Лекція 6. «Етапи практичного ескізного проектування ґрунтозахисно-меліоративної просторової структури аґроландшафту»

1. Розподіл територiї на земельнi масиви як об'єкти проектування

Проектування має грунтуватися на єдиних методологiчних принципах. Ця єднiсть обумовлена єдиними для будь-яких умов рисами i закономiрностями процесiв ерозiї i дефляцiї, великою роллю азональностi с.‑г. виробництва, єднiстю принципiв боротьби з ерозiєю i дефляцiєю, великою амплiтудою локального варiювання природних умов вiд  дiлянки до дiлянки залежно, наприклад, вiд схилової мiкрозональностi, геоморфологiчних характеристик, експозицiї схилу тощо. Це локальне варiювання здебiльшого перевищує районне і зональне. У конкретному проектуваннi у першу чергу необхідно враховувати  суто локальні умови об'єкта проектування.

Ескізні проекти можна розробити на значні площі в екстренному порядку. Створення  ескізних проектів не вимагає таких значних затрат часу та праці, як розробка проектiв внутрiгосподарського землевпорядкування. Разом з тим, вони дадуть змогу під час проектування будівельних робіт уникнути випадків, коли будiвельні майданчики i траси комунiкацiй розташовували на родючих, цінних для с.-г. діяльності землях або «по живому» рiзали, подрiбнювали земельнi масиви, утруднюючи агроландшафтну реорганiзацiю угiдь. Ескiзні проекти дозволять видiляти новi землекористування (у тому числi, і пiд iндивiдуальнi господарства) з повним урахуванням ГЗ вимог, виключаючи  майбутнi власнiсні ускладнення при агроландшафтній реорганiзацiї території.

Перший етап ескізного проектування передбачає пiдроздiлення територiї на земельнi масиви як об'єкти проектування

Земельний масив (ЗМ) слiд розглядати як базову одиницю агроландшафтної структури, середнього iєрархiчного рiвня, в межах якої видiляються пiдроздiли нижчих iєрархiчних рiвнiв (органiзацiйнi i ГЗ‑М мiкрозони i вздовжсхиловi сектори, РД). Агрегацiя ЗМ у агроландшафтнi пiдроздiли вищих iєрархiчних рiвнiв не є iстотною для конкретного проектування.

ЗМ видiляються, перш за все, на пiдставi головним чином геоморфологiчних характеристик мiсцевостi i вiдповiдних стоко-ерозiйних парадинамiчних зв'язкiв мiж мiкрозонами схилiв. Саме цi зв'язки слiд послабити i розiрвати агроландшафтною реорганiзацiєю. Важко уявити мiсцевiсть iз настiльки невираженим рельєфом, де ЗМ видiлялися б цiлковито на пiдставi вiдмiнностей у грунтовому покривi. Приклад такого ЗМ - масив легких за гранулометричним складом грунтiв у оточеннi важких грунтiв на рiвнiй мiсцевостi. Але послаблення i розрив вiтро-дефляцiйних парадинамiчних зв'язкiв за всiєї їхньої важливостi має здiйснюватися головним чином у межах ЗМ, видiлених без особливого урахування цих зв'язкiв, переважно на геоморфологiчних i стоко-ерозiйних пiдставах.

Зрозумiти поняття ЗМ найпростiше, змоделювавши його поняттєво на такому прикладi. Найпростiший ЗМ, що видiляється на зазначених безпосередньо вище пiдставах, це розташований окремо вiд інших додатнiх форм рельєфу горб. Горб є ареною проявлення стоко-ерозiйного парадинамiзму в його чистому виглядi. Парадинамiчнi зв'язки спрямованi вiд верхiвки горба до його пiдошви.

Отже, щоб пiдроздiлити на ЗМ витягнутий мiжрiчковий (мiждолинний) простiр або простiр мiж великими балками, треба спробувати розглянути його як серiю горбiв, що з'єднанi пiднiжжями, нижнiми i середнiми частинами своїх схилiв. Кожний ЗМ має свою «верхiвку», свiй привододiльний простiр, свої схиловi мiкрозони. Вiд сусiднiх по флангах ЗМ кожний масив вiддiляється звичайно вiд'ємними вздовжсхиловими формами рельєфу, якi з протилежних схилiв мiждолинного простору, як правило, попарно змикаються через сiдловину привододiльного простору. Для агроландшафтного подiлу земель взагалi характерне використання для розмежування пiдроздiлiв не вододiльних лiнiй, а тальвегових зон. Землi, що прилягають до вододiльних лiнiй, є не окраїнними у пiдроздiлах, а навпаки - структурними «центрами» пiдроздiлiв. Агроландшафтний подiл територiї, особливо на нижчих рiвнях типологiчної iєрархiї пiдроздiлiв (ЗМ, схиловi блоки контурно-смугових РД), зовсiм не збiгається зi звичним у охоронi природи гiдрологiчним подiлом на водозбори, можна сказати, «перпендикулярний» йому. Звичайно, на вищих рiвнях, субрегiональних i регiональних, планування захисту грунтiв i вод може вiдбуватися в межах водозборiв i басейнiв малих, середнiх i великих рiчок.

Природний, переважно геоморфологiчний розподiл земель на ЗМ звичайно ускладнюється цiнними (тими, що не пiдлягають лiквiдацiї) антропогенними рубежами. До них слiд вiднести шосейнi i залiзничнi шляхи,  лiнiї електропередач, iнших комунiкацiй, населенi пункти, лiсовi й парковi масиви. Наприклад, геоморфологiчно єдиний ЗМ з єдиним привододiльним простором часто ділиться  на двi частини шосейним шляхом (шосейнi шляхи зазвичай прокладають по вододiлах). Цi двi частини доводиться розглядати i проектувати як два окремих ЗМ. Звичайно ж, цiннi антропогеннi рубежi враховуються i в розподiлi земель на схиловi блоки контурно-смугових РД i при проектуваннi самих РД.

2. Плакорний просапний пiдтип мiсцевостi (мiкрозона А)

Другий етап проектування пов'язаний з власне плакорним просапним пiдтипом мiсцевостi (упорядкування мiкрозони А). Слiд наголосити на тому, що саме мiкрозону А необхiдно упорядковувати ранiше, нiж схиловi землi, хоч широко розповсюджений протилежний погляд (вважають, що схиловi землi бiльш небезпечнi i пiдлягають першочерговому упорядкуванню). Iнодi пропонують навiть починати з другої еколого-технологiчної групи земель. Це суперечить напрямовi схилових парадинамiчних гiдролого-ерозiйних зв'язкiв мiкрозон.

Якщо на якомусь ЗМ цей пiдтип мiсцевостi при вузьких привододiльних просторах виклинюється (так званий «стрiчковий плакор»), цей етап проектування редукується до проектування, скажiмо, однiєї («замкової») власне плакорної смугової РД. Ця РД може мати не прямолiнiйнi, а криволiнiйнi довгi поперексхиловi межi i вiдповiдно за конфiгурацiєю виглядати як типова контурно-смугова РД.

Якщо у випадку «стрiчкового плакору» горизонталi рельєфу характеризуються великою кривизною або навiть звивистiстю, зазначена «замкова» контурно-смугова РД може мати рiзко нерегулярну конфiгурацiю, аж до трикутної. Це не слiд вважати дефектом проектування, бо зменшення кривизни меж цiєї РД, спрямлення їх, надання РД «правильної» форми погiршить можливiсть додержання принципу контурностi в структуруваннi сумiжних схилових земель. У цьому ж випадку може випасти навiть редукований другий етап проектування, якщо до самої вододiльної лiнiї дiйдуть контурно-смуговi РД з протилежних схилiв ЗМ. При цьому можливе утворення вздовж вододiльної лiнiї коректуючих клинiв (зазвичай - це верхiвки вододiльних горбiв i пагорбiв).

3. Розподіл схилових земель на вздовжсхиловi сектори i протиерозiйне оснащення стоковiдвiдної iнфраструктури АЛ

На третьому етапі здійснюють пiдроздiлення схилових земель на вздовжсхиловi сектори i проектування протиерозiйного оснащення вздовжсхилових ланок стоковiдвiдної iнфраструктури АЛ.

Цей етап охоплює обидвi схиловi мiкрозони Б i В i може виконуватися одночасно з другим етапом, бо його результати кориснi для уточнення меж власне плакорного пiдтипу мiсцевостi (мiкрозони А) i проектування водозатримного вала-дороги вздовж цiєї межi.

В реалiзацiї проектiв агроландшафтної реорганiзацiї виконання цiєї частини проекту теж має передувати всьому iншому обладнанню схилових земель, з тим, щоб видiленi i протиерозiйно облаштованi на вiдведення стоку контурно-смуговi РД «пiдключалися» до вздовжсхилових ланок уже готової (або хоча б попередньо обладнаної) стоковiдвiдної iнфраструктури АЛ. Iнакше можливе прискорене руйнування цих ланок, утворення в них промивин. Найпоширенiшi вздовжсхиловi рубежi - улоговини стоку - слiд визначити на топопланах i в натурi негайно увести їх у землевпорядний обiг, провести на них хоча би початкове протиерозiйне облаштування (зарiвнювання тальвегових розмивiв, вирiвнювання притальвегових смуг землi i iнтенсивне їх залуження), пiсля чого постiйно, неухильно i суворо  контролювати   їхню   цiлiсність, дотримуючись поперечносхилового напряму обробiтку грунту i iнших агротехнiчних операцiй на мiжулоговинних просторах у рамках сучасної «органiзацiї територiї». Звiсна рiч, цей «доагроландшафтний» захiд має риси сурогату справжньої агроландшафтної реорганiзацiї, але вiн не може дискредитувати майбутню реорганiзацiю, навпаки, є пiдготовчим до неї.

Подiл схилових земель на вздовжсхиловi сектори здiйснюється для того, щоб перетворити цi сектори на схиловi блоки контурно-смугових РД, а вздовжсхиловi рубежi, що розмежовують цi сектори (вiд'ємнi форми вздовжсхилового розчленування поверхнi) - на вздовжсхиловi ланки стоковiдвiдної iнфраструктури АЛ. До таких рубежiв належать стабiлiзованi i виположенi яри i ярки, i найбiльш масовi елементи вздовжсхилового розчленування - улоговини стоку рiзноманiтної морфологiї i рiзного ступеня вираженостi.

Спроби органiзувати територiю на вiдведення з улоговин стоку, що вже зосередився в них, неперспективнi. Тому всi улоговини мають виконувати одноманiтну функцiю - збирання i вiдведення стоку з довколишнiх угiдь. Для цього їх слiд надiйно закрiпити, провівши певні  гiдрологiчні розрахунки, не до схилiв улоговин, а до нової стоковiдвiдної структури угiдь. Проте цiлком можливий i емпiрично-практичний шлях поступового досягнення надiйного захисту улоговин стоку. Етапи цього досягнення такi:

1. Рекультивацiйне засипання тальвегових розмивiв, вирiвнювання притальвегових смуг i iнтенсивне їх залуження з великою нормою висiву i з внесенням добрив, а можливо, i з поливом. Ретельний догляд за створеним травостоєм.

2. У випадку змиву i розмиву нерозорюваних схилiв улоговини (цi схили будуть перетинатися з ерозiйно безпечним ухилом стоковiдвiдними спорудами) - залуження також i цих схилiв.

3. Побудова каскадiв малих протиерозiйних ставкiв (починаючи з мiлководного лиману перед водозатримним валом на межi з мiкрозоною А), щоб замiсть швидкого проходження стоку будь-якої iнтенсивностi вздовж улоговини безпечне перетiкання води iз ставка в ставок спостерiгалося би тiльки пiсля їхнього виповнення.

4. Залiснення штучним або природним шляхом.

Доречно зазначити, що саме вздовжсхиловi ланки стоковiдвiдної iнфраструктури є мiсцями розташування окремих елементiв системи польових дорiг, якi мають забезпечувати доступ до кожної РД з  її флангiв.

Якщо на схилi є цiннi антропогеннi рубежi, наприклад, дороги з твердим покриттям, уздовж них слiд теж створити вздовжсхиловi ланки стоковiдвiдної iнфраструктури.

Оскiльки збiльшення кiлькостi улоговин  та мiкроулоговин у нижнiх частинах схилу є характерною закономiрнiстю його геоморфологiї, розгалуження вздовжсхилових секторiв у напрямi згори вниз, із вiдповiдним скороченням ширини кожного з них, теж є закономiрнiстю побудови ГЗ‑М просторової структури АЛ в орному ареалi АЛ.

Якщо ширина «субсекторiв» мiж улоговинами i мiкроулоговинами менша, нiж допустима ефективна довжина гонiв агрегатiв, це є однiєю з ознак схилового пасовищного пiдтипу мiсцевостi з постiйним залуженням (що, не виключає необхiдностi протиерозiйного облаштування цих улоговин).

Коли поперексхилова ширина вздовжсхилового сектора складає 700-1000 м, це вiдповiдає такiй же довжинi контурно-смугових РД (теж у поперексхиловому напрямi). Довжина лiнiй вiдведення стоку в таких РД в оптимальному випадку складає вiдповiдно 350-500 м. Такi величини можна вважати гранично допустимими. Якщо ж вiдстань мiж природними або антропогенними вздовжсхиловими рубежами бiльша, площу мiж ними слiд подiлити на два (дуже рiдко на три) вздовжсхиловi сектори, шляхом влаштування штучного вздовжсхилового рубежа типу залуженого водотоку. Його слiд приурочити до тiєї поздовжньої смуги схилу, де рисунок горизонталей рельєфу сприяє деякiй концентрацiї стоку. Це обумовлено тим, що оптимальним для стоковiдвiдного контурно-смугового структурування вздовжсхилового сектора є поперечноопуклий профiль схилу в його межах. За цiєї умови стоковiдвiднi рубежi матимуть меншу кривизну, нiж горизонталi рельєфу. Це оптимiзує конфiгурацiю РД, а iнодi навiть наближає їхнi межi до прямолiнiйних. Таким чином, пiдроздiлення схилу без чiтких вздовжсхилових рубежiв на вздовжсхиловi сектори вимагає включення в кожний сектор розсiючого фрагмента схилу i розмежування секторiв вздовж збираючих фрагментiв схилу.

4. Контурно-смугове структурування вздовжсхилових секторiв

На четвертому етапі проектування здійснюють контурно-смугове структурування вздовжсхилових секторiв. Видiлення органiзацiйних i ГЗ‑М схилових мiкрозон у межах вздовжсхилових секторiв має допомiжний, «консультативний»   характер.   Замiсть    їхнiх     уявних   меж (iзогеоклiн) в натурi реалiзуються (закрiплюються за допомогою ЗПД) межi окремих контурно-смугових РД.

Орна модифiкацiя контурно-смугового структурування земель  виконується в межах вздовжсхилових секторiв схилових земель, у мiкрозонi Б (плакорний польовий i схиловий польовий пiдтипи мiсцевостi). Наявні системи ПЗС тут закрiплюють контурнi стоковiдвiднi довгi поперечносхиловi межi контурно-смугових РД. Тiльки завдяки ПЗС можливе збереження та ландшафтно стабiльне iснування цих меж i взагалi iснування контурно-смугової просторової структури схилових земель: без них неможливо гарантувати усунення рецидивiв обробiтку грунту та iнших агротехнiчних операцiй в довiльному напрямi, запобiгти руйнуванню поперечносхилових рубежiв с.‑г. технiкою. Вiдповiдно ширина (у вздовжсхиловому напрямi) контурно-смугових РД визначається вiдстанню мiж ПЗС у їхнiх дiйсних системах - 200 м на бiльшiй частинi України, крiм зони темнокаштанових i каштанових грунтiв, дiлянок з дефляцiйнонебезпечними легкими грунтами, де потрiбнi значно меншi вiдстанi. На дiлянках зi складним рельєфом ускладнюється i контурно-смугове структурування, тут часто буває бажано зменшити вдвічі ширину контурно-смугових РД (i вiдстань мiж ПЗС, що закрiплюють їхнi поперечносхиловi межi). Так вирiшується питання сумiщення надiйної полезахисної мелiорацiї схилових земель з їх контурно-смуговим структуруванням.

Функцiя часткового тимчасового затримання води, що утворюється на поверхнi грунту, з ерозiйно безпечним вiдведенням непоглинених грунтом надлишкiв покладається на стоковiдвiдний орний нанорельєф, паралельний контурним стоковiдвiдним межам РД. Нанорельєф поступово усталюється завдяки незмiнностi напряму обробiтку грунту, а частково переростає в стоковiдвiдний мiкрорельєф - контурнi стоковiдвiднi гребенi i улоговини на мiсцi бiльш-менш постiйних гребенiв i борозен при оранцi всклад або врозвал. Функцiя перехоплення вздовжсхилового стоку i його ерозiйно безпечного вiдведення у контурному напрямi покладається на дiючі системи лiнiйних стоковiдвiдних земляних  споруд.

Охарактеризована вище послiдовнiсть етапiв проектування (i реалiзацiї) ГЗ‑М просторової структури угiдь вiдкриває перспективи поступового виконання агроландшафтної реорганiзацiї земель у тiй же послiдовностi безпосередньо за ескiзним проектом.

Якщо неможливо забезпечити рiвноцiнну ерозiйну безпечнiсть i верхньої i нижньої меж, слiд вiддати перевагу пiдвищенiй ерозiйнiй безпечностi нижньої межi. Схема ж пошуку оптимального варiанта така: ерозiйно безпечне трасування верхньої межi - паралельне їй трасування нижньої границi - перевiрка ерозiйної безпечностi нижньої границi - виправлення її траси у випадку необхiдностi корекцiї з метою пiдвищення ерозiйної безпечностi - корекцiя верхньої межi, щоб вона стала паралельною вiдкоригованiй нижнiй, з утворенням при необхiдностi вздовж верхньої межi коректуючих клинiв.

         Зросла екологiчна свiдомiсть працівників сільського господарства дозволяє сподiватися, що не виникатиме бурхливий спротив i створенню вздовж поперексхилових меж не тiльки коректуючих клинiв мiнiмальної площi, але i вузьких коректуючих смуг змiнної ширини вздовж майже всiєї межi РД. Якраз це i полегшить комп'ютерне проектування. Слiд нагадати загальновiдоме про широкi можливостi використання коректуючих РД за умов зменшеної iнтенсивностi механiзованих операцiй, для яких коректуючi РД менш зручнi внаслiдок нерегулярної конфiгурацiї. Це i насiннєвi посiви багаторiчних трав, i плантацiї медоносних рослин, i просто вiдновлення природних (квазiприродних) бiоценозiв для одержання, серед iншого, незамiнного благотворного екологiчного впливу на сумiжнi орнi землi.

         Слiд наголосити на необхiдностi закрiплення за допомогою ПЗС i верхньої i нижньої межi коректуючої РД. За малої ширини РД одна з меж, бажано верхня, може бути закрiплена не ПЗС, а чагарниковою смугою. На кiнцях коректуючого клина верхня i нижня ПЗС мали б зiмкнутися. З метою забезпечення доступу до коректуючого клина  з боку i верхньої, i нижньої контурно-смугових РД, на одному з кiнцiв клина верхня ПЗС не доводиться до змикання з нижньою, на протилежному кiнцi - нижня не доводиться до змикання з верхньою. Це дозволить запобiгти пiдсиленню вiтру в мiсцях розривiв.

Як правило, горизонталi зближуються, а ухил поверхнi зростає на фланговiй периферiї майже кожного вздовжсхилового сектора. Тут важко сумiстити паралельнiсть поперексхилових меж з їхнiм ерозiйнонебезпечним ухилом. Тому на цiй фланговiй периферiї вздовж вздовжсхилових ланок стоковiдвiдної iнфраструктури слiд розширити iснуючу або створити вздовжсхилову смугу «природних» кормових угiдь. Смуга перетинається стоковiдвiдними спорудами, якi з додержанням ерозiйнонебезпечного ухилу, але вже без додержання паралельностi вiдводять стiк з контурно-смугових РД у гiдрографiчну сiтку.

Вздовжсхиловi сектори мають звичайно опуклий поперечний профiль. Стоковiдвiдний принцип трасування поперечносхилових меж РД зменшує кривизну горизонталей, i якщо їхня кривизна мала, межi РД можуть бути близькі до прямолiнiйних i навiть прямолiнiйними. Якщо ж кривизна горизонталей велика, часто виникає необхiднiсть регулярного введення коректуючих клинiв нижче майже кожної контурно-смугової РД вздовж вздовжсхилової осi сектора, де вiдстань мiж горизонталями найширша, або навiть РД немалої площi з непаралельними межами. Якщо у такому збiльшеному клинi i верхня i нижня межi мають ерозiйнобезпечний ухил (зрозумiло, верхня завжди має меншу кривизну, нiж нижня), можна за допомогою стоковiдвiдних споруд (особливо вузьких споруд iз залуженою поверхнею i гребеня, i каналу) структурувати такий збiльшений клин для зручнішого використання у складi сiвозмiни. Стоковiдвiднi споруди мають бути паралельними нижнiй межi клина i вiдводити стiк до верхньої його межi. Цю останню можна протиерозiйно пiдсилити, перетворивши у вздовжсхилову ланку (внутрiшньосекторну, а не мiжсекторну) стоковiдвiдної iнфраструктури АЛ.

Якщо у вздовжсхиловому секторi мiж двома чiтко вираженими рубежами поперечний профiль схилу увiгнутий (саме слабо увiгнутий), а сектор недостатньо широкий, щоб подiлити його на два сектори вздовж осi стококонцентруючої увiгнутостi горизонталей, стоковiдвiдне трасування поперечносхилових меж РД веде до того, що вони (за винятком флангових частин сектора) матимуть кривизну бiльшу, нiж горизонталi.

5. Контрольні питання для самоперевірки

1. Назвіть основні переваги ескізного проектування грунтозахисно-меліоративної просторової структури агроландшафту.

2. На основі яких характеристик місцевості виділяють земельні масиви?

3. Які етапи включає ескізне проектування грунтозахисно-меліоративної просторової структури агроландшафту?

4. Чому мiкрозону А необхiдно упорядковувати ранiше, нiж схиловi землi?

5. Назвіть особливості орної модифiкацiї контурно-смугового структурування земель.  

6. Список рекомендованої літератури

1. Закон України від 16.02.2017 "Про державний контроль за використанням та охороною земель" [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/963-15
2.    Закон України "Про охорону земель" від 27.06.2015 [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/962-15?test=qY4Mfbtc78fVbabUZizauODBHI4V2s80msh8Ie6
3. Закономірності поширення еродованих грунтів на території України [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу https://studfiles.net/preview/5342226/page:37/
4. Булигін С.Ю. Формування екологічно сталих агроландшафтів: Навчальний посібник. Харків: Вид-во ХДАУ, 2001.-118 с.
5.  Булигін С.Ю., Бураков В.І., Котова М.М., Новак Б.І., Ачасов А.Б., Барвінський А.В. Проектування ґрунтозахисних та меліоративних заходів в агроландшафтах: Навчальний посібник. -Київ:НАУ, 2004.-114 с.