Каскадный способ сдерживания водяных потоков на пологих склонах Российский патент 2021 года по МПК E02B13/00 A01B79/00 

Настоящие технические решения относятся к области глобальных воздействий на природные процессы и, в частности на гидрогеологические.

Известна так называемая гофрировка местности - 1 (см. монографию Жака Греко), когда на пахотной площади нарезаются парные борозды с промежутком 1,5-2 м., с шагом по уклону 20-50 метров, а эти 18-48 метровые полосы пашни пускаются в севооборот, при этом соседние участки засеиваются разными культурами и в разные времена (то яровые, то озимые, то корнеплоды, то подсолнухи), а площадь промежутка между борозд не вспахивается и всегда остается необработанной. Это предложено учеными и широко освоено на западе с целью защиты почв от ветровой эрозии. Нарезаемые борозды в этом случае играют роль границ пахоты и препятствуют смыву гумуса при водяных потоках (ливневых или талых), в этом их основная цель. Известны и другие меры по защите от эрозии.

Известно, также, лимано-ячеисто-каскадное землепашество - 2 (см. патент №2708921), где для сдерживания воды талой и дождевой разбивают пахотную площадь на квадратные участки с устройством по периметру грунтового бортика, образуя как бы чашу, где и сдерживается вода и, только заполняя ее, переливаясь, устремляется потоком дальше, такие переливания случаются крайне редко по весне при бурном таянии снегов и при мощных ливнях, что случается в несколько лет один раз.

Вышеприведенные примеры относятся к территориям, освоенным человеческой деятельностью, и предназначено использовать в народном хозяйстве.

Однако в природоохранном значении задача состоит не только в обеспечении в сельском хозяйстве водопитания посевов и защите почв от эрозии, но в глобальном смысле в обеспечении сохранности воды на территориях как можно больше и на всей площади как освоенных так и не освоенных человеческой деятельностью, тем самым обеспечивая лучшие условия круговорота воды в природе.

Так, например, для не пахотных земель для сохранения вод на территориях предложен "Способ аккумулирования воды на склонах" - 3 (см. патент №2667727) по которому на всех территориях, не освоенных человеческой деятельностью, следует нарыть на склонах канавы (борозды) аккумулирующие воды.

С этой же целью настоящим решением и предлагается параллельно горизонталям на пологих склонах с крутизной до 8-10% не рыть канавы, а устраивать валы или земляные "гривы", (если так можно их назвать), в виде насыпи или нарытые в виде длинных небольших бугров (земляных валиков), или устраивать в виде земляных волн, параллельных горизонталям. Высоту этих грив можно рекомендовать 20-40 см, а волн -20 см, и располагать каскадами с шагом по уклону 10-50 м. При этом эти бугры (гривы) устраивать с земляной насыпью со скосом в сторону обратном направлению существующего уклона. И это позволяет сдерживать водяные потоки, образовывая при этом лагуны (попросту - лужи). При сильных ливнях водяные потоки, переливаясь, создадут каскад водопадиков, но это довольно редко (при мощных ливнях и бурном таянии). Вода в лагунах-ложбинах может находиться многие часы и даже несколько дней напитывая верхний слой почвы и происходит увлажнение территории, а далее инфильтруется вглубь, превращаясь в грунтовые воды, которые на долгие времена сохраняются на территориях и постоянно и постепенно подпитывают реки, способствуя их многоводию, препятствуя пересыханию и, следовательно, гарантируют обеспечение водой народного хозяйства.

Организация устройств, сдерживающих потоки, поясняется на рисунках:

на Фиг. 1 показано расположение в плане, где поз. 1 - грива (валик) различной длинны, поз. 2 - захлест по краям (закраина), поз. 3 - разрыв,

на Фиг. 2 даны сечения двух типов, где поз. 1 - грива (в сечении), поз. 4 - гребень гривы, поз. 5 - высота, поз. 6 - обратный пологий скос гривы, поз. 7 - образованная ложбина поз. 8 - валик.

на Фиг. 3, где поз. 9 - волны, поз. 10 - ширина водяного зеркала

На Фиг. 4, где поз. 11 - слой приподнятой не тронутой дернины, поз. 12 - земляная подштопка, поз. 13 - канава (может быть, может не быть), поз. 14 - растительный покров. Следует отметить:

Гривы (валы) выполняются участками различной длины цепью параллельно горизонталям. Между участками делаются проходы не менее 5 м. для связи каскадных зон, что особо оправданно при использовании территорий в качестве пастбищ. Это необходимо делать, чтобы не провоцировать их натаптывания, в любом месте, там, где и не надо.

Нарытие грив производят в виде скоб (в плане) и по концам делают трех-пяти метровые захлесты (закраины), образующие при затоплении лагуны (это длинные лужи).

Предлагаются для исполнения три типа сечений устраиваемых преград.

Первый - действительно в виде гривы с острым гребнем и могут выполняться либо подрывом слоя дернины (максимально не нарушая корневую систему, поднятого "земельного пирога"), с подштоптыванием земляной нагрунтовкой (подсыпкой), см. фиг. 4, либо земляной насыпкой (сгребанием) на заданную высоту со сглаживающей подсыпкой с уклоном в обратном направлению уклону местности. Такой профиль и позволяет образовывать как бы корыто для сбора воды.

Второй - в виде нарытого валика округлой формы. За валиком также может быть земляная насыпка, образовывая более широкую плотинку, большей устойчивости.

Третий - в виде волнообразного каскада округлой сглаживающей формы с вогнутостями (ложбинками), обычно небольшой высоты не более 20 см. Такой (третий тип) рекомендуется применять вообще при вертикальной планировки местности (пощади городских территорий, микрорайонов, дворовых территорий, скверов и парков).

Обычно вертикальная планировка предусматривается таким образом, чтобы все ливневые потоки с газонов, с придомовых территорий переливались через бордюр поступают на тротуары и дорожки, а с них на дорожные проезды микрорайонов, а далее на уличные дороги, скатываясь по уклону, или поступают в ливневую канализацию (если таковая имеется). Эта порочная практика, что и способствует затоплению улиц городов (такие катаклизмы происходят все чаще и чаще).

А настоящим предлагается коренным образом пересмотреть подход к осуществлению вертикальной планировки населенных мест, устраивая волнообразную планировку, что способствует сохранению воды на территориях и препятствует смыву гумуса. При этом в примыканиях газонов, травяного растительного покрова к бордюру тоже устраиваются ложбинки, которые заполняются водой и, постепенно переливаясь, уже осветленной, не загрязняя дорожки и тротуары.

Настоящее техническое решение, как и по патенту №2667727, можно прокомментировать следующим образом - зарубежье давно подобным занимается и это широко применялось в США, в 70-е годы внедрилось во Франции (см. монографию Жака Греко «Защита почв от эрозии»).

Согласно этой работе, нарезание почв применялось и применяется в странах Запада, в сельхозпроизводстве, но с другой целью (защита от эрозии почв), и делается это следующим образом: так, например, для защиты почв от эрозии предлагается на пахотном поле нарезать парные борозды параллельно в метре друг от друга, перпендикулярно наклону с шагом 20-30 м (парных полос). И эти образованные на пашнях широкополосовые участки предлагается вспахивать и засевать, соблюдая севооборот (яровые, пары, озимые и чередование культур - то колосковые, то корнеплоды, то кукурузу, то подсолнух), и это бы способствовало, некоторым образом, защите от ветровой эрозии. А борозды предназначены для обозначения границ этих пахотных полос, в том числе чтобы сдерживали бы смыв гумуса (это и есть основная цель мероприятия).

И все это делается на территориях, освоенных сельским хозяйством, а остальное без внимания. В нашем случае, наоборот, используются неосвоенные территории, и вместо нарезаемых борозд устраивают гривы, валы, сдерживающие воды и препятствующие смыву гумуса.

В нашем случае предлагается использовать как на освоенных сельхозпроизводством территориях, так и наоборот (и в основном) на неосвоенных территориях.

При этом подготовленные таким образом территории в последующем сплошь покрывается растительным ковром, а те ложбинки, периодически заполняемые водой, способствуют бурной растительности в этих зонах и тем самым представляют идеальные участки для покосов. Только это уже может обеспечить окупаемость проводимых мероприятий в последующем.

Итак, можно подытожить и подчеркнуть особую значимость предлагаемого:

Эти нарытые косы, гривы, валы не требует особых затрат.

И имеют ряд плюсов:

1. Водозадержание сохраняет значительный объем воды на долгое время на территории, аккумулируя ее в виде грунтовых вод.

2. Упрятав в почву (в грунт), значительные объемы воды в виде грунтовых вод, сохраняем эти объемы от испарения, исключая его на долгие сроки (месяца и даже годы, вероятно не менее 15% от всей массы).

3. Способствует постепенной постоянной подпитке рек, способствуя многоводью, спасая от пересыханий.

4. Снижает губительное воздействие от наводнений и весенних половодий.

5. Препятствует смыву гумуса.

6. Обеспечивает устойчивый подземный водозабор для нужд водообеспечения населения.

7. Позволяет организовывать покосы бурно растущих трав.

8. Способствует более рационально организовывать вертикальную планировку населенных мест и особо в городах.

Источники информации

1. Греко Жак. "Защита почв от эрозии", пер. с фр., М.: Лесная промышленность, 1983 г.

2. RU 2708921 С2 (Малафеев Е.Д.), 24.03.2016 г.

3. RU 2667727 С1 (Малафеев Е.Д.), 27.03.2017 г.

Изобретение относится к области глобальных воздействий на природные процессы и, в частности на гидрологические. Предлагается параллельно горизонталям на пологих склонах с крутизной до 8-10% с шагом по уклону 10-50 м устраивать земляные гривы в виде насыпи с острым гребнем, или нарытые в виде длинных небольших бугров (земляных валиков), или устраивать небольшие валы в виде земляных волн параллельных горизонталям. Высота земляных грив составляет 20-40 см, а волн - 20 см. Земляные гривы, небольшие бугры или небольшие валы располагают каскадами, устраивают с обратным уклоном к уклону местности, выполняют отдельными участками в виде скоб с закраинами в концах с образованием ложбинок. Это позволяет сдерживать водяные потоки ливневых и талых вод. Вода в ложбинах может находиться многие часы и даже несколько дней, напитывая верхний слой почвы, и происходит увлажнение территории, а далее вода инфильтруется вглубь, превращаясь в грунтовые воды. Все это идет на пользу и можно подчеркнуть те плюсы, которые имеются: водозадержание сохраняет значительный объем воды на долгое время на территории, аккумулируя ее в виде грунтовых вод; упрятав в почву (в грунт) значительные объемы воды в виде грунтовых вод, сохраняем эти объемы от испарения, исключая его на долгие сроки (месяцы и даже годы, вероятно не менее 15% от всей массы); способствует постепенной постоянной подпитке рек, способствуя многоводью, спасая от пересыханий; снижает губительное воздействие от наводнений и весенних половодий; препятствует смыву гумуса; обеспечивает устойчивый подземный водозабор для нужд водообеспечения населения; позволяет организовывать покосы бурно растущих трав; способствует более рационально организовывать вертикальную планировку населенных мест и особенно в городах. 4 ил.

Каскадный способ сдерживания водяных потоков на пологих склонах, включающий выполнение на определенных участках земной поверхности, ровной или пологой, параллельно горизонталям с шагом по уклону 10-50 м земляных грив с острым гребнем, или небольших бугров высотой 20-40 см округлой формы, или небольших валов с образованием общей плавной сглаживающей планировки, с устройством небольших вогнутостей, что способствует сбору вод; с устройством обратного уклона к уклону местности, выполняемых отдельными участками в виде скоб с закраинами в концах с образованием ложбинок, выполненных каскадами, с возможностью сдерживания водяных потоков ливневых или талых вод и образования луж для напитываемости водой почвы в этих местах и дальнейшей инфильтрации воды вглубь, в грунтовые воды.