Способ защиты склонов от водной эрозии
METHOD OF PROTECTING SLOPES FROM WATER EROSION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с водной эрозией на склонах.
Известен способ защиты склонов от эрозии (RU 1653553, 07.06.1991), включающий поделку траншеи с валом, заполнение ее неорганическим водопоглощающим материалом и укладку на разных уровнях по диагонали к основному склону водоотводящих элементов в виде труб с отверстиями и посадку древесных растений в верхней части склона.
Недостатками способа являются: высокая стоимость используемых материалов (полиэтиленовые трубы); высокая трудоемкость; траншеи, заполненные неорганическим материалом, в зимнее время глубоко промерзают и по этой причине весной плохо пропускают воду к водоотводящим элементам.
Известен способ защиты почв от водной эрозии (RU 2644569, 13.02.2018), включающий создание водозадерживающей траншеи, заполненной неорганическим наполнителем, соединенной дренажной системой с водонакапливающим бассейном.
Недостатками способа являются: низкая эффективность и временность действия водозадерживающей траншеи из-за отсутствия укрепления стенок; высокая трудоемкость.
Наиболее близким техническим решением является способ защиты склонов от водной эрозии (RU 2467543, 27.11.2012), включающий создание дугообразной траншеи с водоудерживающим земляным валом и расположенным в ней водоудерживающим экраном и заполненной неорганическим наполнителем.
Недостатками способа являются: низкая эффективность и кратковременность функционирования траншеи из-за разрушения стоком верхней бровки откоса траншеи и снижения водопропускной способности неорганического фильтрующего наполнителя следствии его кольматации.
Задачей изобретения является повышение эффективности борьбы с водной эрозией за счет повышения надежности и стабильности функционирования водоперераспределяющей траншеи, заполненной органическим наполнителем.
Технический результат - предотвращение водной эрозии путем перераспределения поверхностного стока в нижележащие слои почвенного профиля, и повышение надежности и стабильности работы противоэрозионного сооружения.
Технический результат достигается способом защиты склонов от водной эрозии, включающим создание водоперераспределяющей траншеи, ориентированной по горизонтали местности, с водоудерживающим земляным валом и водоудерживающим экраном. Траншея заполнена водопроводящим органическим наполнителем. Стенка траншеи, примыкающая к водоудерживающему земляному валу (нижняя стенка), вместе с валом покрыта материалом геокомпозитным дренажным с геомембраной, образуя водоудерживающий экран, а противоположная стенка (верхняя стенка) и дно траншеи покрыты материалом геокомпозитным дренажным.
Материал геокомпозитный дренажный с геомембраной совмещает функции дренирования и гидроизоляции, обеспечивая высокую водопроницаемость в плоскости полотна, а также нормально к этой плоскости, но только с одной стороны (по направлению из траншеи), позволяет обеспечить задержание поверхностного стока и перенаправление его в нижнюю часть траншеи и далее под действием гравитационных сил в глубину почвенного профиля, а также предотвратить размывание водоудерживающего земляного вала. Материал геокомпозитный дренажный выполняет функцию дренирования, обеспечивая высокую водопроницаемость во всех направлениях плоскости полотна, и предотвращает разрушение верхней стенки траншеи и кольматацию водопроводящего наполнителя траншеи. Полотна скреплены между собой термическим способом, к грунту крепятся анкерами.
Использование в качестве водопроводящего органического наполнителя керамзитового гравия фракцией 20-40 мм, которая является экологически чистым материалом, недорогой, обладает высокой водо- и морозостойкостью, не гниет и не разлагается, обеспечивает повышенную пропускную способность для воды, и как следствие, стабильное перераспределение воды в нижележащие слои почвенного профиля. Засыпается вровень с поверхностью земли.
Размеры траншеи зависит от величины планируемого задержания стока. Гидрологические расчеты ведутся с учетом задержания стока 10%-й обеспеченности (максимальный сток раз в 10 лет).
Вода во время снеготаяния и дождей, стекая по склону и проникая вглубь почвы, наталкивается на стенку водоперераспределяющей траншеи, покрытую материалом геокомпозитным дренажным с геомембраной (нижняя стенка), в результате чего поступает в нижнюю часть траншеи и далее под действием гравитационных сил в глубину почвенного профиля. Поверхностный сток задерживается водоудерживающим земляным валом, покрытым материалом геокомпозитным дренажным с геомембраной, и также поступает в водоперераспределяющую траншею, проходя через слой водопроводящего органического наполнителя, направляется на дно траншеи и далее в нижележащие слои почвенного профиля.
В результате перехвата и перенаправления поверхностного стока в нижележащие слои почвенного профиля водоперераспределяющей траншеей предотвращается смыв почвы, снижаются эрозионные процессы. Кроме того прохождение воды через слой керамзитового гравия, который не промерзает, и не деформируется, способствует ее очищению от взвешенных веществ, что благоприятно сказывается на ее качестве. При этом покрытие стенки траншеи материалом геокомпозитным дренажным (верхняя стенка) предотвращает ее разрушение и, как следствие, кольматацию органического наполнителя, что способствует недопущению снижения водопропускной способности траншеи в целом, а покрытие противоположной стенки траншеи (нижняя стенка) и вала материалом геокомпозитным дренажным с геомембраной обеспечивает задержание стока и перенаправление его в нижележащие слои, предотвращая размыв сооружения. В совокупности повышается стабильность и надежность функционирования водоперераспределяющей траншеи, увеличивается срок службы.
Способ защиты склонов от водной эрозии поясняется чертежом. На чертеже показаны: водоперераспределяющая траншея 1, водоудерживающий земляной вал 2, материал геокомпозитный дренажный с геомембраной 3, материал геокомпозитный дренажный 4, анкеры 5, водопроводящий органический наполнитель 6, место монтажа геокомпозитных материалов 7.
Согласно изобретению способ защиты склонов от водной эрозии включает создание на склоне через определенное расстояние водоперераспределяющей траншеи 1, ориентированной по горизонтали местности, которую разрабатывают с перемещением грунта в водоудерживающий земляной вал 2 с последующей прикаткой (уплотнением грунта). Далее на стенку траншеи, примыкающую к водоудерживающему земляному валу 2, и на сам вал укладывают материал геокомпозитный дренажный с геомембраной 3 (ГОСТ 33068-2014), а на противоположную стенку и дно водоперераспределяющей траншеи 1 укладывают материал геокомпозитный дренажный 4 (ГОСТ 33068-2014). Полотна скрепляют между собой термическим способом в месте монтажа геокомпозитных материалов 7 на расстоянии L, которое определяется минимальным технологическим расстоянием сварки материала. К грунту крепят анкерами 5. Заполняют траншею 1 вровень с поверхностью земли водопроводящим органическим наполнителем 6, представляющим собой керамзитовый гравий фракцией 20-40 мм (ГОСТ 32496-2013).
Способ защиты склонов от водной эрозии работает следующим образом. Поверхностный сток, стекая по склону, задерживается водоудерживающим земляным валом 2 и стенкой траншеи, покрытой материалом геокомпозитным дренажным с геомембраной 3 (нижняя стенка), поступает в водоперераспределяющую траншею 1, заполненную водопроводящим органическим наполнителем 6 в виде керамзитового гравия, который проводит воду в нижнюю часть траншеи, а далее под действие гравитационных сил в нижележащие слои почвенного профиля. При этом водопроводящая способность наполнителя сохраняется и в ранневесеннее время (период таяния снега). Покрытие противоположной стенки и дна траншеи материалом геокомпозитным дренажным 4 (верхняя стенка) позволяет предотвратить разрушение кромки и стенки траншеи и, как следствие, кольматацию водопроводящего органического наполнителя 6, что способствует сохранению его водопропускной способности на долгое время, а в совокупности - повышению стабильности и надежности функционирования противоэрозионного сооружения. В процессе прохождения воды через слой керамзитового гравия происходит ее очищение от взвешенных частиц, что благоприятно сказывается на качестве воды, поступающей в водный объект.