Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Фисенко Борис Викторович

Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья
<
Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Фисенко Борис Викторович. Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья : Дис. ... канд. техн. наук : 06.01.02 Саратов, 2006 215 с. РГБ ОД, 61:06-5/3258

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние изученности вопроса и обоснование выбора направления исследований . 8

2. Физико-географические условия, определяющие интенсивность эрозионно-гидрологических процессов на водосборах малых рек 16

2.1. Климат 16

2.2. Геология и гидрогеология 22

2.3. Геоморфология и гидрология 27

2.4. Почвенный покров 30

2.5. Растительность 33

3. Программа, методика и объекты исследований ... 37

3.1. Программа исследований 37

3.2. Методика исследований 38

3.3. Характеристика объектов исследований 41

4. Гидроэкологическая ситуация водосборов малых рек 49

4.1. Влияние антропогенной деятельности на гидрологический режим и сток наносов малых рек 50

4.2. Трансформация гидрохимического режима малых рек в результате антропогенной освоенности их водосборов 57

4.2.1. Вероятностная оценка последствий химического за

грязнения малых рек 61

5. Эрозионно-гидрологические процессы на водо сборах малых рек 67

5.1. Водный баланс водосборов малых рек 67

5.2. Факторы формирования поверхностного стока талых вод 70

5.3. Определение расчетных характеристик стока и эрозии с угодий с обоснованием принятых теоретических кривых обеспеченности 74

5.3.1. Аналитические кривые обеспеченности и расчетные значения характеристик весеннего стока и эрозии 74

5.3.2. Аналитические кривые обеспеченности и расчетные значения характеристик стока и эрозии от дождевых осадков 85

5.3.3. Совместные аналитические кривые обеспеченности и расчетные значения характеристик годового поверхностного стока 90

6. Обоснование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей, размещаемых в условиях склоново-ложбинного агроландшафта 97

6.1. Особенности размещения инженерно-мелиоративных рубежей

в условиях склоново-ложбинного агроландшафта 98

6.2. Влияние уклона на скорость движения поверхностного стока вдоль инженерно-мелиоративных рубежей 105

6.3. Определение допустимой протяженности наклонных участков инженерно-мелиоративных рубежей 113

6.4. Учет растительного покрова при проектировании противоэро-зионных инженерно-мелиоративных рубежей 114

6.5. Разработка параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей в системе адаптивно-ландшафтных мелиорации водосборов малых рек 121

7. Эколого-мелиоративная и энергетическая эффективность противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек 124

7.1. Эколого-мелиоративная эффективность противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей 124

7.2. Энергетическая эффективность противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей 127

Основные выводы и предложения 133

Список литературы

Введение к работе

Современная интенсивная технология возделывания сельскохозяйственных культур зачастую приводит к полному антропогенному преобразованию природных ландшафтов и превращению их в агроландшафты. Достигая предела в экологическом, энергетическом и продукционном аспектах, индустриализация земледелия влечет за собой резкое ухудшение состояния всех элементов ландшафтов, подавление механизмов саморегулирования, что, в конечном счете, приводит к их полной дестабилизации.

Частью общей проблемы деградации ландшафтов в результате их трансформации является эрозия почв, распространение которой приобрело огромные масштабы. В Саратовской области смытые почвы занимают 30,4 %, а эрозиошюопасные 26,5 % общей площади сельскохозяйственных угодий [148]. Условия для максимального развития процессов водной эрозии на данной территории обусловлены с одной стороны высокой степенью хозяйственной освоенности, а с другой, широким распространением покровных отложений низкой противоэрозионной стойкости, значительным количеством осадков в эрозионноопасный период и высокой расчлененностью рельефа.

Наиболее подверженными процессам водной эрозии, в силу своих свойств и особенностей, являются водосборы малых рек. Следствием интенсификации эрозионно-гидрологических процессов на них, является общее ухудшение гидроэкологичекого состояния малых рек. Так, в настоящее время трансформация количественных и качественных показателей стока малых рек под влиянием хозяйственной деятельности стало соизмеримым с влиянием естественных факторов (роста количества осадков, потепления зим, сокращения глубины промерзания и др.).

Инженерно-мелиоративные рубежи являются важнейшим элементом противоэрозионных мелиорации склоново-ложбинных агроландшафтов. Однако максимальную эффективность мероприятий по защите почв от эрозии можно гарантировать лишь в том случае, когда комплекс противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей запроектирован с соблюдением принци-

пов адаптивно-ландшафтной оргаїшзации территорий на катенарной основе с дифференциацией агроландшафтов до уровня элементарных водосборов. Данный подход к определению параметров инженерно-мелиоративных рубежей требует детального учета максимального количества факторов и использования гидрологических характеристик, адекватно отражающих современную эрозионно-гидрологическую ситуацию на водосборах, так как лишь в этом случае экологическая эффективность противоэрозионных мероприятий будет наибольшей.

Таким образом, совершенствование способов защиты почв от эрозии, основанное на концепциях адаптивно-ландшафтного земледелия и сохранения окружающей среды является актуальной задачей современной противо-эрозиошюй мелиорации.

Целью работы является повышение надежности эксплуатации противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей, за счет совершенствования их технических параметров.

Научная новизна работы состоит в:

комплексной оценке влияния хозяйственной трансформации ландшафтов водосборов малых рек на их гидроэкологическую ситуацию, с получением вероятностных характеристик последствий антропогенного изменения гидрохимического режима малых рек;

установлении корреляционной связи между величинами слоя стока и снегозапасов, с учетом снежности года и вида агрофона;

разработке методики определения допустимой протяженности водо-направляющих участков стокозадерживающих противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей;

- оценке энергетической эффективности противоэрозионных ИМР,
учитывающей характеристику потенциальной стоково-зрозиоішой опасности
и изменение энергетического потенциала водосборов в результате эрозион
ной дегумификации почв.

Практическая значимость работы заключается в разработанной методике определения параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей в условиях склоново-ложбшшого агролаидшафта и получение расчетных значений гидрологических характеристик стока и эрозии для черноземов южных, которые могут быть использованы при разработке почвоводоохршшых мероприятий на водосборах малых рек, проектируемых с соблюдением принципов адаптивно-ландшафтной организации территорий.

Полученные результаты могут использоваться при проектировании систем адаптивно-ландшафтных мелиорации склоновых земель в районах активного проявления водной эрозии почв, а также объектов водохозяйственного строительства на расчетной основе.

Основные положения диссертации освящены в семи опубликованных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 213 страницах, включает 18 таблиц, 19 рисунков, 3 фотографии, 17 приложений. Список используемых источников содержит 167 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

Геоморфология и гидрология

Современный рельеф Саратовской области, в том числе и ее Правобережья, разнообразен по происхождению, возрасту и морфологии. Он сформировался при взаимодействии эндогенных и экзогенных процессов на новейшем этапе развития ее территории.

Рельеф формировался на месте исходной олигоценовой аккумулятивной равнины, образовавшейся после ухода палеогенового моря. В результате ее переработки образовались следующие генетические типы рельефа (равни ны) - олигоценовая, ранние - и позднечетвертичные денудационные, ранне-хвалынская морская аккумулятивная.

Олигоценовая денудационная равнина развита в пределах современной Приволжской возвышенности, на месте Волго-Медведицкого водораздела. С востока она круто обрезается р. Волгой, на западе плавно переходит в Окско-Донскую равнину, на севере - юге уходит за пределы области.

Абсолютные отметки в ее пределах колеблются от 384 до 100 м в долинах рек, балках, оврагах. От более молодых по соседству эта равнина отделяется четким уступом, проходящим с одной стороны вдоль долины pp. Волги - на востоке и Медведицы - на западе. Уступ, следующий вдоль р. Волга, крутой и высокий - до 200 м. В местах близкого подхода к р. Волге он сливается с ее правым склоном, образуя обрывистый берег. Склон, обращенный к р. Медведицы, более пологий.

Грядовый рельеф Приволжской возвышенности создан расчлененностью ее глубокими доменами на отдельные крутые массивы. Она имеет хорошо выраженное ступенчатое строение, которое обусловлено широким развитием разновозрастных поверхностей выравнивания. Хорошо сохранились и отчетливо выражены олигоценовая, миоценовая и акчагыльская ступени рельефа.

Являясь самой древней, олигоценовая ступень Приволжской возвышенности занимает наиболее высокое положение. В ее пределах располагаются гряды и останцы с отметками более 260 м. Покров четвертичных отложений здесь практически отсутствует. Расчлененность ее слабая. Плоскостная и склоновая денудация развиты в малой степени.

Более низкая ступень рельефа имеет миоценовый возраст и прослеживается на высотах 200-260 м. Повсеместно она ограничивается уступом высотой до 100 м с крутизной склонов 25-30. В отличие от олигоценовой равнины она расчленена балками, оврагами, рытвинами и долинами малых рек.

Нижерасположенная акчагыльская абразионная поверхность прослеживается обрывками террасовидных площадок, ширина которых несколько

сот метров и располагаются они по периферии водоразделов в пределах оли гоценовой равнины. Высота ее колеблется от 80 до 160 м, что связано с последующими тектоническими движениями.

Рельеф территории, на которой проводились исследований - всхолмленный, сильно расчлененный речными долинами и густой овражно-балочной сетью. Равнинные участки водоразделов занимают 27% площади, пересеченные части склонов с балочным рельефом - 44%, с овражным рельефом - 29%. Интенсивному развитию овражно-балочных систем способствуют большие глубины местных базисов эрозии, значения которых изменяется от 70 до 260 м и более.

Приволжская возвышенность расчленена малыми реками. В р. Волгу впадают реки Терса, Терешка, Чардым, Курдюм, Гуселка, Березина, Черниха и др. Особенностью этих рек является относительно спрямленные русла, мелководность, быстрое течение. Ширина речных долин - от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Поймы их хорошо выработаны и имеют одну надпойменную террасу.

В отличие от этих малых рек притоки р. Медведицы, берут начало на западных склонах Приволжской возвышенности и содержат по две надпойменные террасы. К долинам примыкает разветвленная сеть оврагов, балок, которые расчленяют склоны местных водоразделов на отдельные гряды.

Протяженность малых рек, как правило, находится в пределах 5-15 км. Водораздельные плато и поймы имеют преобладающие уклоны менее 1, речные террасы и склоны Г - 5, а уступы террас 5 - 8 [92]. В междуречье pp. Волги и Медведицы значеіше горизонтальной расчлененности (км/км2) рельефа высокие. На площади 5336 км2 значеіше этого показателя 40 - 45,3584 км2 - 45 - 50. В целом, в Саратовском Правобережье, горизонтальное расчленение на площади 16698 км2 составляет от 35 до 50 и более. В левобережье р. Волги этот показатель не превышает 35.

Характеристика объектов исследований

При выборе опытных стационаров мы руководствовались системным подходом, требующим изучения всей экосистемы "водосбор - русло - река". При таком подходе, представляется возможным комплексно оценить влияіше инженерно-мелиративных рубежей как на эрозионно-гидрологические процессы, происходящие на водосборе, так и на гидрологический и гидрохимический режимы рек.

Эрозионно-гидрологические исследования проводились на опытных стационарах "Вязовский" и «Нееловский», расположенных на территории ЗАО СХО "Вязовское" Муниципального Образования Татшцевского района Саратовской области (рис. 3.1).

Опытный эрозионно-гидрологический стационар «Вязовский» заложен в бассейне малой реки Вязовка, являющейся притоком второго порядка р. Старый Курдюм.

Водосбор площадью 0,82 км2 расположен на выпукло-вогнутом склоне южной экспозиции (рис. 3.2, фото 1), имеет ассиметричное строение - вытянут с северо-запада на юго-восток на 1400 м. На его территории расположен противоэрозионный комплекс, заложенный в 1964 году кафедрой сельскохозяйственной мелиорации Саратовского сельскохозяйственного института под руководством И.А. Кузника [92,57,114,68].

Гидротехнические противоэрозионные сооружения представлены во-дозадерживающими валами, устроенными по горизонталям и запроектированными на задержание стока вероятностью превышения 10 %. Для равномерного распределения стока на валах, через 90-100 м запроектированы перемычки.

Защитные лесные насаждения представлены стокорегулирующей и приовражной лесными полосами. Расстояние между ними составляет 300 м, длина полос - 400 м, ширина -19,5 м.

Видовой состав представлен лохом узколистным - 1,2 ряды, яблоней лесной - 3 ряд, лиственницей сибирской - 4,6 и 8 ряды, ясенем зеленым - 5,7 и 9 ряды, бузиной красной -11 и 12 ряды. Ширина междурядий -1,5 м [116].

Однако необходимо признать, что противоэрозионные инженерно-мелиоративные рубежи не соответствуют современным требованиям системности, так как охватывают мелиоративным влиянием лишь присетевую часть водосбора.

Размещение водозадерживающих валов выше стокорегулирующих лесных полос также является не оптимальным решением.

Вместе с тем, стационар является одним из немногих долговременных (41 год) опытных противоэрозионных полигонов России.

К несомненным достоинствам ОПС «Вязовский» следует отнести непрерывность ряда наблюдений за эрозионно-гидрологическими процессами на различных угодьях.

Почвы Вязовского опытного стационара - чернозем южный неполнопрофильный слабо и среднесмытый хрящевато-щебенчатый, среднесуглини-стый, сформированный на делювии и аллювии коренных пород (опоке). Местоположение и описание почвенных разрезов приведено в приложении 1.

Для оценки влияния противоэрозионного комплекса на гидрологический и гидрохимический режим рек, мониторинговые исследования за жидким и твердым стоком, а также химическим составом воды проводились на постоянных пунктах наблюдений (гидрометрических створах), расположенных на р. Вязовка. Длина реки составляет 17,98 км, площадь водосбора 116,36 км2, средний уклон 0,013.

Гидрометрический пост № 1 расположен на расстоянии 5,8 км от истока реки. Его водосбор площадью 6,14 км2 - лесной (коэффициент лесистости - 0,81), распаханность данного водосбора составляет 15% от общей площади.

Гидрометрический пост № 2 удален от истока реки на 8,6 км. Его водосборная площадь - 24,34 км2, характеризуется большой сельскохозяйственной освоенностью (распаханность территории достигает 58 %) и значительным коэффициентом расчлененности - 0,52 км/км2. Коэффициентом лесистости данного водосбора небольшой - 0,06, леса встречаются отдельными небольшими массивами.

Местоположение гидрометрических створов показано на рис. 3.1. Противоэрозионный стационар «Нееловский» расположен в верхней части овражно-балочной системы «Нееловская» относящейся к бассейну реки Старый Курдюм.

Территория данного бассейна на 90 % занята сельскохозяйственными угодьями. Леса приурочены лишь к истокам реки и занимают 10 % площади.

Исследования формирования склонового стока и эрозии проводились на двух рядом расположенных водосборах - опытном и контрольном, расположенных на склоне южной экспозиции и представляющих лощинные звенья гидрографической сети (рис. 3.4, фото 2).

Трансформация гидрохимического режима малых рек в результате антропогенной освоенности их водосборов

Одной из основных задач математического аппарата применительно к оценке гидрохимического режима реки является получение наиболее правильных выводов о направленности исследуемого процесса. Решение данной задачи требует применения различных методов анализа рядов гидрохимических показателей с использованием основных понятий теории математической статистики.

Возможность описания состояния водной экосистемы по содержанию одного из химических элементов может дать функция плотности распределения концентрации этого элемента до и после антропогенного воздействия. Кривые распределения образуют развитую систему математических обобщений, пригодных для описания свойств широкого класса случайных явлений.

Плотности распределения концентраций биогенных веществ могут быть описаны нормальным законом распределения [95], возникающем в том случае, когда переменная величина формируется под влиянием суммы большого числа независимых факторов при условии, что каждый из них не оказывает на изучаемое явление превалирующего влияния.

Уравнение нормальной кривой распределения концентрации химического элемента в форме кривой распределения плотности вероятностей имеет вид: Кфе 2г , (4.1) где С, - среднее значение концентрации / - го элемента, а - среднее квадратитическое отклонение.

По площади перекрытия графиков плотностей распределения концентраций до и после антропогешюго воздействия (АР,) можно оценить вероятность сохранности водной экосистемы. Величина АР/ имеет размерность вероятности и определяется по формуле: AP, = F,+F, , (4.2) где Fj, Fj - соответственно площади перекрытия кривых плотностей распределения концентраций до и после воздействия относительно их точки пересечения.

Данный метод оценки экологического состояния водных экосистем был применен нами к малой реке Вязовка. Оценивалось влияние на речную систему загрязнений воды соединениями фосфора в форме (Рг05) и азота в форме (N-NH4), поступающими с водосборной площади с поверхностным склоновым стоком.

Статистическая обработка данных многолетних наблюдений за анион-но-катионным составом воды реки Вязовка проведенных на гидрометрических постах №1 и №2, позволила получить расчетные параметры нормальных кривых распределения концентраций рассматриваемых соединений (табл. 4.1). По полученным расчетным параметрам по формуле (4.1), нами были построены графики, характеризующие функции плотности распределения концентраций химических соединений по рассматриваемым гидрометрическим постам (рис. 4.4,4.5). пересечения с использованием графика интегральной нормированной функции нормального закона распределения (рис. 4.6), вычислили приведенные значения величин концентраций по формулам: х=(сх1-с1) =(с;-сЦ (43) а, с\ где Х,,Х ,- приведенные значения концентраций химических соединений по 1 и 2 гидропостам соответственно, с - значение концентрации химических соединений в точке пересечения графиков функции.

Для N-NH4, приведенные значения концентраций составили XN = 2 для гидропоста № 1, Хл = 2,4 для гидропоста № 2, площади перекрытия кривых плотностей распределения концентраций химических соединений соответственно FN = 0,03, FM - 0,01.

Вероятность сохранности изучаемой водной экосистемы р. Вязовка по N-NH4 определенная по формуле (4.2) составила АРм - 0,04 (4 %). Вероятность сохранности по Р2С 5 - 0, так как графики функций плотности распределения концентраций данного соединения до и после антропогенного воздействия не имеют точки пересечения.

Анализируя величины вероятностей сохранности эталонного состояния водной экосистемы малой р. Вязовка при интенсивной трансформации ландшафтов ее водосборной площади, можно сделать следующее заключение: несмотря на то, что средние концентрации изучаемых соединений в речной воде по гидрометрическому посту № 2 (табл. 4.1) меньше предельно допустимых концентраций (ПДК Р205 - 3,5 мг/дм3, N-NH4 - 2,6 мг/дм3), существует лишь 4% по N-NHt и 0% вероятность по Р2О5 того, что концентрации данных химических соединений в изучаемой экосистеме вернутся к своим фоновым значениям путем процессов сукцессии и саморегуляции.

Таким образом, на примере гидроэкологической ситуации малой реки Вязовка можно констатировать, что в результате воздействия антропогенных факторов на бассейновом уровне происходит процесс эволюционного изменения гидрохимического фона речного водосбора с появлением несвойственных ему компонентов и изменением геохимических циклов миграции веществ. Современный гидрохимический фон данного водного объекта можно рассматривать как природно-техногенный.

Интенсивность, с которой происходит активизация эрозионно-гидрологических и эрозионно-аккумулятивных процессов в результате антропогенной трансформации ландшафтов водосборов малых речных систем, позволяет рассматривать влияние деятельности человека в качестве еще одного фактора определяющего гидрологический и гидрохимический режимы рек, наряду с зональными, интразональными и местными факторами.

Сложившаяся в настоящее время гидроэкологическая ситуация водосборов малых рек, требует проведения экологически обоснованных комплексных почвоводоохранных мероприятий, таким требованиям отвечают системы адаптивно-ландшафтных мелиорации, позволяющие минимизировать отрицательное воздействие человека на структуру, функционирование и устойчивость малых речных систем, как элемента природных ландшафтов.

Применительно к системе «водосбор - русло - река» системы адаптивно-ландшафтных мелиорации должны проектироваться на основе изучения закономерностей эрозионно-гидрологических и эрозионно-аккумулятивных процессов, так как именно они определяют, с одной стороны водный баланс водосборов, а с другой - гидрологический и гидрохимический режимы малых рек.

Аналитические кривые обеспеченности и расчетные значения характеристик весеннего стока и эрозии

Главным критерием назначения допустимых длин наклонных участков стокозадерживающих ГТС в составе ИМР Ldon является допустимый igjf4 и уклон вдоль трассы рубежной конструкции imp, причем: imp !? (6-Ю) В случае, когда уклон трассы линейного сооружения больше, чем допустимый по расчету, необходимо переносить трассу рубежа в плане и пересматривать параметры, полученные по выражениям (6.2 - 6.9), опять же, исходя из условия предотвращения продольных размывов почв у смоченных стоком откосов стоконаправляющих участков ИМР. Допустимый уклон вдоль трассы линейных рубежей при глубине формирующихся водных потоков до 0,4 м, можно найти по выражению [63]: С = /0,5СА,, (6.11) где VH - средняя неразмывающая скорость течения воды для конкретного типа почв, м/с; С- коэффициент Шези, м /с.

В формуле (6.11) использован такой показатель противоэрозионной стойкости почв, как неразмывающая (допустимая) скорость течения воды, его достаточно часто используют при проектировании противоэрозионных инженерно-биологических систем при наличии в их составе водонаправляю щих элементов. Вместе с тем, применение обобщенных величин У„иС для различных почвенных зон и климатических районов недопустимо, т.к. во многих случаях неразмывающая скорость почвогрунта зависит не только от вида почв (черноземы, каштановые почвы и т.п.) и ее типа по гранулометрическому составу, но и от температурного режима почв, складывающегося на момент прохождения стока (паводков и половодий). Коэффициент Шези также зависит от шероховатости поверхности (угодий) и не всегда справочные величины адекватно описывают особенности протекания эрозионно-гидрологический процесса на водосборе - для почв, совмещенных ИМР (ГТС+ЗЛН), значения V„ и С динамичны во времени, динамично и задерне-ние стокообразующих угодий (и связанная с этим шероховатость поверхности). В соответствии с этим, необходимо учесть негативное взаимодействие факторов и расчеты основных показателей водонаправляющих или рабочих участков лесных полос проводить с учетом конкретных севооборотов, доминирующих угодий или же, в конечном счете, ориентируясь на худшие температурные условия почв.

При стоке в открытых снежных руслах скорость воды в ручьях колеблется по нашим наблюдениям в пределах 0,23-0,30 м/с в спокойном режиме, при наступлении фазы сброса воды, накопленной перед сугробами-плотинами, скорость потока возрастала в пределах 0,48-1,0 м/с, что объяснялось следующим [64]. В чаше прудка перед снежным сугробом постепенно накапливается вода. Воздействуя на снеговую преграду, она стремиться проложить себе путь под действием гидростатического давления и термического расширения отдельных внутриснежных или подснежных канальцев. Двигаясь через эти канальцы, за короткий промежуток времени вырабатывается туннель, который обеспечивает сброс всей накопленной воды и стремительное, но кратковременное нарастание расхода и скоростей. При возросших скоростях потоки начинают размывать слой дернины и мутность повышается.

Оттаивающие отложения по своей противоэрозионной стойкости не могут быть приравнены ни к мерзлым грунтам, ни к талым. Специфика размыва оттаивающих почв заключается в том, что основную роль в формировании их противоэрозионной стойкости играет та криогенная структура, которой они обладали в мерзлом состоянии. После оттаивания криогенная текстура предполагает посткриогенную структуру оттаивающих отложений и, следовательно, форму и размер отрывающихся отдельностей грунта, характер и прочность связи между ними. Это явилось основанием выделения особого «термоэрозионного» типа размыва [49]. Он происходит со значительно большей интенсивностью, чем размыв талых пород, и обуславливает катастрофические темпы развития термоэрозии в мерзлых дисперсных отложениях.

После сброса накопленной воды наступает фаза полного стока, когда приток воды к днищу естественных ложбин происходит по всей ее площади средние скорости потоков снижались до 0,2 - 0,36 м/с. Однако высокие значения мутности воды доказывали о дальнейшей разработке струйчатых размывов, начало которых было положено в фазу сброса воды. Это свидетельствует о дальнейшем смыве оттаявших с поверхности нарушенных и преобразованных почв.

Широкий комплекс экспериментальных лабораторных исследований механизма и закономерностей размыва почв различных исследователей (табл. 6.3) и исследования, проведенные нами (прил. 17) позволили осуществить оценку средних допускаемых неразмывающих скоростей водных потоков, их прочности в оттаивающем и мерзлом состоянии, особенностей переходного типа почв (переход черноземов под лесным пологом в серые лесные почвы) (табл. 6.3), показал хорошую сходимость величин средних допускаемых неразмывающих скоростей в различных температурных условиях (с влиянием подстилающей поверхности и без нее) полученных нами и требованиями нормативной документации, что позволяет использовать ее и в практических целях.

Похожие диссертации на Совершенствование параметров противоэрозионных инженерно-мелиоративных рубежей на водосборах малых рек Саратовского правобережья