Способ задержания талых вод Советский патент 1992 года по МПК A01B13/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для защиты почв от водной эрозии.

Известен способ защиты почв от эрозии, заключающийся в формировании кулис для снегозадержания и поделке щелей после выпадения снега в зоне снежного шлейфа кулис, при этом одновременно с нарезкой щелей над ними формируют снежные валики. Снежные валики не дают ветру сдувать снег в микропонижения,задерживают воду в период таяния снега, а щели под валиком препятствуют ее стеканию, поглощают воду и переводят ее в нижние слои подпахотного горизонта.

Недостатком этого способа является недостаточное поглощение почвой талых вод, происходящее из-за интенсивного таяния снега во время оттепелей, в период которых щели заливаются талыми водами, заиливаются, а последующие морозы приводят к их замерзанию и цементации почвы, что снижает противоэрозионную эффективность данного приема. Это решение обладает и

противоэрозионной нестабильностью по годам, зависящей от конкретных погодных условий предзимних и зимних месяцев (позднее выпадение снега и ранние заморозки затрудняют выполнение способа).

Известен также способ регулирования снеготаяния на зяби, заключающийся в полосном зачернении снега на поле. Зачерне- ние снега способствует полосному таянию снега и оттаиванию почвы.

Недостатком этого способа является незначительное оттаивание почвы на небольшую глубину и, как следствие, недостаточное поглощение талых вод и недостаточная водорегулирующая и почвозащитная эффективность.

Известен также способ задержания паводковых вод, заключающийся в разрушении снежного покрова и почвы под ним до образования лунок, причем одновременно с этим в лунки подают воду, которая замерзает, образуя кустовые намораживания.

Весной при оттаивании снега вода равномерно растекается между намораживани(Л

С

s|

ю о ел

ю

ями, частично впитывается в почву между ними, частично стекает по естественному уклону. После схода снега постепенно тают ледяные намораживания, продолжая подпитывать почву.

Недостатком такого способа является низкая впитывающая и фильтрующая способность почвы в зоне намораживаний, а также из-за усиления цементации почвы в период оттепелей и глубокого ее промораживания в малоснежные зимы, увеличивается интенсивность эрозионных процессов и снижается запас продуктивной влаги в почве.

Таким образом, целью изобретения является усиление поглощения влаги почвой.

Заявленный способ задержания талых вод заключается в разрушении снежного покрова и создании лунок в почве, затем над лунками устанавливают собирающие линзы на расстоянии от центра линзы до дна лунок, равным фокусному расстоянию линз и ориентируют их главной оптической осью на зенит солнца.

Следовательно, поставленная цель достигается за счет того, что над лунками устанавливают собирающие линзы, на расстоянии от дна лунки до центра линзы равном ее фокусному расстоянию, ориентируя линзы главной оптической осью на положение солнца в зените. Причем линзы изготавливают из льда.

На чертеже схематично изображена установка линзы над лункой.

Способ осуществляется следующим образом.

В конце зимы, в феврале, на поле локально удаляют снежный покров 1 до поверхности почвы 2 и на ней образуют лунки 3, размещая их по горизонталям склона с расстоянием 1,5-2 м между ними и рядами. После этого над лунками устанавливают собирающие линзы 4, которые могут быть изготовлены из различных материалов, например стеклянные, водоналивные, ледяные. Наиболее выгодно с экономической точки зрения применение ледяных линз, которые изготавливают в зимний период с ис- пользованиеместественных

отрицательных температур путем замораживания воды в специальных формах, которые заливают водой и выдерживают на морозе до ее замерзания, затем их освобождают от готовых линз. Линзы складируют в закрытых от солнца местах.

Формы для изготовления линз представляют собой полые сегменты сферы с радиусом кривизны 0,25 м и диаметром 0,5 м, соединенные с полыми трапецеидальными призмами основаниями 5. с объемом

равным или большим обьема линз, Плоскость линзы образует с основанием угол ДАВ (фиг,1), который равен 90°+ р где угол р равен максимальному углу падения солнечных лучей на поверхность земли в конце зимы в данной местности. Такой угол между линзой и основанием обеспечивает перпендикулярное падение солнечных лучей на плоскость собирающей линзы в момент на0 хождения солнца в зените, что позволяет использовать период наиболее интенсивного сияния солнца и ускоряет размораживание почвы в зоне лунки в глубину.

Собирающие л.инзы устанавливают над

5 лунками следующим образом.

Вначале их ориентируют главной оптической осью на положение солнца в зените с помощью компаса, размещая линзы с южной стороны лунок. Величина угла между

0 линзой и ее основанием обеспечивает пер- пендикуляоное падение солнечных лучей на плоскость линзы в момент нахождения солнца в зените. При установке линз на пологих склонах, а также на склонах западной и во5 сточной экспозиций корректировкой угла наклона относительно плоскости поля можно пренебречь. На покатых склонах южной экспозиции угол ДАВ увеличивается на показатель крутизны склона. На склонах се0 верной экспозиции - уменьшается.

Для установки и корректировки удаления центра линзы от дна лунки используют изготовленные заранее деревянные бруски, длину I которых определяют как произведе5 ние фокусного расстояния линзы на cos а в треугольнике ABC (фиг.1).

Фокусное расстояние линзы определяют по формуле R

0

i

п линзы

-1

п среды

где п линзы - коэффициент преломления света материала, из которого изготовлена линза, для льда равен 1,31;

5п среды - коэффициент преломления

света воздухом, равен 1,00029;

R - радиус кривизны линзы, равен 0,2 м. Один конец бруска приставляют к центру лунки. Брусок кладут на землю, а линзу 0 двигают до соприкосновения нижней частью основания с противоположным концом бруска.

Способ задержания талых вод работает следующим образом.

5В дневное время солнечные лучи проходят через собирающую линзу 4 и фокусируются ею на дно лунки. Температура почвы в зоне разогрева резко увеличивается и она начинает оттаивать с поверхности, Одновременно с этим процессом начинается процесс оттаивания мерзлого горизонта почвы (2) снизу за счет естественной положительной температуры нижних, незамерзших горизонтов почвы и снятия процесса поступления холода сверху. Оттаивание мерзлого горизонта почвы мощностью 0,5-0,7 м и площадью, равной диаметру лунки, происходит в течение 15-20 сут.

Таким образом, к началу интенсивного снеготаяния в мерзлом горизонте почвы образуются колодцы 6 из талой и подсушенной почвы, обладающие высокой впитывающей и инфильтрационной способностью, на 50-60% поглощающие эрозион- неопасный поверхностный сток, переводя его в безвредный - подпочвенный. Происходит резкое снижение величины смыва и размыва пахотного слоя почвы, увеличивается влагообеспеченность почв и посевов(табли- ца).

Во время стока по мере нарастания температуры воздуха ледяные линзы растаивают, увеличивая запасы влаги в почве.

Предлагаемый способ задержания стока талых вод позволяет увеличить поглощение талых вод почвы вследствие раннего оттаивания ее в лунках; резко сократить интенсивность эрозионных процессов на пашне за счет снижения сброса талых вод на поверхность почвы; увеличить урожайность с/х культур за счет высокой влагообеспе- ченности их в период вегетации.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Способ задержания талых вод, согласно которому в весенний период разрушают снежный покров и создают лунки в почве, отличаю щ и и с я тем, что, с целью усиления поглащения влаги почвой, над лунками устанавливают собирающие линзы на расстоянии от дна лунки до центра линзы, равном ее фокусному расстоянию, ориентируя линзы главной оптической осью на положение солнца в зените.

2,Способ по п.1,отличающийся тем, что линзы изготавливают из льда.

5

1ш

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться для проти- воэрозионных мероприятий на склоновых землях. С целью усиления поглощения влаги почвой локально разрушают снежный покров, создают лунки в обнаженной почве, устанавливают над лункой линзу, изготовленную из льда на расстоянии от дна лунки до линзы, равном фокусному. Ориентируют линзу на положение солнца в зените. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.