Способ защиты склонов от водной эрозии Российский патент 2021 года по МПК A01B13/16 E02B11/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с водной эрозией почв на склонах и предотвращению роста оврага.

Уровень техники

Известен способ борьбы с эрозией почв на склонах, включающий создание водозадерживающих траншей с водопоглощающим материалом -керамзитом, расположенных вдоль горизонталей, нарезание под углом к траншеям кротовин заполненных соломой, а выше глубины заложения кротовин по горизонтали местности нарезают щели с одновременным разрушением плужной подошвы [1].

Недостатком данного способа является его трудоемкость по нарезанию и заполнению кротовин, его низкая эффективность на сложных склонах с различными крутизной и экспозицией рельефа, а также временность действия траншей и щелей из-за разрушения их последующими обработками почвы.

Известен способ закрепления вершины оврага, включающий засыпку привершинной части оврага дренирующим материалом, поверхности которого придают угол наклона к горизонту, равный углу естественного откоса этого материала с направлением обратным уклону местности, устройство водобойного колодца на дне оврага, через который водный поток отводится в слой дренирующего материала, расположенный на другой стороне оврага [2].

Недостатком этого способа является высокая материалоемкость по дренирующему материалу, что предполагает практически полную отсыпку им части ложа оврага, направленной вниз по склону от вершины, необходимость закрепления отсыпки почвой и посадками древесно-кустарниковой растительности, что предполагает длительный период его исполнения, невозможность замены дренирующего материала в случае его заиления.

Известен способ контроля эрозии почв на склонах, позволяющий увеличить проникновение поверхностных вод в более глубокие слои почв [3] путем создания террас шириной до 4 м, на склонах с уклоном более 6% и нарезки на террасах дренажных канав шириной 0,2 м и глубиной 1,0 м, которые заполняют до глубины 0,8 м от поверхности земли камнями диаметром 40-80 мм, затем до глубины 0,3 м от поверхности земли засыпают ровной галькой диаметром 10-40 мм, далее до поверхности земли - гравием диаметром 2-10 мм [3].

Недостатком данного способа является то, что перенаправленный в глубокие слои поверхностный поток вод, может вызывать поднятие уровня грунтовых вод, что будет неблагоприятно действовать на эрозионную устойчивость вершины и откосов оврага.

Известен способ борьбы с эрозией почвы на склонах, включающий создание параллельных земляных валков с расположением в них вертикальных экранов, созданных за счет заливки самозатвердевающего полимерного материала в щели, нарезаемые вдоль валков [4].

Недостатком данного способа является высокая стоимость используемого раствора полимерного материала, способного к затвердеванию, образование препятствий для внутрипочвенной миграции влаги и питательных веществ.

Наиболее близким техническим решением является способ защиты склонов от водной эрозии [5], включающий создание у вершины оврага дугообразной траншеи, расположенной по горизонтали местности, с водозадерживающим земляным валом и расположение в ней водоудерживающего экрана, заполненной неорганическим наполнителем из пластмассовых шаров со сквозными отверстиями, способный удерживать воду с дальнейшей постепенной фильтрацией ее в грунт, а поверх фильтрационным материалом [5].

Недостатком этого способа является применение синтетических материалов, которые требуют специального изготовления, помимо этого использование в качестве конструктивных материалов пластмасс устойчивых к изменению режимов влажности и температур повысит величину капитальных затрат на устройство предложенной защиты. Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является защита склонов от водной эрозии и предотвращение разрушения вершины оврага за счет перехвата поверхностного стока в период весеннего снеготаяния или выпадения ливневых дождей посредством создания задерживающего земляного вала и траншеи с откосом, защищенным от разрушения экраном из деревянного горбыля, и наполненной водоудерживающим органическим наполнителем -прессованными блоками из волокон кокосового ореха (койры).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- предотвращение роста вершины оврагов и предотвращение водной эрозии почв за счет зарегулирования поверхностного стока путем перехвата и перенаправление движения водного потока и увеличения объема водопоглощения,

- предотвращение перевода земель в категорию нарушенных. Технический результат достигается за счет перехвата поверхностного

стока путем устройства на его пути фильтрующей полосы и направления его движения в водопоглощающий органический наполнитель траншеи -прессованные блоки из волокон кокосового ореха (койры) размером 30×30×10 см, которые имеют высокую степень поглощения (~ в 14 раз больше своего веса), устойчивость к процессам разложения, что обуславливает длительность их срока службы, экологичность и которые, в дальнейшем, будут постепенно отдавать поглощенную воду в более глубокие слои почвы, сохраняя как вершину оврага от разрушения поверхностным стоком, так и улучшая водный баланс прилегающей территории.

Перед действующей вершиной оврага дугообразно на расстоянии, не допускающем осыпания вершины и безопасном для проведения работ, по горизонтали устраивается траншея с небольшой углубленной террасой вверх по склону. Вниз по уклону, рядом с траншеей устраивается земляной вал, за счет вынутой при проведении земляных работ нижних слоев почвы. Откос траншеи, ближний к земляному валу, укрепляется за счет укладки древесного горбыля так, чтобы верхний его край выступал над поверхностью земли на высоту водоудерживающего вала. Экран из горбыля будет предотвращать разрушение откоса и вала, задерживать сток поверхностных вод в сторону вершины оврага, переправляя его движение в фильтрующую (дренирующую) засыпку. Сверху на укрепленный откос и на дно траншеи укладывается термоскрепленный геотекстиль плотностью 150-200 г/м². На откос геотекстиль укладывается с таким расчетом, чтобы он покрывал полностью экран из горбыля и закреплялся за его стороной, прилегающей к стенке траншеи. Такой вариант расположения геотекстиля позволит продлить срок службы экрана из горбыля и защитит земляной вал от размыва и разрушения.

На дно траншеи насыпается слой песка в 20-30 см. Сверху над песком укладывается слой органического поглотителя - прессованные блоки из волокон кокосового ореха (койры) размером 30×30×10 см. Блоки из койры укладываются в шахматном порядке с зазором между блоками в 20 см (с учетом увеличения их объема во время первого намокания), после чего сверху до уровня поверхности земли насыпают слой фильтрующего материала - щебня размером фракций до 5 мм, которым покрывается и терраса перед траншеей.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что движение поверхностного стока перенаправляется при прохождении его через материал с высокой степенью фильтрации, вглубь траншеи, где улавливается органическим водопоглощающим наполнителем - койрой. Геотекстиль предотвращает фильтрацию водного потока в сторону вершины оврага, а наличие экрана из горбыля защищает от разрушения откос траншеи и водозадерживающий вал, что обеспечивает дополнительную устойчивость конструкции водному потоку.

Осуществление изобретения

Способ защиты склона от водной эрозии работает следующим образом. Поверхностный сток, стекая со склона, задерживается водоудерживающим экраном из горбыля 1 и валом 2, после чего через фильтрующий материал перенаправляется в траншею 3 (фиг. 1). Проходя через фильтрационный материал 4, поверхностный сток попадает в траншею 3 и в водопоглощающий слой 5 из органического наполнителя - прессованные блоки из волокон кокосового ореха (койры), уложенные на песчаной подушке 6. Дно и экран траншеи защищены геотекстилем 7 для предотвращения фильтрации.

За счет улавливания склонового поверхностного стока водопоглощающим материалом и последующей постепенной его фильтрацией значительно уменьшается эрозия почв в превершинной части оврага, что предотвращает увеличение его размеров.

Список использованных источников

1. SU №1644734, А01В 13/16, БИ №16 от 30.04.1991 г. Бондаренко, Ю.В., Калужский, В.А., Чуйков, А.А. Способ борьбы с эрозией почв на склонах.

2. SU №1720514, А01В 13/16 БИ №11 от 1992.03.23. Зыков, И.Г., Ивонин, В.М., Бастраков, Г.В. Способ закрепления вершины оврага.

3. ЕР 2112276, E02D 17/20, от 2009.10.28. Widomski, М., Pawlowski, L. Method fo control of soil erosion on slopes.

4. RU №886765, кл. A01B 13/16, БИ №45 от 1981.12.07. Кустарев, В.П. Способ борьбы с эрозией почв на склонах.

5. RU №2467543, А01В 13/16, Е02В 11/00 БИ №33 от 2012.11.27. Щедрин, В.Н., Васильев, С.М., Козликина, А.С., Щедрин, М.А., Васильева, Е.А., Васильев, В.В. Способ защиты склонов от водной эрозии.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с водной эрозией почв на склонах и предотвращению роста оврага. Движение поверхностного стока перенаправляется при прохождении его через материал с высокой степенью фильтрации, вглубь траншеи, где улавливается органическим водопоглощающим наполнителем - койрой. Геотекстиль предотвращает фильтрацию водного потока в сторону вершины оврага, а наличие экрана из горбыля защищает от разрушения откос траншеи и водозадерживающий вал, что обеспечивает дополнительную устойчивость конструкции водному потоку. Применение изобретения позволит предотвратить рост вершины оврагов и водную эрозию почв за счет зарегулирования поверхностного стока путем перехвата и перенаправления движения водного потока и увеличения объема водопоглощения. Применение экрана защитит склон от размыва и создаст препятствие движению воды вниз по склону, а также обеспечит дополнительную устойчивость конструкции. Койра поглощает большие объемы воды с последующей постепенной ее отдачей. Применение природных материалов в конструкции способствует сохранению экологических характеристик местности и улучшению состояния почв, не требует их утилизации после окончания срока службы. 1 ил.

Способ защиты склонов от водной эрозии, включающий создание у вершины оврага дугообразной траншеи, расположенной вдоль горизонтали местности, с водозадерживающим земляным валом, отличающийся тем, что нижняя по ходу склона стенка покрывается экраном из деревянного горбыля, а сверху него и по дну траншеи размещается термоскрепленный геотекстиль плотностью 150-200 г/м² с захлестом за край экрана, на дне траншеи устраивается фильтрующий слой из песка в 20-30 см, сверху водоудерживающий слой из прессованных в блоки волокон скорлупы кокосового ореха (кокосовая койра) размером 30×30×10 см, а сверху укладывается фильтрующий слой из щебня размером фракций до 5 мм.