Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Водный режим и параметры лесоосушительных систем в Северной зоне КАССР

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Водный режим и параметры лесоосушительных систем в Северной зоне КАССР"

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ПРОДОВОЛЬСТВИЮ И ЗАКУПКАМ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЛОПАТКИН/Николай Владимирович

УДК 626,861

ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ПАРАМЕТРЫ ЛЕСООСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В СЕВЕРНОЙ ЗОНЕ КАССР

Специальность 06.01.02 — Мелиорация и орошаемое земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени , кандидата технических наук

МОСКВА 1990

Работа выполнена на кафедре сельскохозяйственных гидротехнических мелиорации Московского ордена Трудовогс Красного Знамени гидромелиоративного института.

Научный руководитель — профессор, доктор технически? наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР Е. С. Марков.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, про фессор Е. Д. Сабо (Лесотехнический институт), кандидат тех нических наук, ведущий научный сотрудник Л. Г. Попо! (ВНИИГиМ).

Ведущее предприятие — «Союзгипролесхоз».

Защита диссертации «3 » , . . . . 1991 г

в « » часов на заседании специализированного советг К. 120.16.02 в Московском гидромелиоративном институте пс адресу: 127550, Москва, И-550, ул. Прянишникова, 19 МГМИ, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мо сковского гидромелиоративного института.

Автореферат разослан « » . ¡М^^рь. . . . 199$ г

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат технических наук, доцент

Т. И. Сурикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акту£льность_темы. Все возрастающие потребности народного хозяйства в древесном сырье и громадные плошади болот, не используемых рационально, предопределяли в недавнем прошлом и возрастающие объемы лесной гидромелиорации в Карельской АССР, после осуществления которой ожидалась реальная возмотлость выращивания крупной и средней деловой древесины с запасом не менее 250 кубометров на одном гектаре. Однако проведение гидротехнических мероприятий, как показала практика, не всегда обеспечивает нужный кесоводствек-ный, а соответственно и экономический эффект. В осушение, кроме покрытых лесом плошэдой, представленных более чеа на 8Ц? плозшди спелыми и перестойными насаждениями, вовлекается значительная часть открытых болот, также требуших лесокультурного освоения, что является одной из главных задач в гидролееомелиорацаи.

Все ранее выполненные в соответствии с-Техническими указаниями (ТУ) 1949, 1955, 1952, 1969, 1971 гг. мелиорации предусматривали хотя и сплошное, но неполное осушение я рассматривались как первый этап лесоосушительных работ.

Правомерен вопрос: где тот допустимый предел сгушения осу-[¡дательной сети каналов, при котором можно гарантировать оптимальный водно-воздутлнкй режим почвы при неблагоприятных погодных условиях для получения наибольшего прироста деловой древесины с наименьшими затратами?

■ Опираясь на исторический опыт в нашей стране и за рубежом, автор показывает, что повысить темпы, эффективность и качество гидролесомелиорации в северной зоне Карелии можно, внедрив-з производство новейшие достижения научно-технического прогресса.

1^9ль_и_задачм исследования, целью настоящей работы является ^следование водного реаима при осушении избыточно-увлажненных зе-¡эль Гослесфонда северной Карелии для установления параметров гесоссуяэтельной сети, обеспечивающей создание оптимального зодно-'0 режима и получение наибольшего прироста товарной и деловой дре-■есикы при наименьшей стоимости каггатальных и эксплуатационных атрат.

В задачи исследований входило: I. Оценка а*ияння прирэчнз-кяимаги-еских условий на прирост .древесины при лееоосушении. « Установление количественной зависимости меаду воднкм режимом суваетлос земель и приростом древесйнй. 3. Установление параметров

яесоосушительной сети, обеспечивающих оптимальный йодный режим для роста леса. 4. Экономическая оценка рекомендуемых параметров яесоосушительной сети и рекомендуемых режимов осушения.

Мето^ка_и£С£е£омни_й.Объект исследований: лесоосушительная сеть с разными параметргши. В процессе решения поставленных в работе задач выполнены теоретические, опытные и полевые исследования, последние - в период 1980...1983 гг. на опытно-производственном участке объекта Л-31, что в зеленой зоне г.Ееломорска КАССР, а также некоторых других объектах лесоосушення Беломорского и Кемекого районов, на территории которых с 1974 года ведутся гидротехнические мелиорации лесов.

На^защит^я^нооцоя,: I.Комплекс мероприятий лесоосуяения I оэверноИ зона Карелии,предусматривающий регулирование ээчного рэ? кэрнеэбигаемэго олоя почвы на воем протяжении роста цревостоэз П| атмоо[ярном|д.также грунтовом типах воцнэгэ питания зерхозых и п< хоцных болот.

2. Режим осушения при выращивании хеса на бохотах верхового и переходного типов. При этом предлагается период роста и развития леса в течении года разделить на два этапа; I) расчетный - с апреля по 25-31 мая с нормой осушения 0,25...О,30 м; 2) вегетационный период с 5-10 июня до середины октября с нормой осушения 0,4...0,Ь м.

З.Споооб опрэчехения расстояния между собирателями при ускорении поверхностного стока и последующем понижении грунтовых вод до требуемой нормы осушения древостоев на примере опытных данных и (фильтрационного лотка автора.

На^_чная_нэв^зна.Дана оценка оуцеотзуотаих метопов и опособ ооуизния болот и заболоченных лесных земель в специфических уело северной Карелии.

- на фильтрационном лотке исследован механизм по-

ступления воды в канал при осушении торфяных почв методом понижения УТВ. Показано время формирования кривой с пр. да (приведения в движение грунтовой воды) и его влияние на понижение уровня воды по середине мекканального пространства лесоосушительной сетью . после снеготаяния или выпадения лето« обильных осадков, ^ано обоснование оптимального водного режима по мере роста древостоев и соответствующих параметров лесоосушительной сети. Показан пример расчета отвода воды из затопленного корнеобитаемого слоя тореной

почвы до требуемой нормы осушения. Предложенная схема строительства лесоосушительной сети ка вырубках болотного леса возможна высокопроизводительными механизмами непрерывного цикла действия с одновременно?! подготовкой почвы под лесные культуры, что сокращает лесовосстановителькый процесс, снижаются более чем ь 2 раза капитальные затраты при строительстве и эксплуатации.

Практическдя_ценность^. Изучив эффективность работы существующей лесоосушительной системы в экстремальных условиях Карелии, климатические и почвенные факторы, влияющие но лесоводствешыЯ э-$-. фект от гидголесомелиоряции, требования древостоев к водному режиму, вопросы организации лесного хозяйства на ссупенннх болотах и заболоченных лесных землях, механизацию и стоимость строительства, проблемы эксплуатации и капитального ремонта, автор рекомен--дует своя схему лесоосуаения на севере Карелии, принципиально отличающуюся от общепринятой и предусматривающую поэтапное регулирование водного режима леса на всем протяжении времени его роста. Метод осушения автора гарантирует коркеобнтяемый слой почвы от вреда периодическими затоплениям! как атмосферной водой, стекающей со склонов, так и грунтовой за счет атмосферных осадков, что характерно для Карелии. Полученные результаты позволяют более обоснованно решать вопросы проектирования, строительства, лесокультурного освоения болотных вырубок и болот, а также эксплуатации лесоосуют-тельных систем. При этом можно широко применять высокопроизводительные роторные и фрезерные кэлалокопатели. Годовой экономический эффект только при строительстве экскаваторами рекомендуемой лесо-осупительной системы двух первых этапоз составил 40 руб/га.

Реализация_работы. I. В целях обеспечения вегетационной нормы осушения (0,5 м) на объектах лесной мелиорации в Беломорском районе КАССР в 1978 г. выполнено сгуиенив лесоосушительной сети с расстоянием между каналами 60...70 м на площади 236 га. К настоящему времени ежегодный объем осушаемой площади с расстояниями мезду каналами 60...70 м составил 3000 га. При этом лесоводствен-ныЯ эффект от лесной мелиорации удвоился.

2. Но участках болот, требующих проведение лесокультурных работ и понижения УГВ, в 1982 г. выполнено интенсивное осушение каналам? глубиной 0,8 м с расстояниями через 12...14 и на пло-аадя 153 га. К 1939 году интенсивно осушенная плошэди составила 600 га. '

3. В 1986 году заложены-питомники в Сосновецком КЛПХ с цельи

получения посадочного материала из семян местных древостоев для создания искусственных культур сосны на осушенных болотах.

4. По рекомендуемой автором технологии гидролесомелиорации в 1989 году начато интенсивное осушение заболоченных вырубок, где предусмотрено повышение нормы осушения по мере роста древостоев.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных конференциях Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института (Москва, 1985, 1986, *988 гг.), на творческой конференции молодых специалистов и ученых "Кареллеспрома" (Петрозаводск, 1987 г.), на четвертой общеминистерской творческой конференции молодых специалистов и ученых лесной промышленности СССР (Москва, 1988 г.), на производственных совещаниях работников •треста "Кареллесстроймелиорация" и отдела лесовосстановления объединения "Кареллеспром" (.Петрозаводск, 1984, 1985, 1987, 1988 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей.

Объем работы, диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Обшй объем работы 2-14 стр., из них 141 стр. машинописного текста, 18 таблиц, 52 рисунка (37 стр.), списка литературы из 222 наименований (22 стр.) и приложения (13 стр.).

содержание РАБОИ

3 £едвой_главе_ показано современное состояние осушения болот и заболоченных земель в Европейской части нашей страны, за рубежом и северной зоне Карелии, выполнен анализ литературных и производственных данных по факторам,влияющим на эффективность гидролесомелиорации .

В заболачивании лесных плоыадей Карелии достаточно известно влияние климата и геологии. Присутствие сфагнума заставляет другие породы уступать первенство сосне.

Одаако продолжительный, более 20 часов, световой день в сочетании с достаточным увлажнением, по мнению автора, обеспечивают в вегетационный период на грамотно мелиорированных участках бистры! рост растительности и ускоренное формирование годичного прироста древостоев.

Изменение режима уровней грунтовых вод (УГВ) под влиянием лесоосуиения зависит и от величины испарения, суммы выпавших осадков и глубины их стояния. А.В.Кркзгер, И.Ф. Ларкин и др. считают, что основное понижение УГВ до 30 см происходит, за счет транспираци!

которая, по данным Л. А .Молчанова, может составлять 390. ..411 мм.

В 1 глзве дана оценка существующих методов и способов осу-оения болот и заболоченных лесных земель в Карелии. Отмечены как преимущества, так и недостатки лесоосузпения в сравнении с известными науке знаниями и полученными практическими результатами. •

Во_вто£ой главе дона характеристика природных условий ГДМ5 гезерной зоны Карелии, приведена характеристика и типичность обгок-га исследования, типы водного питания, схема опытного участка и летодико исследования.

Вся пяоятадь болот на севере Карелии по данным Института леса (ярельекого филиала АН ССС? составляет 1510,8 тыс.га. Из них 402,8 ?кс.га представлено облесенной площадью и ПОЗ тыс.га безлесной. Сильное выпадение осадков в летние периоды при неблагоприятных гсловиях стока и испарения обусловливают в болотных лесах высокий ТВ. Так,по данным Н.И.Пьявченко, на севере Карелии заболоченные 'есньге земли составили 504 тыс.га с запасом 60...100 м3/га. кмгее двух третей (835?) ежегодной лесосеки по расчетам автора не-¡бходимо восстанавливать или путем содействия естественному во-обновлекию или путем создания лесных культур.

На облесенных болотах господствующей породой является сосна, оторая занимает 98/5 плоашди. Однако большинство осусзкных дре-сстсев по своему качественному состоянию, процессу возобновления, рэбует проведения рубки одновременно или вскорз после осушения, в ряде случаев к до строительства осушительных систем.

По типам заболачивания болота северной Карелии Н.И.Пьявченко »определил следующим порядком: низинные - 13$, переходные - 335?, зрховые - 54%. Примерно 6СЙ болот с преобладанием верховых, по ¡счетам Г.Е.Пятецкого, сосредоточено в северной Карелии.

Базовые исследования водного режима при различных параметрах эсоосушитеяьиых систем прозодились з зеленой зоне г.Беломорска кв.78 одноименного лесничества Сосновецкого лесхоза на объекте ■31, построением в 197В году, весной (см. рис Л). Спорадические 1Й.тадзкз!л за состоянием УГЗ н приростом дрэвостоев автор пропел лез чем на о0 тыс.га осушенных с 1974 года заболоченных лесов болот Прябелоиорской низменности, занимающей, по данным Г.¿.Ели-Я,от 40 до 70* пяопадл северной Карелии.

Опытный участок расположен ня острова размером 4хб км, огрг-чэннсм с севэра Белый морем, с востока и юга рекой Шжня, с запа-рояой Выг и представляет П террасу Прибеяоморской .низменности с

Рис.1. План опытного участка:

I - осушительные канат-, 2 - створы.скважин; 3 - водосливы; 4 - контрольные скважины; 5 - горизонталь; Ь - автодороги; 7 - граница выдела.

относительным; отметками нпд уровнем моря до 10...13 и,

Типы леса опытного участка представлены осоясво-сфагновим сосняком, сосняком кустарнлчково-сфагйовьм V а бонитета

п сосняком пушицево-сфагновым V Vб классами бонитета.

До осушения древесный ярус характеризовался 1...Ш классами возраста. Бедность торфяной почвы (зольности до 2») и высокий УГВ з начале вегетационного периода зэмедлявпе действовали на рост сосны, высота которой колеблется от I до 5 н. Со всех сторон опкткнй участок ограничен дорогами и кюветами. Эти коветц о глубиной белее I м перехватнааот стекагаие на осупаемую пяошадь сс.эдки и отводят эа пределы участка.

В процессе четырех лег исследований проводились счстемати» веские измерения на протяжении вегетационного периода количества зыпадземых осадков в виде снега я доздя, температуры воздуха и гочбы, колебаний УГ'В, стока и испарения, промерзания водо-

проницаемости, динамикой прироста соски % высоту.

Гидрометрические наблюдения проводились в течение 1980...1983 'Г. в соответствии с наставлениями гидрометрическим станциям и юстам, руководств водобалансовым станциям.

Гидрометрические показатели; температура воздуха, температура :очвы на суходольном участке, относительная влатлость воздуха, .тмосфершэ давление на уровне стояния моря, сумма осадков и веля-яиа снеяного покрова получены за весь период исследований метзо-ологической станцией северного УГКС, что рядом с Беломорском (в астьнаволоке). Одновременно на опытном участка (ОУ) проводились абявдения за температурным релейном корнеобитаемого горизонта терфя-ой почвы (в семь и девятнадцать часов) ка глубине 5* 10, 15 и'25 а (термометрами Савинова), £дя определения температуры воздуха а вйсоте 2 к был установлен гврмограф, а для определения осадков -гаввограф.

Прирост сосны в высоту замерялся у 20 молодых деревьев (воз-зс? 3«о-15 лет) линейкой с середины мая по конец киля, ежедневно 7 я 19 часов.

Данные испарения получены метеорологическими станциями за ¡а года наблпдений з Уибе (Цурм-.нскгхч область), Кзлгзале, Над-|йцах„ Сегеке (КАССР) и Архангельске. Измерение стока проводилось ючя установлении;«! тонкостенными треугольными водосливами при ле 90°. Первый водослив установлен ка канале 0— 53 и учитк-л стоя с плотади 2,3 га. Второй на кенале 0-51 и учитывал сток

с плошади 13,3 га. Третий - на собирателе С-4 с водосборной пло- ■ иадьи 1X2 га.

Промерзание торфа и его оттаивание изучалось с зимний и весенний периоды как посередине межканального пространства, так и рядом (в 2...5 м) с каналами 0-53 и 0-55. В мерзлом торфе топором прорубались щурфы и изогнутым щупом из алюминиевой трубы производились замеры. В целях исключения теплопередачи через щуп, шурфы со щупами прикрывались мхом и травой.

Водопроницаемость торфа (Кф) определена методом восстановления уровней ГВ в скваглнах диаметром 25 см посередине межканального пространства. Коэффициент фильтрации на каждой скважине определяли дважды, в середине сентября.

На опытном участке, кроме вышеуказанных измерений, организовано детальное наблюдение за уровнями ГВ по трем створам скважин чскв.), диаметр которых 25 см. После оборудования 18 скважин произведена нивелировка точек отсчета замеров за УГВ. Замеры стояния УГВ проводились с точностью до 0,5 см контактной рейкой опусканием ее от точки отсчета до касания с поверхность» воды. Наблюдение за уровнем болотных вод по сква-кинам производится один раз в сутки. Автор производил 2 измерения: в 7 и 19 часов. Таким образом устана ляпалось влияние испарения на понижение УГВ за сутки.

5 2Р£т£е! £л.£в£ приведены результаты полевых исследований вод ного к температурного режимов корнеобитаеыого горизонта торфяной .почвы в зависимости от параметров яесоасушительной сети (ЛС).

Дат характеристика периода исследований, схема существующей яееоссуштельной сети, геологический разрез болота Прибелоаорской низменности и типы гидрогеологических условий переувлажненных земель, результаты наблюдений за промерзанием и оттаиванием почвы, данные о коэффициентах фильтрации, стока и испарения, динамики почвенно-грунтовых вод СПГВ) после снеготаяния, понижение грунтопы вод 1Г8) до рвечегкой и вегетационной норм осушения, оценка водообмена № опытном участке в экстремальные для роста дрзвостоев периода»

Основные среднегодовые метеорологические данные за четыре года исследования приведены в таблице I.

356 638 485 610 522

0,01 1,34 1,39 1,50 I, С6

20.04 3.05 22.04 18.04 22.04

7.05 9.05 5.05 8.05 7.06

29.05 8.06 З.С6 1.06 3.06

' 0,08 0,58 0,83 1,42 0,73

&4,6 84,1 81,7 85,8 84,0

1010,5 : 1003,9 1008,9 1008«, 0 I0C9.I

Таблица I

Среднегодовые метеорологические данные за период исследования 1980...1983 гг.

! _Г'оды исследований _ ¡Средняя

Метеодачные fl980 Т 1981 II9S2 !~1983 !®?личи-

I , ! ! ' !на

Осадки за год, мм

Температура воздуха, °С

Дата перехода среднесуточной температуры воздуха вьшю 0°С

выше 5°С

выае Ю°С

Теипература поверхности почвы

оС

Относительная влажность, % Атмосферное давление, мм Высота снежного покрова, см 4? 65 43 5? 53

Наименьшее количество выявленных осадков в летний период (в мае-сентябре) относится к 1980 году и составило - 141 ш. Наибольшее - 461,3 юл, летом 1981 г. Зимой, за ноябрь-апрель, количество осадков составило: в 1980 г » 187,4, 1981 - 231,7; 1982 -199,О; 1983 - 247,7 км.

Прох'ревание поверхности почвы до 5...б°С происходило э сяедув-ше срони: 1980 г - с 14 по 25 моя, 1981 г - с 19 мел по 2 ишя, 1982 г - с б по 19 мая, 1983 г - с б по 23 мая.

По данным метеостанций'в интересующем нас районе испарение' ГВ в 1980 году для Архангельска, Умби, Калевал н Надвоиц составило 'соответственно 390, 334, 257 и 240 мм за май-октябрь месяцы. На берзгу Бзлого моря, в .Архангельске и Ум бе испарение доходило до 3...4 мм за сутки.

3 догадливом 1981 году величина испарения била несколько ниже. Так, в Архангельске, Умбе, Калевале и Сегеяе исперение за У...Х месяцы составило соответственно 262, 220, 224 и 282 мл. При этом среднесуточная величина испарения составила 1,8...2 мм.

Водопроницаемость почвы определялась полевым способом - методом восстановления УЗ в скважинах после откачки. Чтобы исключить эли Mute верхних наиболее водопроницаемых слоев почвы толщиной менее

25 см, опыт проводили в середине сентября, когда УГВ посередине створов находился на глубине 25, 40 и 27 см от поверхности.

По результатам 2 откачек в 3 скважинах вычислили коэффициенты фильтрации посередине осушенных полос с расстоянием в 90 м -Кф = 0,024? см/с (21,3 м/сут), с расстоянием 48 м - Кф = 0,0142 см/с (12,25 м/сут), с расстоянием 39 м - Кф = 0,00761 см/с (6,57 м/еут).

Значительные величины Кф объясняются высокой водопроницаемостью сфагнового торфа с низкой степенью разложения 15..ЛЭ?). На торфах же с более высокими степенями разложения, как известно, водопроницаемость в десятки раз меньше.

Проанализировав данные своих наблюдений при строительстве ЛС в северной зоне КАССР автор выявил три основных схемы типов гидрогеологических условий;

I. Слой торфа мощностью до 1,5 м подстилается крупнозернистым песком или песками высокой водопроницаемости. При этом торф ножет иметь недостаточную водопроницаемость.

Слой торфа до 1,5 м подстилается практически водонепроницаемой мореной или хорошо разложившимися водонепроницаемыми торфами.

3. Слой торфа до 0,5 м подстилается водонепроницаемой мореной (случай заболоченного леса), а также ?р а вян с- с ф а г.ч о п ы з и сфагновые болота с высокой водопроницаемостью верхнего 20 см слоя "а™.

Только посередине между каналами а 39 м на 1.06.80 г, обеспечилось полное освобождение корнеобитаемого горизонта от грунтовых вод на глубину 47 см, а к 15.06.80 г УГВ понизился б среднем до 53 см и была установлена вегетационная НО, равная 50 см, которую к приме!! за основу при осушения болот и заболоченных лесных земель з северной зоне Карелии.

Из наблюдений за режимом грунтовых вод следует еывод: амплитуда колебания УГВ на всех створах скважин не протяжении вегетационного периода зависит от климатических факторов - количества осадков и температуры воздуха, - чем большее количество осадков выпадает на осушенную пясшадь и меньше температура воздуха, тем выае стояние УГВ, а также от параметров лесоосушительной сета, ~ чем меньше расстояние между осушителями, тем ниже стояние УГВ и больше амплитуда ео колебания.

В экстремальные по осадкам годы (1931 и 1983) УГВ находятся

близко к поверхности почвы, s 12...30 см, и корневая система дре-востоав продолжительное время находится з подтоплении атмосферной водой. А ато означает, что даже при расстояниях между осушителями 29...48 и во влажные годы в северной зоне КАССР не обеспечивается ерзднзвегетационная корма осушения, равная 50 см.

Замерами грунтопого стока на плошадях в 2,8 га к 13,3 га максимальные модули стока установлены в мае и октябре месяцах, когда испарение минимальное.

Так на осушенной плситди в 2,8 га величина модулей стока за зсе годы наблюдения а осенний период составляла 0,078...0,141 я/с.га или за месяц отводилось от 21 до 3? мы осадков при среднесуточном слое стока от 0,67 мм до 1,22 ми{ весной слой стока составлял 0,65...2,93 мм? летом: 0...2,24 кн за cyricw.

На осуаенной пл сзади э 13,3 га & модули стока в осенний период колебались э пределах 0,093...0,163 л/с.га при среднесуточном слое отвода осадков 0,80,..1,41 им, или за мзсяц о?водилось 24«». , 43 ш, весной слой стока составлял 1,18. ..1,40 мм за сутки, летом 1980 года сток ГВ по каналем прекращался до периода осенних осадков.

3 таблице 2 показан водный баланс опытного участка пясэадыэ 13,3 га за период вегетации с мая по ноябрь i960 и 1981 гг. исследования подлого разима.

Таблица 2

Водны;! баланс опытного участка за У-Х месяцы 1930 и

1981 гг.

Составляйте полного баланса, мм ! ^ст£емалъшз гогш_ _ _

' 1980 ! 1981

'Осадки, ш 176 521

Суизариео испароняв, мм .320 247

j УГВ на I мая, см 21,7 25

! УГВ на I ноября, см . 61,3 14

Снижение запаса ГВ з I9S0 г., мм 48

Сштекиз запаса влаги в зоне аэрации, ш 120

Позгаюнио запаса ГВ u 1981 г., ин 17

Сток, мм 16,1 257

Коэффициент стока 0,03 '0,49

Из таблица 2 видно, что в 1980 г. испарение в 1,82 раза преобладало над осадками, коэффициент стока равнялся 0,09.

В 1931 г. испарение в 2,11 раза меньше количества выпавших осадков, а коэффициент стока равнялся 0,49, что выше более чем в 5 раз коэффициента стока 1980 г.

В четвертой главе осЕешены теоретические обоснования повышения интенсивности осушения на севере КАССР»

На своем фильтрационном лотке (шелевом)автор исследовал процесс формирования кривой депрессии в весенний период при осушении сосняка по болоту, когда верхний водопроницаемый слой касьшек водой.

В таблице 3 приведен теоретический расчет времени понижения УГВ от Нтдо Нр по известной формуле Костякова-иисарькоза и дано сравнение полученных результатов с опытными данными после снеготаяния 1980 и 1981 гг.

Таблица 3

Расчет времени понижения уровня грунтовых вод от Н^ до ^ по формуле Костякова-Писарькова на опытном участке после снеготаяния 1980 и 1981 гг.

¡Расстояние „ ¡между осушите-

пп ,

лями, м

КФ i &

м/сут !

Ht

Ц !По фор-!По опы-''2. !муле ,!ту , м !сут !сут

1 90 21,30 0,148 I 0,7 6,03 40

2 48 12,25 0,121 0,9 0,6 3,16 30

3 39 6,57 0,0Э5 I 0,7 2,26 25

Хорошо известные формулы А.Д.Брудастово, А.Н.Костякова, Г.Д. Эркина, А.Й.Ивицкого, С.ф.Аверьянова и др. отражают понижения УГВ, но не учитывают время, в течение которого приводится в движение грунтовая вода непосредственно около заданного сечения.

В 1У главе вновь показана гидродинамическая сетка и гидравлическим расчетом автор получил известную формулу А.Н.Костикова, в которой не учитывается уменьшение расстояния между осушителями во времени в связи с уплотнением торфа возле канала, если дно канала "врезано в водонепроницаемый слой.

На фильтрационном лотке, можно объяснить следующее обстоятельство, что для приведения в движение установившегося в определенное время уровня грунтовой воды в каком-либо сечении ( П ) на расстоянии { v ) от канала (на опыте с лотком ото расстояние от пробки в секции I до секции 7) потребуется определенное время ( t ), в течение которого приводятся з движение грунтовая вода непосрвд-

•гз

ственно около заданного сечения. Лишь создав определенный напор в некотором сечении П по сравнению с сечением П - I, начинается движение грунтовой воды ^понижение уровня) в сечении

П » то-есть движение воды в сечении П начинается только тогда, когда сформировалась кривая спада (депрессии). Или другими словами понижение У1В з заданном сечении П на расстоянии £-=пНот осушительного канала начинается только после приведения в движение грунтовой воды от канала и последовательно до заданного сечения Глубина канала НК

(I:

Сразу, как только закончится формирование кривой депрессии, начинается понижение грунтовой воды ъ середине между каналами. Йто время 1 Т ) на понижение грунтовой воды от уровня Н^ до Нг при известном расстоянии между каналами (I— ), водопроницаемости почвы ( Кф ), удельной водоотдаче 1 ) и осадках равных, испарению Iа мае месяце) определим из выражения:

т - зьнЖкШ2 ,,,

Вышеприведенные исследования и расчеты объясняют наблюдения многих авторов ^Б.В.Вабиков, С.Ь.Вомперский, В.К.Константинов, В.Н.Медведева, Н.И.Пьявченко, Х.А.Писарьков и др.), что на лесных болотах и заболоченных землях при значительных расстояниях между осушителями 1100...150 м) в середине между каналами уровни грунтовых вод остаются почти горизонтальными и кривая депрессии образуется только возле каналов (до 5 м).

При наличии естественного уклона местности ( (_ ) формирование движения 1В посередине между осушителями ускорится и формула расчета времени t станет выглядеть следующим образом:

1 = П^) «3'

/утя проверки и практического применения полученных формул ав-"ор показал расчет времени формирования движения грунтовой зоды 1а опытном участке и время освобождения корнеобитаемого сйоя поч-!Ы от затопления в весенний период 1930, 1981 гг. Наш теорети-1еские расчеты регулирования ¿ТВ в корнеобитаемом слое почвы в

1 - собирательные каналы и борозды I этапа;

2 - собирательные каналы П этапа (.спустя 15 лет);

3 - псоезды; 30...30 м - расстояние между каналами;

4 - противопожарный водоём;

5 - ияоотсгойник; 5 - водоприемник.

весенний период очень близки к результатом наблюдений. Применив формулы (2,3) можно с уверенностью констатировать; расчетная и вегетационная нормы осушения будут обеспечены к требуемому сроку.

В 1У главе показана рекомендуемая схеме лесоосушительной сети 1см. рис .2).

, Согласно изученной схеме типов гидрогеологических условий в ¡еверной зоне КЛССР, технологических и биологических факторов тесоосушения преобладающими методами осушения болот и заболочен-шх лесных земель должны быть два известных; ускорение поверхност-¡ого стока и отвод избыточной воды через корнеобитаемый слой поч-)ы, что предопределяет строительство мелкой, глубиной до 0,8 м и ¡четой, с расстояниями 6...40 м, сети.

Там, где необходимы культуры, автор предложил одновременно : их созданием производить осушение площади частой сетью неглубо-:Их каналов-борозд I этапа длиной до 200 м '.при уклоне рельефа 1естности 0,003-0,00э и более н сочетании, с неглубокими (до 0,8... ,0) собирателями, длиной до I км, расположенными на расстоянии 00...300 м при односторонней схеме впадения каналов-борозд в со-иратель и 600 м - при двухсторонней.

При проектировании каналов-борозд I этапа их следует р&спо-агать так в плпне, в соответствии с рельефом местности, чтобы редасмотреть дальнейшее увеличение НО, в связи с ростом культур, ля этого на П этапе строительства (спустя 10...15 лет) следует, огласно гидрологическому расчету, пересечением под прямым углом гушительной сети I этапа создать обновленную осушительную сеть с эсстояниями между собирателями не менее 30 м.

Строительством частой ЛС I этапа обеспечивается оптимальный эдно-воздушный режим в почве посаженных культур.

В процессе строительства дополнительных каналов - собирателей этапа зграсташие каналы-борозды сточными воронками (зкскаватор->Ш способ) должны быть соединены с собирателями При строительстве зезоП, грунт из каналов-собирателей разбрасывает ровным слоем 1из по уклону.

В сеязи с тем, что дополнительные каналы-собиратели имеют ши-¡ну по верху 1,5...2 м, значительно упрощается их ремонт в про-:ссе эксплуатации дяк экскаватором, так и агрегатом с фрезой, и'да механизмы находятся над каналом ("седлают" собиратель) и юиэводят очистку.

3 пятой главе приведен расчет экономической эффективности рекомендуемой технологии гидролесомелиорации.

Стоимость создания лесных культур согласно принятой технологии лесоосушения составляет 462 руб/га, что в 2,86 раза дороже рекомендуемой автором - 162 руб/га.

Расчет экономической эффективности от внедрения рекомендаций гидротехнической мелиорации лесов, вырубок и открытых болот с потенциальным плодородием произведен на объект плошадью в 1000 га по базовому и сравниваемому вариантам.

Ожидаемый годовой экономический эффект (без экономии трудозатрат) составил 40 руб/га.

0СН0Шы£ ВЫВОДУ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Принятая сейчас сравнительно редкая сеть осушительных каналов с расстояниями в 60...100 м не обеспечивает равномерно высокого яесоводственкого эффекта на всей осушаемой плотади, что

не соответствует выполнения основной задачи гидролесомелиорации -повышению прироста древостоев.

2. Доказано, что расчетную норму осушения (25...30 см) на осушенных болотах и заболоченных землях Севера необходимо обеспечить к 25...31 мая. Вегетационную норму осушения необходимо обеспечить к 5...10 июня и поддерживать примерно на глубине 40...50 см

до конца вегетационного периода (середины октября).

3. Сроки обеспечения расчетной нормы осушения (25...30 см) зависят в большей части от расстояний между каналами и в меньшей от их глубины.

4. Водный режим и параметры лесоосушятеяьных систем должны быть тесно связаны с ведением и интенсификацией лесного хозяйства на осушенных землях.

5. Согласно лесохозяйственным мероприятиям, водно~физическим свойствам корнеобитаемого слоя почв, гидрологическим расчетам осушительной сети предлагается мелкая (до 0,6...О,8 м) и частая {6...40 м) сеть каналов. При этом предусматривается дальнейшее увеличение нормы осушения в связи с ростом культур путем строительства на втором этапе дополнительных каналов-собирателей с расстоянием согласно гидрологическом!' расчет!' глубиной до 1,0 м и шириной по верху 1,5...2 м.

Основное содержание диссертации (^публиковано а следующих работах:

1. Лопатки н Н. В. Исследование методов расчета параметров лесоосушительных систем на севере Карелии. — В кн.: Изменение лесобо-лотных биогеоценозов под влиянием осушения. — Петрозаводск, 1986, с. 1.24—134.

2. Лопаткин Н. В. Водный режим корнеобитаемого горизонта торфяной почвы и параметры лесоосушительной сети в северной зоне Карелии.— В кн.: Повышение эффективности мелиоративных систем. — Сб. научи, трудов МГМИ. — М., 1986, с. 30—37.

3. Лопаткин Н. В., Марков Е. С. Теория расчета осушителя. — В кн.: Повышение эффективности мелиоративных систем. — Сб. научн. трудов МГМИ. М„ 1986, с. 37—44.

.4. Лопаткин Н. В. О динамике роста молодняков сосны и культур на осушенных болотах в северной зоне Карелии. — В кн.: Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации. — Сб. научн. трудов МГМИ. М„ 1988, с. 156—163.

5. Л о па т к и н Н. В. Об интенсификации лесоосушения в Карелии. — В кн.: Повышение эффективности мелиорируемых земель и использование водных ресурсов в мелиорации. — Сб. научи, трудов МГМИ. М„ 1987, с. 195—209.

Объем 1 п. л.

Тираж 100

Заказ 2887.

Типография Московской с.-х. академии вм. К. А. Тимирязева. 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44