Проектирование противоэрозионного комплекса мероприятий
Федеральное агентство по сельскому хозяйству Российской Федерации Государственный Университет по Землеустройству
Кафедра почвоведения и экологии
Расчетно-графическая работа по дисциплине:
«Инженерное обустройство территории»
I часть. Проектирование противоэрозионного комплекса мероприятий.
II часть. Проектирование дождевальной оросительной системы.
Выполнил: студент 23к-2 группы Сорокин С. Проверила: Козочкина Л.П.
Москва 2008
I часть. Проектирование противоэрозионного комплекса
мероприятий.
Введение.
- Природно-климатические и производственно-экономические условия колхоза “Маяк” Белгородской области. Анализ и выводы.
- Выделение эрозионно- ландшафтных зон
- Противоэрозионный агролесомелиоративный комплекс, его состав
- Принципы проектирования противоэрозионного комплекса
- Приводораздельная эрозионно-ландшафтная зона: характеристика, особенности использования, вредоносные природные факторы. Основная задача мелиорации, их виды.
- Присетевая эрозионно-опасная зона: характеристика, особенности использования, вредоносные природные факторы. Целенаправленность мелиораций, их виды.
- Зона гидрографической сети: характеристика, особенности использования, вредоносные природные факторы. Задачи мелиораций, их виды.
1. Введение.
Мелиорация (от лат. melioratio - улучшение), совокупность организационно-хозяйственных и технических мероприятий, направленных на коренное улучшение земель. Мелиорация даёт возможность изменять комплекс природных условий (почвенных, гидрологических и др.) обширных регионов в нужном для хозяйственной деятельности человека направлении: создавать благоприятные для полезной флоры и фауны водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы и режимы влажности, температуры и движения воздуха в приземном слое атмосферы; способствует оздоровлению местности и улучшению природной среды. Наибольшее значение М. имеет для сельского хозяйства, придавая большую устойчивость этой отрасли народного хозяйства и обеспечивая более стабильные валовые сборы с.-х. культур; позволяет производительнее использовать земельный фонд. Мелиорация - важный фактор интенсификации с.-х. производства (совместно с механизацией и химизацией) и научно-технического прогресса в сельском хозяйстве, открывающий широкие возможности для повышения урожайности, создания прочной кормовой базы животноводства, освоения пустынных и заболоченных земель. Технический уровень мелиорации определяется характером производственных отношений, уровнем развития производительных сил страны, а также зональными условиями отдельных территорий и хозяйственными задачами.
Наиболее распространена мелиорация земель с неблагоприятным водным режимом. Мелиорация болот и избыточно увлажнённых земель направлена на усиление аэрации почвы, улучшение её температурного режима и стимулирование аэробных процессов разложения органического вещества, что достигается удалением избытка воды открытыми каналами и дренами из почвенного слоя в водотоки или водоёмы, т. е. осушением. В засушливых земледельческих районах, где осадков мало, а испаряемость высокая, запасы почвенной влаги пополняют водой, искусственно подаваемой на поля, т. е. применяют орошение, создавая открытые и закрытые оросительные системы. На пустынных, полупустынных и степных территориях, где развито животноводство, проводят обводнение пастбищ, сочетаемое часто с выборочным (в пустынях) оазисным орошением.
В маловодных районах для лучшего управления водными ресурсами осуществляют сезонное и многолетнее регулирование стока рек путём устройства водохранилищ, а также переброску его как в пределах одного и того же бассейна, так и из одного бассейна в другой. При недостаточной пропускной способности рек на отдельных участках проводят регулирование их русла, на пониженных местах применяют кольматаж. Комплекс мелиоративных мероприятий, улучшающих неблагоприятный водный режим территорий, называемый гидротехнической мелиорацией, или водной мелиорации.
Земли с неблагоприятными химическими и физическими свойствами улучшают агротехнической (Агролесомелиорация) и химической мелиорацией. В степных и пустынных районах заселённые почвы и солонцы, содержащие избыток вредных для большинства с.-х. культур солей, улучшают промывками на фоне дренажа, гипсованием (см. Гипсование почв) и глубокой обработкой. Некоторые химические мелиоранты (гипс, хлорид кальция, сульфат железа, серная кислота и др.) способствуют удалению из почвы соды - наиболее токсичной для культурных растений соли. Для повышения плодородия кислых почв их известкуют (см. Известкование почв). На песчаных почвах вносят большие дозы органических удобрений, сеют сидераты (см. Сидерация), проводят глинование; тяжёлые почвы пескуют, на уплотнённых углубляют пахотный горизонт; неровные поверхности планируют.
Мелиорация земель, подверженных вредному механическому действию ветра или воды, включает предупреждение смыва и размыва почв поверхностными водами, выдувания ветром, борьбу с сыпучими песками, оползнями и оврагами. Мелиорация этих земель направлена на уменьшение количества поверхностного стока и его скорости, повышение сопротивляемости почв размыву, развеиванию и сдвигу, создание препятствий перемещению грунта, действию воды и ветра. В этих целях применяют приёмы гидротехнической мелиорации: устраивают искусственные террасы, водозадерживающие валы и водосборные канавы, ликвидирующие смыв почвы на склонах, ловчие каналы по периферии оврагов и гидротехнических сооружений, регулирующие сток и прекращающие рост оврагов, а также применяют приёмы агролесомелиорации (защитные лесные насаждения).
Основное отличие мелиорации от других мероприятий, связанных с улучшением земель и повышением плодородия почв, - длительность её действия. Поэтому о мелиорации говорят как о "коренной", "прочной", "капитальной", в отличие от таких приёмов, как вспашка, боронование, текущая планировка поля и т.п., требующих ежегодного повторения. Например, осушительные системы всегда обеспечивают отвод избытка воды с осушаемой территории. Оросительные системы - долговременные сооружения; они подводят воду к полям в необходимом объёме и дают возможность поливать с.-х. культуры в нужные сроки. Агротехническая и лесотехническая мелиорация также положительно влияют на почвы и природные условия земель в течение длительного времени.
Мелиорация наиболее эффективна при совместном применении её видов и тесно связана с культуротехническими работами и приёмами земледелия; в совокупности они составляют единый комплекс по улучшению природных условий земель. В зоне осушения оптимальный режим влажности почвы лучше всего обеспечивается при двустороннем его регулировании, для чего строят осушительно-увлажнительные системы, которые отводят воду весной и в период сильных дождей и увлажняют территории в засушливое время, т. е. дают возможность сочетать осушение с орошением. В районах орошения одновременно с оросительной сетью, как правило, создают коллекторно-дренажную сеть, препятствующую избыточному подъёму грунтовых вод и возможному засолению почв. Осушаемые кислые почвы известкуют. М. земель необходимо сочетать с их правильным освоением и с.-х. использованием (севообороты, подбор культур и сортов, технология возделывания и т.д.).
Мелиорация земельных территорий влечёт за собой и улучшение климата, особенно в засушливых районах: орошение увеличивает влажность воздуха в приземном слое (благодаря испарению влаги с почвы и растительного покрова), что, в свою очередь, понижает его температуру и смягчает действие засух.
Для современного этапа развития мелиорации характерен охват ею земельных массивов в десятки и сотни тысяч га. В этих условиях возрастает значение научно обоснованного выбора комплекса мелиоративных мероприятий, не вызывающих отрицательных воздействий на природу и природные ресурсы. Например, при неправильной организации орошения возможны засоление, заболачивание и эрозия почв; осушения - пересушка земель под лесами, лугами и др. угодьями; создание водохранилищ без учёта режима грунтовых вод может вызвать повышение их уровня и повлечь за собой заболачивание земель и ухудшение санитарного состояния местности; при несоблюдении мелиоративных правил загрязняются воды рек и водоёмов, что затрудняет рыбоводство. Для составления проекта мелиорации территории предварительно проводят мелиоративные изыскания - комплекс топографо-геодезических, геологических,
гидрогеологических, почвенных, геоботанических, климатологических и др. исследований. Огромное практическое значение при проектировании мелиорации имеют учения о биосфере, биоценозах, а также мероприятия, связанные с охраной природы.
Мелиорация требует значительных капитальных затрат, которые окупаются за несколько лет повышением экономического плодородия мелиорируемых земель, т. е. их продуктивности, по сравнению с продуктивностью до проведения мелиорации. Мелиорация благоприятно сказывается на экономической эффективности с.-х. производства: возрастают продуктивность и рентабельность сельского хозяйства, повышаются выход продукции и доход с 1 га (благодаря введению интенсивных культур, увеличению урожайности и применению повторных посевов) и на единицу затрат труда. Доход земледелия орошаемого и земледелия на осушаемых землях значительно выше, чем на немелиорируемых.
Природно-климатические
и производственно-
Природно-климатические условия Белгородской области очень благоприятны. Ее северные районы находятся в лесостепной зоне, а южные в степной. Речные долины, балки и овраги придают местным пейзажам неповторимый рельеф и колорит. На территории Белгородской области протекает множество рек. В западной части протекают реки, относящиеся к бассейну Днепра, в восточной к бассейну Дона. По берегам рек встречаются сосновые боры и дубравы. Удивительная по своей красоте природа создает все условия для экологического туризма. Богат и разнообразен животный мир области. Это идеальные места для любителей охоты и рыбалки и тихого отдыха на природе.
Белгородская область один из самых развитых сельскохозяйственных регионов России. Находясь в зоне Центрального Черноземья, область является одним из крупнейших производителей сельхозпродукции.
Колхоз “Маяк” расположен в юго-западной части Валуйского района, Белгородской области.
Основной хозяйственный центр колхоза находится в селении Высокое, 20 км от районного центра г. Валуйки и в 12 км от железнодорожной станции Ураево.
Связь колхоза с районным центром и железнодорожной станцией осуществляется по профилированной дороге районного значения Высокое-Долгое-Ураево.
За колхозом закреплено 7051,52 га земель, из которых сельзкохозяйственные угодья составляют 6817,51 га.
Пахотные земли колхоза расположены на водоразделе речек Оскол и Казинки.
Климат. Валуйский район расположен в юго-восточной почвенно-климатической зоне Белгородской области, которая характеризуется умеренно-континентальным климатом с частными засухами.
Среднегодовое количество осадков – 450 мм. В отдельные годы летние дожди носят ливневый характер. Ливни вызывают сильный смыв и размывы пахотных земель на незащищенных растительностью местах. Зимние осадки сопровождаются сильными метелевыми ветрами северо-восточного и юго-западного направления. Метелевые ветры распределяют снеговой покров неравномерно по рельефу, сдувая снег с открытых мест в лощины и балки и усиливая эрозию пастбищ в период таяния снега.
Направление преобладающих ветров в летнее и зимнее время года можно увидеть на розе ветров (см. приложение рис 1.0).
Почвы. Коренными породами, на которых залегает почвенный покров, являются мощные отложения мела и мергелей. Они покрыты красно-бурыми глинами третичного периода, поверх которых залегают лессовидные покровные суглинки и глины четвертичного периода. Лессовидные суглинки и глины являются почвообразующими породами, на которых образовались серые лесные почвы и черноземные почвы колхоза. В верхних слоях покровные суглинки богаты углекислой известью, хорошо влагопроницаемы и достаточно влагоемки.
Преобладающие почвы в колхозе “Маяк” – обыкновенные среднемощные выщелочные и карбонатные черноземы. В восточной части землепользования, где почвы сравнительно недавно вышли из-под леса, встречаются темно-серые и серые лесные почвы. Склоны балок покрыты темноцветными почвами балок.
Продуктивность естественных пастбищ значительно колеблется, в зависимости от крутизны склонов, их экспозиции, мощности почвенного покрова и степени его эродированности.
На склонах южной и восточной экспозиции часто встречаются меловые обнажения, много береговых оврагов, промоин и размывов. Почвы сильно эродированы. Почва северных склонов балок слабоэродирована. Днища всех балок покрыты мощными делювиальными наносами. Мощность гумусового слоя колеблется от 20-50 см на серых лесных и тёмно-лесных почвах до 50—70 см на черноземах. Механический состав тяжелосуглинистый.
В целом, почвы Валуйского района плодородные.
Рельеф. Территория колхоза “Маяк” имеет ярко выраженный волнистый рельеф. Землепользование рассекается глубокими балками.
Протяженность овражно-балочных систем от 1,5 до 6 км. Исключение составляет Долгая Рогатая балка – 10 км. Глубина колеблется от 30 до 60 м, крутизна склонов от 7 до 30 градусов. Для определения уклонов построин продольный профиль поверхности земли по типичному створу АВ (см рис 1.1 приложения).
Разность высот в пределах землепользования достигает 80-100 м. Днища балок сухие, в вершинах некоторых балок и их отвершков имеются размывы.
Открытых водных источников нет. Глубина залегания грунтовых вод по днищам балок
5-10 м, а на водоразделах 25-30 м.
Производственно-экономические условия. Направление хозяйства колхоза “Маяк” свекловично-зерновое с развитым молочно-мясным скотоводством и овцеводством.
Невысокий уровень
урожайности
Мероприятиям по борьбе с эрозией почв уделялось мало внимания. Вспашка часто проводилась вдоль склона, ряды пропашных культур размещались по склонам.
Таким образом, сильно-волнистый характер рельефа местности, большая распаханность земель, полная безлесность территории и нарушение агротехнических приемов при возделывании пропашных и других культур в колхозе сильно способствуют водной эрозии почвы. Территория хозяйства колхоза “Маяк” нуждается в проведении комплексных лесомелиораций в целях повышения производственной эффективности.
Согласно профилю,
установлено, что уклон поверхности
земли на территории хозяйства меняется в диапазоне от 0 до 4. Таким
образом, на плане выделено две зоны –
присетевая и приводораздельная
3. Выделение эрозионно-ландшафтных зон.
Зоны выделяют в зависимости от уклона:
- зона - Приводораздельная зона, i<0,02.
- зона - Присетевая зона, 0,02<i<0,15.
- зона - Зона гидрографической сети, i>0,15.
В приводораздельной зоне возможно размещение основных полевых севооборотов с
пропашными культурами.
В присетевой зоне возможно размещение почвозащитных севооборотов (т.е. с большой
долей многолетних трав). Возможно использование под сенокосно-пастбищные угодья
при большем уклоне.
В зоне гидрографической сети используют только под залужение и лес.
С целью
выделения эрозионно-
Противоэрозионный
агролесомелиоративный
Противоэрозионные мероприятия должны осуществляться комплексно. Составляющими противоэрозийного комплекса являются мероприятия следующих направлений:
- организационно хозяйственных
- агротехнических
- агролесомелиоративных
- гидротехнических.
Организационно-хозяйственными мероприятиями предусмотрено совершенствование структуры посевных площадей, размещение полей севооборотов и рабочих участков поперек направления эрозионно-опасных ветров, на склонах – выделение пашни в отдельные участки с указанием направления обработки.
Гидромелиоративные мероприятия
Гидромелиорация
земель направлена на регулирование
водного, воздушного, теплового и
питательного режимов почв на мелиорируемых
землях посредством осуществления
мер по подъему, подаче, распределению
и отводу вод с помощью мелиоративных си
Оросительные и осушительные мелиорации в сочетании с агротехническими мероприятиями являются важнейшими факторами обеспечения воспроизводства плодородия почв. Орошение способствует не только существенному увеличению урожайности, но и повышению устойчивости земледелия.
Агрохимические мероприятия
Агрохимическое
и агроэкологическое
внесение минеральных
и органических удобрений (включая
комплекс работ по торфу и сапропелю)
для регулирования баланса пита
Для сохранения почвенного плодородия и бездефицитного баланса гумуса и эффективности минеральных удобрений
Агролесомелиоративные мероприятия
Агролесомелиорация земель состоит в проведении комплекса мелиоративных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение земель посредством использования почвозащитных, водорегулирующих и иных свойств защитных лесных насаждений.
Защитное лесоразведение рассматривается как важная государственная задача, способная решать в комплексе с гидротехническими и агрохимическими мероприятиями проблемы сохранения и восстановления плодородия почв агроландшафтов.
Защитные лесонасаждения улучшают гидротермический режим почвы, более чем в 4 раза сокращают поверхностный сток, подавляют дефляционные процессы.
Средняя урожайность сельскохозяйственных культур под защитой лесных полос выше, чем на открытых полях.
Принципы проектирования противоэрозионного комплекса мероприятий.
Противоэрозионные мелиорации должны быть подчинены концепции районного природопользования.
Противоэрозионные
мелиорации должны осуществляться с
учетом комплексности системы
Противоэрозионные мелиорации должны быть комплексными по всей сети, предусматривая возможность использования различных мелиорирующих средств (десны насаждения, ГТС, посев многолетних трав и т.д.)
Противоэрозионный комплекс должен осуществляться с учетом накопленного зонального научно-практического опыта.
Противоэрозионные мероприятия должны охватывать всю территорию водосбора (от водораздела до ГТС).
5. Приводораздельная зона.
Приводораздельная ландшафтно-эрозионная зона включает равнинные территории водоразделов и прилегающие к ним приводораздельные территории с малыми уклонами. Почвы этой зоны со слабо-нарушенным естественным плодородием. В силу равнинностей территории и малых уклонов поверхности земли почвы этой зоны не смытые или слабосмытые. Территории этой зоны, следовательно, можно использовать для выращивания интенсивных сельскохозяйственных культур и размещения основных севооборотов.
Основными вредоносными факторами в этой зоне являются ветры: летние суховейные и зимние метелиевые.
Противоэрозионный комплекс.
1. Организационно-
приводораздельной зоне
ориентированы на осуществление
рационального
внутрихозяйственного землеустройства,
предусматривающего:
1) Установление оптимальных
размеров и конфигурации полей. Оптимальная
геометрическая форма полей
- прямоугольник с соотношением ширины
к длине 1:2 или
1:3.
2) Оптимальное плановое
размещение полей. Длинная сторона полей
должна быть
ориентирована в направлении к горизонталям.
При этом длинная сторона полей должна
быть перпендикулярна направлению действия
вредоносных ветров.
2. Рациональная
агротехника в первую очередь
предусматривает возможность
противоэрозионной обработки полей. Пахота
вдоль длинных сторон полей, т. е. поперек
склона.
3. Рациональные
агролесомелиоративные мероприятия предусматривают
ослабление
или снижение до минимума вредоносного
действия ветров. С этой целью осуществим
проектирование полезащитных лесополос.
Проектирование полезащитных лесополос.
Осуществляется в 2 этапа:
1 этап. Проектирование
защитных лесополос на плане с учетом
их принципов и
месторасположения. ПЗЛП различают
поперечные и продольные.
Продольные
располагаются вдоль длинных
сторон полей и их ширина составляет 9-15
м, поперечные
располагаются вдоль коротких сторон
полей и их ширина составляет 7-9 м.
Продольные лесополосы должны быть перпендикулярны к направлениям действия вредоносных ветров, чтобы обеспечить максимальный ветрозащитный эффект. Он обеспечивается на расстоянии 25 *Н - высотный индекс главной породы в лесополосе. Если угол уменьшается до 60°, то ветрозащитный эффект составляет 21 *Н, если угол уменьшается до 45°, то составляет 18*Н.
2 этап. Установление типа,
учитывая природу вредоносного фактора
(летнего
суховея или зимней метели). Тип или древесно-теневой
или древесно-кустарниковый.
Выбираем конструкцию лесополосы. Продуваемая - если зимняя метель, ажурная - если летний суховей.
Выбираем
древесно-кустарниковые породы с
учетом зональных агролесомелиоративны
С учетом с нормативными зональными параметрами принимаем к расчетам следующие нормативные параметры:
а - ширина между рядами в полосе,
с — расстояние между растениями в ряду,
Исходя из анализа почвенных условий района проектирования, нами выявлено, что основными почвами зоны являются выщелоченные карбонатные черноземы, образовавшиеся на лессовидных суглинках и глине. Почвы, их питательный режим существенным образом влияет на подбор древеснокустарниковых пород входящих в условиях нашей области на типичньк черноземах можно использовать:
- Главные породы: дуб черешчатый, береза повислая, сосна обыкновенная, тополь,
ясень обыкновенный. - Сопутствующие породы: клен остролистный, липа мелколистная, груша и яблоня
лесные, вишня обыкновенная, вяз обыкновенный, рябина. - Кустарники: смородина (черная), смородина золотистая, облепиха, ирга, терн,
жимолость, бузина, бересклет.
В состав продольных ПЗЛП войдут:
- Главная порода: дуб черешчатый.
- Сопутствующая порода: вишня обыкновенная.
- Кустарник: терн
Конструкция лесополосы: ажурная.
Тип лесонасаждения: древесно-кустарниковый Ширина лесополосы 15 м:
- ширина между рядами в полосе а=3 м
- ширина между растениями в ряду с=1 м
- ширина закраек Взакрайки =1.5 м
- количество рядов п = 5
1 и 5 ряд —
чередование сопутствующей
В состав продольных ПЗЛП войдут:
- Главная порода: береза обыкновенная.
- Сопутствующая порода: рябина.
3. Кустарник: бузина.
Конструкция лесополосы:
ажурная.
Тип лесонасаждения: древесно-кустарниковый Ширина лесополосы 9м:
- ширина между рядами в полосе а=3 м
- ширина между растениями в ряду с=1м
- ширина закраек Взакрайки =1.5 м
- количество рядов п = 3
Опушечные ряды — чередование сопутствущей породы с кустарником. Средный — чистая главная порода.
•
6.
Присетевая эрозионно-
Присетевая зона занимает среднюю часть склоновой территории водосбора. Согласно нормативам уклон от 2 до 8% , в нашем случае 3%. Значительные уклоны при интенсивном поверхностном стоке обуславливают негативные явления - водную эрозию почв. Поэтому почвы от средних до сильносмытых. В условиях этой зоны не исключается и ветровая эрозия. Следовательно, в условиях присетевой зоны основными вредоносными факторами следует считать:
- интенсивный поверхностный сток, обуславливающий развитие водной эрозии;
- вредоносное влияние летних и зимних ветров, обуславливающих развитие ветровой
эрозии.
В связи с этим в условиях присетевой зоны необходимо предусмотреть все виды мероприятий противоэрозионного комплекса.
Противоэрозионный комплекс.
- Организационно-хозяйственные мероприятия должны быть ориентированы на
внедрение почвозащитных севооборотов со значительным клином многолетних трав и
применением культур сплошного сева. - Агротехнические мероприятия должны быть направлены на улучшение структуры
почв, способствующей увеличению скорости впитывания и водопоглощающей
способности почв. Вспашка в условиях этой зоны обязательно поперек склона. В целях
увеличения водопоглощающей способности почв необходимо осуществление различных
агромелиоративных приемов (бороздование, щелевание, лункование и т.д.). - Агролесомелиоративные мероприятия должны способствовать регулированию
местного стока во внутрипочвенный. С этой целью в присетевой зоне необходимо
предусмотреть стокорегулирующие лесополосы, которые будут частично выполнять
функции и полезащитных лесополос. - Гидротехниечские мероприятия в условиях присетевой зоны предусматривают
устройство простейших гидротехнических сооружений:
- грунтовых водозадерживающих
валов, входящих в состав противоэрозионных
рубежей;
- устройство водополгощающих траншей в стокорегулирующих лесополосах;
- устройство гребневых
террас на территории почвозащитных севооборотов
в
присетевой зоне.
Основная задача мелиорации - регулирование поверхностного стока. Комплексные противоэрозионные рубежи:
- лесные насаждения;
- гидротехнические сооружения.
Виды комплексных рубежей:
