Способ борьбы с эрозией почвы на склонах Советский патент 1990 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам перераспределения влаги на склонах.

Цель изобретения - повышение влагообеспеченности сельскохозяйственных культур за счет более равномерного перераспределения влаги на склонах, а также снижение загрязнения окружающей среды химическими средствами, используемыми при выращивании культур.

На фиг. 1 схематично изображен пример выполнения способа, план; на фиг. 2 - разрез А-А на фит. 1.

Поперек склона 1 с горизонтами 2 устраивают приблизительно параллельно его горизонталям водозадерживающие траншеи 3, заполненные водопоглощающим материалом 4, и кротовины 5, которые могут быть заполнены органическим материалом 6, например соломой.

Расстояние В между траншеями 3 определяют гидрологическим расчетом из условия перехвата ими стока, образованного таянием

снега или ливнями, с недопущением размывающих скоростей движения воды. Глубина закладки траншей 3 должна обеспечивать впадение в них кротовин, т. е. должно выполняться соотношение

я

Я,+//2

(1)

гдеЯт

глубина закладки водозадержи- вающих траншей, м;

Н - минимальная глубина закладки кротовин, м; Hz - максимальная глубина закладки

кротовин, м.

Исходя из технической характеристики принятого кротователя, определяют максимальную глубину закладки кротовин Hi, расстояние /2, проходимое кротователем во время заглубления рабочего органа от поверхности почвы до глубины //2, и расстояние /,, проходимое кротователем во время выхода рабочего органа на поверхность почвы с минимальной глубины закладки кротовин Н,

СП 4 1 3

ю

ОЭ

определяемой из условия сохранности кротовин при последующей сельскохозяйственной обработке поля (величину Hi можно принять на 10-30 см больше, чем мощность пахотного слоя).

Под углом а к горизонталям склона на склоне устраивают тупиковые безуклонные кротовины 5, которые для увеличения срока службы и улучшения водопоглощения можно заполнить органическим материалом 6.

a arcsin ,

l(/2+M

(2)

где а - угол между кротовиной и горизонталью склона, град.;

В - расстояние между водозадерживаю- щими траншеями, м;

t - ширина водозадерживающих траншей, м;

i - уклон поверхности склона.

Угол а рекомендуется в пределах 45- 60° из условия лучшего перехвата стока, так как опыт проектирования и строительства дренажной и собирательной сети, предназначенной также и для этих целей, показывает, что в общем случае она должна располагаться под возможно меньшим углом к горизонталям (в каждом отдельном случае этот угол определяется на основе анализа конкретных топографических, гидрогеологических и других условий). В то же время угол между кротовиной и траншеей меньше 45° нецелесообразен из технологических соображений.

Учитывая, что основной объем стока перехватывается водопоглощающими траншеями, поставленная цель достигается практически при любых значениях угла а (кроме конструктивно невозможных).

При таянии снега или при ливнях сток перехватывается траншеями 3, затем попадает в кротовины 5, из которых впитывается в почву.

Расположение кротовин в шахматном порядке с перекрытием их концов в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивает равномерное распределение влаги по почвенному профилю, причем разрежение кротовин вблизи водозадерживающих траншей компенсируется тем, что вода на этих участках дополнительно впитывается в почву непосредственно из самих траншей.

Таким образом, весь объем стока распределяется в почве непосредственно на склоне без сброса его в нижележащие элементы рельефа.

Способ осуществим, если кротовины одного ряда не впадают в водозадерживаю- щую траншею соседнего ряда. Кроме того, вода вблизи траншей впитывается в почву непосредственно из самих траншей, увлажняя почву на какое-то расстояние (как показывает опыт внутрипочвенного увлажнения, это расстояние зависит от водно- физических свойств почвы и может быть принято для средних по механическому составу почв равным 0,5-0,8 м, для тяжелых R и торфов 0,8-1,4 м). Поэтому целесообразно не доводить кротовины одного ряда до траншей соседнего ряда на расстояние а, которое характеризует зону увлажнения почвы траншей. По рельефным условиям способ выполним при соблюдении условия

10

(3)

где i - средний уклон поверхности склона

(поперек горизонталей);

а - зона увлажнения почвы траншей, м; Hz - максимальная глубина закладки кротовин вверх по склону, м; Н - минимальная глубина закладки кротовин вниз по склону, м. Формула (3) справедлива при любых зна- чениях угла а. Действительно, при любом значении угла а (фиг. 1)

/-/ц sina

(4)

25

Тогда расстояние между траншеями

0 2a+l+t (t+2a)+la-sina,,.

ь - -2(О)

Средний уклон поверхности склона (поперек горизонталей) и средний уклон поверх- 30 ности склона вдоль кротовины ia связаны зависимостью

in i-sina.

(6)

Кроме того , Яг-Hi , Нч-Н

,ИЛИ

(7)

.rJLDJIJ I.Q.,

Подставим (6) и (7) в (5) и получим i(t+2a)+(H2-Hl)

В

2i

(8)

Увеличение параметра В при заданном i невозможно, так как невозможно увеличение Нч и уменьшение Н. С другой стороны, возможно уменьшение Hz и увеличение Н, т. е. в общем случае формулу (8) можно записать в виде (3).

Кроме рельефных ограничений для осуществления способа необходимо учитывать также то, что расстояние между траншеями не должно превышать расстояния, получен- ного в результате гидрологических расчетов Вг, т е. .

С учетом этого формулу (3) можно записать в виде

(9)

В )-Hf/2-//i) 21

где Вг - расстояние между водозадержи- вающими траншеями, определенное гидрологическими расчетами, м.

Пример. Способ осуществляют на склоне с уклоном ,01. Гидрологическим расчетом, выполненным, например, по формуле А. Н. Костякова, установлено расстояние между траншеями м. Кротовины выполняют кротователем МД-б с максимальной глубиной ,7 м и минимальной Н 0,3 м. Траншеи средней глубины ,5 м выполняются многоковшовым экскаватором ЭТЦ-202А с выгрузкой отрытого грунта вниз по уклону с последующим разравниванием его слоем 0,1-0,2 м, ширина траншей ,5 м. (Траншеи можно отрывать также любым плужным канавокопателем или даже кустарниково-бологным плугом, так как форма поперечного сечения траншей существенного влияния на осуществление способа ке оказывает). Траншеи заполняют соломой слоем 0,2-0,3 м, а затем торфом и песком (или их смесью). Расстояние между водозадерживающими траншеями определяют из соотношения (9): ,25

Расстояние между водозадерживающими траншеями м.

При угле между кротовинами и горизонталями склона 45° длина кротовин равна

In-

2B-2a-t

sina.

,9 м.

Длина кротовин находится в допустимых пределах. Кротование осуществляют сплошным проходом кротователя по склону с про- резанием серединой кротовины заполненной водопоглощающей траншеи. Для повышения устойчивости кротовины и повышения их влагоемкости одновременно с траншеями их можно заполнить органическим материалом, например соломой.

При таянии снега или при ливнях сток перехватывается траншеями, затем попадает в кротовины, из которых впитывается в почву. Внутрипочвенный сток в период переув

6

лажнения почвы также перехватывается траншеями и кротовинами (так как они расположены под углом к его основному направлению движения) и перераспределяется в поч- 5 венном профиле.

Основное преимущество предлагаемого способа в том, что влага перераспределяется и аккумулируется непосредственно на склоне, в то время как по известному способу избыток влаги отводится за пределы склона - сплошные кротовины, даже заполненные соломой, усилят внутрипочвенный сток, так как коэффициент фильтрации соломы значительно больше коэффициента фильтрации почвы. По предлагаемому способу кротовины служат для передачи в почву поверхностного стока, перехваченного водо- задержнвающей траншеей, а также для частичного перехвата вн трипочвенного стока.

10

15

Формула изобретения

Способ борьбы с эрозией почвы на склонах, включающий поделку водозадерживаю- щих траншей по горизонталям склона и заполнение их водопоглощающим материалом, а также кротование рядами под углом к горизонталям склона и заполнение кротовин органическим материалом, отличающийся тем, что, с целью повышения влаго- обеспеченносги сельскохозяйственных культур за счет более равномерного перераспределения влаги на склонах, а также снижения загрязнения окружающей среды химическими средствами, используемыми при выращивании культур, кротовины выполняют тупиковыми и с нулевым уклоном, располагая их от траншей симметрично с обеих сторон, причем кротовины располагают в шахматном порядке так, чтобы концы кротовин одного ряда перекрывали в горизонтальной и вертикальной плоскостях кротовины соседнего ряда.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Цель изобретения - повышение влагообеспеченности сельскохозяйственных культур за счет более равномерного перераспределения влаги на склонах, а также снижение загрязнения окружающей среды химическими средствами, используемыми при выращивании культур. На склоне по его горизонталям устраивают водозадерживающие траншеи и заполняют их водопоглощающим материалом. С обеих сторон симметрично от траншеи выполняют тупиковые с нулевым уклоном кротовины, распологая их рядами под углом к горизонталям склона и в шахматном порядке так, чтобы концы кротовин одного ряда перекрывали в горизонтальной и вертикальной плоскостях кротовины соседнего ряда. Кротовины заполняют органическим материалом. 2 ил.

А

L

фуг./

А-А

Фиг