Системы полезащитных (стокорегулирующих) лесных полос

Поверхностный сток изменяет свои параметры проходя через стокорегулирующие лесные полосы, которые поглощают воду благодаря лесной подстилке, живому напочвенному покрову, развитой корневой системе древесных растений и повышенной впитывающей способности почв под лесным пологом.

Под пологом стокорегулирующих лесных полос увеличивается водопрочность почвенной структуры, повышается порозность (за счет снижения плотности), возрастает содержание гумуса в верхних слоях почв.

В снежных сугробах шлейфовых зон дополнительно откладывается мелкозем, смываемый с вышележащих участков склонов при снижении скоростей стока, а также - благодаря повышенной массы агроценозов. Существует критическая густота растений, выше которой резко замедляются скорости склоновых потоков и сокращается эрозия.

Стокорегулирующие лесные полосы размещают на склонах по направлениям близким к горизонталям местности следующим образом:
а) на склонах прямого профиля с односторонним паданием - поперек этого падения, параллельно - прямолинейно;

б) на склонах собирающего и рассеивающего типа - по параллельно контурным трассам с их спрямлением по ложбинам или по не параллельным трассам с допустимыми уклонами;
в) на сложных склонах, пересеченных ложбинами, лощинами, оврагами - не параллельно - контурным трассам с допустимыми уклонами.

При таком размещении стокорегулирующие лесные полосы совмещают с длинными сторонами полей для обеспечения проведения основных технологических операций (вспашка, культивация, посев) в направлениях близких к горизонталям местности.

Поверхностный сток со склоновых полей поступает под полог лесных полос и там частично впитывается в почву, одновременно освобождаясь от влекомых наносов. Часть стока может транзитом проходить через лесную полосу, снижая свою эродирующую способность. Такие лесные полосы называют транзитными.

Для повышения стокорегулирующей роли лесные полосы могут сочетать с простейшими гидротехническими сооружениями - водозадерживающими или водонаправляющими валами, валами-канавами, распылителями стока. Иногда применяют щелевание междурядий или переплетение в пределах ложбины рядов деревьев срубленными ветвями деревьев и подсыпку таких плетней грунтом со стороны подхода воды.

Выбор простейшего сооружения определяется особенностями размещения лесных полос в рельефе, интенсивностью эрозионных процессов, наличием ложбин на склоне, характеристиками лесной полосы (ширина междурядий, возраст, состав).

Наиболее распространено усиление стокорегулирующих лесных полос земляными валами или валами-канавами (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Сочетание водозадерживающих или водонаправляющих лесных полос с простейшими гидросооружениями и полевыми дорогами: 1 - крутизна склонов до 3°; 2 - крутизна склонов более 3°; (В_лп - ширина лесной полосы; В_в - ширина основания вала; В_к - ширина канавы; В_пд - ширина полевой дороги)

Канавы (глубины их должны быть больше среднемноголетней глубины промерзания почвы) заполняют утепляющим фильтрующим материалом - хворостом, пустой породой шахтных террикоников, соломой. Этот усиливает впитывание воды через дно и стенки канав, предохраняет их от разрушения.

Лесные полосы, усиленные простейшими сооружениями, могут быть водозадерживающими или водонаправляющими. В первом случае лесная полоса располагается по горизонтали (по контуру) и вода скапливается перед валом, затопляя площадь насаждения: во втором случае - трасса лесной полосы сечет горизонтали и задержанная перед валом вода движется под лесным пологом с неразмывающей скоростью.

В обоих случаях ширина лесной полосы не должна превышать ширину прудка воды, подпертого земляным валом. Это условие выдерживается зависимостью:

где: В - ширина лесной полосы, м; h_p - рабочая высота земляного вала, м; i -уклон, tg крутизны.

Общая ширина лесной полосы не должна быть более 12-15 м с учетом ширины верхней закрайки, равной половине междурядья и нижней - ширине земляного сооружения. Если лесная полоса по своей трассе имеет различные участки (транзитные, водозадерживающие или водонаправляющие), то её называют комбинированной.

Расстояние между стокорегулирующими лесными полосами на склоне назначают в зависимости от свойств почв, определяющих не размывающую (не эродирующую) скорость стекания вод местного стока, крутизны и формы продольного профиля склона, интенсивности ливневых осадков или снеготаяния, коэффициентов стока и мелиоративного влияния лесных полос, шероховатости поверхности межполосных полей и наличия на них ложбин:

где: L - расстояние между стокорегулирующими лесополосами, м; К_лп = 1,07 - коэффициент мелиоративного влияния полос на склонах; m = 1/2 - коэффициент ложбинности склона; С = 7√i/ 30√i - коэффициент крутизны и шероховатости (i - уклон, tg крутизны); х - интенсивность осадков, м/с; δ - коэффициент стока; К_фпс - коэффициент формы профиля склона (вогнутый - 0,75/1,00; выпуклый – 1/1,25).