4 Зниження біогенного навантаження з допомогою

ПРОТИЕРОЗІЙНИХ ІНЖЕНЕРНО-БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ (ПІБС)

Біогенне навантаження на різні водні об'єкти зростає в результаті ерозійно-акумулятивних процесів на водозборах і подальшого винесення біогенів з площадкових і точкових джерел водами місцевого стоку.

Для попередження ерозії грунтів, а також зниження і запобігання пересуванню потоків біогенів на площах водозборів створюють протиерозійні системи.

Протиерозійна система є цілісним комплексом складових елементів в межах даного водозбору і включає спеціальні прийоми обробітки сільськогосподарських культур і ресурсоощадні технології, природні і культурні ценози трав'янистої і деревної рослинності, лісомеліоративні заходи і протиерозійні гідротехнічні споруди. Завдяки взаємозв'язку і взаємодії вказаних елементів один з одним і з навколишнім середовищем система набуває властивостей, які сприяють досягненню стійкості і продуктивності агроландшафту, а також охороні природи. Такі системи називають протиерозійними інженерно-біологічними системами водозборів (ПІБС).

Внутрішня організація ПІБС залежить від складності структури (елементи і їхні зв'язки) і особливостей розміщення в рельєфі основних елементів (лісові насадження і гідротехнічні споруди).

По категоріях складності структури ПІБС бувають простими і складними. Прості системи включають тільки окремі елементи – лісові смуги, гідротехнічні споруди, прийоми агротехніки, фітоформи трав. Складні ПІБС підрозділяються на певне число підсистем (підсистеми на орних приводороздільних землях, в ланках гідрографічної мережі, у водозахисних зонах річок і ін.), які, у свою чергу, можуть бути розділені на підсистеми нижчих рівнів або на окремі елементи.

Кожен клас внутрішньої організації ПІБС (простих і складних) підрозділяють на підкласи систем, що субоптимізуються і систем, що оптимізуються. Під тими системами, що субоптимізуються мають на увазі системи, які в процесі послідовного поліпшення (самоорганізації і антропогенної регуляції) не можуть досягти якнайкращого з можливих результатів (лісові смуги, посаджені уздовж схилу, тераси нарізані на обвальних ділянках схилів, донні споруди, дамби, побудовані в місцях виклинювання грунтових вод і т.п.).

При розміщенні лісових насаджень і гідрографічних споруд по горизонтальній місцевості (або з допустимими відхиленнями від них), виключенні помилок в процесі проектування і будівництва системи, що оптимізується дозволяє досягти якнайкращого з можливих результатів.

Склад ПІБС водозборів, що формуються, змінюється залежно від ерозійного поясу, крутизни схилів і особливостей розвитку ерозійних процесів, які визначаються літологією порід.

Основне навантаження по регулюванню поверхневого стоку і поглинанню біогенів, що поступають з площадкових джерел (рілля і інші сільськогосподарські угіддя), несуть стокорегулюючі лісові смуги, посилені по нижньому узліссю простими гідротехнічними спорудами і розміщені з урахуванням горизонталей місцевості. При цьому сусідні по схилу (розташовані нижче і вище) лісові смуги повинні бути паралельні один одному.

Лісові смуги, посилені простими гідротехнічними спорудами, розділяють схил на ізольовані один від одного ділянки і таким чином попереджають пересування з поверхневим стоком і наносами біогенів, які акумулюються під пологом насаджень і утилізуються ними.

При регулюванні потоків біогенів особливе значення має лісомеліоративне облаштування балочних псевдозаплав – акумулятивні утворення на дні балки, що виникли при ерозійно-акумулятивній діяльності тимчасових донних потоків. Через балки в річки поступає основна кількість вод місцевого стоку разом з біогенними елементами. Тому особливе значення надають насадженням – мулофільтрам, які створюють на дні балок необхідні умови для змін планових положень русел на псевдозаплавах. Іноді це приводить до явища, званого русловим обходом донних насаджень.

Для підвищення акумулюючої здатності донних насаджень під їхнім пологом влаштовують плетені споруди (переплітають хворостом поряд розташовані стовбури дерев на висоту 1 м і засипають плоти ґрунтом з боку підходу води): на дні балок з вираженим руслом тимчасового водотоку – стрілоподібні розпилювачі стоку, без явного русла – напівгреблі, які відводять стік від периферії псевдозаплави до центру і застерігають русловий обхід насаджень.

Таке поєднання донних лісових насаджень і простих гідротехнічних споруд сприяє формуванню стійких акумулятивних утворень – псевдозаплав і поліпшенню якості вод місцевого стоку.

Насадження на корінних берегах річок і еродованих крутих схилах (до 35°) створюють по наораних (крутизна до 12°) або ступінчастих терасах. Вони призначені для регулювання стоку і поліпшення його якості, підвищення продуктивності ценозів трав'янистої рослинності на міжтерасних просторах.

На заплавних терасах створюють стокорегулюючі лісові смуги в поєднанні з простими гідроспорудами, що забезпечує поглинання і утилізацію більшої частини біогенів, що поступають на заплаву з міжбалочних схилів.

Заплавні лісові смуги і ліси призначені для підвищення якості вод місцевого стоку, що поступають в річки, посилення утилізації біогенних речовин під лісовим пологом і акумуляцію алювію, що залучається до грунтоутворення, що приводить за участю біогенів до утворення міцної макроструктури грунтів, підвищення водостійкості агрегатів, вмісту гумусу і пластичності, а також оптимальної щільності шару грунту 0 – 20 см.

При створенні лісових смуг на заплавних терасах їх необхідно розміщувати так, щоб зосереджено направляти води паводків і повеней для промивки русел від намулу, що сприятиме запобіганню процесам евтрофування.

Для поліпшення санітарно-гігієнічного стану берегів, утилізації біогенів, підвищення якості води, запобігання розмиву берегів і абразії в межах прибережної смуги (ширина її варіює від 15 до 100 м залежно від виду угідь, прилеглих до русла, і крутизни схилів) по обидві сторони від русла створюють прируслові лісові насадження.

Відповідно до діючих рекомендацій («Вирощування системи захисних лісових насаджень у водозахисних зонах малих річок», 1988) ширину прируслових насаджень формують залежно від стану руслових берегів.

Таким чином, регулювання розсіяних потоків біогенних елементів від площадкових джерел і утилізацію цих біогенів можна приводити шляхом створення ПІБС водозборів. Такі системи включають наступні види лісових насаджень:

стокорегулюючі,

прияружно-прибалочні і надрічкові лісові смуги;

балочні (донні) насадження;

насадження на корінних берегах річкових долин і надзаплавних терасах;

заплавні лісові смуги;

ліси і прируслові насадження.

При необхідності їх поєднують з простими гідротехнічними спорудами.

На сільськогосподарських угіддях необхідно передбачати смугове розміщення багаторічних трав, пару, просапних культур і культур суцільного посіву, застосовувати ресурсозберігаючі технології обробітку сільськогосподарських культур.

На зрошуваних і осушених землях уздовж магістральних каналів і водоймищ слід залишати нерозорані смуги землі (при ухилах менше 0,002 – не ближче 30 м від урізання води, більше 0,002 – не ближче 100 м).

Заплавні землі на 50 – 70% слід використовувати переважно під сінокоси. Площа ріллі не повинна перевищувати 10 – 15% від площі заплави. Лісові смуги і заплавні ліси забезпечують збереження стійкості і продуктивності агро-екосистем, якщо вони займають 20 – 25% площі заплави.

На сільськогосподарських полях необхідно строго витримувати дози, терміни і технології внесення мінеральних і органічних добрив, виключаючи, як наголошувалося вище, внесення добрив по сніжному покрову і грунту, що промерз.

В межах водозахисних зон забороняється:

– обпилювання отрутохімікатами і авіавнесення будь-яких добрив;

• розміщення складів для зберігання пестицидів і мінеральних добрив, тваринницьких ферм і комплексів, зрошувальних систем, в яких використовуються гноєвмістні стічні води, місць складування гною, звалищ і відходів,

• злітно-посадочних смуг для ведення авіаційно-хімічних робіт;

• будівництво нових і розширення старих підприємств;

• стоянка, заправка, миття і ремонт автотранспортного парку.

В межах прибережних смуг додатково забороняються розорювання земель, випас і організація літніх таборів для худоби, застосування отрутохімікатів і добрив, будівництво баз відпочинку і палаткових містечок і т.п.

За наявності у водозахисних зонах (або прибровочних ділянках лощин і балок) точкових джерел біогенів (тваринницькі комплекси і ін.) проводять додаткові заходи щодо обмеження винесення потоків біогенних елементів по гідрографічній мережі і надходження їх у водні об'єкти.