ЛЕСОЧЕКОПОЛОСА И СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛЕСОЧЕКОПОЛОСНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ СОВМЕСТНОЙ ВЕТРОЗАЩИТЫ И СТОКОРЕГУЛЯЦИИ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ Российский патент 1998 года по МПК A01G23/00 

Изобретение предназначено для мелиоративных, хозяйственных и природоохранных задач. Расширяет возможности полосного облесения склоновых замель в засушливых условиях.

Элемент сетьевой системы "лесочекополоса" представляет сочетание известного линейного стокосборного и противоэрозионного земляного гидротехнического сооружения "чекополосы", патент РСФСР N 1727549, и "высотой" полезащитной лесополосы, формируемой обрезочно патент РСФСР N 1831266. Оба патента принадлежат автору данного заявляемого группового изобретения.

Представляя комбинированное ветроломное и стокосборное мелиоративное устройство лесочекополоса одновременно является высокопродуктивным сенокосно-лесным угодием, где можно заготавливать сено, веточный корм, древесину, получать дополнительно пчелопродукцию и другое.

Преимущественная область использования изобретения сельское хозяйство. Применение изобретения необходимо на обширных степных и лесостепных территориях, по различным угодиям, в местах образования стока осадков. В совместной защите от водно-ветровых стихий нуждается больше половины (60-70%) площадей пахотных земель. Сеть лесочекополосных сооружений осуществит непрерывную автомативную полезащиту, рабочие участки организуют правильной, удобной для использования техники трапецеидальной конфигурации.

Ландшафтомелиоративные воздействия лесочекополосных облесений должны использовать, кроме сельского хозяйства, и другие структуры. Например, курорты могут с помощью лесочекополосных систем улучшать режим питания минеральных источников, дополнительно облесением окультуривать ландшафт. Города могут предохранять водохранилищные источники водопользования от заиления. Через сокращение стока лесочекополосные системы окажут противопаводковое воздействие, прекратятся бедствия от наводнений.

Известные системы полосных мелиоративных устройств ветрозащиты и стокорегуляции (поконтурная, гидротехническая, прямоугольная, лесополосная) решают проблему обоюдной защиты неполно, приоритетно по водной либо ветровой защите. Одна из защит частично либо полностью пренебрегается. Не считаются с тем, что стихийные вредоносные проявления ветров и незарегулированного стока действуют совместно на пахотных угодиях, а определение степени превалирования вредоносности одной из двух стихий особо затруднительно; при этом нет основания пренебрегать защитой менее выраженной вредоносности. Поэтому возникла потребность изобретательского создания системы автомативной, постоянно действующей, обоюдно достаточной защиты от водных и ветровых вредоносных проявлений.

По известной систематизации агломелиоративные комплексы по закрытию стока и водной эрозии включают следующие виды мероприятия: 1) организационно-хозяйственные (специализация, подбор культур, севообороты); 2) агротехнические; 3) лесомелиоративные; 4) гидротехнические. По раздельной противоветровой защите сельхозугодий аналогично применяются: организационно-хозяйственные, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия.

Система сочетаемости ветрозащитных и противоводноэрозионных агромелиоративных мероприятий обзорно представляется автором в следующем понимании:
1. "Сплошнопокровные", площадные, безориентационные мероприятия обоюдного действия сочетаются без условий и полно (сохранение пожнивных остатков, промежуточные и повторные посевы, лункование, мульчирование, почвоулучшение, оструктуривание, гумификация).

2. Прямолинейные и ориентационные обоюдного действия сочетаются "приемом осреднения ориентаций" (полосное размещение посевов; создание противоэрозионного нанорельефа, борозд, валиков, гребнистой вспашки; размещение рядков посевов и направлений основных обработок почвы; размещение устройств снегозадержания), фиг. 8-15.

3. Раздельнодействующие прямолинейные устройства сочетаются посредством осреднения ориентаций, в сопряженном размещении (полезащитная лесополоса - земляная стокопоглощающая "чекополоса", гидротехническое сооружение), фиг. 17.

4. Криволинейно и прямо ориентационные, при сопряжении, функционально сочетаются неполно, хаотически (валы-террасы и полезащитные лесополосы; противоводноэрозионные агротехнические мероприятия при "поконтурной организации территории" и ветрозащитный комплекс ориентационных агротехнических мероприятий), фиг.5.

Из всех перечисленных элементов защиты лесные полосы и линейные гидротехнические сооружения выделяются по признаку постоянства рубежей, поэтому они дополнительно используются для обозначения границ рабочих участков и полей. Агротехнические мероприятия сезонны, и часть их, линейная группа, повторяя ориентацию длинных сторон полей, направляющих гон техники, приобретают либо ветрозащитную, либо стокорегулирующую функцию. В этом дополнительное, побочное мелиоративное воздействие стационарных лесополосных и гидротехнических рубежных устройств. Однако, задача окультуривания ландшафта сетьевыми линейными устройствами ветрозащиты и стокорегуляции осуществляется главным образом через прямые воздействия самих сооружений. Например, лавинность характера действий водно-ветровых разрушительных сил устраняют поперечным расчленением территории линейными сооружениями, частотой расчленения. При этом в существующей практике возникают осложнения. Например, по известной раздельной организации ветрозащиты и стокорегуляции, на участках экстремальных ориентационных различий и совместной необходимости защит, рубежи противоэрозионных гидротехнических сооружений (валы-террасы, валы-канавы) (55) и полезащитных лесополос (56) размещают разнонаправлено и раздельно (фиг. 15, фрагмент 1). Поэтому, во-первых, действие группы линейных противоэрозионных агротехнических мероприятий, в зависимости от установки направления гона техники, становится неполным, односторонним, т.е. против водной или ветровой эрозии, во-вторых, расчленение полей двумя рубежными сетками (лесополосная, гидротехническая) образует мелкие рабочие участки полей, что снижает на 15-20% производительность работы машин (В.Д.Кирюхин "Землеустроительное проектирование". М. Колос, 1976, с. 267). Дополнительно теряется от двойной сети сооружений пашня.

Объединение мероприятий ветрозащиты и стокорегуляции неполно решается и в известной применяемой контурно-полосной противоэрозионной организации территории (фиг. 5), где полезащитные лесополосы совмещены со стокозадерживающими сооружениями (валы-террасы, валы-канавы). Образуются погоризонтально-криволинейные, "поконтурные" полосные рубежи и, как следствие неправильной конфигурации, рабочие участки полей. Применяемый вид "поконтурной" организации территории (Я. И. Потапенко "Защита почв от эрозии". М. Колос, 1975) обеспечивает защиту от водной эрозии. Неполно организованной остается защита от суховейных и других вредоносных ветров. В местах значительных различий векторов ветровых и склоновых направлений образуются "ветровые коридоры", т.е. участки недопустимого снижения противоветровой защиты. Функционально хаотическое размещение полезащитной древесной обсадки валов-канав и валов-террас обуславливает неупорядоченность мероприятий ветрозащиты полей, в особенности агротехнических.

Основным недостатком контурно-полосной противоэрозионной организации территории является неправильность форм рабочих участков полей, что предопределяет постоянно поворотность перемещения машинных агрегатов, издержки по обработке площадей "клиньев", снижается точность, скорость проходок, сохранность орудий и машин. Применению земледельческой техники удовлетворяет только прямолинейно-гоновое движение. Поэтому в последнее время через модификации устройств поконтурных противоэрозионных гидротехнических сооружений, по отдельным участкам с несложным рельефом, применяется взаимно параллельное и прямое размещение валов, за счет наклонения трасс до 2^o и увеличения высот валов в ложбинах. Нововведения привносят новые осложнения: в местах прохождения ложбин возрастает объемы земляных работ.

Применяемый "гребневый" способ противоэрозионного стокосбора, через прямо параллельное размещение на прямых склонах нагорных канав с древесной обсадкой и стокосбросные лотковые каналы с прудами, сильно, в десятки раз удорожает строительство.

За последние 15 лет на пахотных землях стали применять для стокорегуляции противоэрозионные "водорегулирующие" лесополосы. Однако, совершенно очевидно, что почвогрунты лесополос (12-15 м ширина), в условиях отсутствия лесной подстилки не обладают необходимыми инфильтрационными преимуществами. Поэтому водорегулирующие лесополосы не только не перехватывают сток, но, напротив, собирают его по бороздам и напашям верхней бровки в виде потоков, которые производят линейную эрозию грунтов. Не менее ущербно и то, что созданием сети водорегулирующих лесополос исключаются полезащитные лесополосы, сокращается гоновая длина рабочих участков.

Взятое в качестве прототипа известное чекополосное стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение в сочетании с древесной обсадкой (патент N 1727549) может устранять при соблюдении условий размещения недостатки перечисленных выше аналогов. Устройство размещаемой сетью по склонам "чекополосы" (фиг. 1) обеспечивает задержание и впитывание поверхностного стока на местах перехвата, при продольно наклонных и прямолинейных прохождениях трасс. Земляное полотно сооружения содержит ступенчато сочлененные корытообразные емкости "чеки", площадки днищ которых горизонтальны, выполнены в выемке и насыпи, либо только в выемке, имеют преимущественно вытянутую форму. Стенки емкостей-чеков сооружены из откосов выемки врезки днища в склон и откосов обвалования периметра выемки и днища. Все емкости-чеки оснащены водозаборными и водосбросными элементами, принимают, удерживают и впитывают эродирующий сток осадков. Днища чеков залужаются и используются для заготовки сена, поэтому глубина выемки врезки днища в склон ограничена. Чекополосы имеют однорядно двухстороннюю древесную обсадку. Посадка деревьев редкоствольная, защищает земляное полотно от повреждения сельхозмашинами, дренирует грунты основания чекополосы. Через транспирационный влагорасход обсадка оказывает противопросадочное воздействие на грунты. Кроме этого, обсадка в большинстве случаев применения оказывает ветроломное, полезащитное воздействие.

Недостаток известной однородно-двусторонней древесной обсадки чекополосы состоит в том, что после смыкания крон она образует крытый полог и затеняет травостой залужений днищ чеков. Затенение снижает функции залужения, снижается продуктивность чекополосы, как сенокосного угодья, плохая задернованность и как следствие заболачиваемость, сокращают скорость инфильтрации перехваченных стоковых вод. Другой недостаток обычной обсадки неустойчивость к засухе. Из-за того, что, получая в разные годы неравномерную влагозарядку, деревья набирают с возрастом избыточную биомассу, которая губит их в засушливые годы.

Целью изобретения является повышение мелиоративной и хозяйственной эффективности известного сочетания стокосборного сооружения чекополосы и древесной обсадки за счет усовершенствования и взаимоусовершенствования элементов сочетания, повышения функций залужения чеков, увеличения высотности и устойчивости древостоя, способа размещения сооружений для совместных ветрозащит, стокорегуляций и соблюдения условий гона на сельхозугодьях.

Поставленные цели достигаются тем, что однорядно-двустороннюю обсадку размещаемой сетью на склонах чекополосы, согласно изобретения, выполняют применением способа создания полезащитных лесополос патента РСФСР N 1831266, через формирование сплошного просвета по междурядию, прорезки порядовых межкронных просветов, обрезочное заужение крон до узкопирамидальных форм, минимально необходимого диаметра.

Прототип чекополоса с древесной обсадкой, по патенту N 1727549, является гидротехническим сооружением, данное изобретение усовершенствует прототип, повышаются возможности использования объекта и как ветроломного устройства, и как сенокосного угодья. Новые признаки (формирование крон) и расширение назначения увеличивают объем изобретения относительно прототипа. Поэтому название прототипа не сохранено, изменено дополнением "лесо" и усовершенствованное сочетание по изобретению именуется "лесочекополоса".

Поставленные цели достигаются также тем, что согласно изобретения, в способе создания лесочекополосных систем для совместной ветрозащиты и стокорегуляции на склоновых землях лесочекополосы на склоновых участках ориентируют развернуто и к направлениям склонов, и к обобщенному ветровому направлению, размещают при этом взаимно параллельно, межполосные расстояния устанавливают осредненными либо по массиву, либо по участкам, прокладывают дополнительные лесочекополосы на местах повышения стока, например вогнутым склоном, а по ветроударным выпуклым склонам усиливают ветрозащиту созданием межлесочекополосных полезащитных лесополос патента РСФСР N 1891266, в местах нецелесообразности стокосбора, как-то водоразделам, оползням, исключают чекополосный компонент, кроме этого, на сельхозугодьях лесочекополосы состыковывают преимущественно под тупыми углами, стыковки выполняют дугой минимально необходимого радиуса, а контуры склоновых участков формируют преимущественно из прямых линий.

Обрезочно формируемая обсадка лесочекополосы отличается новыми свойствами, наряду с признаками древесных особей как растений, она имеет конструктивные признаки ветрогасящего сооружения, как устройства. Обрезочное поддержание необходимого размера просвета по междурядию и порядовым межкронным промежуткам обеспечивает увеличение освещенности залужения чеков, одновременно повышается через влагозарядку засухоустойчивость древостоев, возрастает ветрозащитная функция через увеличение высотности и оптимизацию продуваемости. Это новые свойства известных признаков. Наличие нового полезного свойства известного признака, проявляемого в заявленном решении, обеспечивает ему соответствие критерию "существенные отличия" по п.1, устройство лесочекополосы.

Необходимость ввода способа создания систем лесочекополосной защиты возникает вследствие того, что около 60% территорий от общего количества площадей сельхозугодий нуждаются в совместно достаточной защите от водно-эрозионных и ветровых вредоносных проявлений. Эффективность применения лесочекополосного сочетания в качестве элементов сетьевых систем способа создания совместной защиты обеспечивается по изобретению условиями размещения линейных элементов и ветроломными конструктивными особенностями лесополосного компонента.

Предложенная в способе технологическая цепь из новых и известных решений (признаков, узлов, условий) обеспечивает более высокую относительно аналогов совместную защищенность полей от водных и ветровых стихий при более высокой полноте соблюдения гоновых условий, которые включают и работу техники, и выпас. Перечисленные доводы обосновывают соответствие критериям "новизна" и "существенные отличия" по п.2, способ.

Изобретение групповое, удовлетворяет критериям единства изобретения (Методическое пособие, 1987 г. 3.4 4.2), так как каждое из его двух решений (устройство, способ) самостоятельное изобретение: при этом заявленный способ создания защитных систем осуществляется через применение лесочекополосных устройств и имеет специальное назначение, а сами лесочекополосы имеют еще и другие области использования, например, как стокосборные сооружения взамен нагорных канав.

Сущность изобретения поясняется чертежами. Первую часть изобретения, устройство, иллюстрируют 4 фигуры. На фиг.1 изображен план отрезка "лесочекополосы", вид сверху; на фиг.2, 3 показаны поперечные сечения лесочекополосы (линия Б-Б план) для случаев с экстремальными поперечными уклонами 1^o, 10^o; на фиг.4 изображен продольный профиль лесочекополосы (А-А), участка с различными продольными уклонами вдоль трассы.

На перечисленных фигурах дано общее цифровое обозначение по узлам и деталям: посадочное место, либо ствол 1; крона дерева 2'; направление склона 2; уклон вдоль трассы лесочекополосы 3; ширина "светового коридора" или сплошного просвета междурядия 4; уклон поперек трассы 5; граница земельного отвода под лесочекополосу 6; днище чека (7'' насыпная часть, 7' выемочная) 7; сочленяющий вал 8; нижний вал 9; верхний вал 10; стокосборный вал по широкому основанию 11; водосбросное устройство 12; изображение рельефа горизонталями 13; закраечная полоса водного питания древостоя 14; ступень чековой емкости или длина чека 15; уровень максимального водного наполнения чековой емкости 16; водослив по началу верхнего вала 17; пологая водозаборная выемка (стоколовушка) 18; откос выемки врезки днища в склон 19; кустарниковая кулиса 20; вершина врезки днища в склон 21; залужение днища 21; размер междурядия или поперечный шаг посадочных мест 22; ширина днища чека 23; ширина (C') земляного полотна лесочекополосы 24; ширина полосы земельного отвода под лесочекополосу 25; шаг посадочных мест по ряду 26; выемка врезки днища в склон 27; разрез склона вдоль трассы лесочекополосы 28; обрезочно формируемая минимально необходимая ширина кроны 29; порядовое межкронное расстояние 30; почековое стокосборное расстояние 31; гребень обвалования 32; вектор обобщенного направления ветров 33.

Вторая часть изобретения "способ создания лесочекополосных систем" - поясняется чертежами, включающими 24 фигуры.

На фиг. 5 изображено (с целью наглядности сравнения) погоризонтальное размещение рубежей (валов-террас с древесной обсадкой, применяемой поконтурной противоэрозионной организации территории. Сплошной утолщенной линией условно обозначены валы-террасы, равно валы-канава 34, кружками показаны сочетаемые полезащитные лесополосы 35. Горизонтали вычерчены сплошными тонкими линиями 13. Штриховкой обозначены площади "клиньев" 36, требующие для обработки дополнительные заезды и развороты техники.

На фиг. 6 стрелками показаны (условно) направления основных вредоносных ветров (например, для Ставропольского края): 1) суховейных 1; 2) метельевых 2; 3) пыльных бурь и поземковых 3. Обобщенное направление вредоносных ветров 33 показано тройной стрелкой.

На фиг. 7 по прямому склону (крутизна 7^o) показано размещение относительно горизонталей 13 длинных сторон пахотных участков. Первый участок 37 размещен вдоль горизонталей "поконтурно". Второй рабочий участок 38 размещен стороной под углом 15^o к горизонталям; находится между "лесочекополосами". Уклон по основному направлению мехработ 39 составляет по второму участку 1,8^o. Ломанными линиями со стрелками, по участкам, изображен в абстракции струйчатый сток 40. На первом участке общее направление стока совпадает с направлением склона. Во втором примере (по изобретению) общее направление линий стока смещается вправо, линии стока удлиняются, снижаются общий уклон и лавинный эффект, увеличивается стокопоглощение почвенным покровом.

На фиг. 8 прямой пунктирной линией 41 обозначена "ориентационная линия ветрозащитных мероприятий" (определение по изобретению).

На фиг.9 стрелка изображает направление склона 2, а сплошной прямой линией обозначена (условный знак) "ориентационная линия мероприятий стокорегуляции" 42. Обе линии имеют разворот под 90^o к соответствующим векторам (33,2).

На фиг.10 показана геометрическая абстракция приема осреднения ориентаций по пункту (О) трассы лесочекополосы либо по склоновому участку (66, фиг. 19). Угол ориентационного различия 43 образуется пересечением мелиоративно-ориентационных линий ветрозащиты" стокорегуляции (41, 42). Биссектриса угла различия (α) названа "линией осреднения ориентаций" 44. Углы разворота (31', 31'') или углы осреднения равны a/2. Трассы лесочекополос 44 имеют близкую к указанным биссектрисам 44ориентацию, образуют рабочие участки (фиг.11) трапецеидальной конфигурации 45, удобные для прямого гона машин 46. Вектор склона 2 и вектор обобщенного направления ветров 33 имеют одинаковые углы подходов (61' и 61'') к линиям осреднения ориентации, т.е. к линиям размещения лесочекополос 44.

На фиг.12 показан наибольший угол ориентационного различия, 90^o.

На фиг.13 показано геметрическое выражение поправки 47, компенсирующего уменьшения межполосного расстояния. Прямые межполосные расстояния 48 вычисляют от поветрового 50 и посклонового межполосных расстояний 51 через Разница между повекторными и прямыми расстояниями α названа "поправкой компенсирующего сужения" 47.

На фиг.14 показан график 52 процентного выражения величин компенсирующих сужений -П(% ). По оси x отложены градусные выражения углов ориентационных различий (α^°) 43.

На фиг. 15 (для сравнения длин гона и площадей участков) показаны две различные организации пахотных рабочих участков: 1) с применяемой известной организацией раздельной защитой 53, и 2) предлагаемой по изобретению совместной осреднено ориентационной лесочекополосной защитой 54. На первом участке противоэрозионные земляные гидротехнические сооружения 55 размещаются раздельно от лесополос и поперек склона 2; обработка почвы 39 ведется тоже поперек склона; полезащитные лесополосы (залитые кружки) 56 размещены поперек вектора вредоносных ветров 33. Длина гона 46 по первому участку составляет 400 м. Второй участок 54 имеет трапецеидальную форму, вдоль длинных сторон располагаются лесочекополосы 57, длина короткой стороны 58, межполосное расстояние регулируется величинами компенсирующих поправок 59, 60. На чертеже участка 54 показано два компенсирующих сужения: 1) предельное 59, вычислено от угла различия 90^o, составляет 29% от длины короткой стороны (400 м); 2) среднее 60, составляет 8% соответствует углу различия 45^o. Угол подхода суховейных ветров 61'' обозначен через b. Длина гона 46 по второму 54 участку не ограничивается условием экстренных ориентационных различий, поэтому может увеличиваться до величины, близких к оптимальным; по условиям рельефа от 1000 до 3000 м.

На фиг.16 и 17 на планах одного участка местности (для сравнения) показано применяемое размещение водорегулирующих лесополос, с обвалованиями (фиг. 16) и размещение лесочекополос по изобретению (фиг.17). На фиг.16 водорегулирующие лесополосы обозначены залитыми кружками 62, а полезащитные лесополосы незалитыми 63. На фиг.17 лесочекополосы 64 показаны прямыми утолщенными линиями с кружками. Обобщенное направление ветров (33, 33'') и поучастково обобщенное направление склонов 33 показаны большими стрелками, а локальные направления склонов мелкими 2. По отдельным пунктам лесочекополос выписаны продольные 3 и поперечные 5 уклоны трассы.

На фиг. 17 19 обозначены залитыми кружками "чистые" полезащитные лесополосы 65, без чекополос (по местам ветроударным и нецелесообразности стокосбора). На фиг. 18, 19 показаны фрагменты участков лесочекополосных систем территорий с лощинно-балочными формами рельефа. Точечным пунктиром 66 обозначены контуры "участков склоновых разностей" или просто "склоновых участков" 66. При тальвегах, в местах концентрации стока, размещены дополнительные лесочекополосы 67. Водосборные площади оконтурены пунктирными линиями 68. Крупным пунктиром изображены полевые дороги 69.

На фиг. 20, 21, 22 иллюстрируется увеличение сложности передвижения техники на поворотных препятствиях в зависимости от величины угла поворота 70 и способа передвижения, петлевого 71, либо кругового 72.

Согласно формул (1, 2)
(1)

с увеличением угла поворота (α) 70, и радиуса "стыкующей дуги" (k) 74, увеличиваются площади "остаточных клиньев" (S_ок) 75, и "секторов круговых перемещений" (S_кп) 76. Через h обозначено межполосное расстояние 48. Площади разворотных полос 77 зависят от ширины захвата сцепок машинных агрегатов, применяемых радиусов поворота и длины полосы.

На фиг. 23 и 24 показана зависимость межполосных расстояний 48, 49 (h, h') смежеств от величин левых (a) 78 и правых (b) 79 углов подхода лесочекополос к стыковочным линиям 66 склоновых участков. Разность h-h' создает дополнительный рабочий участок 80 и клин 75.

Посредством фиг. 25, 26, 27 показано влияние формы рельефа на стокосбрасывание. При вогнутом склоне (фиг.26) условное почекополосное стокосборное расстояние 82 меньше средней ширины стокосборной площадки 81, а при выпуклом склоне (фиг.27) соотношение обратное. На фиг.28 показана зависимость ширины 83 защищенного пространства поля 84 от угла подхода (b) 61'' ветра к лесочекополосе.

Одним из отличительных признаков высотной полезащитной лесополосы, патента N 1831266 является расширение междурядия "световым коридором", с целью уплотнения крон освещением, повышения влагообеспеченности и ветроломной функции. При общей ширине полосы земельного отвода 12 м и ширине закраечных полос водного питания по 2 м ширина междурядия лесополосы составляет 8 м. Лесочекополосы можно приравнять к известным водорегулирующим лесополосам с шириной 15 м, тогда при ширине закраечных полос 2,5 м ширина междурядия будет 10 м. Размещение по изобретению земляного полотна чекополосного стокосборного сооружения в 10-метровом междурядии обеспечивает максимально необходимую ширину днищ чековых емкостей (6 м) и достаточную ширину межкронного просвета ("светового коридора") по междурядию, 8-9 м. По изобретению, шириной "светового коридора" междурядия и порядковыми межкронными просветами, обеспечивается освещенность залужением днищ чеков, для развития травостоя и обеспечения более высокой продуктивности лесочекополосы, как дополнительно сенокосного угодия. При этом улучшение задернованности повышает стокопоглащающую функцию днищ, а влагозарядка по чекополосе повышает устойчивость древостоев к засухе и увеличивает высотность деревьев. Расширение чекополосой междурядного просвета повышает ветроломную, аэродинамическую функцию заветренного ряда и этим полезащитное воздействие лесочекополос. Обрезочное придание узкопирамидальной формы кронам обсадочных деревьев (заужение диаметров до 1-2 м) опять увеличивает устойчивость и высотность древостоя, дает возможность заготовки веточной зеленой массы; в то же время прием усиливает развитие стволов деревьев, чем увеличивается выход деловой древесины.

Лесочекополосе присущи все признаки чекополосы, как стокосборного гидротехнического сооружения, ей присущи еще и основные признаки высотной, создаваемой обрезочно, полезащитной лесополосы патента N 1831266.

Стокоемкость единицы длины (E) лесочекополосы (фиг.1) зависит от принятой ширины 23 днищ (а) чеков 7, глубины врезок днищ в склон (h), превышений (h^D) отметок уровней максимального наполнения 16 чеков над вершинами выемок 21 и от величин m заложений мокрых откосов. Стокоемкость чекополосы, заданная шириной (a) днищ чеков, и должна соответствовать объему стока с межполосного промежутка. Указанное соответствие выражается уравнением:
E ≈ (h+h^Δ)²m_ср+a(h+h^Δ) ≈ lΔ (3)
где l межполосное посклоновое расстояние 51; Δ слой ливневого, либо талых вод суточного поверхностного стока 10% обеспеченности, подлежащий задержанию.

Условный слой годичного поступления влаги в лесочекополосу характеризуется формулой: M_a=M₁+M₂, где M₁ - количество годовых осадков, мм; M₂ условный слой влаги от поступающего со склона стока за год. По степным и лесостепным зонам европейской части РСФСР среднегодовая величина слоя стока с малых водосборов изменяется от 10 до 100 мм. Высота среднегодового слоя стока, поступившего с прямого склона в лесочекополосу, определяется уравнением:

где C' ширина условного земляного полотна чекополосы 24 либо ширина чековой емкости; h_ст среднегодовой слой (толщина) стока по склоновому участку. В случаях, когда рельеф водосборного участка надлесочекополосного склона не прямой (фиг.25), а вогнутый (фиг.26), или выпуклый (фиг.27), происходит "концентрация" стока к тальвегу, или "рассеивание" по ригелю (фиг. 27); в этих случаях на единицу длины чекополосы с одной и той же площади водосбора поступает больше либо меньше стока, поэтому по тельвегам строятся дополнительные отрезочные промежуточные лесочекополосы 67 (фиг. 18, 19).

Для расчетов в формулы 3, 4 вводится корректирующее выражение δ_вп/δ_чп, где 1) δ_вп средняя ширина стокосборной площадки 81; 2) δ_чп длина принимающего сток участка лесочекополосы, либо длина чековой емкости 82. Формулы 3, 4 преобразовываются:

Для "сухих" территорий с незначительным стоком: h_ст=20 мм, l=250 м, C'= 10 м, получаем M₂=500 мм. В местах интенсивного стокообразования, например, при h_ст= 70 мм, C'= 10 м, l=250 м, получим M₂=1750 мм. На водораздельных участках либо других случаях, когда, например, M₂<150 мм, стокосбор нецелесообразен, и чекополоса не строится, однако лесочекополоса должна быть продолжена на этих участках в виде только полезащитной лесополосы фиг.17 (65). По второму приведенному примеру, при значительном стокоприходе (1750 мм) и тяжелом мехсоставе грунтов возникает опасность заболачивания чеков. В случаях заболачивания древесная обсадка может усиливаться третьим рядом деревьев. Избежать заболачиваемости чеков можно и сокращением величины l (формула 4).

Лесочекополосное сочетание составляется из двух главных узлов, стокосборного гидротехнического чекополосы, и лесного древесной обсадки. Соотношение функциональной существенности узлов изменяется в зависимости от территориальных условий. Во всех случаях создания лесополос древесная обсадка своими корневыми системами дренирует, осушает подчекополосные грунты, повышается скорость инфильтрации стоковых вод. Эти функции обсадки постоянны, надобность их повышается с увеличением интенсивности ливневых стоков и стока талых вод. Полезащитная ветроломная необходимость лесополосного компонента возрастает с увеличением засушливости климатических условий, наличия вредоносных проявлений дефлирующих, метельевых и других вредоносных ветров. Дефицит влагообеспеченности степных условий является ограничивающий фактор среды в первую очередь для развития самих древостоев полезащитных лесополос. По изобретению, в степи жизнь деревьев продлевается и становится возможной при условии обрезочного заужения, уплотнения и влагозарядки крон.

Согласно изложенному, можно считать, что зональный диапазон применения лесочекополосных мелиоративных систем распространяется по пахотным и другим землям от засушливых степей до лесостепных и лесных зон.

Соотношение между высотным параметром H_к и условиями влагодефицитного прекращения роста лесочекополосной древесной обсадки, в том числе годичного стокового влагоприхода M₂, характеризуется условным уравнением водного баланса:

где H_к критическая влагодефицитная высота отмирания древостоя; A минимально необходимая ширина (1,5 м) обрезочно формируемой кроны; K_т коэффициент транспирации (1800 мм); e средняя листовая плотность (по сухому веществу кг/м³ 0,085); M₁ слой годовых осадков (400 мм); M₂ высота слоя условного годичного поступления влаги в чекополосу от вод стока осадков; C' условная ширина (8 м) принимающего сток полотна чекополосы; K процентное выражение влагорасхода древостоя от годичного влагоприхода (35%); a' ширина закраечной полосы водного питания (2,0); σ условная ширина (14 м) полосы равного с посевами влагорасхода по зоне распространения корней на пашню; d шаг посадки деревьев по ряду (2,8 м); n число рядов деревьев (2); q поправочный коэффициент на климатические, почвенные и другие особенности (1); f высота штабов (2,0).

По формуле 4, на l=250 м, c'=8 м, h_с=20 мм, получим соответственно M₂= 625 мм, на значения параметров l=200 м, c'=10 м, h_ст=60 мм, получаем M₂=1200 мм. Для сравнительной цели вычисляем по формуле (5) значения H_к для трех значений M₂ (0; 625; 1200 мм). Они соответственно получаются H_к=15 м; H_к=19 м, H_к=25 м. Условно считается, что от слоя стоковых вод и осадков (M₁+M₂ половина расходуется травостоем залужений днищ чеков, поэтому в формуле (5) имеем выражение Формулы (3-5) схематически отражают возможности и условия регулировок прихода и расхода стоковых вод при определенных заужениях и уплотнениях крон древесных рядов. Минимально необходимое уменьшение диаметров крон (A) в квадратической зависимости увеличивает высотность древостоев (формула 5). Здесь вскрыта главная возможность повышения высотности. Кроме этого, расход древесной обсадкой стоковых вод (M₂) тоже значительно повышает высотность древостоя, главного параметра эффективности ветрогашения (H_к).

Одиночные лесочекополосы, либо системы из нескольких сооружений применяются относительно редко и главным образом при защите объектов от разрушения водами стока, взамен нагорных канав. Основное применение лесочекополосы находят при сетьевом размещении по площади пахотных и других ценных обрабатываемых угодий.

Создание предложенным способом ветрозащитно-стокорегуляционных лесочекополосных систем ведется через учет и соблюдение ряда условий. Одним из основных отличий размещения рубежей лесочекополос является поконтурно-дифференцированная взаимопараллельность и прямолинейность, необходимые для соблюдения условий гона техники. При этом главное отличие состоит в совместной развернутости лесочекополос и к обобщенному ветровому и к склоновым направлениям. Основными склоновыми условиями, влияющими на размещение лесочекополос, являются экспозиция и крутизна (фиг.19). Направление обобщенного вектора 33 вредоносных ветров (фиг.6) обозначается на плане (фиг. 17-19) относительно стран света, определяется по метеоданным "розы ветров" на данную местность осреднением направлений векторов с выделением влияний наиболее опасных ветров. Межполосные расстояния устанавливаются отдельно (осреднено по прямым склонам) для чекополос, по гидрологическим расчетам, а лесополос по их высотности. На участок создаваемой лесочекополосной системы берется наименьшее расстояние из двух определенных.

Особенность линейно-ступенчатой конструкции (фиг.4) обеспечивает лесочекополосе прямолинейное прохождение склонов сложного рельефа при продольном наклонении трассы до 7^o и более. Как следствие крутизна склоновых участков мелиорируемых территорий при этом допуске может составлять 10^o и более. Условие, ограничивающее наклон трасс, является строительным. Вводится с целью сокращения частоты перемычковых сочленяющих обвалований (8) и удлинения чековых емкостей. Длина земляной корытообразной чековой емкости или "чековой ступени" 15 (фиг.1) определяется по формуле 6:

где 1) h глубина выемки или высота наполнения; 2) h' высота насыпки днища; 3) a ширина днища (23); 4) a уклон по продольной оси чека (3); 5) b уклон по поперечной оси чека (5). Для ситуации: h=1,1, h'=0,3, a=4,0, b=8^o, a= 7^o; получаем d=8,1 м. Для: h=1, h'=0; a=5, b=1^o, a=0,5^o; имеем d=103 м.

Пахотные склоны крутизной более 10^o встречаются не часто даже в горной местности. На возвышениях равнинных зон распространение склонов крутизной более 8^o составляет менее 1% от общей площади пахотных земель. Поэтому практически можно считать, что увеличение крутизны склонов не является препятствием для строительства лесочекополосных систем.

Склоны крутизной более 10^o обусловливают увеличение строительных издержек, а пологость склонов (менее 2-1^o) сокращает стокообразование, и при определенных почвенно-климатических и рельефных условиях отпадает необходимость в создании чекополосного компонента. Однако, при современной обесструктуренности почв стокообразовательные процессы на затяжных пахотных склонах, даже на легких почвах, становятся малопредсказуемыми. Разрушительные, эродирующие потоки и паводки возникают в непредвиденных местах. Поэтому следует считать эффективным в противоэрозионном и влагозарядковом отношениях строительство лесочекополосных сеток, начиная от крутизны склонов 1^o-0,5^o (исключение водоразделы).

Если обобщенное ветровое направление (33) можно считать постоянным для достаточно обширной территории, то склоновые векторы существенно и часто изменяются на относительно малой протяженности в пределах даже десятков метров. Поэтому для обеспечения условия развернутости лесочекополос при взаимопараллельности и к ветровому, и к склоновым направлениям, выделяют на мелиорируемом массиве участки "склоновых разностей" (либо просто "склоновые участки") 66 (фиг. 19), с обобщенным склоновым вектором по каждому участку 33' (фиг. 17-19) и с общим по массиву ветровым вектором 33. Этот прием поучасткового обобщения векторов упрощает строительство, позволяет создавать более крупные рабочие участки, удобные для использования техники, сокращаются поворотные препятствия.

Обычные применяемые полезащитные лесополосы размещаются поперек вектора вредоносных ветров (фиг. 8, 16), а стокосборные сооружения поперек склона (фиг. 9, 5, 16). По п. 2 изобретения каждая лесочекополоса системы должна быть развернута и к ветровому и к поучастковому склоновому вектору (фиг. 10, 17), с отклонениями от поперечности на углы (31', 31''), близкие (±15^o) к величине a/2, т.е. половине угла ориентационного различия (43) a, который не бывает больше 90^o (фиг.12). Поэтому в случаях максимального угла различия (a) между направлениями склонового и ветрового векторов, углы подхода (61', 61'') (b′, β″) векторов к лесочекополосе будут близкими к 90^o/2=45^o, так как α/2+β= 90^o (фиг. 10) (формула 6'). Такие предельные величины углов подхода (61', 61'') векторов (33, 2) разнят, согласно построений фиг.13, фиг.15, и графика фиг.14, посклоновое (51) и поветровое (50) межполосные расстояния от прямого расстояния (48) на величину поправки 47, составляющей 29% от прямого межполосного расстояния. Теоретическая величина поправки (d') вычисляется по формулам:

где l поветровое, либо посклоновое межполосное расстояние (50, 51); h' прямое межполосное расстояние; α угол ориентационного различия; a/2 - углы разворотов (31, 31''); П процентное значение поправки.

На фиг.15 показаны примеры организации территории полей при максимальном угле ориентационного различия a=90^o. В первом случае известного раздельного размещения размеры пахотного участка ограничиваются по длине и ширине допусками межполосных (55) и межлесополосных (56) расстояний. Во втором примере при лесочекополосной организации защит ограничена только ширина участка, длина его может доводиться для большинства случаев до оптимальной (фиг. 17-19); ограничивают длину только экспозиционные условия крупных форм рельефа. На чертеже рабочего участка показаны компенсирующие уменьшения (59, 60) ширины участка, максимальное (59) на 29% (угол ориентационного различия 90^o), а для среднего угла ориентационного различия (a=45^o) на 8% (60). Для случая: a= 45^o, h= 300 м, имеем d'=24 м, т.е. 8% от 300 м. Незначительное уменьшение (60) ширины рабочего участка (58) позволяет оптимизировать длину гона по основным мехработам (39), при этом мелиоративно-защитные функции не снижаются (фиг. 7), а относительно увеличиваются; в частности за счет более полного задействования функции группы "ориентационных" линейных противоэрозионных агротехнических мероприятий, так как во втором варианте (прим. 2) ориентационной осредненности, указанные агротехнические мероприятия (полосное размещение посевов, создание неровностей, борозд, валиков, гребней, размещение рядков и устройств кулис) действуют и в ветрозащитном и в противопаводкоэрозионном отношениях, а в первом варианте (прим. 1) действие их преимущественно одностороннее.

На фиг.7 показано влагосберегающее преимущество, возникающее от развернутости 31 к горизонталям 13 длинной стороны рабочего участка 38. Образуемые по направлению вспашки 39 линейные неровности, напаши, борозды собирают сток и смещают его 40 в сторону от направления склона 2; от этого линии добегания струйчатого стока 40 удлиняются, снижается общий уклон по линиям стока и лавинный эффект, это увеличивает стокопоглощение почвенным покровом.

Создание лесочекополосных систем на массивах сельскохозяйственных угодий включает гидротехнические и лесомелиоративные виды работ. Лесомелиоративные работы начинают с изучения природных условий и древесной растительности данного ареала. Изучаются возможности ввода наиболее ценных экзотов. Выбираются породы, сочетающие набор необходимых функциональных и жизнеобеспечивающих признаков.

Отзывчивость к обрезке является непременным функционально необходимым породным признаком для осуществления приема обрезочного заужения-уплотнения крон, что обеспечивает высотность и устойчивость древостоя. Другими существенными признаками можно считать высокорослость, теневыносливость, естественную плотнокровность и прямоствольность, устойчивость к почвенно-климатическим неблагоприятствиям.

По отдельному ряду обсадки лесочекополосы, как правило, вводится одна или две породы. Породный состав назначается согласно почвенным и рельефным особенностям. По участку облесения вводится межполосное чередование нескольких (5-7) пород, это вносит ряд известных преимуществ. По каждой породе устанавливается обрезочно создаваемая (предварительно расчетная) ширина кроны деревьев ряда, параметр A. Величина параметра лежит в границах 1-2 м. Определяются и сравнительно уточняются значения параметра от особенностей влагопотребности влагообеспеченности, светлолюбивости-теневыносливости, отзывчивости к обрезке, характера ветвления, возможностей уплотнения крон. Заужение до 1 м необходимо в особо засушливых условиях полупустынных климатических зон, с количеством осадков 200-300 мм.

Размер порядового шага посадочных мест определяется по формуле (10), d= A+V, где V расчетный размер межкронового промежутка. Величина V задается в процентном выражении от установленной величины A, изменяется в пределах 100-50% Через поддержание обрезкой в процессе эксплуатации полных порядовых межкронных просветов повышаются функции: аэродинамическая (обеспечивается просветностью, продуваемостью полога ряда); биологические (от снижения давления воздушного потока уплотняет кроны и улучшает развитие травостоя залужения днищ). В процессе эксплуатации лесочекополосы установочный размер межкронного промежутка корректируется по данным опытных наблюдений результатов продуваемости.

Деревья 1 по лесочекополосам (фиг. 1) высаживаются в виде однорядно двусторонней обсадки земляного полотна чекополосы, согласно данным определения шага посадочных мест (d), после завершения работ по созданию земляных полотен чекополос. Ряды располагают (фиг.1) в непосредственной близости от обвалований 9, 10 и выемок 19, на расстоянии 0,3 м от их наружных кромок.

Посадочный материал преимущественно представляют двух-трехлетние саженцы. Деревца тщательно отбираются. На прямых с хорошо выраженной лидерностью стволиках не должно быть раздвоений проводника, скелетные ветви должны иметь подчиненную выраженность.

Основным мероприятием технологии создания защитного древостоя является придание кронам узкопирамидальных форм минимально необходимых диаметров обрезочными приемами и подбором необходимых породных признаков. При высокой естественной зауженности крон количество обрезочных работ сокращается, минимизируется.

Первые годы обрезка ведется вручную, формируется штамб высотой до 2 м. В последующем укорачиваются ветви первого порядка, до высоты 6-8 м применением садовой обрезочной техники. На еще большую высоту рабочие с электропилами поднимаются с использованием автовышки. Основные условия формирования крон, поддержание установочного минимально необходимого диаметра и уплотнение, выполняют путем чередования двух видов обрезочных действий: глубокое укорачивание ветвей на 3-х летнюю древесину; стрижки крон на 1-3-летние побеги. Последовательное применение указанных действий вызывает умельчение-загущение побегов, замедление поперечного прироста и усиление вертикального развития. Для повышения производительности обрезочных работ и заготовок веточного корма необходимо создание спецмашин. Более подробные сведения по созданию древесной обсадки лесочекополосы имеются в описании способа создания полезащитных лесополос патента России N 1831266.

Корневые системы защитного древостоя лесочекополос располагаются в четырех зонах: 1) под залужениями днищ чеков; 2) под насыпками обвалований и откосами выемок; 3) под закраечными полосами водного питания древостоя (фиг. 1, 2) (14); 4) по примыкающим с двух сторон полосам пашни обоюдного с посевами влагорасхода. Днища чеков залужаются под сенокошение, распределение получаемой глубокой влагозарядки от стока регулируется скашиваниями травостоя. По закраечным полосам водного питания ведутся влагосберегающие почвообработки. Ширина этих полос с возрастом древостоя в засушливых зонах расширяется, доводится до 3 м и более при необходимости повышения влагообеспеченности деревьям обсадки.

Эффективное влагосберегающее и влагонакопительное действие производят снегозадерживающие кустарниковые кулисы (фиг.2, 3) (20). Кулисы высаживают одновременно по двум закрайкам лесочекополосы, либо размещают совмещенно с древесным рядом. Увеличивая по примыканиям зимнюю влагозарядку кулисы снижением скорости ветра, уменьшают физиспарение по полосе. Кроме того, кулисы улучшают ветроломную конструкцию лесополога, усилением турбулентности повышают мелиоративную функцию.

Ветроломная эффективность древостоя лесочекополос обеспечивается не только высотностью и продуваемостью, но в значительной мере зависит от величины угла подхода (61'') полосы к вектору вредоносных ветров (33). В силу конструктивных особенностей чекополосы и найденных по изобретению приемов для осредненно ориентационного размещения лесочекополос, удается обеспечить повсеместно достаточную развернутость лесочекополос к векторам ветров и склонов.

Условия строительства одиночной чекополосы, как стокосборного гидротехнического сооружения, даны в описании ее патента, в данном описании чекополоса охарактеризована сведениями об устройстве прототипа и схематическими чертежами (фиг. 1-4).

Способ создания лесочекополосных систем совместной ветрозащиты и стокорегуляции иллюстрируется примерами исполнения (фиг. 17, 18, 19) трех фрагментов лесочекополосных систем по различному рельефу местности.

Фрагменты изображены в масштабе плана 1:10000. Рельеф изображен горизонталями, сечением 5 и 8 м. По территирии первого фрагмента (фиг.17) рельеф представлен прямыми склонами, не имеет пересеченности. Сочетание противоположных экспозиций склонов позволило принять по массиву один обобщенный склоновый вектор (33). Поэтому ориентация лесочекополос по массиву является одной, достаточно развернутой и к обобщенному ветровому (33) и к склоновым векторам 2. Общее для массива прямое осредненное межлесочекополосное расстояние 48 вычислен по формуле (10):

от исходных осредненных значений параметров: a=4 м, h=0,7, h^Δ0,2, m=1,2, α=78^o, D=18 мм. Прямое межполосное расстояние 197 м выдержано строительством по массиву.

Осредненное посклоновое межполосное расстояние (51) l_ср определяют из вычислений по тем же значениям параметров по формуле (11):

Межполосное (прямое) расстояние отличается от посклонового на 57 м, т.е. на 22% Значение угла поветрового и посклонового ориентационного различия (a= 78^o) определено, как среднее арифметическое из нескольких измерений по чертежу склонового участка (фиг.17). Поэтому посклоновые 51 и поветровые 50 расстояния, взятые с плана (фиг.17), отличаются от вычисленных по осредненным данным допустимо.

Значение параметра D определяют по данным гидрологических обследований, а значение h по данным почвенных обследований. Величину параметра a (ширина днищ) уточняют по конкретным участкам строительства для мест значительных отклонений l от l_ср. Частные величины параметра a вычисляют по формуле 12:

В соответствии с разностью l-l_ср днища чеков расширяют, либо заужают относительно среднего расчетного значения a=4 м, по отдельным чекам с учетом допусков отклонений.

Поветровые межполосные расстояния 50 по фрагменту 1 не превышают 270 м, что обеспечивает достаточную ветрозащиту при высотности древостоя 14-20 м, которая обеспечивается способом создания лесополос. Согласно известных положений, ветрозащита достаточна, если l<20H.

Особенностью прохождения лесочекополосной системой прямых склонов является неограниченность протяженности рабочих участков, при достаточной поветровой и посклоновой обеспеченности ориентационных условий, т.е. развернутости.

Второй фрагмент лесочекополосной системы (фиг.18) представлен на лощинно-балочном рельефе. Рельеф имеет среднюю степень расчлененности. Лесочекополосы массива расположены под двумя ориентациями, что обусловлено выделами площадей смежества "склоновых участков" (66, 66''). Линия разделения участков "склоновых разностей" проведена по тальвегу балки 66. Склоновые участки приурочены к крупным формам рельефа, мелкие лощинные формы обобщены. Равенство прямых межлесочекополосных расстояний соблюдено по склоновым участкам и массиву в целом. Кроме этого, лесочекополосы состыкованы по тупым углами. Вследствие приуроченности линии стыковки 66 к тальвегу она не везде развернута одинаково к стыковочным лесочекополосам и поэтому не все лесочекополосы состыкованы. Прямые межлесочекополосные расстояния рассчитаны осредненно, как в предыдущем, по формуле (10). На участках выпуклых склонов (фиг.27), где сток рассеивается, и поэтому поступление стока уменьшается, днища чеков заужают, относительно среднерасчетного, принятого на массив значения. Конкретные поучастковые строительные значения ширины днища для непрямых склонов вычисляют по формуле (13):

На участках вогнутых склонов (68' фиг.18), где сток усиливается формой склона (фиг.26) настолько, что одним расширением днищ невозможно обеспечить регулировку стокосбора, вводят дополнительные лесочекополосы (67, фиг. 18, 19). Расчеты ширины днищ чеков ведут по формуле (13).

На ветроударных межлесочекополосных участках выпуклых склонов (фиг. 18, 19) усилена ветрозащита строительством дополнительных полезащитных лесополос (65) патента РСФСР N 1831266. Число рядов зависит от натурных конкретных условий и хозяйственных надобностей.

На третьем фрагменте, фиг. 19, иллюстрируется прохождение лесочекополосной системой сложного рельефа глубокой балки, с крутизной склонов до 9^o. Соблюдение условий системного размещения лесочекополос, развернутость к склоновым и ветровому вектору с учетом строительных и эксплуатационных особенностей размещения (формировки рабочих участков), проведено дифференцированно, через выделение склоновых участков, в данном случае трех участков склонов балки (66, 66'', 66''). Контуры склоновых участков сформированы преимущественно из прямых линий, равноразвернуто к состыковываемым лесочекополосам. Приемом обеспечивают равенство межполосных расстояний по смежным склоновым участкам, это видно из построений фиг.23, 24. По участку днища балки допущена стыковка лесочекополос под острыми углами, что вызвано крутизной склонов балки, необходимостью снижения продольных наклонений трасс. Рабочие участки по балке в большинстве имеют достаточную протяженность по длине гона.

Стыковки лесочекополос под тупыми углами обеспечивают сокращение дополнительных заездов техники по обработке остаточных клиньев (75, фиг. 20-24). Из двух известных способов передвижения техники на поворотных препятствиях, петлевой 71 и круговой 72, изобретением, согласно графических построений фигур 20-22, принят круговой способ передвижения. При углах поворота 70 меньше 90^o, площади остаточных клиньев резко сокращаются.

Согласно формул (1, 2):

увеличение площадей остаточных клиньев (S_ок) 75 и секторов круговых перемещений (S_кп) 76, зависит не только от величины угла поворота (α) трассы, но в большей мере от радиуса (R) 74 "стыкующей дуги". Поэтому величину радиуса устанавливают минимально необходимой для обеспечения круговых перемещений почвообрабатывающей техники (по отдельному источнику R=70 м). Определяют радиус экспериментально. Участки стыковки при строительстве выполняют в виде дуги, с целью предопределения способа передвижения техники на поворотных препятствиях. Стыковка лесочекополос под разными углами подхода (a, β) (фиг.24) также обуславливает образование остаточных клиньев 75 (фиг. 24), кроме этого возникает дополнительный рабочий участок 80.

В условиях повышенного стокообразования, где лесочекополосы необходимо размещать часто, через 50-200 м и где хозяйственные условия позволяют заниматься трудоемкими работами, древесную обсадку целесообразно на отдельных массивах создавать из отзывчивых к обрезке пород плодовых деревьев, грецкого ореха, груши, яблони, а также пород медоносов, к примеру липы.

Устройство "лесочекополоса", как сочетание, сохраняет конструктивные признаки и функции слагаемых объектов, при этом приобретаются и новые качественные свойства. Через взаимоусовершенствования исходных объектов создается более высокая технико-экономическая эффективность лесочекополос.

Многообразие назначения и условий применения затрудняют возможности полной подробной оценки эффективности использования как одиночной лесочекополосы, так и составляемых из лесочекополос защитных систем. В тех случаях, когда образуется сток осадков и климат засушлив, лесочекополоса усовершенствует полезащитную лесополосу через обеспечение влагозарядки древостою. В засушливых условиях превалирует ветрозащитное назначение сочетаний. В условиях избыточного увлажнения усовершенствованием обсадки лесочекополосы повышают осушающие воздействия залужений днищ на грунты стокосборных чековых емкостей.

В большинстве случаев использования (в сельском хозяйстве) лесочекополос функционируют эффектней чекополос и в мелиоративных отношениях, и в хозяйственных, как более продуктивные сенокосно-лесные угодия. Лесочекополоса, обеспечивая более лучшие (через повышение освещенности) условия для развития травостоя залужений чеков, снижает опасность заболевания днищ. Таким образом мелиоративные воздействия лесочекополос подразделяются на преимущественно стокорегулирующие и совместные с ветрозащитой.

Предложенный изобретением способ создания лесочекополосных систем совместной защиты обеспечивает следующие преимущества относительно аналогичных технических решений:
1) пахотные рабочие участки полей и участки других сельхозугодий имеют эффективную для использования техники и выпаса скота удлиненную трапецеидальную конфигурацию, равнонадежно обеспечивают обоюдной ориентацией сторон совместную защиту от вредоносных проявлений ветров и эрозии (водной) почв;
2) уменьшаются потери сельхозугодий под сооружениями;
3) повышается эффективность защитных агротехнических мероприятий;
4) устраняются локальные полесополосные "ветровые коридоры" поконтурного способа размещения лесополос.

Как мелиоративное устройство, лесочекополоса находит область главного применения в способе создания систем совместной ветрозащиты и стокорегуляции на обрабатываемых и других сельскохозяйственных склоновых землях. Здесь вскрываются основные резервы эффективности лесочекополосной мелиорации, так как большая часть территорий (65%) нуждается в совместной защите.

Работы по гидрологическому картографированию (M 1:25000) сельскохозяйственных земель сложны, но необходимы для разграничения территорий по мелиоративной предназначенности. Без выявления мест целесообразности стокосбора невозможно вести правильно работы по зонированию и созданию защитных систем.

Мелиоративные воздействия лесочекополосных систем территориально подразделяются на локальные межполосные (местные) и интегрируемые - региональные. Первые (достаточно изучались) заключаются в снижении скоростей ветров и в стокосборной стокорегуляции по межполосным участкам. Вторые состоят в зональных преобразованиях и смягчениях негативных степных климатических особенностей за счет интеграции мелиоративных (физических) проявлений отдельных лесочекополос на большой протяженности. И локальные, и региональные воздействия полосных облесений регулируются частотой размещения полос по системам и высотностью древостоев.

По данным публикации, "Лесные полосы и урожай", А.Р.Константинов, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1974 г. составлена формула увеличения урожайности от лесочекополосной полезащиты на межлесочекополосных участках:

где Δq увеличение урожайности, выражение; h_в поветровое межполосное расстояние; H высота древостоя; K коэффициент влияния ажурности-продуваемости; a ширина лесочекополосы; Y_с средняя урожайность зерновых, ц.

Согласно формулы (14), агрономическая эффективность лесочекополосной мелиорации в засушливых условиях находится в прямой зависимости от высотности (H) защитного древостоя и в обратной зависимости от межполосной удаленности (h_в). Согласно эмпирического коэффициента 84/Y0,9c

при H=20 м, Y_с=16, h_в=250, a-15, K=1,2, имеем Δq60% а при Y_с=14, получается Δq=72%
Повышение урожайности за счет прямых стокорегулирующих воздействий лесочекополосных систем менее значительно, составляет 15-25%
Высокие показатели повышения урожайности от ветрозащиты связаны со способом создания древесной обсадки, который позволяет выдерживать проектную высотность древостоя и получать обрезкой необходимую конструкцию ажурности для оптимальной продуваемости 30-50% обеспечивающей максимально возможное гашение скоростей ветров.

Защитные лесочекополосные системы в комплексе с агротехническими и оргохозяйственными мероприятиями предотвращают водную и ветровую эрозию почв. Однако без лесочекополосных систем другими сочетаниями мероприятий этого достичь нельзя. Незаменимость лесочекополосных систем на склоновых землях обусловлена предотвращением ими эффекта лавинности в характере воздействий воздушных и водных потоков. Достаточно часто размещенные лесочекополосные барьеры "подстилающей поверхности" гасят приземные скорости даже ураганных ветров. Разрушительные действия водных потоков лесочекополосные системы сокращают дроблением длины склона, основного интегрирующего фактора условий водной эрозии.

Особо примечательно обстоятельство гидрометеорологического воздействия лесочекополосных систем на обширных засушенных территориях, оно заключается в том, что воздушные потоки при прохождении каждой полосы теряют часть кинетической энергии, этим снижаются скорости потоков, сечения их расширяются и в вертикальном направлении, от подъема воздушных масс и их охлаждений, подпитываются облака, что увеличивает осадки, столь необходимые в степи.

Известны и другие климатоулучшающие влияния полосных облесений. Летом деревья охлаждают воздух, а зимой обогревают его, чем снижается сезонная температурная контрастность, т.е. климат смягчается.

Сельскохозяйственная эффективность создаваемых лесочекополосных систем совместной защиты обзорно определяется от полезащитных воздействий также через среднегодовой сельскохозяйственный доход (П_S) от сети сооружений по формуле (15):

где S площадь мелиорируемой территории (га); h_в, l_в - средневзвешенные по площади, межполосные поветровые расстояния: h_в - между основными лесочекополосными; l_в между дополняющей сетью; H_i средневзвешенная по времени и площади высота древостоев; a - ширина лесочекополос; Y_с урожайность (зерно) по открытому полю; 84/Y0,9c

коэффициент (эмпирической) зависимости увеличения урожайности от изменений величин H, h; Ц средняя цена 1 ц урожая (10 руб, 1986 г. ); K коэффициент воздействия ажурности древесного полога; p отнесенные на год издержки по 1 га лесочекополосы; d дополнительный доход от реализации древесины, сена, веточного корма и другое; d' дополнительная прибыль от стокорегуляционных, противодефляционных и других площадных мелиоративных воздействий.

Поветровые межполосные расстояния h_в, l_в можно выразить через прямые межполосные расстояния () и sin углов подхода ветровых векторов к лесочекополосам, посредством формул (16, 17):
(см. фиг. 13, 27).

Тогда выражение () преобразуется в () и формулу (15) можно представить в другом виде, формулой (15'):

где β_h и β_l углы подхода (61'') к лесополосам ветровых векторов (33) основной и дополнительной защитных сетей (фиг. 16, 17).

Согласно формул (15, 15') доход от полезащитной лесомелиорации возрастает пропорционально увеличению высотности (H_t) защитных насаждений, от сокращения поветровых межполосных расстояний (h_в, l_в) и увеличения углов подходов ветров (β_h, β_l). Устойчивое высотное развитие древостоев в степных условиях ограничивается дефицитом влагообеспеченности. Поэтому, собирая воды склонового стока, лесочекополосы создают влагозарядку, чем повышают высотное развитие деревьев. Формулы (15, 15') дают возможность, сравнивая с аналогами, экономически оценивать особенности заявленного способа размещения лесочекополос. Лесочекополосы, по изобретению, размещают не поперек обобщенного вектора ветров, а под условием 90^o- α/2 (фиг. 10); поэтому для сравнительных исчислений прибыли (П_S) по формуле (15) параметры взаимоудаленности полос берут поветровыми (h_в, l_в), а по формуле (15') учитывают влияние углов подхода (b_h, β_l). Лесочекополосная система размещения линейных элементов защитных сооружений исключает известное подразделение полезащитных лесополос на основные продольные, и вспомогательные поперечные. Обусловлено это тем, что основное снижение урожайности дают суховейные ветры, имеющие (преимущественно) однонаправленность с другими вредоносными ветрами, дефлирующими, метельевыми, поземковыми. С другой стороны, известно, что повышать эффективность мелиорации наиболее целесообразно уменьшением параметра межполосных отстояний (h) до 100-70 м. Кроме этого, вспомогательные поперечные лесополосы 63 (фиг. 16, 17) сокращают длину гона и поэтому увеличивают затраты по использованию техники. Учет изложенных доводов и анализ математического соотношения (1/h+1/l) формулы (15), при, например, h=100, l=2000 м, убеждают в том, что необходимость в поперечных полосах отпадает для большинства территорий. Однако выражение 1/l_в в формуле (15) сохранено и может быть использовано для учета влияния сохраняемых на первое время лесополос 63 (фиг.17) заменяемых систем, либо создания в исключительных случаях дополнительной сети для гашения не суховейных, а других опасных ветров поперечной направленности.

Известно, что от уменьшения угла подхода ветров к лесополосам снижается защищенность полей (фиг.28) и согласно формулы (15') снижается сельскохозяйственная эффективность защитной системы (П_S). В отличие от известного, поконтурного лесочекополосный способ создания систем ветрозащиты и стокорегуляции позволяет устанавливать прямые () межполосные расстояния скорректированными от углов подхода ветров по формуле (16). При этом обобщенную исходную величину поветровых расстояний h_в задают в необходимом для обеспечения защиты интервале (100-400 м). Ориентационный и другие приемы лесочекополосного способа размещения рубежей исключают расположение лесочекополос под острыми углами к вектору суховейных и других вредоносных ветров. Оценка полезащитной эффективности заявленного способа размещения лесочекополос по перечисленным преимуществам произведена расчетно по фрагментам (фиг.16, 17) организации территории известного и заявленного способов. Для расчетов использовалась формула (15). Сравнительные вариантные результаты расчетов и другие показатели представлены в таблице.

Расчеты проводились в ценах 1986 г. Для вычислений по формуле (15) брались следующие значения по параметрам: Y_с=16 ц/га, Ц=10 руб, a=14 м, d=0, d'= 0. При Y_с= 40 ц/гa (строка 14), снижается ветрозащитная функция (строка 9, графы 13, 14).

Табличные данные строк 1, 2, 6, 7 составлены по сравниваемым системам с обзорной целью на условии фрагментов фиг.16, 17 для двух вариантов (33, 33'') углов подхода суховейных ветров (61'') к основным (62, 64) и вспомогательным (63) лесополосам.

Агроэкономическая эффективность работы сравниваемых защитных систем складывается от воздействия многообразных факторов, среди которых заявленный способ обосновывается ориентационными условиями размещения лесочекополос. Величина угла подхода (61'') обобщенного вектора суховейных ветров (33) по известной поконтурной системе меняется в пределах от 0^o до 90^o, а для предложенной лесочекополосной системы, от 45^o до 90^o согласно формулы 6' (фиг. 10). Вследствие этого средние углы подхода ветров по системам неодинаковы (строка 3, 8), и средние поветровые расстояния неодинаково разнятся от прямых межполосных расстояний. Для поконтурной системы средний угол подхода составляет 45^o, а для лесочекополосной системы 68^o. Это преимущество по развернутости лесочекополос к вектору суховейных ветров обеспечивает более высокую прибыль (графа 13 строка 3, 5, 8, 10) от повышения урожайности на защищенных полях. По осредненным данным за счет ориентационных условий разница в повышении урожайности между системами составляет 31% При малых углах подходах суховейных ветров, например 15^o (фиг. 16, таблица, строка 4), противоветровая защищенность поля известной поконтурной системы по локальному участку может резко снижаться (графа 7, строка 4, для сравнения строка 13), что недопустимо для системы. При этом особый вред по ветроударным участкам приносят дефлирующие ветры при пыльных бурях. Повсеместная обоюдная развернутость стационарных лесочекополосных рубежей к вектору суховейных ветров и склоновым векторам предопределяет более полное функциональное сочетание ветрозащитных и противоэрозионных (водн.) комплексов агротехнических мероприятий. В известных системах противоэрозионной организации территории, группа агротехнических мероприятий с линейным прохождением операций, повторяет противоветровое, либо стокорегуляционное размещение длинных сторон рабочих участков полей, и поэтому мелиоративное воздействие противоэрозионных приемов получается преимущественно односторонним.

Прием обрезочного заужения уплотнения крон древесной обсадки лесочекополосы не только повышает освещенность травостоям залужений чеков. Через заужение крон в засушливых условиях степных зон достигается увеличение высотности и устойчивости древостоя. Кроме этого, через прорезку межкронных просветов создается продуваемость, тоже обеспечивающая повышение ветроломной функции (K коэффициент воздействия ажурности, графа 10).

Отображенные на фиг. 16 поконтурные водорегулирующие лесополосы (62) оснащены стокозадерживающими обвалованиями, что обеспечивает от влагозарядки дополнительное развитие (таблица) древостоев (H_к=14+4=18). Лесочекополосы отличаются от обвалованных водорегулирующих лесополос тем, что древостои их получают еще и другое дополнительное вертикальное развитие (H_к=18+4=22; строки 9, 11, 12) от зауженности крон. В графе 9 таблицы выписаны условные (сравнительные) расчетные величины критических высот влагодефицитного угнетения древостоев (H_к). Вычисления для лесочекополос проводились по формуле (5), а для обвалованных водорегулирующих лесополос с сомкнутым древесным пологом по формуле (18):

где A' ширина лесополога (14 м); a ширина отвода земельной полосы под лесополосу (14 м); M_a слой суммарного годичного поступления влаги по полосе отвода (M_a=M₁+M₂); M₁ слой годичных осадков (400 м); M₂ слой от поступления стока; процентное выражение продуктивного влагорасхода от годичного влагоприхода по полосе a (40%); тоже, для полосы σ зоны распространения корней на пашню (40% ). Величина M₂ (386 мм) вычислена по формуле (4), от общего для всех вариантов h_ст=18 мм и условия l=.

Для вычисления H_к обвалованных лесополос по строкам 1, 2 брались следующие значения параметров: q=1; e=0,08; K_т=1300 мм, σ14 м, f1,8, M₂=386. Для вычисления величин H_к на лесочекополосные системы по строкам 9, 11, 12 использовались следующие значения параметров: q=1, e=0,08, K^т=1400 мм, s16 мм, A=1,5 м, d=2,8, a'=2 м, c'=8 м, M₁=400, M₂=675, П=2, K=30% По остальным строкам таблицы величина параметра H_к (графа 9) принята общей (18 м) по двум способам создания систем с целью выделения влияния углов подходов ветров (b).

По данным графы 13 таблицы, агломелиоративная прибыль возрастает от увеличения высотности древостоев (графа 9) и уменьшения межполосных расстояний (графа 3). В графе 12 выписаны суммарные денежные издержки создания и содержания сетей сооружений, отнесенных на 1 га пашни, они находятся в обратной зависимости от межполосных расстояний. В графе 14 показаны данные по уровню рентабельности. Высокая степень рентабельность лесочекополосной мелиорации обусловлена: строительной экономичностью, площадным характером распространения мелиоративного воздействия, автоматичностью работы сооружений. Строительству не нужны ценные стройматериалы, чекополосы создаются из подручного грунта, а древесные ветроломные устройства формируют корректирующими естественное развитие работами ухода. Строительные расходы, отнесенные на 1 га пашни (выписаны в графе 15), включают посадку деревьев с уходом до 3-х лет и создание чекополосного полотна. Незначительность строительных издержек обуславливает быструю окупаемость в 1-2 года, графа 17.

Показатели сельскохозяйственной эффективности лесочекополосных систем по таблице вычислены заниженными, так как не учитывались влияния параметров d, d' формулы (15). Это допущено с целью повышения наглядности в отличиях сравниваемых систем. Годичные неучтенные дополнительные доходности по отдельным источникам d, d', отнесенные на 1 га пашни, имеют следующие приближенные размерности (цены 1986 г.): 1) реализация древесины 10-20 руб; 2) реализация сена чеков, веточной зелени, пчелопродукции 10-25 руб; 3) увеличение урожайности от зарегулирования стока, 20-30 руб; 4) закрытие убытков от эродирования почвенного покрова 30 руб; 5) закрытие убытков от пыльных бурь и паводков (заносы и разрушения сооружения, уничтожение посевов, заиления и т. д. ) 30 руб. Перечислена только часть дополнительных источников, однако каждый из перечисленных источников в отдельности перекрывает сумму отнесенных на год расходов на создание и содержание сети сооружений по графе 12 таблицы.

Годичные отчисления на полное восстановление и уходные работы на 1 км лесочекополосы составляют 200 руб, и годовой доход только от реализации древесины на дрова с 1 км лесочекополосы тоже составляет 200 руб. Так что за счет реализации древесины можно окупить расходы мелиорации. При этом годовой выход древесины от лесополосно-лесочекополосных сетей в 2 раза превышает потребность сельского населения в топливе, а местное топливо используется выгодней привозного.

Годичная потребность в механизаторах и технике на уходные работы по содержанию лесочекополос составляют 100-150 человекодней и 80-120 тракторосмен на 1000 га пашни. Это означает, что в хозяйстве, имеющем 10000 га пашни, уход за лесочекополосной сетью сооружений может вести звено, состоящее из 3-5 человек механизаторов, имеющих 3-4 трактора.

Использование: сельское хозяйство, в частности защитные системы. Сущность изобретения: лесочекополосу размещают сетью на склоновых землях, стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение в сочетании с древесной обсадкой, выполненной как ветроломная полезащитная лесополоса. Лесочекополосные системы ориентируют развернуто и к направлениям склонов, и к обобщенному ветровому направлению, располагают параллельно, межполосные расстояния устанавливают усредненными по массиву либо по участкам, прокладывают дополнительные лесочекополосы по вогнутым склонам, а по выпуклым склонам устанавливают ветрозащиту. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 28 ил., 1 табл.

1. Лесочекополоса, включающая размещенное сетью на склоновых землях угодий стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение чекополосу в сочетании с древесной обсадкой, отличающаяся тем, что обсадка выполнена как ветроломная полезащитная лесополоса со сплошным просветом по междурядию, с прорезкой порядовых межкроновых просветов и обрезочным заужением крон до узкопирамидальных форм минимально необходимого диаметра. 2. Лесочекополоса по п.1, отличающаяся тем, что древесную обсадку создают из пород, имеющих узкопирамидальные кроны. 3. Способ создания лесочекополосных систем для совместной ветрозащиты и стокорегуляции на склоновых землях угодий, отличающийся тем, что лесочекополосы на склоновых участках ориентируют развернуто и к направлениям склонов, и к обобщенному ветровому направлению, располагают параллельно, межполосные расстояния устанавливают усредненными по массиву либо по участкам, прокладывают дополнительные лесочекополосы по вогнутым склонам, а по выпуклым склонам усиливает ветрозащиту созданием межлесочекополосных полезащитных лесополос, кроме этого, на сельскохозяйственных угодьях лесочекополосы состыковывают преимущественно под тупыми углами, стыковки выполняют дугой минимально необходимого радиуса, а контуры склоновых участков формируют преимущественно из прямых линий.