Файл: Холупяк К.Л. Устройство противоэрозионных лесных насаждений.pdf

КОНФИГУРАЦИЯ РАБОЧИХ УЧАСТКОВ

ИЕЕ ЗАВИСИМОСТЬ ОТ РЕЛЬЕФА

ИСПОСОБОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ГРАНИЦ ЛЕСА

Конфигурация рабочих участков в значительной мере зависит' от формы поверхности склонов, способа н места размещения па них стокоударных границ леса, стокосбросных участков и водо­ сборных нагрузок.

размещения стокоударных границ леса, при горизонтальном размещении границ на склонах:

а, д,, д* — вогнуто» и б, бі — выпуклой формы; при поперечном размещении граішц'па склонах: в, в,, ва — вогнутой н д, дх — выпуклой формы; е, ех, е3, ж, жх, к, лх, — при вогнутом н угловом размещениях границ и з — горизонтальном на прямом склоне; при прямолинейном размещении на склонах расчлененных: л, м — ложбинами к мх — раз­ моинами

При горизонтальном размещении стокоударных границ на по­ перечно-вогнутых склонах форма и характер рабочих участков за­ висят от величины поперечных уклонов. Чем больше вогнутость стокосбросных участков, тем менее равномерно распределены стокосбросные нагрузки. На склонах, имеющих небольшую вогну­ тость, сток через горизонтальную границу поступает в лес относи­ тельно широким фронтом и донный поток не возникает или имеет относительно небольшую глубину. В лесу сток и смытая почва в этом случае распределяются вблизи границы (рис. 15, а). С уве­ личением поперечной крутизны усиливается потокоформирующая роль боковых водосборов. В пониженной части происходит обра­ зование донного потока. Под пологом леса ему соответствует дон-

чительный (менее 1°), рабочий участок под влиянием частых пово­ ротов и расчленения на рукава приобретает сложную форму. Таким образом, эффективность горизонтального размещения сто­ коударных лесных границ уменьшается по мере увеличения укло­ нов поперечно-вогнутого склона.

Форма рабочих участков в ложбинах, образующихся ниже поперечно размещенных границ, так же как и верхняя их ширина

Рис. 16, Примеры донных лесных рабочих участков

(длина стокосбросного участка), зависит от степени вогнутости горизонталей. При небольшой крутизне поперечных уклонов сток поступает через стокосбросиой участок относительно широким фронтом, обусловливая соответствующую форму стокосбросного участка (рис. 15, ѳ). По мере увеличения крутизны боковых скло­ нов потокоформирующая роль ложбин и наклонных границ уве­ личивается, вследствие чего рабочий участок приобретает клино­ видную (рис. 15, ві) или русловидную форму (рис. 15, бг).

Вогнутые в плане стокоударные границы, размещенные на по-, перечно-прямых склонах, также способствуют образованию рабо­ чих участков, по форме похожих на описанные выше (рис. 15, в, 15,6]). При угловом сбросе длина стокосбросного участка умень­ шается, концентрация стока усиливается и в лес поступает сброс­ ной поток, придающий рабочему участку русловидную форму (рис. 15, вг). Однако на поперечно-прямых и выпукло-прямых скло-

нах такая форма вследствие веерообразного растекания сохраня­ ется на небольшом протяжении. Если уклон стокоударной гра­ ницы уменьшается и возникает боковой наклонный сброс стока, рабочие участки также имеют клиновидную форму. Их длина тем больше, чем больше разница уклонов и резче меняется направле­ ние границы (рис. 15, к, л\, л2).

Влияние многих постоянно и временно действующих факторов на перераспределение стока как до, так и после его сброса в лес обусловливает большое разнооб­ разие форм рабочих участков Однако для всех случаев харак

терна общая закономерность: чем больше концентрация стока, по­ ступающего в лес, тем большую длину имеют рабочие участки, и наоборот, при -широкофронтальном сбросе стока длина их резко уменьшается. Эта общая зависимость, как мы увидим ниже, имеет решающее значение при определении минимальной ширины на­

саждения.

На рис. 16 приведены примеры донных лесных рабочих участ­ ков, имеющих в основном клиновидную форму. Их ширина зависит от длины стокосбросных участков. С увеличением расхода стока длина стокосбросного участка увеличивается и тем быстрее, чем больше крутизна боковых уклонов. При донном сбросе меньшего потока сток будет поступать в лес через участок В, а при боль­ шем— В 1 (рис. 17). При увеличении крутизны боковых склонов и дна русла ширина стокосбросного участка соответственно умень­ шится. Несмотря па расширение стокосбросного участка с В до В ь увеличение расхода стока увеличивает также длину рабочего уча­ стка с а до а{.. В рассматриваемом примере на сток также ока-

N

зывает влияние отвершек размыва. Если на участке а% сток через бровку вершины размыва поступает на его дно, то здесь может происходить повторная концентрация стока в узком русле и уси­ ление эрозии.

Перенесение стокоударной границы вниз по склону, где влия­ ние боковых уклонов и дна ложбин увеличивается, приводит к уменьшению длины донного стокосбросиого участка и ширины рабочего участка, а также увеличению длины последнего. Увели­ чение глубины потока выше отверіііка оврага является одной из причин дальнейшего его роста в длину.

Поскольку клиновидная форма рабочих участков имеет наибо­ лее широкое распространение, опа принята в качестве эталона для расчетов.

Если на пути движения потока на ровном облесенном склоне встречаются поперечные рубежи в виде старых напашных гребней, то вода растекается вдоль них, в результате чего ширина рабочего участка увеличивается, а их форма приобретает ступенчатый ха­ рактер (рис. 18).. Наклонные рубежи в лесу способствуют по­ вторной концентрации стока, а также отводу потоков и сбросу их в стороне от прежнего направления. Особенно опасны в этом от­ ношении разъемные борозды в междурядьях лесных культур.

Площадь рабочего участка и его измерение

Для исследовательских и практических целей необходимо опре­ делять величину площади рабочего участка. Условно он обозначен буквой К. Как и- всякая поверхность, он имеет два измерения — длину и ширину.

Средняя ширина площади клиновидной (треугольной) формы равна произведению половины основания на высоту. Так как осно­

Чтобы определить площадь рабочего участка, имеющего слож­ ную конфигурацию, производится ряд замеров (через 1, 5 или 10 м) с учетом наиболее широких и узких мест. - Одновременно ведется абрис на масштабной сетке. Вначале, в зависимости от геометрической формы отдельных участков, определяют их пло­ щадь, а после суммирования получают общую площадь. Поверх­ ность облесенной площади в виде островков и полуостровков (бо­ лее 0,5—1 м2), не участвующих в распылении потоков и фильтра­ ции воды, из общей площади рабочих участков исключается. Длина рабочего участка а вычисляется как сумма длин измерен­ ных участков.

Из уравнений (18) и (19) видно, что средняя ширина рабочего участка 6, а следовательно, его длина а и площадь находятся в за­ висимости от длины стокосбросного участка В. Вместе с тем от В зависит показатель противоэрозионной устроенности К, на вёличину которого М0ЖНО влиять путем соответствующего устройства лесных насаждений и их границ. Эта. зависимость неодинакова для разных типов В и R. Если для донных и донно-угловых рабо­ чих участков 6= 0,5 В, то для склоново-угловых

Это значит, что при донных R длина стокосбросных участков В равна 2b (до 46).

Чем шире фронт поступления и прохождения потока под поло­ гом леса, тем меньше его глубина, скорость и эродирующая энер­ гия. > _

Расчеты, выполненные по известной формуле V = C Y R i (где V — скорость потока, м/сек; С—коэффициент для захламленных русел, равный 1,75; R — гидравлический радиус; і — уклон), показывают,' что увеличение ширины потока от 1 до 20 м и одновременно умень­ шение его глубины с 50 до 2,5 см при і= 1° уменьшает скорость течения воды от 1,3 до 0,12 м/сек, при 10° — от 3,85 до 0,37 м/сек 'и при 30° — от 7,30 до 0,70 м/сек.

В условиях хорошо развитой лесной среды и склонов, защи­ щенных травянистой растительностью, начальная скорость может быть допустима в пределах 0,5—1,0 м/сек и больше. Это значит, что при начальной глубине потока 5 см сброс стока можно допу­ скать на облесенный склон крутизной до 15°.

В связи с тем, что ширина потока в момент поступления его -в лес равна длине стокосбросного участка границы В, его-глубина,

гг усСК

т. е. гидрологическая нагрузка n q = —^ - , также зависит от противоэрозиопного устройства лесного насаждения.

Зависимость длины рабочего участка от его типа и величина уклона

Кроме отмеченных уже факторов, значительное влияние на форму и длину рабочих участков оказывает изменение величины их продольных уклонов. При больших уклонах и скоростях тече­ ния, превышающих критические, рабочие участки имеют форму узкого/русла, и наоборот, значительное уменьшение уклона при­ водит к расчленению потока на многочисленные рукава и расши-