Исследовательская работа "Гидротехнические сооружения против оврагов"

МКОУ ДОД Кантемировский ДДТ Исследовательская работа   Автор: ученица 9 класса          Руководитель : Голикова О.Н.педагог дополнительного образования

СОДЕРЖАНИЕ

1.ВВЕДЕНИЕ                                                                                                           3

2.ВОДОЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ ВАЛЫ И ПРУДЫ                                               4

3.ДАМБЫ ПЕРЕМЫЧКИ                                                                                       6

4.ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ ВАЛОВ И ПРУДКОВ      6

5.НАБЛЮДЕНИЯ ЗА УЧАСТКОМ                                                                      7

6.ЛИТЕРАТУРА                                                                                                      8

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших компонентов ландшафтного земледелия является комплекс противоэрозийных гидросооружений, прудов, прудков, водохранилищ, дамб-перемычек, водозадерживающих валов.

Для земледелия в ландшафте лучше иметь несколько мелких водоемов, чем один большой пруд.

Гидротехнические сооружения являются элементом комплекса мероприятий в составе эколого-ландшафтных систем земледелия. Основным целевым назначением сооружений является остановка роста оврагов, стабилизация базиса эрозии, регулирование вод местного стока, задержание продуктов твердого стока. Уменьшение разрушительного действия поверхностных вод и повышение влагообеспеченности прилегающей территории способствуют задернению склонов и днищ оврагов, улучшению экологической обстановки сельскохозяйственных ландшафтов.

В условиях лесостепи и степи Русской равнины сток талых вод в много раз превосходит по объему сток дождевых вод. Но интенсивность снеготаяния в условиях ЦЧО значительно меньше интенсивности ливневых вод на малых водосборах, к числу которых относятся водосборные площади оврагов, поэтому расход ливневого стока на таких водосборах значительно превышает расход весеннего стока.

Разрушающая сила потока, при равных прочих условиях, пропорциональна его расходу. Поэтому наиболее опасны для оврагообразования ливневые паводки.

Основным целевым назначением сооружений является остановка роста оврагов, стабилизация базиса эрозии, регулирование вод местного стока, задержание продуктов твёрдого стока. Уменьшение разрушительного действия поверхностных вод и повышение влагообеспеченности прилегающей территории способствуют задернению склонов и днищ оврагов, интенсификации процессов сукцессии, улучшению экологической обстановки сельскохозяйственных ландшафтов. Среди проектируемых гидротехнических сооружений на территории хозяйства можно выделить водозадерживающие валы, а среди существующих – дамбы – перемычки.

Гидротехнические сооружения против оврагов разнообразны. Опыт строительства их в базовых сельскохозяйственных предприятиях Воронежской области показал высокую экологическую эффективность плотин–перемычек (дамб-перемычек) по сравнению с традиционными земными валами. Разница в затратах невелика, поэтому их следует шире применять. В зависимости от целевого назначения сооружения подразделяются на водозадерживающие (валы, дамбы- перемычки, пруды), водо-направляющие (водоотводящие валы и канавы, распылители стока, водосборные сооружения).

ВОДОЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ ВАЛЫ И ПРУДЫ

Большую роль в обводнении земель СХА «Дружба» играют пруды, с помощью которых ликвидируется дефицит в воде многочисленных ландшафтных комплексов, повышается их продуктивность, улучшаются природные свойства. В настоящее время в СХА «Дружба» насчитывается 34 пруда. Планом намечено построить ещё 3 пруда. Пруды проектируются и строятся в основном для нужд орошения, водоснабжения, сельскохозяйственного производства, реже для целей рекреации. Расположены они в основном в нижних частях балок (для увеличения ёмкости). В СХА «Дружба» многие участки овражно-балочных систем сложены легкофильтрующими породами, овраги прорезают верхние водоупоры и поэтому вода в водоёмах не держится в течение всего года, а фильтруется в водоносные горизонты, они становятся сухими. Основные функции таких прудов – это перераспределение стока (перевод поверхностного стока в подземный), восполнение запасов подземных вод, увеличение меженного стока рек. В связи с вышеизложенным, строительство фильтрующих (сухих) водоёмов, как одного из элементов комплекса водорегулирующих и противоэрозийных мероприятий, проводимых на балочно-полевом водосборе исследуемой территории целесообразно.

Опыт хозяйств Центрально-Черноземной полосы республики показывает, что для закрепления действующих оврагов, водосборные площадки которых не превышают 25 га, из числа видов гидротехнических сооружений, наиболее эффективны, экономичны и просты в устройстве – земляные водозадерживающие и водоотводные валы.

Строительство водозадерживающих валов целесообразно на пологих склонах до 6 градусов при площади водосбора до 25 – 35 га. Волы имеют трапециевидное поперечное сечение с шириной гребня 2.5 м. Эти сооружения рассчитываются, как минимум, на задерживание ливневого стока 10% обеспеченности. Оптимальная длина проектируемых сооружений должна быть такой, чтобы предотвратить поступление воды к вершине оврага и участкам его незадернованных склонов, при этом не должен задерживаться сток, ранее не вызывающий линейную эрозию. Размещать сооружения следует на малоценных землях и межовражных землях. При размещении водозадерживающих волов в межовражных участках сток к ним подводится с помощью водонаправляющих валов или канов, отводящих воду от вершин растущих оврагов

Оптимальная длина проектируемых сооружений должна быть такой, чтобы предотвратить поступление воды к вершине оврага и участкам его незадерненных склонов, при этом не должен задерживаться сток, ранее не вызывающий линейную эрозию. При таком подходе емкость прудковых частей сооружений регулируется высотой вала, но не его протяжностью. Размещать сооружения следует на малоценных землях и межовражных участках. При размещении водозадерживающих валов в межовражных участках. При размещении водонаправляющих валов или канав, отводящих воду от вершин растущих оврагов. Располагать валы по возможности ближе к вершине оврага.

Ярусное расположение валов целесообразно при необходимости каскадного гашения скорости сбросного расхода и направлении его в безопасное для сброса воды место или в случае, когда принятый для регулирования объем стока не вмещается в емкость прудка одного сооружения. Проектировать валы с переменной строительной высотой следует только в исключительных случаях. Строительные отметки гребня таких сооружений должны распределяться так, чтобы после естественного уплотнения грунта гребень вала принял горизонтальное положение.

Водозадерживающие валы представляют выемочно-насыпные земляные сооружения. Элементами их являются: собственно вал , канава (выемка), шпоры и перемычки.

Собственно вал имеет трапециевидную форму , при спокойном рельефе размещается по горизонтали , а при волнистом характере рельефа допускается спрямление его с увеличением высоты до 3-х-5-и метров , при этом строительная отметка гребня должна быть одинаковой по всей длине гребня вала.

Строительство их позволяет кратчайший срок прекратить рост оврагов, сохранить существующую организацию территории и улучшить водный режим прилегающих участков склонов за счет фильтрации задержанных вод в зоне прудка.

Лесные насаждения под защитой водозадерживающих валов хорошо приживутся и при достижения 10-15 ти летнего возраста будут надежной преградой против линейной эрозии

Шпоры – это концевые части вала, расположенные под углом к его оси .Оптимальный угол сопряжения шпор с телом вала должен быть в пределе 110°-130°.Шпоры бывают , глухие (закрытые), если не имеют водосбросного порога , и открытые , когда в конце шпоры устраивается водоотвод.

Глухие шпоры предусматриваются в тех случаях , когда сброс воды на ниже расположенный участок производить нельзя .Поэтому наконец глухой шпоры должен лежать на отметке , равной отметке гребня собственного вала .

Открытые шпоры устраиваются по такому же способу ,как и закрытые ;и отметка их гребня на всем протяжении, кроме концовой части , равна отметке гребня вала и закрытой шпоры и лишь в конце ее устраивается порог с отметкой ниже отметки гребня вала и шпор на 0,5м(для валов высотой 2м).

В целях сокращения волнобоя и предотвращения разрушительного действия задержанной валом воды , на случай прорыва , перпендикулярно к валу через 60-100м устраиваются перемычки по типу открытых шпор , концы которых заканчиваются на отметке ниже отметки водообхода на 0,1м .

Канава представляет выемочную часть водозадерживающего вала заложение низового откоса выемки равно заложению мокрого откоса вала .С учетом разрыхления грунта объем выемки равен 0,9 объема насыпи.

Конструкция водоотводящего вала-канавы такая же , как и собственно вала в водозадерживающих валах .Отличием его является то, что дно канавы выполняется с уклоном, обеспечивающим не размывающую скорость протекания воды, который для суглинков равен 0,005.

ДАМБЫ ПЕРЕМЫЧКИ

Существующее в настоящее время на территории хозяйства дамбы – перемычки, препятствующие развитию зонных оврагов, предупреждают заиление пойменных земель и гидрографической сети. Построены эти сооружения в верховьях или средней части относительно крупных оврагов. Конструкция и параметры дамб – перемычек определяются максимально возможным регулированием поверхностного стока в данных геоморфологических условиях.

Дамбы – перемычки , аккумулируя воды местного стока , препятствуют развитию донных оврагов , предупреждают заиление пойменных земель и гидрографической сети. Строятся эти сооружения в верховьях или средней части относительно крупных оврагов . конструкция и параметры дамб-перемычек выбираются из условия максимально возможного регулирования поверхностного стока в данных геоморфологических условиях .Ширина сооружения по гребню принимается равной 4 м (для непроезжих плотин).Заложение верхового и низового откосов  назначается в зависимости от мехсостава грунтов таким , чтобы линия депрессии не выходило со стороны сухого откоса .Наиболее рациональным для суглинистых грунтов следует считать откосы с заложением :мокрого-1:3,0,сухого-1:2,5.Для увеличения путей фильтрации под основанием плотины устраивается зуб, шириной по дну 2,5м, глубиной до 1м, с заложением откосов 1:1.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОДОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ ВАЛОВ И ПРУДКОВ

Нормальная работа сооружения может быть обеспечена лишь при систематическом надзоре и уходе.

Для обеспечения сохранности водообходов у вала № 3 расположенного на пашне, при обработке угодий необходимо оставлять 3-х метровую защитную зону. Не допускается переезд сельскохозяйственных машин и орудий чрез гребень вала, шпоры и перемычки.

До начала весеннего снеготаяния необходимо провести осмотр водозадерживающих валов и расчистку водообходов от льда и снега .В период происхождения стока весеннего половодья и ливня требуется систематический надзор за работой сооружения .Обнаруженные повреждения должны быть устранены .

При заилении прудков на 25-30% осуществляется их механизированная очистка силами и средствами самого хозяйства.

Для улучшения дернины своевременно проводить скашивание и подсев семян многолетних трав.

НАБЛЮДЕНИЯ

Задачи эколого -ландшафтного обустройства территории СХА «Дружба» наиболее точно решаются при совмещенном строительстве гидротехнических сооружений, закладки приовражных, полезащитных лесополос и контурных кустарниковых кулис, посеве многолетних трав на одной балке (овраге) и прилегающих к ней (нему) полей.

Так объектом нашего наблюдения стал овраг  под названием «Барсучий» на южной окраине землепользования хозяйства. На вершине этого оврага и двух отвершках (отверстиях) построены три водозадерживающих вала. Сразу вниз по водотоку овраг и отвершки перехвачены дамбами- перемычками, образующие два маленьких прудка и один средний (для орошения). У самого основания оврага построен пруд с дамбой в виде насыпной дороги. Таким образом на овраге вырисовывается целый каскад прудов и прудков на водозадерживающих валах и отвершках оврага.

С восточной стороны на полях заложены две контурные и две прямолинейные полезащитные лесополосы с высокорослых пород деревьев и три кустарниковые кулисы и ирги и смородины. Ближе к оврагу проведено сплошное облесение на площади 7 га. Сам овраг окаймлен приовражной лесополосой.

С вводом в эксплуатацию гидротехнических сооружений за последние годы овраг и прилегающая территория заметно преобразились.

В результате фильтрации некоторых прудков дно оврага и водотоки отвершков стали влажными. Заметны признаки подъема уровня грунтовых вод. Прилегающая территория оврага, откосы, дно и водотоки стали обильно зарастать травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. Овраг прекратил свой рост, эрозионные процессы сократились до минимума. В зарослях оврага появились гнездовья полезных птиц и насекомых (шмелей, диких пчел, муравьев). Интенсивно происходит размножение и расселение сурков (байбаков). Одним из стимулирующих факторов улучшения эколого-ландшафтного состояния территории оврага «Барсучий» стало прекращение выпаса скота на протяжении последних двух лет.

На основном пруду стали селиться в камышах дикие утки и другие перелетные птицы. Летом часто можно видеть купающихся и рыбаков с удочками по берегам пруда. Это наглядный пример социального значения гидротехнических сооружений и лесо- мелиоративных мероприятий в общей модели эколого-ландшафтной системы земледелия СХА «Дружба». Наблюдения на примере оврага «Барсучий» подтверждает, что апробированная модель земледелия в хозяйстве проявляет свою эффективность постепенно по мере освоения всех звеньев биомелиоративного комплекса. Наибольшая выразительность эффекта в экстренные засушливые годы.

Созданный лесоаграрный полосный ландшафт с глубоко дифференцированным использованием земель, система гидротехнических сооружений улучшили энергетику на полях, микроклимат, повысили ландшафтно-экологический иммунитет на полях к вредным факторам земледелия.

Наши наблюдения за объектом позволяют сделать выводы: на территории хозяйства сделаны подвижки к равновесному состоянию агроэкосистем, подвижки против засухи и эрозии и к устойчивому земледелию в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гладков Н.А. и др. Охрана природы: учеб. пособие для студентов биол. спец. пед. ин-тов. - М.: Просвещение, 1975.- 299 с.:

2. Родзевич Н.Н. и Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы: уч. пос. - М.: Просвещение, 1986.- 288 с.

3. Захлебный  А.Н.  Книга для чтения по охране природы:  Для

учащихся 9-10 кл. ср. шк.- М.: Просвещение, 1986.- 175 с.

4. Подосенова  Е.В.  Технические  средства защиты окружающей среды. - М.:, 1988.- 144 с.

5. Мордкович В.А. Степные экосистемы. Новосибирск: Изд-во «Наука»,1982.-208 с.

6. Проектирование и внедрение эколог-ландшафтных систем земледелия в с/х предприятиях Воронежской области. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1999.-290 с.

7. Раскатов Г.И. Геоморфология и тектоника территории Воронежской антеклизы. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1976.-164 с.

8. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь справочник. М.:Мысль, 1990.-637 с.

9. Родоман Б.Б. Поляризация ландшафта как средство сохранения биосферы и рекреационных ресурсов. // Ресурсы, среда, расселение. М.,1974.с.37-42.

10. Физико-географическое районирование ЦЧО, под ред. Ф.И.Милькова, Воронеж, 1961.-261 с.

11. Фондовый материал правления с/х артели «Дружба».

12. Хруцкий С.В., Смольянинов В.Н., Косцова Э.В. Альбом геологических разрезов ЦЧО, Воронеж, 1974.-176 с.