1. Гідротехнічні протиерозійні споруди та їх призначення

Гідротехнічні протиерозійні споруди, вживані для захисту ґрунтів від водної ерозії і закріплення ярів, розділяються на водозатримуючі, водонапрямні, водоскидні і донні.

До водозатримуючих відносять водозатримуючі вали і тераси, до водонапрямних - водонапрямні вали і нагірні канави, вали-розпилювачі і канави-розпилювачі, до водоскидних - швидкотоки, перепади, шахтні та трубчасті водоскиди, до донних - загати, донні перепади і пороги.

Водозатримуючі споруди застосовуються для затримання поверхневого стоку, що надходить в яри, балки і на круті ділянки схилів, а також для затримання продуктів змиву ґрунту зі схилів.

Вали-тераси будуються на схилах при похилах до 6˚, висота вала – 0,3…0,6 м, відстань між валами залежить від об’ємів стоку, який необхідно затримати. Водозатримуючі вали будують для того, щоб припинити ріст яру і розмив його вершини. Вали влаштовуються трапецеїдальної або трикутної форми. Висота вала – 0,8…2 м.

Водонапрямні споруди (розпилювачі стоку) спрямовують поверхневий стік до водозатримуючих або водоскидних споруд або розподіляють водний потік на дрібні струмки.

2. Еколого-економічні аспекти підвищення ефективності гідромеліорацій

Намагання отримати за рахунок меліорацій максимум сільськогосподарської продукції без урахування вимог охорони оточуючого середовища привело в ряді випадків до кризових ситуацій в області екології. Із зростанням урожайності культур внаслідок меліорації земель в різних природних зонах мали місце такі негативні екологічні наслідки від осушення та зрошення:

• посилення вимивання поживних речовин з грунту через інтенсифікацію їх промивного водного режиму;

• посилення мінералізації поживних речовин грунту;

• посилення водної і вітрової ерозії грунтів внаслідок проведення заходів з прискорення поверхневого стоку; зміна умов грунтоутворення;

• забруднення поверхневих водойм і річок;

Проте подальший розвиток меліорацій повинен відбуватись, але на принципово новому рівні, що забезпечує не тільки високу та сталу ефективність сільського господарства, але і його екологічну стійкість. Тому важливого значення на цей час набули питання забезпечення екологічної рівноваги на системах і прилеглих територіях.

Екологізація меліоративного виробництва, перш за все тісно пов'язана з проблемою оптимізації меліоративного режиму осушуваних земель, оскільки саме він в кінцевому підсумку визначає загальний еколого-економічний ефект від реалізації меліоративних заходів.

Тому метою меліорацій і землеробства на меліорованих територіях повинно бути не тільки збільшення сільськогосподарської продукції, але й збереження та покрашення родючості грунтів за умови раціонального використання земельних, водних й інших ресурсів і охорони навколишнього середовища.

Білет №14

1. Гідрологічні розрахунки при проектуванні протиерозійних споруд

Визначення розрахункових гідрологічних характеристик

Водозатримуючим валом повинен затриматися сумарний об’єм ливневого (W_p%^ливн ) або за період весняної повені (W_p%^вес ) стоку (більшого з них (W_p%^макс) і змитого ґрунту (W_s ) за період ротації сівозміни.

, м³ (8.2)

Розрахунок максимальних шарів і обсягів стоку дощових паводків

Максимальний обсяг зливового стоку зі схилів може бути визначений по формулі:  , м³ (8.3)

 де: W_10%^ливн - обсяг зливового стоку ймовірністю перевищення Р%,м³

1000 - коефіцієнт розмірності;

F- площа водозбору, км²; 

h _10%^ливн - шар зливового стоку ймовірністю перевищення який на водозборах лісової зони площею F<50 км2 і на водозборах лісостепової та степової зон при площі I< F < 50 км2 визначається по формулі: 

, мм (8.4)

Шар зливового стоку ймовірністю перевищення P=10% на водозборах степовій і лісостеповій зоні при площі водозбору F≤1,0км² визначають по формулі:

, мм (8.5)

де: ψ(τ) – коефіцієнт редукції зменшення шару опадів, які залежать від характеру водозбору при тривалості стоку τ =150 хв., – ψ(τ)=0,7;

H_1% – добова норма опадів ймовірністю перевищення Р=10% , визначається по карті (додаток 6) H_1%=100…120 мм;

φ₁ – об’ємний коефіцієнт стоку визначається по аналогу з визначеними водозборами або при відсутності аналогів – φ₁=0,6;

λ_10% – перехідний коефіцієнт від ймовірністю перевищення P=10% до другої ймовірності – λ_10% =0,3.

Розрахунок максимальних шарів і об’ємів стоку води за період весняного повені

Об’єм стоку води за період весняної повені визначаємо по формулі:

, м³ (8.6)

де: W^вес_10% – об’єм весняного стоку ймовірністю перевищення P=10%, м³ ;

1000 – коефіцієнт розмірності;

F – площа водозбору, км² ;

h^вес_10% – шар стоку за період весняної повені ймовірністю P=10%, яку необхідно вирахувати по формулі:

, мм (8.7)

де: h_1% – шар стоку за період весняної повені ймовірність перевищення Р = 1% визначається по карті (додаток 10);

c і b – коефіцієнти переходу від шару стоку за період весняної повені ймовірністю перевищення Р = 10% до шарів стоку інших ймовірностей перевищення визначається за таблицею 3,4;

δ_л – коефіцієнт, що враховує зниження шару стоку за період весняної повені внаслідок залісненості водозбору, при Р<50% визначається за формулою:

(8.8)

де: f_л – залісненість водозбору, % за завданням;

К – коефіцієнт, що враховує вплив видів оранки на добовий шар стоку і шар стоку за період весняного водопілля, приймається рівним:

для оранки поперек схилу 0,8;

для оранки вздовж схилу, багаторічної поклади 1,2;

для випасаючих покладів, цілини 1,3.

Вводиться тільки при площах водозборів і схилів F <0,05км² з урахуванням процентного співвідношення розораної площі до загальної площі водозбору. При F> 0,05 км² значення К приймається рівним одиниці.

κ_Э – коефіцієнт урахування впливу експозиції схилів, визначається наближено по таблицях 3.5. κ_Э=0,7.

Розрахунок змиву ґрунтів зі схилів

Об’єм змитого ґрунту за період ротації сівозміни визначаємо за формулою:

, м³ (8.9)

де: ρ – щільність ґрунту т/м³, за завданням;

Т – розрахунковий період роботи споруди, приймається рівним періоду ротації сівообороту (10 років);

F – площа водозбору, км²;

M_s – середній за період сівозміни модуль річного стоку наносів, т/га; він складається з модулів стоку наносів за період весняної повені ( M_s ^вес_10% ) і за дощовий період ( M_s ^лив_10% )

, т/га (8.10)

де: M_s ^вес_10% – модуль стоку насосу ймовірністю перевищення  Р = 10% за період весняного водопілля, який визначається за формулою:

, т / га (8.11)

M_s ^лив_10% – модуль стоку, насосу ймовірністю перевищення  Р = 10% за період дощового паводку, який визначається за формулою:

, т / га (8.12)

a, n, d – параметри, що залежать від типу річкової мережі на схилі і типу грунтів, приймаються: a=6,3∙10^-4, n=1, d=1.

d – коефіцієнт, який враховує вплив агротехнічного фону за попередній рік на змив ґрунту.

k₁ – коефіцієнт, що враховує крутизну схилу; при I_ск>100% k₁=0,01 I_ск, при I_ск>100% приймається рівним одиниці =3∙10^-3