Автореферат (1151762), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Анализ паводковбезморозного периода позволил выделить 10 паводков, пригодных для расчетаединичного гидрографа. Это паводки, у которых стокоформирующие осадкинаблюдались в течение одних суток. Приращение среднесуточных значенийстока составило более 0,05 м3/с. Для определения кривой добегания, отвечающей условиям снеготаяния, был произведен пересчет осредненных значенийстока за 24 часа при условии, что пик и начало спада паводка (максимум водоотдачи) приходится на дневную половину суток (рисунок 8).1Нояб 04u (-)0.9Апр05-10.8Май05-10.7Май05-30.6Июль 050.5Окт05-10.4Окт05-2Сен02-20.3Окт04-10.2Апр04-10.1ЕГ - осредненный024483072961202.50.70.6Q, м3/сут20150.51.50.410.310027.03.20030.20.550.1003.04.200310.04.200317.04.2003Дата24.04.2003027.03.200303.04.200310.04.2003ДатаQ, м3/сQводоот(транс)., м3/с (при kc=3,3)Iводоот, мм/сут (при kc=3,3)17.04.200324.04.2003Qтранс (при Vн=60мм), м3/сIводоот(транс) /QповРисунок 8 – Адаптация модели водоотдачи снежного покрова для условий Южного Подмосковья (Пример расчетов снеготаяния 2003 г.)Коэффициенты стока (ψ) за паводок определялся по следующей формуле:(∑ Qi − ∑ Qбаз.i )ψ = 3 ,6 ⋅ ∆t,(5)F ⋅ ∑ N oc iгде ΣQi – сумма среднесуточных расходов в замыкающем створе, м3/c; ΣQбазi– сумма среднесуточных расходов базисного стока, м3/c; Δt - расчетный временной интервал (24 ч.), F – площадь водосборного бассейна, км2; ΣNoc i – количество осадков, мм/Δt; Qпов, j =Qj – Qбаз,j – измеренный поверхностный сток,м3/с;Ординаты единичных гидрографов (u) определялись по методу наименьшихквадратов:16PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.comQводоот(транс) /Qпов225Iводоот,мм/сут0.8t, ч**) → min, QповS = ∑ (Qпов ., j − Qпов., j,j =m2jF(6)⋅ ∑ψ ⋅ N ос ,i ⋅ u j −1+i ,j =13 ,6 ⋅ ∆t i =1где Q*пов,j – рассчитанный поверхностный сток, м3/с; m – число ординат гидрографа с шагом Δt; u – ордината единичного гидрографа в интервале Δt.Последовательный подбор коэффициентов стаивания проведен в интервале от 2,0 до 4,0 с шагом 0,2.
Расчет водоотдачи снежного покрова (по модели,реализованной в программе MatlLAB2007b) и оценка отношения поверхностного стока к рассчитанной водоотдаче по принятой гипотезе (рисунок 8) позволили выявить, что для главной фазы снеготаяния коэффициент стаивания составляет в среднем 3,5 мм/°С·день, для осеннего периода – 2,5 мм/°С·день, для зимнего - 0,75 мм/°С·день. На основе полученных коэффициентов проведена адаптация корреляционной зависимости, полученной М. Хельмсом (2005) для водосборного бассейна р.Костромы.
Полученная зависимость имеет вид (рисунок 9):kс(tin)= 1 +3 ,6,(7)1+eгде kс – коэффициент стаивания, мм/°С; tin – индекс дня, tin = 1 (1 Марта).( −0 , 2 t in + 5 )4.0R2=0,8kc, мм/°С день3.53.02.5R2=0,852.01.51.00.50.001.мар 11.мар 21.мар 31.мар 10.апр 20.апр 30.апр 10.май 20.май 30.майДатаkc (р.
Кострома 1970-1986), мм/°С по М.Хельмсу (2005)kc (р. Любожиха 2003-2005 гг.), мм/°С(1)(2)Рисунок 9 – Зависимость коэффициента стаивания от индекса дня для условий р.Костромы (1) и р. Любожихи (2)После адаптации модели водоотдачи снежного покрова, выполнялся расчет слоя весеннего склонового стока, входящего в эмпирическую модель смывапочв. Установлено, что в 2003 году весенний склоновый сток с зяби составил62 мм, для 2004 г. - 57 мм, для 2005 г.
- 92 мм. На основании полученных значений рассчитаны потери почвы с водосборного бассейна за период весеннегоснеготаяния. Идентификация многофакторной зависимости средней многолет17PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.comней величины потерь почв стоком весенних талых вод от крутизны склона, видов произрастающих на них сельскохозяйственных культур и типов почв выполнялась с учетом средних многолетних значений величины запаса воды вснежном покрове перед началом снеготаяния и количества осадков, выпавшегоза период образования склонового стока. Для 2003 года величина весеннегосклонового стока близка к средней многолетней. Максимальное значение эрозионного смыва почв за этот год составляет 14 т/га. Максимальный смыв отмечен на занятых под пашню участках с уклоном 8° с сильно смытыми светлосерыми лесными почвами.
Интенсивность склоновой эрозии снижается на участках бассейна занятых задернованными склонами. В балках отмечается аккумуляция продуктов смыва. Максимальный смыв с задернованных участков составляет 0,18 т/га. На залесенных участках максимальный смыв почв составляет0,06 т/га. При уклонах до 3° на неэродированных и слабоэродированных тяжелосуглинистых почвах смыв с зяби не превышает 3 т/га, на среднесуглинистыхпочвах – 4 т/га. Для средне- и сильносмытых почв уже при уклонах 3° смыв сзяби достигает 5 т/га.
Оценка сходимости рассчитанных потерь почвы, на основании сравнения с фактическими данными представлена в таблице 2.Таблица 2 – Оценка сходимости значений потерь почвы на склонах с разной крутизнойПочва серая леснаятяжелосуглинистая,агрофон – зябьУклон 2°Уклон 5°Уклон 8°Потери почвы, т/гаРассчитанныеФактическиезначенияданные(ИФПБ РАН)1,65,39,81,736,2011,2Сходимость, %81714В сценарных исследованиях, выполненных с помощью имитационноймодели смыва почвы, изучалось влияние агромелиоративных мероприятий наинтенсивность эрозионных процессов. Были рассмотрены пять сценариев агромелиоративных мероприятий.Зяблевая вспашка. Результаты расчетов показали, что на тяжелосуглинистых почвах с уклонами более 1,5°, среднесуглинистых и эродированных почвах с уклонами более 1° наблюдалось превышение допустимого смыва почв на33% сельскохозяйственных угодий (рисунок 10).Безотвальная вспашка на глубину 20 см.
По второму сценарию для земель, на которых наблюдался недопустимый смыв при сценарии 1, было выполнено моделирование с применением данного агромелиоративного приема.Для тяжелосуглинистых почв превышение допустимых потерь почвы зафиксировано на землях с крутизной более 2,5° для тяжелосуглинистых почв, длясреднесуглинистых и эродированных почв - более 1,5°. В результате площадьземель, имеющих недопустимый смыв, уменьшилась почти на 10 % и составила24%.18PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.comВозделывание озимых культур в сочетании с глубокой безотвальнойвспашкой. В результате данного агромелиоративного приема на тяжелосуглинистых почвах с уклонами более 3°, среднесуглинистых и эродированных почвах с уклонами более 2° наблюдалось превышение допустимого смыва почв.
Врезультате площадь сельскохозяйственных угодий с недопустимым смывом сократилась до 13 %.Возделывании озимых культур, глубокая вспашка, щелевание на 40-50 смс нарезанием щелей через 7-8 м. На землях с крутизной более 4° для тяжелосуглинистых почв, более 3° - для среднесуглинистых и эродированных почв зафиксирован недопустимый смыв.
Применение данного агротехнического приема сокращает площадь земель с недопустимым смывом до 7%.Рисунок 10 – Карта-схема прогноза смыва почвы при сценарии 1При возделывании многолетних трав на всех склонах с уклонами более5°не отмечается превышение допустимого смыва.В результате проведенных исследований установлено, что для малого балочного водосбора необходим дифференцированный подход к выбору агротехнических мероприятий в зависимости от крутизны склона и типа почвы.В пятой главе предлагается разработанныя агроэкологическая классификация земель с обозначением противоэрозионных агромелиоративных мероприятий и почвозащитных севооборотов, сформированная на основании проведенных сценарных исследований.
Земельная территория бассейна р.Любожихибыла разделена на шесть категорий, близких по рельефным, почвенно19PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.comэрозионным, гидрологическим и агротехническим условиям и по потребности вмелиорации (рисунок 11).Основная задача противоэрозионных агромелиоративных мероприятийзаключается в уменьшении поверхностного стока путем задержания воды насклонах и обращение ее во внутрипочвенный сток.Рисунок 11 – Карта-схема категорий земель бассейнаНа землях первой категории (584 га) – водораздельные территории иверхние части пахотных склонов с уклоном до 1°, местами до 2° рекомендованорегулировать сток талых вод, путем зяблевой вспашки.
На этих землях возможно возделывание всех районированных культур.На землях второй категории (251 га) - средние части длинных пахотныхсклонов крутизной 2°—3° - рекомендованы специальные севооборотные массивы с увеличением доли многолетних трав. При этом противоэрозионную защиту земель этой категории необходимо осуществлять с учетом регулированияповерхностного стока воды на землях категории 1. В качестве основных противоэрозионных агротехнических приемов рекомендуется глубокая безотвальнаявспашка. Эффективным мероприятием является полосное размещение культурсплошного сева по парам и зяби.
Вместе с защитой склоновых земель от эрозииприменение этих мероприятий обеспечивает влагонакопление в почве.Третья категория (159 га) - нижние части склонов крутизной 3°—5° и более. На данных землях рекомендуется применение гребнистой вспашки, которая снижает смыв почв и усиливает накопление влаги. На этих землях размещают культуры сплошного сева с хорошими почвозащитными свойствами —озимые и яровые зерновые, бобовые, крупяные, однолетние и многолетние травы, а также подсевные и озимые промежуточные культуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
