Методы борьбы с оврагами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Овраг -- форма рельефа в виде относительно глубоких и крутосклонных незадернованных ложбин, образованных временными водотоками (рис.1).

Рис. 1. Овраг в Семиозёрке

овраг почва борьба эрозия

Овраги возникают на возвышенных равнинах или холмах, сложенных рыхлыми, легко размываемыми породами, а также на склонах балок. Длина оврагов от нескольких метров до нескольких километров. Выделяют молодые (интенсивно развивающиеся) и зрелые овраги.

Овраги наиболее распространены в Европейской части России в пределах лесостепной и степной зон, в Средней Азии, -- в лёссовых областях Китая, в ряде районов США и тропических стран.

Овраги наносят большой вред сельскому хозяйству, расчленяя и уничтожая поля. Для предупреждения овражной эрозии эффективны агротехнические приёмы, которые устраняют или уменьшают поверхностный сток и способствуют задержанию влаги на полях. На территории с развивающимися оврагами применяют гидротехнические устройства: водозадерживающие валы, валы-террасы, водоотводные канавы, запруды, подпорные стенки и др., а также производят посадку приовражных и прибалочных лесных полос, облесение и залужение склонов и дна оврагов, благодаря которым прекращается развитие овражной сети.

Причины образования

Овраги образуются в результате водной эрозии. Сначала возникает мелкая рытвина. Водяные потоки ее постепенно углубляют. На этой стадии оврагообразование идет очень быстро. Например: в степях годовой прирост оврагов в длину составляет десятки и сотни метров, а во влажных субтропиках овраги удлиняются до 1000 и более метров за год.

Постепенно овраг собирает со склона всю воду. Его рост в длину и глубину прекращается, склоны становятся пологими, исчезает перепад в устье. Склоны оврага начинают зарастать. На дне накапливаются рыхлые отложения, которые вода уже не может вынести. Зарастающий овраг постепенно превращается в балку, которая часто используется как сенокосные угодья, под огороды, сады, сельские населенные пункты.

Чаще всего овраги развиваются в степной и лесостепной зонах, в связи с неравномерным выпадением атмосферных осадков на иссушенные почвы. Для образования оврагов необходимы вязкие горные породы: глина, суглинки, лёсс, возвышенный и волнистый рельеф.

Растущие овраги представляют большую опасность для народного хозяйства, что делает задачу борьбы с ними злободневной. Для земледельца и скотовода овраги были и остаются бичом божьим. В степной и лесостепной зонах, в предгорьях они вгрызаются в землю и дают многочисленные ответвления. Из-за этого за последние 200 лет человечество потеряло миллионы гектаров плодороднейших земель. Овраги наносят огромный вред природе и сельскому хозяйству, поэтому они должны быть изучены, чтобы не допустить их дальнейшее появление и развитие.

Овраги наносят стране большой ущерб: они выводят из строя большие массивы земель, особенно сельскохозяйственных, разрушают почвенный покров. Только через 400-500 лет на склонах оврагов формируются настоящие почвы. От оврагов страдают дороги, трассы трубопроводов и многие города, расположенные на возвышенностях и по высоким речным берегам. При таянии грунтов в населенных пунктах, вдоль дорог, трубопроводов образуется сеть оврагов. Это явление часто сопровождается образованием оползней и течением грунтов, связанных с их переувлажнением. Во многих засушливых предгорных районах овраги расположены так густо, что их склоны пересекаются. Такие земли ни для чего не пригодны.

Стадии образования

Рис. 2. Стадии развития оврагов.

Выделяют 4 стадии развития оврагов (Рис.2).

Первой стадией является промоина глубиной от 0,5 до 2м с треугольным поперечным сечением, переходящим затем в трапециевидное. На этой стадии борьба с оврагом наиболее эффективна и доступна, для чего необходимо выровнять промоину и создать задернованную поверхность (в некоторых случаях создают плетневые запруды).

Вторая стадия формирования оврага характеризуется интенсивным углублением русла, вершина постепенно обваливается, а склоны представляют собой вертикальные обрывы или крутые откосы. В этой стадии бороться с оврагом наиболее сложно. Необходимо создавать гидротехнические сооружения - плотины и запруды в оврагах или водозадерживающие валы - канавы.

В третьей стадии овраг достигает местного базиса эрозии, в связи с чем прекращается глубинная эрозия. Однако овраг продолжает расширяться в результате подмывания и осыпания берегов. Склоны ещё сохраняют форму крутых обрывов. На этом этапе уже отпадает необходимость в строительстве донных сооружений.

Для четвёртой стадии развития оврага характерно полное прекращение роста его в длину и глубину. Дно и склоны постепенно зарастают растительностью, формируются почвы, и с течением времени он превращается в балку.

Типы овражных систем

По форме ветвления выделяют следующие типы овражных систем: столбообразные - длинные, прямые; древообразные - с ветвями, отходящими в стороны; парного ветвления - овраг делится неоднократно, каждый раз на части, почти равные; веерообразные. Форма, поперечное сечение и глубина оврагов зависят от возраста горных пород, их плотности, устойчивости к размыву и времени оврагообразования. Наибольшее ветвление оврагов происходит на участках, сложенных более рыхлыми породами. Широко распространены балки, представляющие собой заключительную стадию развития оврага. Склоны и дно их пологие, обычно занесены делювием и покрыты травянистой или древесной растительностью. Густота овражной сети, степень переуглубленности балок вторичными оврагами обуславливаются многими природными факторами, но главная роль принадлежит сохранности естественного растительного покрова, особенно лесов. В современности, в связи с интенсивным хозяйственным освоением территории, наблюдается оживление процесса оврагообразования. Поэтому особое значение приобретает обезвреживание существующих и борьба с образованием новых оврагов.

Помимо предупредительных мер, применяют гидротехнические устройства: водозадерживающие валы, валы-террасы, водоотводные канавы, запруды, быстротоки, перепады, подпорные стенки и т.п., и лесомелиоративные приёмы -- посадку приовражных и прибалочных лесных полос, облесение и залужение склонов и дна, благодаря которым прекращается развитие овражной сети. В последнее время проводится также выполаживание оврагов и последующее залужение.

Меры борьбы с оврагами

Основное направление борьбы с ростом оврагов -- регулирование стока талых и дождевых вод. Осуществляется это применением агротехнических, лесотехнических и гидротехнических мероприятий.

Агротехнические мероприятия применяют те же, что и для борьбы с плоскостной эрозией.

Лесотехнические мероприятия включают водопоглощающие лесные полосы (рассмотрены выше), а также приовражные и прибалочные лесные полосы. Последние размещают по границам полей на 3…5 м от бровок оврагов и балок. Ширина этих полос до 30…50 м. Кроме того, по склонам самого оврага, его отвершков и на днищах размещают сплошные лесонасаждения для закрепления берегов и предотвращения размыва.

Гидротехнические мероприятия по борьбе с оврагами можно подразделить на три группы: задерживающие сток на приовражной полосе; обеспечивающие сброс воды в овраг без размыва русла; сооружения для укрепления вершин, дна и откосов оврага от размыва.

Сооружения для задержания воды на приовражной полосе включают водозадерживающие валы и канавы. Канавы копают по горизонталям поверхности, из вынутой при этом земли с низовой стороны насыпают вал.

Водоуловительные канавы имеют глубину 0,6…0,7 м, ширину по дну 0,3 м, заложение откосов 1:1. Размеры вала те же: высота 0,6…0,7 м, ширина 0,3 м, гребень горизонтальный. Ширину бермы от бровки канавы до вала принимают 0,5 м. Водоуловительные канавы и валы располагают рядами вокруг вершин оврага и его отвершков, расстояние первого ряда от края оврага 5…10 м. Расстояние между рядами валов определяют расчетом в зависимости от уклона поверхности склона и объема стока воды к оврагу. Для повышения эффективности задержания вод концы вала (шпоры) плавно закругляют вверх по склону с радиусом закругления 15…25 м. Для сброса избыточной воды из обвалованных участков в нижележащие в валах устраивают разрывы, которые укрепляют дерном, камнем или плетнем.

Сооружения для спуска воды в овраги включают нагорные каналы, которыми окаймляют овраг с двух сторон. Вынутый грунт отсыпают в валы с низовой стороны канала. Каналы выводят в вершину оврага или его отвершков и сбрасывают воду через специальные гидротехнические сооружения. Нагорные каналы трассируют с уклоном более 0,005. При подходе к оврагу дно и откосы укрепляют камнем или дреном.

Вершинные овражные сооружения бывают трех типов: быстротоки, перепады и лотки-консоли.

Быстротоки делают из фашин при высоте уступа в вершине оврага до 2…3 м. Если рост оврага представляет опасность для долговременных сооружений (дороги, линии передачи и пр.), быстротоки делают из бетона и железобетона. Последние монтируют из сборных лотков, изготавливаемых на заводах. Любой быстроток состоит из трех частей: входной (горизонтальная площадка с боковыми стенками и открылками, заглубленными в дно, и откосы для предотвращения обхода лотка водой), наклонной с шириной по дну не менее 0,5 м и выходной, включающей водобойный колодец для гашения энергии падающей воды.

Перепады устраивают при глубине оврага в истоке более 2…3 м. Делают их многоступенчатыми с высотой ступени каждого уступа 0,3…0,7 м. В верхней подводящей части перепада поверхность делают горизонтальной, на ступенях -- с обратным уклоном 0,01 для создания водяной подушки, гасящей водную энергию. Перепады сооружают из бетона или камня.

Консольные перепады применяют, если уступ оврага крутой и прочный; в нижнем бьефе устраивается водобойный колодец.

Донные сооружения делают на дне оврага для уменьшения уклона и скорости движения воды. Для укрепления дна и откосов от разрушения и оползания устраивают полузапруды из плетня, фашин, хвороста, дерева, камня и бетона.

Полузапруды располагают поперек русла, их врезают как минимум на 0,3…0,5 м в дно и 1 м в откосы оврага. Высота стенок в зависимости от материала может составлять 0,3…1 м. При устройстве плетневых полузапруд на дне делают траншею глубиной и шириной 30 см, в которую погружают ивовые колья на глубину не менее 25 см длиной 1 м и толщиной 3…6 см через 40…45 см один от другого. Колья заплетают ивовыми прутьями, образуя плетень. После этого траншею засыпают и утрамбовывают. «Живые» колья прорастают и плотно закрепляют плетень.

Грунт около полузапруд не отсыпают, поскольку за счет отложения наносов, содержащихся в воде, дно постепенно выровняется.

Более прочны и надежны каменные полузапруды. Размещают их через 10… 15 м и реже в зависимости от уклона оврага.

Закрепленные овраги постепенно превращаются в балки, которые используют под луговыми угодьями. Откосы балок засаживают плодовыми деревьями или лесом. В Молдавии и других районах по уположенным склонам балок размещают виноградники.

Гидротехнические мероприятия по борьбе с оврагами. Влияние оврагов на условия строительства

1) Овраги затрудняют и удорожают строительство, т.к. отнимают полезную площадь и затрудняют устройство коммуникаций.\

2) Они могут угрожать зданиям и сооружениям, размывать дороги и т.д.

Гидротехнические мероприятия по борьбе с оврагами можно подразделить на три группы: задерживающие сток на приовражной полосе; обеспечивающие сброс воды в овраг без размыва русла; сооружения для укрепления вершин, дна и откосов оврага от размыва.

Основные гидротехнические сооружения для борьбы с оврагами

Валики-распылители

Их насыпают по искусственным ложбинам (и небольшим естественным) для распыления концентрированного стока воды, поступающего в вершину берегового оврага. Их насыпают под углом 45° к оси ложбины двумя-тремя проходами однокорпусного плуга с ручной оправкой гребня вала по дну ложбины. Валик: направляет водный поток в борозду, сделанную в напаши или полотне полевой дороги. Водный поток через этот проход выходит на нижнюю (по отношению к склону) сторону напаши или дороги и свободно растекается по склону, распадаясь на мелкие струйки. Валики насыпают по ложбине примерно через 50 м один от другого. Проходы (борозды) в полотне дороги делают глубиной 20 -- 30 см и шириной 1,5 -- 2 м, чтобы они не мешали проезду транспорта. Валики-распылители насыпают также и вдоль стокоотводных опушек водорегулирующих лесных полос для направления воды в эти полосы. На небольших коротких ложбинах выше вершины берегового оврага достаточно насыпать два валика-распылителя, не выходя за пределы прибалочной полосы.

Водосборные земляные валы

Их насыпают выше оврагов для полного задержания воды, поступающей в их вершины. Впервые такие валы были предложены в 1910 г. В. М. Борткевичем. Они получили значительное распространение. Их устройство осуществляется по техническим проектам. Наиболее типичны следующие основные размеры валов: общая высота 1,4 м, ширина по верху 2,2 м, ширина основания 7 м, сухие откосы -- полуторные, мокрые -- двойные. Валы насыпают строго по горизонталям бульдозерами или скреперами; поверхность под основанием вала предварительно пашут. Общая протяженность валов должна обеспечить задержание ливневого или весеннего стока воды с водосбора, прилегающего к вершине оврага. Расчет ведется на наибольший сток, который может быть один раз в 10 лет. Если расчетная протяженность вала окажется большой, то для удобства размещения валы делают в 2 -- 3 яруса с обеспечением сброса избытка воды из верхних валов в нижние.

Водоотводные канавы

Их применяют для отвода воды от вершины небольших береговых (реже вершинных) оврагов и сброса ее через тупиковый водослив на задернованный (неразмытый) берег балки. Отступив от вершины оврага на 10 --1 5 м, поперек водоподводящей ложбины закладывают начало канавы, которую проводят с небольшим уклоном вниз по склону к берегу балки. При подходе к бровке балки канаву плавно изгибают с расчетом, чтобы она заканчивалась прямым отрезком, расположенным строго по горизонтали немного выше бровки балки. Этот отрезок является тупиковым водосливом. Вода сливается не через конец канавы, а через всю боковую сторону горизонтального отрезка канавы и в виде тонкого слоя стекает на задернованный берег балки. Водоотводные канавы делают глубиной 40 -- 50 см.

При помощи одних лишь гидротехнических сооружений эффективно бороться с оврагами практически невозможно. Обязательно следует проводить работы в комплексе с агролесомелиоративными мероприятиями (методами инженерной биологии).

Вершинные овражные сооружения

Вершинные овражные сооружения бывают трех типов: быстротоки, перепады и лотки-консоли.

Быстротоки

Быстротоки делают из фашин при высоте уступа в вершине оврага до 2…3 м. Если рост оврага представляет опасность для долговременных сооружений (дороги, линии передачи и пр.), быстротоки делают из бетона и железобетона. Последние монтируют из сборных лотков, изготавливаемых на заводах. Любой быстроток состоит из трех частей: входной (горизонтальная площадка с боковыми стенками и открылками, заглубленными в дно, и откосы для предотвращения обхода лотка водой), наклонной с шириной по дну не менее 0,5 м и выходной, включающей водобойный колодец для гашения энергии падающей воды.

Перепады

Перепады устраивают при глубине оврага в истоке более 2…3 м. Делают их многоступенчатыми с высотой ступени каждого уступа 0,3…0,7 м. В верхней подводящей части перепада поверхность делают горизонтальной, на ступенях -- с обратным уклоном 0,01 для создания водяной подушки, гасящей водную энергию. Перепады сооружают из бетона или камня.

Консольные перепады применяют, если уступ оврага крутой и прочный; в нижнем бьефе устраивается водобойный колодец.

Донные сооружения делают на дне оврага для уменьшения уклона и скорости движения воды. Для укрепления дна и откосов от разрушения и оползания устраивают полузапруды из плетня, фашин, хвороста, дерева, камня и бетона.

Полузапруды располагают поперек русла, их врезают как минимум на 0,3…0,5 м в дно и 1 м в откосы оврага. Высота стенок в зависимости от материала может составлять 0,3…1 м. При устройстве плетневых полузапруд на дне делают траншею глубиной и шириной 30 см, в которую погружают ивовые колья на глубину не менее 25 см длиной 1 м и толщиной 3…6 см через 40…45 см один от другого. Колья заплетают ивовыми прутьями, образуя плетень. После этого траншею засыпают и утрамбовывают. «Живые» колья прорастают и плотно закрепляют плетень.

Грунт около полузапруд не отсыпают, поскольку за счет отложения наносов, содержащихся в воде, дно постепенно выровняется.

Более прочны и надежны каменные полузапруды. Размещают их через 10… 15 м и реже в зависимости от уклона оврага.

Закрепленные овраги постепенно превращаются в балки, которые используют под луговыми угодьями. Откосы балок засаживают плодовыми деревьями или лесом. В Молдавии и других районах по уположенным склонам балок размещают виноградники.

Борьба с донными оврагами

Борьба с донными оврагами наиболее сложна. Такие овраги часто имеют водосборные площади, полностью задержать сток, с которых не представляется возможным. Кроме того, невозможно проводить работы по задержанию стекающих вод с помощью гидротехнических сооружений непосредственно перед его вершиной. Водорегулирующие мероприятия агротехнического порядка на водосборе, задержание стока перед устойчивой главной вершиной материнской формы могут снизить интенсивность роста донного оврага, но не прекратить его. Овражная вершина может разрушаться стоком, формирующимся в пределах самой материнской формы (балка, лощина) и на ее боковых водосборах. В зависимости от интенсивности развития донного оврага и хозяйственной ценности территории применяется широкий набор гидротехнических водосборных и донных сооружений как простейших (фашинных, плетневых), так и более сложных (из кирпича, железобетона и т.д.). Сооружения по дну оврага способствуют прекращению размыва дна, откосов и задержанию наносов. Чаще всего донные сооружения располагают на размываемых участках, т.е. в вершинной и средней частях русла оврага. Для закрепления дна оврагов рекомендуются в основном запруды (бетонные, каменные, каменно-земляные, земляные, фашинные, плетневые), которые устраивают поперек оврагов. Расстояние между соседними запрудами зависит от уклона русла (дна) оврага и высоты самих запруд. При благоприятном сложении почвогрунтов эффективно строительство прудов. Кроме рассмотренных мероприятий по борьбе с оврагами, в 1950-е годы начали проводиться работы по их выполаживанию. Учитывая опыт работ по борьбе с ними, можно рекомендовать для коренной мелиорации следующие овраги. 1. Береговые и склоновые "висячие" длиной до 400 м, максимальной глубиной до 6 м, объемом вынесенного грунта до 15 тыс. м3, расположенные на склонах с максимальной крутизной 15 градусов, повреждающие земли сельскохозяйственных угодий с водосборной площадью менее 56--10 га. 2. Береговые и вершинные с аналогичными параметрами, но соединившиеся с донными оврагами при условии устройства гидротехнического сооружения (подпорной стенки и т.д.) в месте соединения устья с руслом донного оврага. 3. Донные овраги коренной мелиорации подвергать не рекомендуется. Отечественный и зарубежный опыт показывает, что затраты на закрепление оврагов и освоение разрушенных ими земель окупается быстрее, когда овраги не достигли крупных размеров. В целом закрепление, выполаживание и засыпка оврагов помимо чисто хозяйственного эффекта, имеют огромное экологическое и эстетическое значение.

Размещено на Allbest.ru