Обоснование способа и технического средства для снегозадержания в условиях Кабардино-Балкарской Республики

№48-1,

Технические науки

В работе проанализированы существующие способы и технические средства для снегозадержания применительно к почвенно-климатическим условиям Кабардино-Балкарской Республики. Показано, что механическое снегозадержание является одним из самых эффективных способов. Обоснован способ снегозадержания и конструктивно-технологическая схема устройства для его реализации.

Похожие материалы

Основная задача снегозадержания заключается в борьбе со снегосносом и одновременным накоплением снега, в первую очередь на посевах наиболее ценных и отзывчивых к снегозадержанию сельскохозяйственных культур.

Задержание снега производится различными препятствиями, создаваемыми на полях. Препятствия должны быть такими, чтобы снег ложился равномерно, без сугробов в одних местах и прогалов в других. Нельзя создавать препятствия сплошными, как например досчатый забор; в этом случае задержится снега очень много, но весь сгрудится непосредственно у забора.

Препятствия должны быть с весьма значительными просветами - от 50 до 75% всей их площади, при малых просветах накопление снега такое же, как и у сплошных препятствий.

Нельзя устраивать высокие заграждения. Практикой доказано, что наилучшее отложение снега для сельскохозяйственных целей полу чается при высоте препятствия в один метр. Отдельные небольшие преграды легко обвеиваются ветром и мало задерживают снег; групповая установка препятствий наиболее целесообразна.

Ветер при снегопереносах может быть различного направления, но всегда есть одно преобладающее, наиболее частое направление [1-3]. Устанавливать препятствия следует поперек господствующим при метелях ветрам.

Если местность неровная, всхолмленная, то в целях уменьшения стока талых вод [4-13] препятствия надо располагать поперек склона, независимо от направления метелевых ветров. На склонах снегозадерживающие ряды лучше делать ломаные, зигзагообразные, а не прямые.

Первую расстановку щитов в поле необходимо провести до выпада первого снега. Нельзя забывать перестанавливать щиты по мере их заноса снегом.

Задержание снега на полях можно проводить различными способами:

  1. Расстановкой щитов, стеблей растений и других препятствий.
  2. Снегопаханием, снегоуплотнением, поделкой стен и других преград из снега.
  3. Полезащитными лесными полосами и посевом кулис на парах.

Снегозадержание щитами. Правильное использование щитов является хорошим средством накопления снега не только на яровых, но и на озимых посевах. Щиты изготовляются высотой в 1 м и в 1,5…2 м длиной.

Не следует изготовлять щиты большой высоты. Например, двухметровые щиты накапливают снег высокими сугробами и притом очень неравномерно. Весной сугробы тают долго, и почва неодновременно поспевает к полевым работам. Длинные щиты (более 2 м) неудобны в работе - они тяжелы, менее прочны, трудно переставляемы зимой и пр.

Для изготовления щитов можно использовать хворост, лозу, камыш, стебли кукурузы, подсолнечника и пр. Наиболее прочные щиты будут из досок. Щиты изготовляют не сплошные, а решетчатые, с просветами до 75% всей площади щита. На наветренных склонах, где скорость ветра особо большая, площадь просветов уменьшается до 50%.

Основа щита – рама - изготовляется из досок или кольев; переплет рамы - из различных материалов. Переплет устанавливается вертикально, чтобы щиты легче вытаскивать из снега при их перестановке зимой.

Крайние вертикальные колья должны быть несколько длиннее, чтобы при установке щита в поле нижний край находился на 20 см над землей. При таком устройстве снежный вал образуется на некотором расстоянии от щита, что также облегчает их перестановку после снегопадов.

Рама щитов из подсобного материала состоит из 2 вертикальных кольев и 3 горизонтальных планок или жердей. Горизонтальные планки пе реплетаются вертикально хворостом, ветками деревьев, .камышом или другим материалом, имеющимся в хозяйстве.

Щиты в поле устанавливаются осенью, группами по 5…7 щитов; такая группа занимает в длину 10 м. Каждая следующая группа ставится в том же ряду на расстоянии, равном двукратной ширине щитов.

Между рядами щитов оставляется расстояние, равное двадцатикратной высоте щита. При большем расстоянии достаточного снегонакопления не будет.

Группа щитов одного ряда располагается между группами щитов предыдущего ряда. Таким образом, все поле будет находиться под снегозадержанием, хотя щиты установлены не в сплошной ряд, а группами.

Ряды со щитами располагают перпендикулярно господствующим при снегопадах ветрам, а на склонах - поперек склона.

Осенью щиты закрепляются к вбитым в землю кольям. Менее прочна, но допустима, установка щитов цепочкой, при которой щиты поддерживают один другой своими верхними углами.

Зимой, как только около щитов накопится снег до 3/4% высоты щита, их необходимо переставлять на новые места.

При перестановке щиты перемещаются в том же ряду, в промежутки между группами ранее стоявших щитов. Таких перестановок за зиму бывает 3…6, в зависимости от снежности зимы и скорости ветра.

После этого около щитов снова накапливается снег. Такое неоднократное использование щитов является важнейшим их преимуществом перед другими способами снегозадержания. На один гектар требуется 80 двухметровых щитов или 120 полутораметровых.

Весной перед сходом снега щиты должны быть убраны с поля. При уплотненном снеге щиты выдергивать не следует, во избежание поломки; лучше подождать окончательного таяния снега. Убранные щиты просушиваются и передаются на хранение до следующей зимы. При хорошем уходе и своевременном текущем ремонте щиты могут служить до 10 лет.

Снегозадержание стеблями. Расстановка стеблей в поле может быть раз личной. Наилучшим считается равномерное распределение стеблей в шахматном порядке; при этом, правда, требуется большая затрата труда. При шахматном расположении стебли должны отстоять на 100…125 сантиметров один от другого.

Значительно проще расставлять стебли полосами. В каждой полосе стебли располагают в один, два или три ряда, с расчетом, чтобы на каждый метр длины приходилось 25% на стебли, а 75% на просветы.

При средней толщине стеблей, например 2 см, на 1 погонный метр потребуется установить 12 растений, т. е. через каждые 8 см по одному стеблю. Так близко стебли расположить довольно трудно. Гораздо лучше поставить их в два ряда по 6 стеблей в каждом или в 3 ряда по 4 стебля на 1 метр. Расстояние между отдельными рядами в полосе устанавливается в 0,5 м.

На 1 га необходимо около 6000 стеблей средней толщины в 2 см. Для установки 1000 стеблей требуется один рабочий день. Стебли устанавливаются осенью в незамерзшую почву. При зимней установке снегозадерживающих препятствий отверстия в снегу и земле приходится пробивать заостренным железным стержнем. Полосы располагают поперек господствующих метелевых ветров, а на склонах - поперек склона. При высоте стеблей в 80…100 см расстояние между полосами должно быть не более 16…20 м.

Снегозадержание стеблями растений дает наиболее равномерное снегоотложение, в сравнении с другими способами накопления снега. Равномерное залегание снега имеет весьма существенное значение для защиты от морозов озимых культур и многолетних трав. Снегозадержание высокостебельными растениями надо считать хорошим способом накопления высокого и равно мерного слоя снега на озимых полях.

Эффективными являются приемы снегозадержания при помощи растений: лесными полосами и кулисами. Полезащитные лесные полосы имеют основное и наиболее широкое значение. Будучи раз посаженными, они действуют много лет, снижая силу ветра и накапливая ежегодно значительной высоты снежный покров. Однако лесные полосы не всегда обеспечивают равномерное распределение снежного покрова на всей площади поля. В полосах и около них образуется снежный покров большой высоты, тогда как на середине поля слой снега значительно меньше. Как показывают опыты, наилучшими являются ажурные полосы.

Снегозадержание кулисными растениями имеет большие преимущества не только климато-мелиоративного, но и организационно-хозяйственного характера. Высев кулисных растений устраняет необходимость проведения работ по механизированному снегозадержанию. Кулисные растения начинают с самого начала зимы накапливать снежный покров достаточной высоты, устойчиво регулируя его по годам и равномерно распределяя по полям.

Оставленная в поле стерня, к сожалению, не может полностью решить проблему снегонакопления. В лучшем случае снег накапливается на высоту оставленной стерни. Более успешное снегоотложение на полях происходит в том случае, когда зерновые убираются методом очеса, специально созданными для этой цели жатками. Но в Кабардино-Балкарской Республике широкого распространения эти жатки пока не получили.

Механизированное снегозадержание (снегопахание) является весьма удобным способом снегозадержания на полях под яровые культуры. На посевах озимых и многолетних трав, во избежание их вымерзания, снегопахание не допускается. Снегопах, простой и доступный к массовому изготовлению, состоит из двух рядов досок, поставленных под углом.

Снегопахание необходимо начинать, как только высота снега достигнет 8…10 см и проводить за зиму 2…3 раза. Таким способом можно накопить слой снега толщиной в 35…40 см.

В районах, подверженных водной и ветровой эрозии, для уменьшения стока воды и повышения впитывания влаги искусственно удлиняют периоды таяния снега или ускоряют оттаивание почвы на полях. Для этого создают валы из снега, уплотняют его катками, разбрасывают по снегу золу, торф, землю.

Нарезка снежных валков осуществляется с помощью снегопахов СВУ-2,6; СВШ-7; СВШ-10. Расстояние между снежными валками составляет 4…5 м. Снегозадержание проводится при слабых морозах в безветренную погоду при глубине снежного покрова не менее 12…15 см. Снежные валки должны располагаться поперек господствующего в зимнее время направления ветров. В большинстве районов важное значение имеет раннее снегозадержание. При этом по мере увеличения континентальности климата все большее значение приобретают ранние сроки снегозадержания.

В Кабардино-Балкарском ГАУ разработана снегоуплотняющая машина (рис.) [14-18], которая содержит цилиндрическую теплообменную камеру 1, в которой имеются сопла для выхода шипов 2. Шипы 2 крепятся шарнирно к коленчатой оси 3. Горячий воздух (отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, с которым агрегатируется данное устройство) поступает в полость цилиндрической теплообменной камеры 1 по воздухопроводу 4 через отверстие в коленчатой оси 3. Давление в цилиндрической теплообменной камере 1 регулируется предохранителем 5. Машина крепится сзади транспортного средства посредством хомутиков 6, закрепленных на коленчатой оси 3.

Снегоуплотняющая машина работает следующим образом. При движении транспортного средства горячий воздух (выхлопные газы) по воздухопроводу 4 через отверстие в коленчатой оси 3 поступает в полость цилиндрической теплообменной камеры 1.

Рисунок – Конструктивно-технологическая схема снегоуплотняющей машины

При перекатывании цилиндрической теплообменной камеры 1 по поверхности снежного покрова нагретый корпус указанной камеры расплавляет поверхностный слой снега, образуя тем самым ледяную корку. Шипы 2 в нижнем положении прошивают поверхностный слой снега. При этом горячий воздух (отработавшие газы) устремляется в зазор между соплами цилиндрической теплообменной камеры 1 и шипами 2 и расплавляет снег вокруг указанного шипа, тем самым армируя поверхность снега образующимися ледяными конусами.

Рабочий конец шипа 2 имеет утолщение для того, чтобы в верхнем положении указанных шипов исключить утечку тепла через сопла цилиндрической теплообменной камеры 1.

При достижении определенного давления внутри цилиндрической теплообменной камеры 1 срабатывает предохранитель 5, тем самым исключая возможность разрушения корпуса указанной камеры от избыточного давления.

Список литературы

  1. Каскулов М.Х., Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х. О влиянии ветра на характер движения и размеры дождевых капель / Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Московского государственного агроинженерного университета им. В.П. Горячкина «Развитие села и социальная политика в условиях рыночной экономики».- Москва, 2000.- С. 124-128.
  2. Жеруков А.Х., Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А. Математическая модель движения капель дождя при орошении горных склонов с учетом влияния ветра / Сборник материалов 69-й научно-практической конференции, посвященной 55-летию факультета механизации СтГАУ «Совершенствование технологий и технических средств в АПК».- Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС», 2005.- С. 262-264.
  3. Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. , Богатырева Э.А. Математическая модель траектории движения дождевальной струи на горном склоне с учетом ветра / Труды Кубанского государственного аграрного университета, вып. №5(20).- Краснодар, 2009.- С. 284-286.
  4. Шекихачев Ю.А. Классификация видов водной эрозии // NovaInfo.Ru. – 2016. – № 43. – С. 18–21.
  5. Шекихачев Ю.А. Системный подход к проблеме повышения устойчивости склоновых земель // NovaInfo.Ru. – 2016. – № 43. – С. 59–62.
  6. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г. Анализ факторов, влияющих на возникновение и развитие эрозионных процессов на склоновых землях / Инновационная наука. – 2016. – № 3-3. – С. 21–23.
  7. Шекихачев Ю.А., Карагулов М.Д., Бороков Л.М. Влияние метеорологических факторов на процесс разрушения почвы террасированных склонов / В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. – 2015. – С. 94–96.
  8. Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Пазова Т.Х., Гергокаев Д.А., Сенов Х.М., Шекихачева Л.З., Медовник А.Н., Твердохлебов С.А. Оценка эффективности технических средств для противоэрозионной обработки почвы в Кабардино-Балкарской республике / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – № 97. – С. 482–494.
  9. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Пазова Т.Х., Балкаров Р.А., Алоев В.З., Шекихачева Л.З., Медовник А.Н., Твердохлебов С.А. Обоснование параметров искусственного дождя / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. – № 99. – С. 650–659.
  10. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Моделирование процесса водной эрозии на склоновых землях Кабардино-Балкарской республики / Наука и Мир. –2014. – Т. 1. – № 2 (6). – С. 193–194.
  11. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З. Расчет минимальной скорости склонового стока / Наука и Мир. – 2014. – Т. 1. – № 3 (7). – С. 219–222.
  12. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Шекихачева Л.З. Математическое моделирование процесса падения дождевой капли и ее воздействия на поверхностный слой почвы / Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. – 2000. – № 1. – С. 77.
  13. Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Балкаров Р.А. Машины по уходу за почвой в садах на горных склонах / Садоводство и виноградарство. – 1999. – № 1. – С. 7.
  14. А. с. 1622496 СССР, МКИ3 Е 01 Н 4/00. Тепловое оборудование снегоуплотняющей машины / М.Х. Каскулов, Ю.А. Шекихачев // Заявл. 22.02.89 ; опубл. 23.01.91, Бюл.№ 3. – 2 с. : ил.
  15. Шекихачев Ю.А. Обоснование конструктивно-технологической схемы устройства для борьбы с водной эрозией на террасированных склонах / NovaInfo.Ru. – 2016. – Т. 3. – № 42. – С. 80–83.
  16. Шекихачев Ю.А., Шекихачева Л.З. Исследование процесса «армирования» снежного покрова снегоуплотняющей машиной / Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы развития АПК Саяно-Алтая» (12 декабря 2014 г.).- Абакан, 2014.- С. 227-229.
  17. Шекихачева Л.З., Каширгов Р.А., Шидов А.З. Влияние снегозадержания на температурный режим почвы террасированных склонов / В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире // Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович. – 2015. – С. 107–109.
  18. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Шекихачева Л.З. К вопросу регулирования температурного режима почвы на террасированных склонах / Материалы межвузовской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов.- Владикавказ, 2003.- С. 52-55.