Лесные мелиорации

Введение 

           С древних времен и до сих пор человек неразрывно связан с лесными ресурсами. Лес обеспечивает человека и жильем, и сырьем, и пропитанием. Данная дисциплина необходима будущим работникам лесного хозяйства для получения знаний и решение вопросов проектирования, технологии создания и выращивание защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных ландшафтов для повышения их эффективности.

             В результате выполнения работы по данному курсу необходимо получить представление о современном биологическом подходе к познанию леса, как биоэкологической системе, о методах и способах мелиорации лесных ландшафтов, осуществлять выбор конструкций лесных полос и их ассортимент, грамотно интерпретировать результаты изысканий и планово-картографических материалов с целью решения инженерных задач в области лесоразведения, разрабатывать технологические мероприятия для лесомелиорации ландшафтов, познакомиться с основными нормативными документами, регламентирующими данную деятельность.

     Лесомелиорация - направленное изменение отдельных  природных условий, достигаемое  лесоводческим мероприятиями: лесонасаждением, изменением породного и возрастного  состава древесно-кустарниковых  растений и т.д.

     Лесная  мелиорация − как отрасль хозяйственной  деятельности − это комплекс определённых хозяйственных мероприятий по созданию, выращиванию, охране и использованию  системы защитных лесных насаждений специального назначения, обеспечивающих хорошее состояние, устойчивость, долговечность  и защитные функции их. Этот вопрос мы и рассмотрим в данной РГР. 
 

Общая часть 

     1 Краткая характеристика природных условий района расположения объекта проектирования

       Район проектирования- сельхозпредприятия «Никольское», Хотынецкого района, располагается в Орловской области.    

       Климат  Хотынецкого района Орловской области характеризуется умеренным теплым и влажным летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом. Осадков выпадает среднее количество, которое уменьшается по направлению к юго-востоку. Около 70 % их выпадает с апреля по октябрь. Вегетационный период составляет 177-184 сут.. Безморозный период имеет среднюю продолжительность 127 сут., начинается с 17 мая, заканчивается 22 сентября. Снежный покров появляется примерно 30 октября, становится устойчивым 6 декабря. Сход снежного покрова начинается 4 апреля, полностью он исчезает 15 апреля. Средняя глубина промерзания почвы составляет 56 см, максимальная – 105 см, минимальная – 18 см. За год выпадает в среднем 616 мм осадков, их максимальное количество 778 мм, минимальное – 380 мм. Преобладающее направление ветра – юго-западное. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1 Температура  воздуха, средняя скорость ветра, относительная  влажность  и количество осадков  по данным Болоховский метеостанции

          Весна. Весенний период относительно  недолог; смена зимнего режима  погоды на летней совершается  на протяжении около двух месяцев  – со второй декады марта  по первую декаду мая. В течении  марта и первой половины апреля  исчезают морозные погоды     несколько медленнее идет нарастание  повторяемости погод теплого  времени года; малооблачной и  частично облачной (ночью и днём).Число  дней теплых и пасмурных и  дождливых погод увеличивается  ещё медленнее. В связи с  большим числом этих погод,  погода радиационной оттепелью  редка. Разница между теплой  и холодной весной проявляется  прежде всего в повторяемости  морозных погод.

    Лето. В начале мая исчезают     ночные заморозки, хотя отдельные понижения  температур ниже нуля градусов возможны и позже.В тоже время учащается  и засушливая погода. В середине мая распределение погод принимает  уже летний характер. Числом малооблачных дней здесь, а пасмурных и дождливых  – больше.

    К благоприятным для земледелие сторонам климата следует отнести, как  достаточно большое количество дней дождливой погоды, так и небольшое  количество дней погоды засушливой. Погода же с суховеем наблюдается совсем редко. Осень. Уже к концу августа  замечается некоторое увеличение повторяемости  дней с пасмурной погодой. В сентябре она ещё больше увеличивается  и общее количество дней с пасмурной  и дождливой погодой достигает  почти 45%.Во вторую половину сентября появляются первые заморозки. На протяжении осени, которая длится здесь то конца  ноября, убывают числа дней с теплыми  и нарастают числа дней с морозными  погодами. Таким образом, осень оказывается  достаточно длительной – с середины сентября, по конец ноября.Зима. Устойчивый снежный покров образуется в первых числах декабря. С этого времени  на протяжении 3,5 месяцев, примерно до середины марта, длится зима.

    Середина  зимы характеризуется обычно довольно устойчивой морозной погодой; оттепели сравнительно редки. В тоже время  зима в районе не очень морозна, т.к. около половины дней в каждом месяце     приходится на умеренно морозную погоду, а значительно морозной погоды обычно бывает не более 1/3 дней, даже в январе и феврале. Сильно же морозная погода редка и бывает далеко не каждый год.

Специальная часть 

     2 Противоэрозионная организация  территории землепользования объекта  проектирования и её характеристика 

     Для разработки комплекса лесомелиоративных  и других мелиоративных мероприятий (для выполнения РГР) территория землепользования подразделяется на три противоэрозионных  земельных фонда: приводораздельный, присетевой и гидрографический.

     Приводораздельный противоэрозионный земельный фонд − это территория землепользования с уклоном местности от 0 до 3º. Процесс эрозии почвы проявляется  в слабой степени. Это земли сельскохозяйственных угодий, земли сельскохозяйственного  пользования, на которых размещается  основной севооборот. Возделывание сельскохозяйственных культур здесь осуществляется без  ограничений.

     Присетевой  противоэрозионный земельный фонд − это территория землепользования с уклоном от 3 до 9º. Процесс эрозии почвы выражен в средней степени. Здесь размещается почвозащитный  − кормовой севооборот. Это земли  сельскохозяйственного пользования, но возделывание сельскохозяйственных культур здесь осуществляется с  определёнными ограничениями: пропашные  и технические культуры не возделываются.

     Гидрографический  противоэрозионный земельный фонд − это земли с уклоном местности  более 9º. Процесс эрозии почвы выражен  в сильной степени. Это земли  не сельскохозяйственного пользования. На них осуществляется сплошное или  частичное залужение или облесение.[5,11]

     Граница между приводораздельным и присетевым противоэрозионными земельными фондами  проходит на части землепользования с уклоном склона местности в 3º, значение которого в тысячных долях  составляет 0,052. Исходя из этого граница  между указанными земельными фондами пройдёт по горизонтали с рядом расположенными горизонталями, расстояние между которыми со стороны приводораздельного земфонда будет больше 0,4 см на плане землепользования в М 1:25000, а со стороны присетевого земфонда будет меньше 0,4 см, а именно:

     - при i = 3º (0,052), l = h/i = 5 м/0,052 = 96 м, или на плане 0,4 см;

     - при i = 9º (0,158), l = h/i = 5 м/0,158 = 32 м, или на плане 0,13 см.

      Граница между присетевым и гидрографическим противоэрозионными земельными фондами  на плане землепользования проходит по территории его с уклоном 9º. А  на плане землепользования с горизонталями  она проходит по территории землепользования, расстояние между соседними горизонталями  на которой составляет 0,13 см.[13,14]

     Рисунок 2.1 – План землепользования

     Для того, чтобы план землепользования в горизонталях привести в нормальное состояние, т.е. осуществить такое  размещение горизонталей, чтобы на плане можно было выделить и видеть все противоэрозионные земельные  фонды и их границы, необходимо дно  балки с обеих сторон отметить конкретной величиной высоты над  уровнем моря. А дальше от дна  балки с обеих сторон рисуем 5-6 горизонталей, расстояние между которыми составляет 1-1,13 мм.

     Территория  присетевого противоэрозионного земельного фонда на плане землепользования выделяется так, что отступают от границы между двумя противоэрозионными земельными фондами (гидрографическим и присетевым) 1,5 мм, а дальше выделяют несколько горизонталей, расстояние между которыми 2 мм, 2,5 мм, 3 мм и т.д.

     После выделения противоэрозионных земельных  фондов надо найти вершину самого крупного оврага. В данном случае (применительно  к нашему плану землепользования) вершина самого крупного оврага составляет 80 м.

     Территория  землепользования в противоэрозионном  отношении 

характеризуется следующими показателями:

          1) Базисом эрозии почвы, м.

          2) Коэффициентами расчленённости  территории:

          а) количеством оврагов, штук  оврагов/100 км².

          б) протяжённостью оврагов, м/км².

      Базис эрозии почвы − превышение вершины бровки самого крупного оврага над уровнем моря и над дном балки. Превышение вершины самого крупного оврага над уровнем моря − это абсолютный базис эрозии. А превышение вершины самого крупного оврага над дном балки − это местный базис эрозии. Абсолютный базис эрозии согласно нашему плану землепользования равен 80 м, а местный − 30 м. 
 
 
 

     Рисунок 2.2 –Базисы эрозии.

     Площадь всего земельного фонда и площади  отдельных противоэрозионных земельных  фондов находятся самым простым  геометрическим способом (длину умножаем на ширину, в метрах):

     Общая площадь нашего землепользования:

Sобщ = 2826,55 га = 28,2655 км².

     Площади отдельных противоэрозионных земельных  фондов:

SI = 2343.75 га = 23,43 км².

SII = 225 га = 2,25км².

SIII = 257.8 га = 2,57 км².

     Количество  оврагов, шт. овр/100 км²: Кшт. овр/100 км² = 20 шт. овр/100 км².

1 – 28,2655

х − 100

х = 5 ∙ 100 / 28,2655 = 17 шт. овр/100 км².

     Протяжённость оврагов, м/км²:

L1 = 47750 м;  L2 = 13250 м; L3 = 8000 м; L4 = 6000 м; L5 = 26000 м;

Z = (L1 + L2 + L3+ L4+ L5)/15 =101 /28,2625= 3,57 км/км².       

     Распределение территории земплепользования предприятия  по противоэрозионным земфондам, земельным  угодьям и противоэрозионным  мероприятиям представлено в таблице 2.

Таблица 2 − Распределение территории землепользования предприятия по противоэрозионным  земельным фондам, земельным угодьям  и противоэрозионным мероприятиям

     3 Комплекс защитных лесных насаждений  и других мелиоративных мероприятий  на территории конкретных типов  ландшафтов объекта проектирования  и их обоснование 

     3.1 Комплекс лесомелиоративных мероприятий на территории сельскохозяйственных ландшафтов (приводораздельного и присетевого противоэрозионных земельных фондов) 

     3.1.1 Система полезащитных лесных  полос (ПЛП) 

     Основными неблагоприятными природно-антропогенными факторами на территории приводораздельного противоэрозионного земельного фонда  являются факторы, оказывающие влияние  на формирование микроклимата его территории (преобладающие ветры, раннеосенние и поздневесенние заморозки, суховеи, бури и т.д.).

     Одним из основных мероприятий по лесомелиорации агроландшафтов на территории приводораздельного земельного фонда является система  полезащитных лесных полос (ПЛП). ПЛП  состоит из продольных (основных) ПЛП  и поперечных (вспомогательных) ПЛП.

     Целевое назначение продольных (основных) ПЛП  − это предотвращение или заметное снижение неблагоприятного влияния  преобладающих вредоносных ветров. В связи с этим продольные ПЛП  закладываются перпендикулярно  направлению вредоносных ветров (преобладающих ветров) или с отклонением  от перпендикулярности не более 30º.

     Целевое назначение поперечных (вспомогательных) ПЛП − это предотвращение или  заметное снижение влияния вредоносных  ветров всех других направлений, но не преобладающих. Поперечные (вспомогательные) ПЛП закладываются перпендикулярно  основным. Для проезда машинно-тракторных агрегатов в местах пересечения продольных и поперечных лесных полос оставляют разрывы шириной до 20-30 м, при этом в продольных полосах ширина их должна быть меньше, чем в поперечных.

     Территориальное размещение системы ПЛП

     Система ПЛП закладывается 3 видами конструкций: ажурной, продуваемой и непродуваемой (плотной).

     Структура (конструкция) древостоя защитных лесных насаждений (ПЛП, ВЛП, СЛП) − это наличие  в продольном профиле древостоя  просветов в облиствённом состоянии, выраженных в процентах от общей  площади древостоя, или это сквозистость древостоя, выраженная также в процентах.

     Древостой продуваемой конструкции − древостой, у которого в верхней части  полога (в кроне) просветов до 10%, а в нижней части кроны просветов 60%, сквозистость − 45-50%.

     Древостой ажурной конструкции − древостой, в продольном облиствённом профиле  которого имеется просветов по всему  профилю 35%, а сквозистость более 60%.

     Непродуваемая (плотная) конструкция работает как  сплошной щит.        Насаждение продуваемой конструкции работает как труба. Древостой ажурной  конструкции работает как решето.

     Расстояние  между продольными (основными) ПЛП (L) рассчитывается с учётом высоты древостоя (Н) в возрасте 25-30 лет, которая находится по таблицам хода роста древостоев I класса бонитета, и коэффициента дальности проявления защитной эффективности (Кзэф): 

     L = Н25-30 лет ∙ Кзэф. 

     Защитная  эффективность древостоя − это  степень снижения скорости ветра  под воздействием этого древостоя  по сравнению с открытой местностью не менее чем на 10%. Коэффициент защитной эффективности ПЛП выражается в метрах через кратность высоты древостоя.

     Защитная  эффективность ПЛП в зависимости  от конструкции древостоя проявляется  на удалении: плотной конструкции  − Кпл = 20-25 Н, продуваемой – Кпр = 25-30 Н, ажурной − Каж = 30-35 Н.

      В РГР для расчёта расстояния между продольными (основными) ПЛП  Кзэф принимается независимо от конструкции  древостоя равным 30 Н. Расстояние между  поперечными (вспомогательными) ПЛП  тоже рассчитывается с учётом степени  защитного влияния, а также с  учётом более полного и рационального  использования сельскохозяйственной техники на возделывание сельскохозяйственных культур, и принимается равным в  среднем 1 тыс. м ± 200-300 м.

     Рисунок 3.1.1.1- Схема системы ПЛП

     Учитывая  то, что район проектирования относится  к зоне лесостепи, а почвенной разностью является Приокский (агролесомелиоративный район), выбираем в качестве древесной породы выбираем для создания полезащитной полосы березу семенного происхождения. В соответствии с этим рассчитываем расстояние между продольными (основными) ПЛП: 

L = 20 ∙ 30 = 600 м.

     Рисунок 3.1.1.2 – Схема смешения и размещения древесно-кустарниковых пород в ПЛП

      Расстояние между поперечными (вспомогательными) ПЛП принимаем равным 600 м, так как объект проектирования расположен на серых суглинистых почвах, где это расстояние не должно превышать 800-1000 м.

     Рисунок 3.3- Площади полей находящитой 1 га ПЛП в зависиности от высоты ПЛП

     Ассортимент древесно-кустарниковых пород, схема  смешения и размещения их в конкретных видах защитных насаждений.

     ПЛП создаются с использованием одной  и реже двух древесных пород. Ширина междурядий − от 3 до 5 м (3 м − лесная зона, лесостепная зона, степная зона; 4-5 м − степная, полупустынная, пустынная зоны).

     Расстояние  между посадочными местами (древесно-кустарниковыми породами в ряду) принимается равным при создании ПЛП посевом семян,  посадкой сеянцев и неокорёнными черенками, 1-1,5 м.

     При создании ПЛП с использованием укрупнённого посадочного материала (саженцы  школьные, укрупнённые сеянцы и окорённые  черенки-колья) расстояние равно 1,5-2 м (шаг посадки).[10,11,14] 

     Таблица 3- расчет экономической эффективности 1 га полезащитной лесной полосы с главной  породой береза

     3.1.2 Система водо- (стоко-) регулирующих лесных полос (ВЛП) 

     Система ВЛП закладывается на сельскохозяйственных угодьях присетевого земельного фонда для задержания и регулирования поверхностного стока талых и ливневых вод, уменьшения смыва и размыва почвы, равномерного снегораспределения, улучшения микроклимата, повышения влажности почвы и урожайности сельскохозяйственных культур. Она состоит из продольных (основных) и поперечных (вспомогательных) лесных полос.

     Продольные (основные) ВЛП закладываются поперёк  склона местности, или поперёк направлению  стока поверхностных вод. А на плане − вдоль горизонталей. А  поперечные (вспомогательные) ВЛП закладываются  под тупым углом к продольным (основным) ВЛП и являются продолжением поперечных ПЛП.

     Первая  по склону ВЛП закладывается вдоль  границы приводораздельного с присетевым земельным фондом. Если ширина присетевого  земельного фонда менее 300 м, то закладывается одна продольная ВЛП. А если ширина фонда более 400 м, то закладывается несколько продольных ВЛП.

     Расстояние  между основными ВЛП тоже рассчитывается по формуле с учётом многих факторов, в т.ч. почвенной разности, объёма стока поверхностных вод, характера  напочвенного покрова и др. А в  РГР расстояние между основными  ВЛП принимается равным 0,6 расстояния между основными ПЛП.

     В данном случае мы закладываем одну продольную и поперечные ВЛП на территории присетевого противоэрозионного земфонда, т.к. ширина этого фонда равна  больше, чем 400 м.

     Лесополосы  проектируют чаще всего шириной  до 15 м. Полосы создают по древесно-кустарниковому, комбинированному или кустарниковому типам с участием подлесочных пород не менее 20-25%.[2,3] 

     3.1.3 Система приовражно-прибалочных  лесных полос (ППЛП) 

     Система ППЛП создаётся с целью предотвращения роста действующих оврагов, защиты их откосов и склонов балок  от размыва, регулирования поверхностного стока, других улучшений условий  среды и рационального использования  разрушенных эрозией малопродуктивных земель.

     ППЛП  закладываются вдоль бровки оврагов  и балки на расстоянии ожидаемого осыпания откоса, но не ближе 3-5 м от неё − вдоль границы между присетевым и гидрографическим противоэрозионными земельными фондами. Полосы создаются вокруг каждого отвершка, если расстояние между ними превышает 100 м. При меньшем расстоянии создают одну полосу выше отвершков, а площадь между отвершками используют под облесение или залужение. ППЛП создают шириной 15-21 м. ППЛП у вершины оврагов не замыкается, а оставляется разрыв, равный ширине ложбины, по которой поступает вода в овраг. Полоса проходит на 30-50 м выше вершины оврага с тем, чтобы сток воды поступал непосредственно в овраг для невозможности возникновения новых оврагов.