SU1727549A1 - "Стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение "Чекополоса" - Google Patents

Abstract

Использование: почвозащитное земледелие . Сущность изобретени : стокосбор- ное и противоэрозионное гидротехническое сооружение состоит из земл ного полотна в сочетании с древесной обсадкой и размещено на склоне под углом к горизонтал м, образу  систему ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков с горизонтальными , залуженными под сенокошение днищами. Гребни обвалований чеков имеют одинаковую высоту относительно днища. Размеры днищ и параметры обвалований каждого чека завис т от его местоположени  на склоне,уклонов местности, расчетного объема стока. Кажда  чекова  емкость оснащена водозаборными и водосбросными элементами. 17 ил.

Description

Изобретение может использоватьс  в почвозащитном земледелии как составна  часть комплекса мер по борьбе с водной эрозией, а также как сооружение, предохран ющее различные объекты от разрушени  водами стока, и как устройство, позвол ющее использовать воды стока дл  влагозар дки насаждени м и залужени м.

Увеличение стока и развитие водной эрозии на обесструктуренных почвах интегрирует прот женность длины склона. Путем строительства сети линейных выемочно- гребневых стокосборных гидротехнических сооружений производитс  дробление длины склона и снижаютс  разрушительные воздействи  стока до безопасных значений.

Наиболее близкими к предлагаемому  вл ютс  валы-террасы, валы-канавы, просто канавы с перемычками и модификации этих сооружений. Валы-террасы, а также валы-канавы с органическими заполнител ми

стро тс  по горизонтали местности, поэтому они криволинейны.

Недостатками вала-террасы по широкому основанию  вл ютс  недостаточна  надежность системы сооружений, подтоплени  пахотных угодий по низинам, несочетаемость с полезащитными лесополосами , увеличение количества земл ных работ с увеличением крутизны склонов.

У вала-канавы рабочие участки, образуемые сооружени ми, имеют неправильную форму, что снижает производительность и качество работ техники. При сочетании с полезащитными лесополосами на отдельных участках образуютс  ветровые коридоры , снижающие существенно функцию системы лесополос. В местах, где валы-канавы делаютс  с перемычками по канаве, дл  спр млени  сооружений допускаютс  уклоны вдоль трассы до 2°, в этих местах образуютс  водные потоки вдоль валов через перемычки, возникает линейна  эрози .

(Л

G

разрушаютс  сооружени . Частые, через 2- 3 года, реставрационные работы по перезаполнению канав органической массой - дело трудоемкое и нерациональное.

Примен емый гребневый способ сто- косбора через пр мо и параллельно размещаемые на пр мых склонах нагорные канавы и стокосборные лотки с прудами сильно, в дес тк раз удорожает строительство .

Целью изобретени   вл етс  обеспечение расчетно-полного задержани  и впитывани  поверхностного стока на местах перехвата при продольно наклонном прохождении трассы, сокращение земл ных работ и повышение надежности распределение влагозар дки на участках залужени  и древесной обсадки, уменьшение потерь сельхозугодий, улучшение условий передвижени  сельскохоз йственной техники за счет спр млени  трасс, а также улучшение условий сочетани  с полезащитной древесной обсадкой посредством разворотов трасс.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что размещенное сетью на склонах земл ное полотночекополосы выполнено в сочетании с древесной обсадкой в виде ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков , днища которых выполнены в выемке и насыпи либо только в выемке. Площадки днищ размещены горизонтально, имеют выт нутую форму и залужены под сенокошение . Стенки емкостей-чеков сооружены из откосов выемки врезки днища в склон и откосов обваловани  общего периметра днища и выемки. При этом откосы выемок и обвалований выполнены крутыми, гребни верхней, сочлен ющей и нижней обваловани  отдельного чека имеют одинаковое превышение над днищем и расположены выше выемки днища на расчетной отметке от верхнего по склону начала обваловани , чеки соединены в линейно-ступенчатую систему через сочлен ющие обваловани  и нижние по склону части обваловани  чеков, верхние по склону части обваловани  чеков несомкнуты , открыты к стоку, сочлен ющие части обваловани  чеков размещены на рассчет- ном рассто нии от точки нулевых работ днищ. По всей чекополосе размеры днищ чеков, их врезок в склон, формы выемок, параметры нижнего сочлен ющего и верхнего обвалований индивидуальны дл  чека, завис т от рельефа местоположени  чека, продольных, поперечных уклонов по трассе, строительных условий. Стокоемкость чекополосы соответствует объему стока, задаетс  шириной днищ чеков и регулируетс  сливом стока от чека к чеку (в ограниченных

количествах). Кажда  чекова  емкость полосы оснащена водозаборными и водосливными элементами.

Чеки-емкости принимают, удерживают

и впитывают эродирующий сток осадков. При этом углы подходов трасс чекополос к векторам склонов должны быть не острее 30°.

На фиг. 1-5 изображены в плане отрезки чекополосы в различных услови х ее местоположени  на склонах, вид сверху; на фиг, б - устройство блока днища чека и выемки с продольным и поперечными разрезами; на фиг. 7-8 - выемочные и насыпные

части днища чека; на фиг. 9 - ступенчатость чекополосного сооружени , продольный разрез; на фиг. 10-12 - варианты построени  чека с различными днищами и размещени ми верхнего обваловани ; на фиг. 13 разрез А-А на фиг. 1 (зависимость длины чековых емкостей от углов а продольных наклонений; направлени  наклонений показаны стрелками, уклоны - в градусах; с увеличением уклонов от 0,5 до 5° длина чека

уменьшаетс  от 60 до 11 м); на фиг. 14 - разрез Б-Б на фиг, 1 (дл  четырех значений 1, 5, 7 и 10° величин поперечных уклонов/ ; два первых разреза относ тс  к серединным част м чеков, а два следующих - к участкам глубокой врезки; обща  ширина полотна с закрайками дл  древесных р дов 15 м, ширина днища 5 м); на фиг. 15 и 16 - параллельно-рубежное сетьевое размещение чекополос на склонах с различным рельефом местности; на фиг. 17 - фрагменты чекополос с чеками, вид сверху.

На фиг. 1-17 даны изображение рельефа горизонтал ми 1, направление 2 стока, уклон 3 вдоль трассы, уклон 4 или вектор

склона, уклон 5 склона поперек трассы, граница 6 отвода земли под чекополосу, днище 7 чека (711 - насыпна  часть, 71 - выемочна ), сочлен ющий вал 8, нижний вал 9, верхний вал 10, стокосборный вал 11 по широкому

основанию, водосбросное устройство 12, посадочные места 13 древесной обсадки, закраечна  полоса 14 водного питани  древосто , ступень 15 чековой емкости или место чека, уровень 16 максимального водного

наполнени  чековой емкости, водосливна  площадка 17 открытого начала верхнего вала , начальна  точка обваловани , полога  водозаборна  выемка 18 (стоколовушка), откос 19 выемки врезки днища в склон, водозаборный валик 20 (ловушка), вершина 21 врезки днища в склон, общий периметр 22 блока выемки и днища чека или открытый периметр, ширина 23 днища чека, ширина 24 земл ного полотна чекополосы, ширина

25 полосы земельного отвода под сочетание чекополосы и древесной обсадки, длина 26 чека, выемка 27 врезки днища в склон, участок 28 чекополосы, древесна  обсадка 29 по участку чекополосы, лесополоса 30, осева  точка 31 нулевых работ днища; расчетное векторное рассто ние 31 от точки нулевых работ до мокрого откоса сочлен ющего вала; вектор 32 обобщенного направлени  вредоносных векторов, дополнительные чекополосы 33, почековое стокосборное рассто ние 34, гребень 35обваловани , соединение 36 нижних обвалований , угол 37 подхода трассы чекополосы к вектору склона, посклонное межполосное рассто ние 38.

Осуществлению строительства изобретени  предшествуют проектно-изыскатель- ские работы и перенесение проекта в натуру. В процессе подготовительных и полевых обследовательских работ составл ютс  гидрологические картограммы параметров стока осадков, обследуютс  по- чвогрунты дл  инженерных строительных целей, собираютс , дополн ютс , корректируютс  картматериалы, изучаетс  существующее состо ние противоэрозионной организации территории, экономика хоз йств и проектные материалы.

Проектирование системы чекополосной противоэрозионной защиты полей начинаетс  с определени  зон размещени  сооружений с прив зкой к водораздельным лини м. Главными критери ми служат темп смыва почв и комплексность противоэрози- онных меропри тий. В засушливых стецных услови х чекополосы дают влагозар дку полезащитной древесной обсадке, этим настолько увеличиваетс  высотность и эффективность лесомелиорации, что окупаютс  расходы по строительству чекополос. Поэтому при зонировании строительства чекополосной сетки учитывают факторы не только эрозионной опасности, но и возможность стокосбора дл  обеспечени  влагозар дки полезащитным насаждени м. На зат жных склонах с обесструктуренными почвами сток образуетс  при малых уклонах в 0,3-0,5°, поэтому в степных услови х на этих участках возникает целесообразность стокосбора,

Днища чеков залужаютс  и используютс  дл  заготовки сена, поэтому глубина h выемки 27 врезки днища в склон (фиг. 7) ограничиваетс  мощностью плодородных горизонтов почвогрунтов и лежит в пределах 0,4-1,2 м. Другим ограничивающим строительным условием  вл етс  высота h насыпной части днища чека (фиг. 7), увеличение ее за пределы 0,5 м резко повышает

насыпные объемы земл ных работ. Третьим условием задаютс  местоположени  сочлен ющих участков 8 обвалований через векторные отсто ни  31 от точки 31 нулевых работ (фиг. 7 и 8), вычисленные на сочетани  параметров уклонов а,/3 при условии минимума насыпных объемов по формулам

0

5

0

do

h-ftg/3 tga

d,

d d0 + di h+h a4

tga

(D

(2) (3)

где В - вершина врезки днища в склон, т.е. точка периметра врезки, имеюща  наибольшую абсолютную отметку и высоту над днищем; h - глубина выемки по вершине врезки или максимальна  глубина выемки; а - ширина днища 23; о.- уклон вдоль продольной оси чека; /3 - уклон вдоль поперечной оси чека; do - длина выемочной части днища:

5 do-длина насыпной части днища; d -длина

днища; h - высота максимальной насыпки.

Горизонтальна  плоскость, в которой

лежит днище, обозначена буквами АПМС, а

плоскость абстракции склона - ПВСО.

Q Четвертым условием ограничиваютс  межполосные рассто ни  в диапазоне 100- 300 м, более близкое размещение полос увеличивает издержки по работе (поперечные обработки) сельхозтехники. Гидротехниче5 ека  неззрегулированность стока в этом случае может компенсироватьс  усилением других противоэрозионных меропри тий. Шириной днищ чеков (а) регулируетс  поперечное устройство чекополосы.

QОсобенности линейно-ступенчатой конструкции обеспечивают чекополосе пр молинейное прохождение склонов сложного рельефа при продольном наклонении трасс до 5-6°, т.е. возможен ввод параллельной

5 системы размещени  рубежей рабочих участков полей (фиг. 15 и 16) по всем площад м склоновых пахотных земель,

Стокоемкость единицы длины чекополосы (Е) зависит от прин той ширины 23

Q днищ чеков (а), глубины врезок днищ в склон (h), превышений (h л ) отметок уровней 16 максимального наполнени  чеков (фиг. 1) над вершинами 21 выемок (фиг. 6) и от величин (т) заложений мокрых откосов. Стоко5 емкость чекополосы задаетс  шириной днищ чеков (а) и должна соответствовать объему стока с межполосного промежутка. Указанное соответствие выражаетс  уравнением

ЕЦН + ЬЛ )2 тср. + а (h + h )И А , (4)

где I - межполосное посклонное рассто ние 38; Д- слой поверхностного стока 10%-ной обеспеченности, подлежащей задержанию. Уравнение не учитывает объемы сочлен ющих валов, что компенсируетс  объе- мом стока, впитанного за врем  наполнени . Из уравнени  определ ютс  взаимосв зано значени  параметров а, I

,a(h + hVqi + hafmcp. (5)

a lAzl X-iicR.(6)

h + h

Независимыми величинами  вл ютс  Д и h. ширина по дну устанавливаетс  завы- шейной от расчётной, так как межполосные рассто ни  чекополосной сетки обобщаютс  дл  посто нства по определенному участку с целью соблюдени  условий взаимопараллельности расположени  чеко- полос. Значени  параметров Ди h указываютс  на специальной картограмме. По этим данным составл етс  картограмма величин межполосных рассто ний () и ширины днищ.

Проект чекополосной сетки (после определени  значений межполосных промежутков ) составл етс  графически по рисунку рельефа на топооснове масштаба 1:10000. Размещение чекополосных рубежей проек- тировщик ведет визуальными регулировками с проведением по основным формам рельефа первоочередных базисных линий. На фиг. 15 и 16 показаны фрагменты проектов чекополосных сеток, выполненные по разному рельефу. Трассы 28 запроектированных чекополос пр молинейны, размещены строго взаимопараллельно, рабочие участки, образуемые чекополосными рубежами , имеют удобные, трапецеидальные конфигурации, в большинстве случаев обеспечивают оптимальную длину гона основных продольных мехработ (600-2000 м). В обобщенном представлении совокупное размещение чекополос повтор ет рисунок основных крупных форм рельефа. По ложбинам , в местах концентрации стока, запроектированы отрезки 33 дополнительных чекополос. На водоразделах, в местах нецелесообразности стокосбора, запроектиро- ваны только лесополосы 30 без чекополос в междур дий (фиг. 15). Трассы чекополос не должны размещатьс  к горизонтал м 1 под углами более чем 60°, так как удлин ютс  межполосные линии 38 стока и станов тс  необходимыми компенсирующие сокращени  межполосных рассто ний. Так, при угле пересечени  в 45° межполосный промежуток следует уменьшать на 29%, т.е. вместо 100 м надо брать 71 м. При пересечений

горизонталей под .острыми углами снижаетс  величина продольного наклонени  трасс, чем увеличиваетс  длина 26 чеков, упрощаетс  и удешевл етс  строительство, отпадает необходимость в компенсирующих сокращени х межполосных рассто ний. Прин то считать возможным допускать пересечение чекополосами горизонталей до угла в 60° (т.е. пересекать вектор склона под углами 30-90°, фиг. 17), с проведением, при необходимости, компенсирующих сужений (когда углы меньше, чем 70°). Снижение продольных уклонов трасс улучшает услови  перемещени  техники и полезно в противоэрозионном отношении в отдельных местах.

По завершении графической части проектировани  сети сооружений делаютс  стоимостные расчеты. Обьемы и стоимость земл ных работ определ ютс  аналитически через значени  нескольких параметров: длина чекополос на каждое сочетание продольных поперечных уклонов в интервале 1°, либо 0,5°; глубина h выемки по вершине врезки; высота h . насыпной части днища; превышение гребн  обвалований над вершиной hx врезки днища; ширина а днищ чеков.

Строительство чекополос может вестись двум  способами: через составление проектного профил  по трассе чекополосы и вынесение его в натуру с закреплением двух крайних продольных осевых точек днища каждого чека; упрощенным способом, без профилировочных работ, перенесением в натуру только оси чекополосы, с закреплением начальной, створных и конечной точек; затем чеки стро тс  от первого к последующим , т.е. чек п + 1 строитс  по завершению строительства чека п; соблюдением общих условий строительства по чекополосе в целом либо по отрезкам, Строительство системы и отдельных полос дл  всех способов начинаетс  от приводораздельных участков , с целью устранени  размыва чеков в период строительства сверхрасчетным стоком , т.е. следует соблюдать поочередность строительства с началом от водоразделов.

Строительство отдельного чека должно начинатьс  от вырезки продольной пионер- траншеи по оси чекополосы, начина  от назначенного заглублени  начала днища с выводом траншеи по горизонтальной плоскости на нулевое заглубление (фиг. 7 и 8, точка 31 нулевых работ). Далее устанавливаетс  место размещени  сочлен ющего вала в пределах отрезка БА (фиг. 7 и 8) по заданным векторно рассто ни м отточки 31 нулевых работ и строитс  насыпна  часть днища 71 (фиг. 6} одновременно с выемочной 71 п$

общей ширине днища (а) с соблюдением услови  горизонтальности площадки днища и одновременной заделкой откосов 19 выемки . Согласно (1)-(3) длина частей площадки днища чека зависит от значений п ти параметров (h, h , a,/3, а). После строительства площадки днища чека и откосов выемки (фиг. 6) вырисовываетс  периметр 22 выемочно-насыпного блока площадки днища . Характерной точкой периметра  вл етс  наиболее возвышенное место по бровке выемки (В). Названа точка вершиной выемки врезки днища в склон 21. Следующий этап строительства тела чека включает отсыпку обваловани  вокруг периметра блока днища подкомандно вершине выемки (т.е. в стороны по склону от вершины выемки). Обвалование по первому чеку делаетс  с четырех сторон (фиг. 1), в последующих чеках обвалование трехстороннее. Поэтому различаютс  3 части обваловани : верхн   (начальна ) 10 (фиг. 1), сочлен юща  8 и нижн   9. Внутренние откосы верхнего и нижнего участков обваловани  сопр гаютс  с откосами 19 выемки стро щегос  чека, внешний откос сочлен ющего участка обваловани  в нижней части служит стенкой емкости последующего чека, а выемка последующего чека сопр гаетс  с откосом сочлен ющего вала предыдущего чека. Ширина валов по гребню прин та 0,4-0,6 м. Заложение откосов крутое, m 1,0-1,25, с целью сокращени  количества земл ных работ , увеличени  стокоемкости чеков, получени  поперечной компактности, дл  возможности размещени  чекополосы в междур дь  13 полезащитной древесной обсадки (фиг. 14). Ширина 25 полосы земельного отвода под чекополосу 15 м (фиг.1), что соответствует ширине водорегулирующих лесополос, при этом на ширину 24 земл ного полотна чекополосы (фиг. 1 и 14) приходитс  не более 10 м при ширине площадки днища чека 5-6 м. По обе стороны замл ного полотна чекополосы оставлены земельные полосы шириной по 2,5 м дл  использовани  под насаждени , в том числе по 1,5 м с каждой стороны 14 дл  паровани  с целью дополнительной влагозар дки. Сто- косбор первому чеку полосы производит вал по широкому основанию 11 (фиг, 1), размещаемый по створу трассы чекополосы выше от чека. Таким же валом 11 увеличиваетс  стокосборна  площадь дл  чеков на выпуклых , рассеивающих сток склонах (фиг. 4 и 5). Там,где чекополоса проходит по пр мым склонам (фиг. 1), сток по следующему чеку собирает верхний вал предыдущего чека. Поэтому в местах, где длина чеков разнитс  (чеки № 2 и 3, фиг. 1), применена регул ци 

закраечного почекового стокосборного рассто ни  34 путем размещени  стокозабор- ных устройств 18 по закрайку полосы с соблюдением необходимых соответствий

между длиной чеков и интервалами 34 размещени  стокозаборных выемок, ловушек. Стокозаборные выемки стро тс  по широкому основанию неглубокими до 0,3 м, площадь их используетс  под посевами,

0 поэтому длину их можно доводить до 10 м и более с целью улучшени  распределени  стока по чекам. Делаетс  это в услови х, где пашню не выравнивают от напашей. Выравнивание пашни дл  цели чекополосного сто5 косбора необходимо проделывать полосами в переречном к гону направлении один раз в два - три года. Так как ливневые дожди кратковременны, то отпадает необходимость оснащать чеки сложными водосброс0 ными устройствами повышенной надежности дл  слива сверхрасчетного стока . Водосбросное устройство чека-это простое видоизменение (усиление) наиболее низкого участка 12 обваловани , представ5 л ет следующее: уменьшение крутизны откосов у площадки; увеличение ширины поверху; утрамбовка площадки и основани ; занижение площадки водосброса от гребн  обваловани  на 15-25 см. При интенО .сивных стокообразовани х веро тно перенаполнение не всех, а только части чеков. Поэтому водосброс от чека задаетс  в двух направлени х как по чекополосе(17) от чека к чеку, та: и на нижележащий склон 12

5 (фиг.1). Механизм осуществлени  слива заключаетс  в следующем. Водосливна  площадка наружного стокосброса 12 размещаетс  на более высокой отметке 10- 20см, чем отметка земли у начала верхнего

0 обваловани  17, в результате этого водослив по верхнему закрайку чекополосы опережает водосброс на нижележащий склон. И только после заполнени  нескольких чеков участка чекополосы и образовани  пото5 ка глубиной 20-30 см по верхнему закрайку усиливаетс  наружный стокосброс, чем останавливаетс  наращивание мощности потока на уровне, не допускающем размывов по закрайку. Интенсивное стокообразова0 ние кратковременно по периоду пика.

Ответственным этапом в строительстве чека  вл етс  определение рабочей строительной высоты обваловани  (hc) относительно горизонтальной площадки днища

5 чека. Расчетное определение можно делать по формуле

hc (h + Д ,1+ Д A + AIV)K.

(7)

где h - страница 3; А,/. - превышение водосливной площадки 17 начала (верхнего) обваловани  над вершиной 21 выемки по продольному углу наклона а; Д   - то же, по поперечному углу наклона/ ; А - превышение наружной водосбросной площадки 12 над водосливной площадкой 17 начала обваловани ; Д - превышение гребн  35 обваловани  над площадкой наружного водосброса; К - коэффициент (повышающий ) осадки грунта.

Сумма (Д + Д1 ) - есть величина превышени  площадки 17 водослива начала обваловани  над вершиной 21 врезки.

Вычисл етс  по формулам

A i t tga;(8)

.., (9)

где -рассто ние вдоль трассы; I -рассто ние поперек трассы (фиг, 11.

Величина превышени  (ДА+ Д#) по конструктивному замыслу должна быть положительной . Уменьшение величины снижает стокоемкость и строительную экономичность . Величина коэффициента К колеблетс  в зависимости от степени уплотнени  грунта при строительстве и зависит от его свойств. Дл  примера, если h 0,60 м, К - 1,10, А А+ ,10, Д 0,18, Д|Х/ 0,20, то hc 1,19 м, а после осадки грунта 1,08 м. При этом высота вала в начале обваловани  составит Д + Д 0,38 м, уровень наполнени  чека 0,98 м, а глубина потока по верхнему закрайку чекополосы 0,28 м.

Условно принимаем, что уровень максимального наполнени  (hM) чека .16 согласно формуле (7) будет

nM h + +A) + A U

h + hu.(10)

От уровн  максимального наполнени  вычисл етс  стокоемкость чека (Еч) с использованием формулы (4)

Еч(г1мгтср + а Нм)1ч,(11)

где 1Ч - длина водоема чека (средн  ).

Из уравнений следует, что свободное увеличение стокоемкости чека и, как следствие , чекополосы возможно производить за счет увеличени  hM через величину суммы Д1 + Д й. Осуществление этой цели возможно через перемещение начальной точки 17 обваловани  вверх по склону от вершины выемки, по закраечной части чекополосы (фиг, 10 и 17) либо поперек чекополосы с прокладкой вала по широкому основанию (фиг. 11 и 17). При этом не должно нарушатьс  правило соответстви  длины чековых емкостей и закраечных почековых стокосбросных рассто ний 34 (фиг. 1 и 17).

Дл  отсыпки залов чека используетс  грунт выемки, однако объем обваловани  в 3-4 и более раз превышает выемочный объем , Поэтому грунт дл  обвалований беретс  с нижележащего склона слоем 0,1 м. В последующем вз тый грунт восполн етс  за счет очистки чеков, котора  производитс 

через несколько лет по мере заилени  чека на 1/3 от объема емкости.

Водозаборные 18 и водосливные 12 и 17 оснастки чеков обеспечивают равномерное задействие чекополосы, аварийную застра0 хованность чекополосной системы. Размыв обваловани  отдельного чека маловеро тен , последствие размыва локально по линии склона, не уход т задержанные воды с нижележащей сети сооружений по подко5 мандной площади, как это бывает у аналогов .

Локальный характер аварийных про влений чекополосного стокосбора, другие перечисленные обсто тельства и

0 экономическа  целесообразность обусловливают двухстадийность строительства обваловании чекополосы. По первой стадии предусматриваетс  начало обваловани  17 размещать вблизи вершины 21 выемки (фиг.

5 1, чек № 3) со значением Д1 + Д1 0,10 и соответствующей расчетной высотой строительства обваловани  (hc). При этом гидрологические расчеты по соответствию стокоемкость - объемы стока ведутс  через

0 ширину площадки днища (а), допустимость заглублени  выемки (h) и приемлемость размера межполосного промежутка (I). Интенсивность стокообразовани  беретс  на 10%-ную веро тность превышени . Не учи5 тываетс  при расчетах только параметр за- ил емости чека, по которому следовало завышать высоту обваловани  на 1/3 ее. Изобретением предусматриваетс  совмещение процесса очистки чека с процессом

0 достраивани  (втора  стади  строительства) обваловани  чека до высоты (hc + 1/3hc) и большей высотности, дл  подстраховки и практических исправлений ошибок гидрологических определений. В стадии дострэи5 вани , т.е. во второй стадии строительства, балласт эродированного почвогрунта с днища чека укладываетс  равномерно на сухие откосы и гребень обваловани  чека с удлинением обваловани  за счет перенесени 

0 начальной точки (17) вверх по закрайку (фиг. 10 и 17) либо в сторону на прилегающее угодье (фиг. 11). При этом на пашне вал делаетс  по широкому основанию. Стадийность строительства -условие необ затель5 ное. При строительстве чекополос, предусматривающем применение ее в качестве нагорной канавы, заглубление ее выемок и высоты валов не должны особо ограничиватьс , в этом случае строительство будет одностадийным, высота обваловар

ний может сразу доводитьс  до 2 м. На участках значительного продольного наклонени  чекополосы, где длина чеков сокращаетс , а относительное количество сочлен ющих обвалований и объемы работ возрастают (фиг. 13), необходимо строить сочлен ющие части чекополосы с применением бетонных панелей или из плит других прочных искусственных материалов с целью увеличени  относительной стокоем- кости чекополосы сужением сочлен ющего обваловани  (фиг, 13).

Если чеки стро тс  без проектного профил  (по выноске только створа трассы), то строитель (механизатор) сам опередел ет местоположение начальной точки 17 обваловани  относительно вершины 21 выемки. И от отметки начала обваловани  по заданным значени м Д , Д определ ет отметку гребней обвалований и высоту обваловани  по днищу (hc). Дл  указанных целей примен етс  нивелир или гидроуровень, состо щий из шланга длиной 10-20 м с прозрачными трубками по концам, прикрепленными к рейкам с сантиметровыми шкалами, рейки закреплены на опорах и дисках, С гидроуровнем работает один человек , в этом его преимущество перед нивелиром . Кроме того, дл  строительства чека необходимо поперечное раздвижное шаб- лонное устройство с гидроуровнем и раздвижным основанием - штангой, дл  фиксации ширины днища, и откосными подвижными планками, закрепленнымисдвух сторон штанги дл  фиксации высоты и зало- жени  откосов,„

Гребни обвалований чека отличаютс  одновысотностью исполнени  относительно днища, днище отличаетс  горизонтальностью площадки, а чекополосы проход т по рельефу склонов пр молинейно (фиг. 15 и 16) при разных сочетани х продольных и поперечных уклонов (фиг. 7, 8). Поэтому структура обваловани  индивидуальна дл  отдельной чековой емкости и создаетс  в процессе строительства чека от общих и назначенных величин параметров и в соответствии с построенной структурой блока выемка-днище, без об зательности составлени  индивидуальных чертежей обвалова- ний по каждому чеку. Строительство блоков днище-выемка (фиг. 6-8), чеков участка полосы производитс  согласно данных по параметрам h, a, h, а все части обваловани  чека стро тс  от значени  величины пара- метра hc, определ емого описанным способом , и с использованием гидроуровн . При этом по общему правилу крутизна откосов обвалований чеков беретс  высокой (т 1,0-1,2). Чертежи на строительство отдельных чеков могут составл тьс  на участки сложного рельефа при прохождении тальвегов и ригелей (фиг. 2-5). С увеличением поперечных уклонов по чекополосе высота насыпки (от основани ) нижних валов от чека к чеку увеличиваетс , а верхних - уменьшаетс . Поэтому при продольно-горизонтальном прохождении трассы длина верхнего вала от чека к чеку сокращаетс  и может отсутствовать (фиг. 3, 5, 12 и 17).

Дл  производства земл ных работ (разработка , отсыпка, перемещение) по созданию чекополос приемлемы распространенные малые ковшовые экскаваторы (на базе колесных тракторов) с дополнительным бульдозерным и другим оборудованием. Желательно применение более производительных машин, грейдер-элеваторов и специальных машин. Необходимы катки дл  уплотнени  грунта обвалований и машины заделки откосов.

Залужение днищ чеков под сенокошение сокращает потери сельхозугодий, увеличивает скорость впитывани  вод стока, устран ет возможность заболачивани . Высев трав производитс  по всем участкам, включа  обваловани . По днищам высеваютс  луговые многолетние травосмеси, по откосам и гребн м подбирают состав из устойчивых растений.

По завершении работ залужени  замл - ного полотна чекополосы высаживаютс  ре- дкоствольно (пор дковые межствольные рассто ни  3-6 м), преимущественно саженцами , деревь  обсадки 13 и 29. Посадочные места 13 располагаютс  в два р да, по одному р ду с каждой стороны чекополосы. Р ды располагаютс  в непосредственной близости от обвалований и выемок на рассто нии 0,3-0.5 м от кромок. Возможны случаи посадки деревьев по откосам обвалований и выемок (фиг. 2 и 3) с целью увеличени  ширины 14 закраечной полосы водного питани . Целесообразно высаживать узкокронные породы деревьев, в частности пирамидальные топол , штамбы деревьев должны очищатьс  от сучьев на высоту до 2-3 м с целью повышени  освещенности залужению днищ. Древесна  обсадка защищает земл ное полотно чекополосы от повреждений сельхозмашинами , дренирует грунты основани  чекополосы и укрепл ет их. Чрезвычайно необходима в засушливых услови х дополнительна  влагозар дка, котора  увеличивает высотность, и устойчивость насаждени . Этим в степных зонах окупаютс  издержки по строительству и ремонту чекополос. Равномерное распределение влагозар дки залужению днища и древесной обсадке по отдельному чеху обеспечиваетс  за счет услови  горизонтальности площадки днища.

Дл  обзорных целей и дл  облегчени  строительства необходимо создание альбома типовых чертежей чеков (с размерност ми параметров) на сочетани  продольных и поперечных уклонов в интервале 1° либо 0,5°, на средние значени  по параметрам h, а и на варианты размещени  сочлен ющего обваловани  в границах интервала АБ (фиг. 7 и 8).

Показателем эффективности конструкции стокосборных и противоэрозионных гидротехнических сооружений  вл етс  величина отношени  полного объема задержанного стока к величине суммы всех насыпных объемов земл ных работ Е

П Г

V

(12)

Объемы насыпных работ обвалований чеков (V) сокращаютс  от услови  горизонтальности гребней обвалований и крутизны откосов. С другой стороны, согласно формуле (11) стокоемкость (Е) увеличиваетс  от возможности наполнени  чека (hM) и обеспе- чиваетс  признаками горизонтальности днищ и возможности расширени  днища (а). Если днище и гребни горизонтальны, то наполнение емкости полное. Увеличива  стокоемкость (Е), сокраща  объемы земл ных работ (V),,признаки чекополосы повышают эффективность строительных рзбот.(П) чеко- полос относительно наклонно прокладываемых валов-канав с перемычками. При этом стокозаборна  и стокосбросна  системы устройства чека, а в целом чекополосы, обеспечивают правильный перехват и регулировку стокосбора без размывов по верхней бровке чекополосы и аварий по системе .

Сумма объемов насыпных работ по чеку (V4) складываетс  из объемов по насыпной части днища и объемов отсыпки трех частей обваловани  чека. Объем сочлен ющего обваловани  относительно стабилен, зависит в основном от четырех параметров a. hc, rn, h . Объемы нижних и верхних частей обваловани  чеков наход тс  в пр мой зависимости от длины чека (фиг. 7 и 8). Длина насыпной части днища чека вли ет на объем насыпной части и в то же врем  увеличивает остальные слагаемые суммы объемов (/ч). В то же врем  величина стокоемкости чека (Еч) измен етс  равномерно в зависимости от изменени  длины чека, Из изложен ног о следует (согласно фиг. 7 и 8), что в границах отрезка АБ имеетс  оптимальное местоположение сочлен ющего обваловани , при

5

0

5

котором величина показател  эффективности (П) наибольша  (12).

Положение оптимального размещени  сочлен ющего обваловани  (через вектор 31 в границах отрезка АБ) относительно точки 31 нулевых работ (0) определ етс  расчетно (от р да мест промежутка АБ) при условии максимума величины отношени 

Еч

n при средних значени х параметров п,а, по и /ч

р ду сочетаний параметров at(3 в градации через 1°, в диапазонах по а 0 - 7°, по J3 0 - 10°, Конечные данные математической проработки по определению векторов смещени  сочлен ющего обваловани  31 (фиг. 7, 8) от точки нулевых работ (0) предоставл ютс  в специальной таблице, котора  используетс  при строительстве и задаетс  в проектах по отдельным участкам чекополосы , нар ду со значени ми параметров ширины днищ (а) и глубины врезки днищ (h).

Определение объемов земл ных работ рационально проводить через применение номограмм и таблиц. Аналитически объемы по выемке днища определ ютс  от значений параметров h, h, a, a,/3, т (фиг. 7 и 8). Объемы насыпной части днища определ ютс  по параметрам h , а, а, Д

Вычисление насыпных объемов по всем трем част м обваловани  чека производитс  по параметрам h, h , а, а, /, h1, hx, mcp.

Из изложенного следует, что конструктивные особенности устройства чеков позвол ют строить стокосборное сооружение под условием минимальности объемов земл ных работ.

Через функцию удержани  и впитывани  стока на местах перехвата достигаетс  задержание смытой почвы на участках с по- 0 ложительными (ригельными) формами рельефа; более равномерное по прот женности полосы распределение влагозар дки; ненадобность излишних завышений валов и заглублений выемок, создани  водоемов и русел, как это делаетс  по гребневому способу гидротехнического стокосбора, имеющего целью спр мление трасс нагорных канав; неподтопление примыканий пологих склонов,

У известного вала-канавы с перемычками функци  удержани  и впитывани  стока выполн етс  через сочетание двух режимов работы.

Там, где рельеф сложный, валы-канавы размещаютс  по горизонтал м, воды стока удерживаютс  за валами на одном уровне на большой прот женности (перемычки и шпоры не делаютс , так как вал одновысо- тен, а площадки стокосбора разные, будут

0

5

5

0

порывы), поэтому распределение объемов стока вдоль вала неравномерное (вследствие разной крутизны склонов), по примыкающим пологим низинам сток собираетс  в больших объемах.

На отдельных пр мых пологих склонах размещение валов-канав делаетс  пр молинейным и взаимопараллельным, поэтому допускаютс  предельные уклоны до 2° и отсыпаютс  перемычки на канаве. Образуемые таким образом емкости по канаве тоже корытообразны, но в силу наклонного расположени  днищ и бъефов не имеют полного наполнени , стокоемкость их не приводитс  при помощи ширины днища в соответствии с объемом склонового стока, поэтому образуетс  перед общим валом поток , который перемещаетс  по перемычкам, гаситс  в какой-то мере по скорости и расходу , но разрушает перемычки и может образовать на месте канавы овраг. Кроме этого, происходит аккумул ци  стока на па- динных участках, включа  твердый сток.

Залужение днищ чеков приравниваетс  к лиманно-орошаемому залужению, у которого продуктивность выше, чем у богарного, пахотного угоди . Если поступающие в чек воды стока систематически принос т пользу дл  развити  травосто  залужени . то подтопление прилегающей к канаве прототипа пахотной полосы зачастую бывает неуместным , разнорежимность увлажнени  мешает проведению мехработ по возделыванию культур севооборота. Поэтому по низинам отдельные переувлажненные участки пашни зарастают камышом, заболачиваютс  и из пашни исключаютс  значительные площади . Сельхозугодье тер етс  по чекополо- се только под обваловани ми и откосами выемки. Поэтому, если прин то выемки делать неглубокими, обваловани  невысокими , то площади потерь угодий сокращаютс . Ограничение высот валов делаетс  за счет возможности расширени  днищ, так как они используютс  в качестве высокопродуктивного угоди . Таким образом, прием залужени  днищ чеков позвол ет увеличивать стокоемкость сооружени  без потерь площадей угодий и с увеличением их площадей (от сужени  обвалований) и продуктивности . С другой стороны, снижение высот валов и глубины выемок при снижении объема земл ных работ уменьшает опасность разрушений почвенного покрова, переувлажнений почвогрунтов, просадочных и других последствий. Исход  из изложенных обсто тельств , необходимо завышать ширину днищ, назначать ее в пределах 4-6 м и более в местах, где позвол ет интенсивность сто- косбора, и там, где склоны не очень крутые.

Ветроломна  эффективность древосто  полезащитных полос зависит от угла подхода полосы к вектору 32 вредоносных ветров (фиг. 15 и 16), поэтому в силу конструктивных особенностей чекополос удаетс  обеспечить их достаточную развернутость к вектору ветров и этим повысить ветролом- ную эффективность древесной обсадки че- кополос. Аналоги и прототип размещаютс 

по горизонтал м местности, поэтому размещение их хаотично относительно вектора вредоносных ветров. В образуемых ветровых коридорах на значительных площад х эффективность действи  сочетаемых полезащитных лесополос при больших межполосных рассто ни х падает в несколько раз. Сеть размещаемых на склонах чекополос образует рабочие участки правильной конфигурации с достаточной прот женностью пр мых параллельных длинных сторон дл  основных продольных мехработ. Это повышает производительность использовани  техники до 10-15% относительно поконтурной организации .территории по

аналогам и прототипу с размещением сооружений поконтурно, по горизонтал м - криволинейно. Известны преимущества пр молинейного перемещени  техники относительно посто нно поворотного криволинейного перемещени , при котором снижаютс  точность и скорость проходок машин, увеличиваютс  износ техники и опасность поломок, производительность работ снижаетс  за счет дополнительных

работ по обработке площадей клиньев.

При пр молинейно-параллельной системе размещени  чекополос обработка почвы на большинстве участков будет вестись под углом к горизонтал м, что негативно

из-за размывов по наклонным бровкам линейных преп тствий, возникающих на пути стока. Это справедливо дл  посто нных преп тствий обычных условий, но неприем- лимо дл  самих чекополос и размещаемых

под их прикрытием дорог, Наклонность борозд образует дополнительный сток по бороздам в сторону от основного посклонового, от этого удлин ютс  межче- кополосные пути добегани  стока, увеличиваетс  поступление влаги в почву и уменьшаетс  лавинный эффект пр мого сте- кани .

Стоимость строительства 1 км чекопо- лосы (без древесных насаждений) составл ет 1000-1500 руб. При межполосных рассто ни х пор дка 200 м издержки строительства , отнесенные на 1 га пашни, составл ют 50-75 руб.

Количество земл ных работ на единицу длины сооружени  у чекополосы ниже в 1,8 раза относительно валов-террас.

Срок окупаемости за счет повышени  урожайности составл ет 1 год. Если считать, что средний темп смыва почвенного покрова 2 мм/год, а стоимость 1 га пашни 30 тыс.руб., то стоимость годичного сло  смываемой почвы с 1 га пашни составл ет 100руб.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стокосборное и противоэрозионное гидротехническое сооружение, включающее расположенное сетью на склонах зем- л ное полотно в сочетании с древесной обсадкой, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  расчетно-полного задержани  и впитывани  поверхностного стока на местах перехвата при продольно наклонном прохождении трассы, сокращени  земл ных работ и повышени  надежности , распределени  влагозар дки на участках залужени  и древесной обсадки, уменьшени  потерь сельхозугодий, улучше- ни  условий передвижени  сельскохоз йственной техники за счет спр млени  трасс, а также улучшени  условий сочетани  с полезащитной древесной обсадкой посредством

   разворотов трасс, земл ное полотно выполнено в виде ступенчато сочлененных корытообразных емкостей-чеков, площадки днищ которых горизонтальны, выполнены в выемке и насыпи либо только в выемке, имеют преимущественно выт нутую форму и за- лужены под сенокошение, стенки емкостей-чеков сооружены из откосов выемки врезки днища в склон и откосов обваловани  общего периметра выемки и днища, при этом откосы выемок и обвалований выполнены крутыми, гребни верхней, сочлен ющей и нижней частей обваловани  отдельного чека имеют одинаковое превышение над днищем и расположены выше выемки на расчетной отметке от верхнего по склону начала обваловани , соединение чеков в линейную систему выполнено через сочлен ющие обваловани  и нижние по склону части обваловани  чеков, верхние по склону части обваловани  чеков размещены разомкнуто у мест приема стока в чеки, а сочлен ющие части обваловани  чеков размещены на расчетном рассто нии от точки нулевых работ днища, кроме этого, ширина днищ чеков соответствует расчетному объему стока, а все емкости-чеки оснащены водозаборными и водосбросными элементами.

   -, - 27/ 77

   т-

   /

   /«

   /

   1,

   гю ---п1--.-/- - -/о

   щ

   Фцг.1