами и магистральными межквартальнымидорогами, причем внутри производственных участков, выполненных в виде вытянутых поперек склона хозяйственных полос (гидрологических отрезков), размещают виноградные насаждения, при этом ширину гидрологических отрезков. устанавливают по разности высот (отметок местности) между соседними валами-канавами, которые являются верхней и нижней сторонами производственных участков. Водозадерживающие земляные валы и водопоглощающие канавы располагают в виде прямых линий, повторяющих ход базовых горизонталей рельефа местности.

Недостатки известной технологии следующие: не обеспечивается надежное регулирование и перераспределение стока атмосферных осадков иэ-эа отсутствия буферных угодий из лугово-травянистой растительности контурно-полосного характера; размещение лесополос в сочетании с валами-канавами в виде узких полос на пахотных (паровых) землях не обеспечивает где Н вЂ” и ревы шение (разность отметок местности) между соседними валами-канавами, м;

h — рабочая высота.водозадерживающе-. го земляного вала, м;

 — ширина зоны активного водопогло. щения в канаве, м;

P — .средняя скорость инфильтрации ливневых вод в водопоглощающей канаве за время проходящего поверхностного стока, м/мин; эффективной защиты почв от эрозии; выращивание лесополос требует значительных материальных затрат и времени: строительство валов-канав и создание лесополос с отклонением от расположения горизонталей рельефа местности снижает объем прудков у водозадерживающих земляных валов, увеличивает стоимость сооружений и зксплуатационные затраты, не снимает антропогенных перегрузок на объекты природной среды и сохраняет монокультуру виноградных насаждений.

Целью изобретения является повышение противоэрозионного эффекта, обеспечение более равномерного увлажнения почв за счет аккумуляции склонового стока атмосферных осадков в корнеобитаемомгоризонте почв и перевода избыточной влаги в грунтовый сток, снижение стоимости строительства и уменьшение антропогенных перегрузок на объекты природной среды, в том числе за счет устранения негативных факторов монокультуры виноградников.

Поставленная цель достигается тем. что согласно способу, включающему деление склонов на рабочие участки, т.е. ограничение их контурными буферными угодьями полосного типа .из лугово-травянистой растительности (буферные полосы) со строительством внутри горизонтальных буферных полос водопоглощающих канав с органическими заполнителями. сопряженными с водозадерживающими земляными валами с шпорами-перемычками, рабочие участки группируют в виде ступенчато расположенных поперек склона контурных полос. строго по ходу горизонталей рельефа местности сооружают валы-канавы, при этом ширину контурных ступенчатых полос устанавливают по разности отметок между соседними валами-канавами.

Формула определения превышений между соседними валами-канавами:

P> — средняя скорость инфильтрации в зоне прудка-лимана, образующегося перед водоэадерживающим земляным валом, мlмин;

Т вЂ” время водопоглощения почвой атмосферных осадков, принимают равным

1ч:

Як — площадь поперечного сечения водопоглощающей канавы, м2;

h 10 — регулируемый расчетный слой поверхностного стока атмосферных осад1739865 ков 10 обеспеченности, проектируемой к перераспределению на склонах. мм, 1 — средневзвешенный уклон водосбора местности, ;

К1 — площадь горизонтальных и верти-. 5 кальных буферных полос из лугово-травянистой растительности, (,;

К вЂ” площадь многолетних трав на сельскохозяйственных участках или сидератов на виноградниках, ;

q> — расчетная. величина слоя стока атмосферных осадков, задерживаемого созданным микрорельефом на виноградниках, мм; цг- расчетная величина грунтового стока атмосферных осадков, поглощаемого (аккумулируемого) водорегулирующими элементами — прерывистые щели по четным (нечетным) междурядьям виноградных плантаций, мм.

Разность отметок местности между соседними валами-канавами устанавливают не более 10 м и не менее 5 м, а минимальную ширину между ними 80-100 м (при уклонах

0,10-0,12%), максимальную 450-650 м (при .уклонах 0,011-0,0167;), причем на выраженных водотоках размещают вертикальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности. Эти вертикальные буферные полосы в совокупности с горизонтальными, выполняют основную нагрузку в перераспределении стока атмосферных осадков и защиты почв от эрозии.

Общая площадь буферных полос из лугово-травянистой растительности составляет 15-45 общей площади склона.

: Сопоставимый анализ с и рототипом показывает, что заявляемая технология отличается тем, что группируют рабочие участки ступенчато поперек склона вдоль горизонталей рельефа местности. ограничивая их контурными буферными полосами иэ лугово-травянистой растительности, причем минимальную (80 м). и максимальную (650 м) ширину рабочих участков устанавливают обратно пропорционально величине уклона рельефа местности — чем больше уклон, тем уже их ширина, Каждая горизонтальная буферная полоса из лугово-травянистой растительности оснащена водопоглощающей канавой с органическими заполнителями и водозадерживающим земляным валом, снабженным шпорами-перемычками с рабочими отметками водозадерживающего земляного вала по верху

На вертикальных буферных полосах, создаваемых по крупным и значительным водотокам, размещают овражно-балочные пруды-накопители, а на полосах-проездах. хозяйственных дорогах и технологических

55 просветах, размещаемых вдоль склона, сооружают распылители стока атмосферных осадков, На фиг. 1 — 4 показаны схемы осуществления предлагаемого способа.

На фиг.. 1 —. 4 приняты следующие обозначения: 1 — горизонтальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности, оснащенные по горизонталям простейшими гидротехническими сооружениями: водопоглощающими канавами с органическими заполнителями и водозадерживающими земляными валами со шпорами-перемычками; 2 — вертикальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности на значительных водотоках склоновых участков и овражно-балочные пруды-накопители; 3 — рабочие участки, ограниченные буферными полосами из лугово-травянистой растительности, используемые под виноградные насаждения, на которых проводят все технологические процессы (операции) по уходу за виноградниками и выращиванию винограда; 4 — технологические просветы на виноградниках;

5 — водораспылители стока атмосферных осадков на технологических просветах, хозяйственных дорогах; 6 — граница сельскохозяйственных угодий; 7 — овражно-балочные пруды-накопители; 8 — простейшие гидротехнические сооружения: водопоглощающие канавы с органическими заполнителями и водоэадерживающие земляные валы с шпорами-перемычками: 9 — noneðå÷ное сечение водопоглощающей канавы, водозадерживающего земляного вала. границы прудка-лимана с урезом его водной поверхности; 10 — поперечное сечение горизонтальной буферной полосы из лугово-травянистой растительности с верхней и нижней границами рабочего участка. простейшие гидротехнические сооружения (ва- лы-канавы), границы прудка-лимана с его уровенной поверхностью по отметкам шпор-перемычек; 11 — крайние ряды виноградных плантаций, разделенных буферной полосой из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение); 12— внутрихозяйственные полевые грунтовые профилированные.дороги по верхней и нижней границам горизонтальной буферной полосы из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение); 13 — поперечное сечение вертикальной буферной полосы, сопряженной со значительным водотоком на . склоновых землях сельскохозяйственных территорий; 14 — крайние кусты виноградньгх плантаций, разделенных вертикальной буферной полосой (поперечное сечение);

15 — разворотные технологические полосы1739865 проезды по границам вертикальной буферной полосы (поперечное сечение): 16— пруд-накопитель в овражно-балочном понижении внутри вертикальной буферной полосы из лугово-травянистой растительности (поперечное сечение).

Предлагаемый способ реализован в виноградском совхозе имени В,И.Ленина

Анапского района Краснодарского края.

Способ защиты почв от эрозии осуществляют следующим образом.

Выполняют топографо-геодезические и почвенно-мелиоративные изыскания на местности (или используют имеющиеся материалы ранее выполненных изысканий).

По результатам топографо-мелиоративных изысканий, выполненных в заданном масштабе (от 1:2000 до 1:10000), составляют топографический план и почвенную карту местности на всю площадь водосбора. землепользования или локального участка.

По формуле (1) выполняют расчет регулирования стока атмосферных осадков и определ яют п ревы шение между соседними валами-.канавами и на основании этого расчета по, разности отметок горизонталей рельефа местности на топографическом плане, начиная с водораздела, размещают валы-канавы.

Вдоль валов-канав (сверху и снизу по рельефу) создают буферные горизонтальные полосы их лугово-травянистой растительности таким образом, чтобы верхняя и. нижняя границы рабочих участков были па: раллельны.

Вдоль водотоков создают вертикальные буферные полосы из лугово-травянистой растительности. Границами этих буферных полос служат "бровки" водотоков,они же и определяют ширину вертикальных буферных полос. Таким образом получают генеральный план варианта контурно-мелиоративной организации территории.

Перенесение в натуру (на местности) границ рабочих участков, осей валов-канав и других элементов генплана выполняют по рабочему чертежу, совмещенному с генпланом в такой же последовательности, что и составление генерального плана.

По генеральному плану графоаналитическим путем получают все геодезические данные (отметки рельефа местности, меры, линий; углы поворотов) осей валов-канав, границ рабочих участков, необходимые и используемые при перенесении элементов генплана нэ местность.

На рабочем чертеже перенесения в натуру элементов генплана контурно-мелиоративной организации территории выписывают все полученные и необходимые геодезические данные высотных, линейных и угловых значений генплана: отметки строительной и земной поверхности осей валов-канав, меры линий и углы поворотов

5 границ рабочих участков с "привязкой" их к строительным реперам и пунктам (точкам) геодезической опоры, топосъемочного обоснования.

Со строительных реперов (пунктов reo10 дезической опоры) с помощью нивелира и нивелирных строительных реек "передают" высотные отметки поверхности земли осей валов-канав, начиная с водораздела и до подошвы склона. Оси валов-канав закрепля15 ют на местности строительными реперами.

Закрепление границ рабочих участков, разворотных полос, технологических просветов, внутрихозяйственных дорог выполняют на местности строительными

20 реперами (межевыми знаками) с использованием теодолита путем проложения теодолитных ходов, по полученным геодезическим данным между пунктами и точками геодезического съемочного обос25 нования, закрепленных на местности в период выполнения топографо-геодезических работ при съемке территории (местности).

Измерение длин линий между створными и поворотными .точками на местности

30 осуществляют с помощью 20-метровой стальной мерной лентой и 6-металлических шпилек к ней, После закрепления нэ местности границ рабочих участков и других элементов

35 генплана выполняют строительные работы. в том числе по созданию виноградников.

Ряды и.прямолинейную шпалеру виноградных плантаций располагают поперек склонов, длина рядов и виноградной шпале40 ры может быть стандартной (кратной 100200 м) или нестандартной — нэ краю виноградных плантаций,.

Крайние (верхний и нижний по рельефу местности) виноградные ряды образуют

45 квадраты, прямоугольники, ромбы, трапеции или параллелограммы на рабочих участках, удобные для эксплуатации.

После закрепления границ рабочих участков производят разбивку их на виноград50 ные ряды и посадочные места тремя

100-метровыми мерными проволоками, на одной из которых бляшками закреплены расстояния между кустами, на двух других— между рядами. Нэ местности посадочные

55 места отмечают (закрепляют) камышинками-сторожками или деревянными колышками длиной 0,5 м, В закрепленные временными сторожками места производят вручную посадку прилитых или корнесобственных однолетних виноградных саженцев .

1739865

10

25

45

50 под гидробур с образованием пульпы в посадочной скважине с последующим их окучиванием, Таким образом, последовательное выполнение изложенных операций, начиная от водораздела по склону до его подошвы, заканчивают полностью устройство территории склоновых земель, которое надежно обеспечивает водорегулирование и перераспределение атмосферных осадков и защиту почв от эрозии.

Сравнительный анализ заявленного способа и способа-прототипа показывает, что положительный эффект создается за счет: уменьшения смыва почв на виноградниках и других культур и посевов в 5-10 раз; повышения урожайности зерновых культур (по Краснодарскому краю) на слабосмытых и несмытых почвах до 20 ц/га или на 50 на среднесмытых почвах до 15 ц/га или на

38, сильносмытых почвах до 10 ц/га или на 25%; получения дополнительной продукции с учетом стоимости сбереженных питательных веществ в почве на гектаре зерновых колосовых культур на слабосмытых и несмытых почвах до 200 руб., на среднесмытых до 150 руб., на сильносмытых до

100 руб.; повышения урожайности винограда на слабосмытых и несмытых почвах до

20 ц/га или на 33%, среднесмытых почвах до 15 ц/га или 25%, сильносмытых почвах до 10 ц/га или на 16,5%; получения дополнительной продукции с учетом стоимости сберегаемых питательных веществ в почве на гектаре виноградников на слабосмытых и несмытых почвах до 1.200 руб.. на среднесмытых почвах до 900 руб,. на сильносмытых почвах до 600 руб.: уменьшения расходов.на защиту виноградников от болезней и вредителей (с учетом стоимости 40 пестицидов) до 8 или до 15 руб./га; дополнительного задержания и перевода в почву до 50 мм влаги атмосферных осадков. что составит около 500 м /га за год; повышения инфильтрации почв на буферных угодьях в

8-10 раз; увеличения объема воды в прудахлиманах у .водозадерживающих земляных валов до 15-20%: снижения стоимости работ и затрат на строительство и эксплуа-. тацию валов-канав до 20%: более рационального использования финансовых средств, направляемых на создание моло. дых виноградников; увеличения продолжительности жизненного цикла привитых виноградников с 14 до 21 года, за счет повышения толерантности виноградной лозы;, устранения отрицательного влияния монокультуры виноградников. возрождения ландшафтного потенциала, что повышает его устойчивость к антропогенным нагрузкам. стабильность, самоуправляемость, способность к самоочищению и саморегулированию; снижения продуктивного испарения влаги на почвах в 5-8 раз; снижения коэффициента водопотребления виноградников и других культур и посевов.на выращивание единицы продукции; затрат энергоресурсов на производство центнера продукции сельского хозяйства.

Формула изобретения

1. Способ защиты почв от эрозии, включающий гидрологический расчет по стоку дождевых осадков на склоне, расчет ширины рабочих участков с учетом разности отметок местности на границах между участками, разбивку местности на рабочие участки контурно-полосного типа, сооружение на горизонтальных границах между рабочими участками водопоглощающих канав с органическим заполнителем и водозадерживающих земляных валов со шпорами-перемычками, а также сооружение водоотводящих и водонакопительных устройств по линиям естественных водотоков и фитомелиоративныь мероприятия, о т л и -. ч а ю щи и с я тем, что. с целью повышения равномерности увлажнения корнеобитаемого слоя почвы и перевода избыточной влаги в грунтовый сток, а также снижения трудозатрат и уменьшения антропогенных перегрузок на объекты природной среды, валы-канавы сооружают по горизонталям местности, создавая вокруг валов-канав и . естественных водотоков буферные полосы из лугово-травянистой растительности и сооружая по линиям водотоков пруды-накопители, при это долю буферных полос от площади сельскохозяйственных угодий склона устанавливают 8 прямо пропорциональной зависимости от его уклона.

2. Способ по и; 1, о..т л и ч а ю шийся тем, что доля буферных полос составляет от

15 до 45 от общей площади сельскохозяйственных угодий склона, а ширина участков между соседними валами-канавами составляет от 450-650 м при уклонах 0,011-0,016% до 80-100 м при уклонах 0.10-0,12%.

3. Способ по и, 1, отличающийся тем, что соседние валы-канавы размещают с разностью отметок рельефа местности между ними не более 10 и не менее 5 м.

4. Способ по и. 1, отличающийся тем, что буферные полосы вокруг валов-канав создают в соответствии с рельефом местности с переменной шириной от 40 до 200 м и более.

5. Способ пои. 1, отл ича ющи йс я тем, что верхние и нижние границы каждого

1739865 рабочего участка выполняют параллельны6. Способ по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что шпоры-перемычки водозадерживающих земляных валов размещают в створах технологических .просветов и хозяйственных дорог, а на концах валов сооружают глухие шпоры-перемычки с одинаковыми по

5 верху отметками с земляным валом.

Составитель. Ф.Соломин редактор M.Áàíäópà Техред М.Моргентал Корректор M.Äåì÷èê3акаэ 2024 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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