 |
Каташинский Н.С. Обзор землеройной техники для обустройства вало-канав
|
|
|
|
Overview of digging equipment for mound-ditches development
В статье сделан краткий обзор на землеройную технику для восстановления гидрологического режима поверхности путём моделирования естественных природных процессов.
Ключевые слова: вало-канавы, землеройная техника, стоки вод.
The article provides a brief overview of earthmoving equipment for restoring the hydrological regime of the surface by modeling natural natural processes.
Keywords: mound-ditches, earthmoving equipment, water drains.
Устройство водозадерживающих валов с широким основанием и водопоглощающих канав с органическими заполнителями является одной из важнейших и самых трудоёмких работ. Это комплексное сооружение несёт основную нагрузку по задержанию и переводу в почву избытков поверхностного стока в напряжённых, критических ситуациях. Поэтому на устройство валов-канав необходимо обращать особое внимание.
Водопоглощающие канавы можно устраивать различными машинами и орудиями. Выбор в каждом конкретном случае определяется необходимостью работы с наивысшей производительностью, наличием машинно-тракторного парка и почвенно-климатическими условиями зоны. Глубина канавы во всех случаях и в любых условиях должна предохранить почву дна от промерзания в зимний период, а органическое заполнение должно способствовать улучшению водно-физических свойств почвы, создавать благоприятные условия для перевода в почву воды, поступающей в канавы [1, с. 3].
Зона недостаточного увлажнения характеризуется значительными различиями условий зимнего промерзания почвы. По А. М. Шульгину (1972), встречаются районы со всеми переходными вариантами климата зимой – от очень мягкого до очень холодного. Соответственно, в больших пределах колеблется средняя и максимальная глубина промерзания почвы. Только на европейской территории России средняя глубина промерзания варьируется от 20 до 90 см.
|
|
|
Нарезка канав плантажными или другими плугами, канавокопателями с пассивными рабочими органами не позволяет регулировать глубину. Поэтому зона применения отдельных видов таких орудий ограничена климатическими условиями. В опытно-производственном хозяйстве ВНИИВиВ участки канав, нарезанных плантажным плугом ППУ-50А и заполненных соломой озимой пшеницы, имеющие глубину 40 – 50 см, сохраняли дно в непромёрзшем состоянии даже в зиму 1971/72 г., когда почва промёрзла на 90 – 100 см (рисунок 1). Аналогичная картина наблюдалась в эту зиму и в Куйбышевском районе Ростовской области. Ширина непромёрзшей зоны на дне канав в этот год составляла в среднем 20 см. В зимы с меньшим промерзанием почвы защищённая от промерзания зона была значительно шире [2, с. 10].
Рисунок 1 – Ход оттаивания почвы в поле и под водопоглощающей канавой в опытно-производственном хозяйстве ВНИИВиВ: а – промерзание на 15 марта; б – промерзание на 20 марта; в – промерзание на 25 марта; г – не промёрзшая почва;
д – максимальная глубина промерзания; е – водопоглощающая канава; ж – водозадерживающий вал
Сооружение канав с помощью плантажного плуга может широко применяться в районах, сходных по условиям с юго-западной частью Ростовской области. В районах более южных, где почва промерзает на меньшую глубину и где сток талых вод не бывает большим из-за неустойчивости снежного покрова, а валы-канавы рассчитываются на устранение ливневого поверхностного стока, можно применять орудия для нарезки временных оросителей типа КЗУ-0, 5 или КОР500 (рис. 2).
Рисунок 2 – Канавокопатель КОР-500:
1 – копающий орган, 2 – кронштейн гидравлического цилиндра и рамы,
3 – гидравлический цилиндр, 4 – гидравлический насос, 5 – рама,
6 – рычаг управления распределителем, 7 – полоз, 8 – подкрылки, 9 – дамба
|
|
|
Преимущества указанных орудий состоят в том, что они формируют откосы канав, устойчивые к естественному осыпанию, имеют широкую зону контакта органических материалов с почвой. При активном разложении органических материалов почва в зоне контакта быстро восстанавливает хорошие водно-физические свойства и обеспечивает высокую скорость фильтрации поступающих в канаву с поверхностным стоком выпадающих осадков [3, с. 340].
В тех районах, где глубина промерзания почвы к моменту формирования стока талых вод превышает 100 см, устройство канав лучше проводить экскаваторами типа ЭО-2621 (рисунок 3) или ЭТЦ-161. Глубину канав в этих случаях необходимо увеличивать.
Рисунок 3 – Экскаватор ЭО-2621
Водозадерживающие валы устраивают в непосредственной близости к водопоглощающим канавам, а при применении плантажного плуга и канавокопателей их сооружение технологически взаимосвязано. Мокрый откос вала, обращённый к канаве, должен иметь угол, близкий к естественному. Чтобы предотвратить зарастание его сорной травянистой растительностью, органические заполнители укладывают на нём мульчирующим слоем.
Сухой откос делают пологим и на нём возделывают те же культуры, что и на прилегающей к валу нижней полевой полосе.
Ширина основания сухого откоса делается в 6 – 12 раз больше высоты вала.
Способ устройства вала зависит от выбранного для нарезки канав орудия. При использовании прицепного плантажного плуга вначале 6-кратным проходом (по три прохода сверху и снизу разбивочной оси) формируют свальный гребень. Образовавшуюся выше гребня канаву заполняют органическими материалами. К свальному гребню бульдозером перемещают почву с нижней контурной полосы в таком объёме, который необходим для достижения запроектированной строительной отметки [4, с. 13].
Окончательное формирование вала и планировку откоса выполняют грейдером. В ходе формирования и планировки сухого откоса вал уплотняется гусеницами тракторов, что придаёт ему устойчивость, необходимую для задержания стока в первый год после проведённого строительства.
Устройство валов на маломощных и сильносмытых почвах осложняется необходимостью сохранения плодородного слоя почвы в месте забора грунта. ВНИИВиВ разработал и использует в таких случаях способ устройства валов с последовательной разработкой грунта на ограниченных площадках (рисунок 4).
|
|
|
При этом способе бульдозер ведёт работу на площадке шириной 12 м. При начале строительства на первой площадке снимают плодородный слой почвы и перемещают его во временный кавальер. Затем обнажившийся грунт сдвигают в тело вала. При разработке очередной площадки плодородный слой перемещают и разравнивают на месте предыдущего забора грунта. Таким образом насыпают вал по всей его длине. Плодородный слой, снятый в начале строительства, при необходимости можно перевезти и разровнять на месте разработки последней площадки [5, с. 68].
Канавокопатели, предназначенные для устройства временной оросительной сети, во время работы образуют валы выше и ниже канав. При их использовании вал, расположенный выше канавы, убирают грейдером, а извлечённый из канавы грунт разравнивают на верхней полевой полосе. Формируют водозадерживающий вал у таких канав, а также у канав-траншей, сооружаемых экскаваторами, бульдозером, при последующей планировке сухого откоса грейдером.
При пересечении трассой вала-канавы потяжин, ложбин и промоин их спрямляют. Вал в таких случаях подсыпают. В зависимости от мощности почвенного покрова или степени эродированности подсыпку проводят с предварительным снятием плодородного почвенного слоя во временные кавальеры и последующим их разравниванием на месте забора грунта в тело вала или с непосредственным перемещением почвы верхней полевой полосы в тело вала [6, с. 184].
Рисунок 4 – Формирование вала-канавы бульдозером:
а – нетронутый плодородный слой почвы; б – перемещённый плодородный слой почвы; в – материнская порода;
6-10 – номера последовательно разрабатываемых площадок
Подсыпку валов в местах пересечения мелких эрозионных форм рельефа на маломощных и эродированных почвах начинают со снятия бульдозером верхнего слоя почвы и перемещения его во временные кавальеры. Основную часть плодородного слоя снимают со склонов ложбин, потяжин или промоин, подводящих поверхностный сток к месту спрямления трассы. Расстояние перемещения в большинстве случаев не превышает 8 м [7, с. 14].
|
|
|
Затем с площади, где снят основной плодородный слой, грунт бульдозером перемещают во временный кавальер на расстоянии 5 – 8 м ниже по склону от оси вала-канавы. Для удобств последующего перемещения кавальера в тело вала наибольшая высота его создаётся в средней части, непосредственно в ложбине, потяжине или промоине.
Когда по всей трассе вала-канавы выполнена предварительная разработка почвогрунта и насыпаны временные кавальеры, плантажным плугом или другим орудием, выбор которого обоснован проектом, нарезают водопоглощающую канаву по технологии, описанной выше.
Грунт из временных кавальеров бульдозером перемещают в тело вала в месте пересечения потяжины, ложбины или промоины. Эта работа выполняется одновременно с перемещением грунта в вал по всей его протяжённости для достижения заданной проектом строительной высоты. Окончательное оформление вала и его планировку по всей длине выполняют с помощью грейдера.
После сооружения водозадерживающего вала разравнивают почву, перемещённую во временные кавальеры на местах забора грунта для подсыпки валов. На мощных почвах подсыпку валов в местах их спрямлений проводят без предварительного сгребания почвенного слоя.
В заключительный период формирования водозадерживающего вала делают контрольную нивелировку и устраняют все возникшие при строительстве отступления от проекта. Строительная высота водозадерживающих валов в соответствии со строительными нормами и правилами превышает расчётную величину рабочей высоты. Величина превышения определяется необходимым для надёжной работы запасом высоты над максимальным подпорным уровнем и осадкой грунта.
В качестве органического заполнителя водопоглощающих канав можно использовать всевозможные отходы сельскохозяйственного производства: листостебельную массу подсолнечника, не обладающую кормовыми достоинствами солому, ботву огородных культур, навоз, обрезки лоз и ветвей, неликвидные отходы рубок в лесных полосах и т. п. [8, с. 9].
Механизация работ по заполнению канав органическими материалами достигается использованием ряда широко распространённых сельскохозяйственных машин. Если органические материалы находятся в копнах в непосредственной близости от канав, можно использовать толкающие волокуши. Измельчённые материалы вносят в канавы кормораздатчиками. Солому из скирд измельчают и загружают в кормораздатчики с помощью фуражира.
|
|
|
На второй-третий год после первого заполнения водопоглощающих канав проводят пополнение их органической массой. В первую очередь пополняют канавы, заполненные соломой, которая сравнительно быстро уплотняется и разлагается. В канавы, заполненные листостебельной массой подсолнечника, дополнительное внесение органических материалов требуется на третий-четвертый год. Виноградная лоза и обрезки ветвей могут служить и ещё более длительное время [9, с. 6].
Правильно устроенные водопоглощающие канавы, расположенные на расчётно-обоснованных расстояниях друг от друга, служат в течение длительного периода и не требуют углубления по крайней мере в течение десятилетнего периода. Частые обновления канав, смена органических материалов в них нежелательны, так как они нарушают в большинстве случаев биологические процессы в зоне действия мульчирующего покрытия почвы. Основная задача в период эксплуатации водопоглощающих канав – сохранение среды, в усиленном виде воспроизводящей почвообразовательный процесс под степным войлоком.
Основные затруднения при переходе от прямолинейной, клеточной к контурно-полосной организации территории встают на пути механизаторов. Привычка к шаблонной организации загонок и необходимость заканчивать полевые работы в самые ранние сроки, не считаясь ни с чем, создают особый психологический барьер. На преодоление его требуется некоторое время, в течение которого обрабатывающий поля персонал убеждается, что более сложная контурная организация является средством интенсификации производства. Обычно в первый же год состояние полей после снеготаяния или ливней убеждает в необходимости идти на издержки ради обеспечения действенной защиты почв от эрозии.
Большое разнообразие условий, в которых целесообразна контурно-полосная организация территории, не исключает возможности расположения водозадерживающих валов и водопоглощающих канав параллельно друг другу. Выгоды от этого, связанные, прежде всего, с упрощением условий работы машинно-тракторного парка, не должны, однако, отодвигать на задний план основные требования, стоящие перед комплексом противоэрозионных мероприятий с контурнополосной организацией территории и устройством водопоглощающих канав – устранение поверхностного стока и прекращение эрозионных процессов.
Валы-канавы с параллельным расположением могут применяться только на склонах со спокойным рельефом, крутизной не более 3 – 4°. Расстояние между такими валами-канавами определяют специальными гидрологическими расчётами, и они всегда меньше расстояний между контурными валами-канавами. Участки валов, пересекающие горизонтали и не способные задерживать перед собой поверхностный сток, могут устраиваться меньшими по высоте в сравнении с валами на работающих участках. Канавы в таких местах делаются с обязательными перемычками [10, с. 20].
Протяжённость участков валов-канав, пересекающих горизонтали и уклоны вдоль них, определяют расчётами таким образом, чтобы вода, стекающая вдоль валов и на поле, по бороздам, возникающим при обработке почвы, не достигала размывающей скорости. Для того чтобы канавы, пересекающие горизонтали, оставались по своему назначению водопоглощающими, перемычки в них должны устраиваться на расстояниях, приведённых в таблице 1.
Таблица 1 – Расстояния между перемычками на наклонных участках водопоглощающих канав (в м)
Список литературы
1. Бондаренко И. А. Важная общегосударственная задача // В кн.: Преградим путь эрозии / Ростов-на-Дону, Ростиздат. 1970, с. 3-12.
2. Бочков А. П. О влиянии агротехнических и лесомелиоративных мероприятий на сток рек лесостепных и степных районов / Тр. ГГИ, 1965. вып. 127, с. 10-81.
3. Зольников В. Г. Почвы и природные зоны земли // Наука, 1970, 340 с.
4. Ковда В. А. Беречь землю, повышать её плодородие // Сельская ночь, 1973, № 5, с. 13.
5. Кузин П. С. О влиянии агротехнических мероприятий на речной сток / Тр. ГГИ, 1965, вып. 127. с. 68-72
6. Назаров Г. В. Зональные особенности водопроницаемости почв СССР / изд. Лен. ун-та, 1970. 184 с.
7. Первицкий В. Я. Новая технология помогает противостоять засухе // Сельская новь, 1973, № 5, с. 14.
8. Потапенко Я. И. Надёжный способ борьбы с водной эрозией // Сельское хозяйство России, 1969, № 4, с. 9-12.
9. Потапенко Я. И. Противоэрозионная организация территории // Сельское хозяйство России, 1972, № 5, с. 6-8.
10. Соколовский Д. Л. Речной сток / Л. Гидрометеоиздат, 1968, с. 540 / Указания по определению расчётных гидрологических характеристик СН 435–72, Л., Гидрометеоиздат, 1972, 20 с.
Сведения об авторе
Каташинский Никита Сергеевич, студент 4 курса группы 17ТБ(ба)ИЗОС, очной формы обучения, кафедры экологии и природопользования, геолого-географического факультета, Оренбургского государственного университета, katashinskii_gs@mail. ru, +7(987)795-39-88.
About author
Katashinskiy Nikita Sergeevich, 4th year student of group 17TB(ba)IZOS, Department of Ecology and Nature Management, Faculty of Geology and Geography, Orenburg State University, katashinskii_gs@mail. ru, +7(987)795-39-88.
УДК 631. 6. 02: 631. 459
Шаврина И. В.
Shavrina I. V.
|
|
|
