Натурные методы исследования

Натурные методы исследования

Учет эрозии по замеру объема струйчатых размывов.

Этим методом определяют объем смытой почвы за период стока талых вод, после выпадения одного или несколь­ких ливней (Соболев, 1945). После стока, талых вод или выпадения ливня поперек склона —- перпендикулярно ли­нии тока — на протяжении, например, 100 м вдоль про­тянутой мерной ленты замеряется ширина и глубина всех образовавшихся струйчатых размывов и затем вычис­ляется их суммарное сечение. Предположим, что на про­тяжении. 100 м было зафиксировано и замерено 55 струй­чатых размывов с суммарным сечением 12 750 см². Счи-

126

тая, что это сечение водороин характерно для полосы склона шириной Юм (5 м вцт и 5м вверх), мы вычис­ляем объем"смытой" почвы на площади 0,1 га. Получаем цифру 12,7 м³; в пересчете на" гектар — 127 м³. При сред-

ней плотности почвы 1,2 это будет 152 т/га. Обычно на склоне закладывается несколько профилей, например че­рез 10, 20 или 30 м друг от друга, и. подсчитывается смъш почвы как по отдельным частям, так и по всему склону. На рис. 16 (Соболев, 1961) показаны размещение учетных, площадок вдоль продольного профиля склона,

а также план и поперечный профиль одной из площадок со струйчатыми размывами. В журнале в числителе за­писывают глубину струйчатого размыва, а в знаменате­ле—ширину. Замеры проводятся С точностью до 0,5 см. Если на площадке встречаются намывы, то замеряются и они (на рис. 16 контур намыва показан точками).

Применяя описанный метод, можно получить разные величины смыва почвы на том или ином склоне. Объяс­няется это несколькими причинами. Во-первых, это зави­сит от количества профилей, по которым учитывались струйчатые размывы. Так, если на склоне длиной 250 м будет заложено 10 профилей, то мы получим один объем смытой почвы, а если 20 — то другой. При этом разница может составлять 20, 40% и более. Во-йторых, при заме­ре объема струйчатых размывов в значительной мере проявляется субъективный фактор. Как показал опыт, разница в суммарном замере объема струйчатых размы­вов, выполненном разными исследователями, иногда до­стигает 20—30%. Связано это с разной точностью заме­ра сечений струйчатых размывов и степенью учета мель­чавших размывов и намывов. В-третьих, замеряя сечения струйчатых размывов через 10 или 20 м и подсчитывая на основании этих замеров объем смытой почвы, мы как бы предполагаем прямолинейное расположение струйча­тых размывов вниз по склону, хотя в действительности оно извилистое. И чем больше извилистость" струйчатых размывов, тем выше ошибка в сторону занижения объе­ма смытой почвы. Поэтому иногда рекомендуется подсчет смытой почвы проводить с учетом коэффициента на из­вилистость струйчатых размывов. Значение этого коэф­фициента в зависимости от крутизны, длины склона, а также от других факторой может колебаться от 1,1 до 1,4. В-четвертых, при подсчете объема струйчатых раз­мывов условно принимается их прямоугольное сечение, хотя в действительности они имеют самые разнообразные формы: прямоугольные, треугольные, трапецеидальные и др.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ^;;

Рекомендуемые материалы

Учет количества смытой почвы путем замера струйча­тых размывов весьма приближенный. Полученные дан­ные могут быть занижены, так как при этом методе не учитываются очень мелкие размывы, (глубиною менее 5 мм), а также смыв почвы с участков между струйча­тыми размывами, который в той или иной мере все же проявляется. Так, по данным М. С. Мамаева (1954), учет

128

эрозии от стока талых вод путем замера струйчатых размывов дал занижение на, 34% по сравнению с опре­делением смыва почвы по мутности стока. Эти данные могут быть и завышены, так как при эрозии да склоне происходит не только смыв почвы, но и ееготложение в виде тонких слоев наноси, которые не всегда можно замерить.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             _ .■ '

Возникают сложности при использовании описанного [._■■    метода на полях, где почва перед стоком талых или лйв-j   - невых вод была "обрабо-гана вдоль склона. В этом слу-'•      чае трудно установить количество почвы, снесенной по i   .. бороздам при струйчатом стоке осадков. Все это показы-■      вает, что метод учета смыва почвы по замеру объема струйчатых размывов является весьма приближенным и от него нельзя ожидать большой точности. Поэтому сле­дует умело интерпретировать результаты ^учета смыва почвы, выполненные данным методом..-Например, вряд ли можно считать достоверной разницу в,смыве почвы на двух делянках (55 и 60 м³/га) полевого опыта, равную 5 м³/га.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   ■;   .'■ ....

В то же время метод учета объема струйчатых раз­мывов позволяет без сложного оборудования на любом участке поля в первом приближении определять смыв почвы от стока талых вод, выпадения одного или не­скольких ливней на различном агрофоне.                                                                                                                                                                                                                           "'..•'-'•,

Метод шпилек. Для оценки интенсивности многолет­ней поверхностной эрозии используют метод шпилек (Бе- _f лян, Ромёнский, 1954), основанный на замере изменения i~-уровня поверхности почвы в результате эрозии, Этот мё- ' *" тод применяется не только на малых ЧЛбщаДках, но ;й для оцени* интенсивности эрозии по всему склону. В по-; следнем случае по продольному профилю склона закла­дывается ряд реперов, по которым ведут замеры измене­ния уровня почвы. Замеряя изменение уровня поверхно­сти почвы за многолетний период, нельзя относить все/ удаление почвы только зд счет эрозий. Как было пока­зано в третьей главе, на склонах проявляются и другие, процессы денудации, а на обрабатываемых крутых склр- ' нах значительное количество почвы перемещается к под-; ножию и почвообрабатывающими машинами. Поэтому все это следует учитывать при оценке интенсивности эро-   V зии данными методами.                                                                                                                                                                                                      .   .      '    ^V                                                                                                                                                                                                                                          .    ^,

Метод микронивелирования. В Проблемной лаборато-:рии эрозии почв и русловых процессов Московского уни- г 4-~ 5 <— М. Н, Заславский                                                                                                                                                                                           129 .

!

верситета для измерения изменения уровня поверхности почвы и замера струйчатых размывов применяется ме­тод микронивелирования. На исследуемой площадке раз­мещаются опорные реперы, на которые в процессе изме­рения опирается жесткая дюралевая балка двутаврового сечения длиной 150 см. На балке помещается подвижная тележка с установленным на ней шпиценмасштабом. Вертикальные промеры проводятся через 2 см. Таким методом изучались эрозия и крип в Краснодарском крае. Метод фотопрофилирования. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте кукурузы применяется ме­тод изучения интенсивности эрозии фотопрофилировани­ем. Был создан прибор ^~ реечный профилограф, с по­мощью которого поверхность эродируемой почвы изме­ряется фотографированием. Профиль измеренной поверх­ности фиксируется на экране профилографа. В камераль­ных условиях по фотографиям определяют площадь по­перечного сечения и вычисляют объем   смытой   почвы (Патат, Ляпунов, 1973).

Метод короткодистанционной стереофотометрической съемки. Для детального изучения закономерностей и ин­тенсивности эрозии на небольших площадках применяет­ся метод короткодистанционной стереофотограмметриче-ской съемки, который позволяет точно определить объ­ем смытой и намытой почвы путем учета мельчайших из­менений поверхности почвы после выпадения ливня. В. Л. 'Гуткин (1981) для этой цели использовал две фо­токамеры «Спутник». На площадке 1,4X3,5 м через 10 см были натянуты нити, и по образовавшейся квадратной сетке учитывалось изменение рельефа после ливня. Бы­ли построены изолинии смещения почвы, подсчитаны объемы смытой почвы. Точность определений ±1,5 мм.

-Все вышеперечисленные методы не дают, конечно, ' возможности судить об объеме поверхностного стока та­лых и дождевых вод, динамике стока и динамике самого процесса смыва почвы в связи с гидрографом стока. Эти задачи решаются на стоковых площадках.

Изучение эрозии на стоковых площадках. Стоковые площадки позволяют'учитывать как жидкий, так и твер­дый сток, т. е.. склоновый сток воды и смыв почвы. Кроме стоковых площадок со стенками-ограничителями, сток и смыв на склонах иногда изучают на площадках без огра­ничительных бортиков. Таким путем, например, может

130

изучаться сток и эрозия на водосборе небольшой ложби­ны на склоне.

В. В. Сластихин (1964) отмечает, что на, площадках без боковых ограничительных стенок можно без помех проводить весь комплекс агротехнических приемов, свя­занных с возделыванием сельскохозяйственных культур. Размер площадок зависит от величины водосборных пло­щадей ложбин и может быть равен и десятым долям гек­тара, и нескольким гектарам. Площадки охватывают как приводораздельную, так и склоновую часть малого водо­сбора. Исключается пристенное влияние ограничителей, которое может искажать характер склонового стока и смыва. Все перечисленное дает основание считать, что результаты наблюдений на стоковых площадках без сте­нок-ограничителей, охватывающие водосбор одной-двух • типичных для районов исследования ложбин, более всего отвечают условиям неискаженного поверхностного стока по склону. Наблюдения за стоком и смывом почвы на таких стоковых площадках проводились В. В. Сластихи-ным в Молдавии. Стоковые площадки размещались на склонах 5—6°, имели в длину (от водораздела до стоко-приемня'ка) 120—180 м, в ширину 6—20 м и водосборную площадь 0,2—0,35 га.

Устройство стоковых площадок. Боковыми граница­ми площадок служили микроводоразделы между ложби­нами, находящимися на склоне. Верхняя граница сов­падала с общим водоразделом склона. Водосборная пло­щадь стоковой пло'щадки определялась по топографиче­скому плану крупного масштаба с горизонталями через 0,1 м и проверялась в естественных условиях после лив­ня. Нижней границей стоковой площадки служили сто-конаправляющие стенки из толя или рубероида. Глубина заделки в почву 15—20 см; превышение над поверх­ностью — 15 см. Для придания им жесткости по всей длине с внешней стороны стенок забивались колышки. Центральный угол ветвей деривационных стенок около 150°. Входная часть стокоприемника выполнена в виде Лотка из листового алюминия. Передняя стенка лотка заглублена -в почву на 20 см. По лотку поверхностный сток поступал к водомерному ящику из листового алюми­ния. Для отстаивания жидкости, поступающей с лотка в ящик, последний разделен двумя стенками-успокоителя­ми на три части. Торцевая стенка водомерного ящика выполнена в виде трапецеидального водослива. Размеры 5*    '         ,                                                                                                                                                                                                                                                                                                     131

состоянием почв (промерзание, оттаивание, степень во-дбнасыщенности почв и др.).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           "

" Государственным гидрологическим институтом Н'Все­союзным научно-исследовательским институтом земледе­лия и защиты почв от эрозии разработаны «Методиче­ские рекомендации по учету поверхностного стока и смы­ва при изучении водной эпп-

воДослива позволяли измерять расходы до 3000 л/мин. Отбор проб на мутность проводился с помощью вор&нки в бутылки емкостью 0,5 л.

Рассмотренный вариант изучения стока и смыва поч­вы на стоковых Площадках без ограничителейj приме­няется на склонах с более или менее выраженными лож­бинами. Такие склоны имеют весьма широкое распро­странение. Для изучения эрозии на выровненных склонах могут быть применены микролотки без ограждения сто-коформирующей площади. Этим методом в Проблемной лаборатории эрозии почв и русловых процессов Москов­ского университета изучали эрозию от стока дождевых осадков на склонах в Краснодарском крае и в Узбекской ССР (Ларионов, Жураёв, 1976; Ажигиров, 1979). Лотки имеют Длину 100 см. Делают их из жести. Лотку при-дается уклон к стороне, заканчивающейся трубкой с на-". саженным на нее резиновым шлангом. Падающий в ло­ток сток через шланг поступает в стокоприемник, поме­щенный в углублении. В качестве стокоприемника ис­пользуются десятилитровые канистры.

С помощью микролотков можно изучать влияние дли­ны склона на проявление эрозии. В этом случае микро­лотки по ступенчатой, схеме устанавливают на различ­ном расстоянии от водораздела, например на расстоянии 50, 10Q, 150, 200 м. В каждом створе размещают по три — пять лотков. Чем их больше, тем надежнее средние ре­зультаты. Микролотки могут быть использованы также для изучения влияния крутизны или экспозиции склонов, а также других факторов на эрозию. Такие лотки наи­более целесообразно применять на склонах с естествен­ной растительностью и при незначительном объеме сто­ка, хотя в принципе возможно их использование на обра­батываемых склонах с выровненной поверхностью. Недо­статком этого метода является ограниченный объем стокоприемника, не позволяющий изучать эрозию в усло­виях большого стока.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,     .

Вам также может быть полезна лекция "39 Русская гражданская война".

Непременным условием изучений эрозии является тщательная крупномасштабная топографическая съёмка участка, картографирование почв, установка плювиогра­фа для измерения слоя и интенсивности дождей. При изучении эрозии от "стока т'алых вод проводится снего­мерная съемка, оцениваются запасы воды в снеге и ве­дутся наблюдения за температурным режимом, сезонным

зии» (1975) для   натурных измерений смыва в условиях стационарных   наблюдений, на       специализированных станциях. Эта методика яв-ляется обязательной для ее-' ти  воднобалансовых  стан­ций гидрометеорологической службы  СССР и опытных сельскохозяйственных. стан­ций Министерства сельского хозяйства СССР. Методикой предусматривается     комп­лексное изучение гидрологи­ческих показателей эрозии и обусловливающих ее фак­торов,

Методическими рекомен­дациями по учету поверх­ностного стока и смыва почв при изучении эрозии предъ­являются следующие требо­вания к участкам, на кото­рых   060nvnV

рых

площадки со стенками-ограничителями: типичность по отношению к склонам экспериментального водосбора; наличие необходимых почвенно-раститсльных, агротех­нических и других условий, обеспечивающих решение поставленной задачи; отсутствие резких переломов рель­ефа и препятствий (канав, бугров, западин и др.), иска­жающих формирование стока на исследуемом склоне; отсутствие выхода подземных вод на дневную поверх­ность; возможность отвода воды от измерительных уст­ройств.

В зависимости от протяженности склонов и цели опы­та устраиваются площадки размером: 50X400; 50X300; 50X200; 40X200; 40X150; 30X200; 30X150; 30X100;