Стокорегулирующих лесополос

Для автоматизации проектирования системы стокорегулирующих лесополос требуется оценка параметров функции формы склона (ФФС) и расчет величин в любой точке склона (текущего смыва).

ФФС выражается уравнением логистической кривой (логфункции):

H = (H_max - H_min) / [(1 + exp (-a + bL)] + H_min, (8.11)

где Н, Н_max, H_min – текущая, максимальная и минимальная отметки поверхности склонов;

L – длина склона (горизонтальное проложение);

а и b – параметры.

Уравнение для расчета текущего смыва имеет вид:

W_т = a[K] (h_c)^s(j₁P²)ⁿL^p, (8.12)

где a – коэффициент размерности и пропорциональности;

[K] – произведение коэффициентов, характеризующих противоэрозионные свойства почв и агрофонов;

h_c – слой стока;

j₁ = bcj / DP, j = exp (-bL), с = exp(a),

P = DH·P_D= DH[1 - H_min] = DH / (1 + cj), DH = H_max - H_min, P_D = 1 / (1 + cj);

n, p, s – параметры (n» 1-2, p» 0,5-2, s = 0,95).

Производные для функции падения P(L) имеют вид:

I = P¢ = DPbcjP_D², (8.13)

P¢¢ = DPb²cj(cj - 1) P_D³, (8.14)

P¢¢¢ = DPb³cj((cj - 1)²- 2cj) P_D⁴, (8.15)

P^IV= DPb⁴cj((cj - 1)³- 2³ cj(cj - 1)) P_D⁵, (8.16)

где I – уклон;

P = H_max - H - абсолютное падение отметок склона (численные значения производных отметок Н и их падений Р совпадают, они позволяют определять основные морфометрические характеристики рельефа).

Первая производная есть функция текущих значений уклонов, вторая производная падения (а также выражение a/b) позволяет расчетом определять положение точки перегиба (перехода выпуклой части склона в вогнутую, эрозионной части склона в эрозионно-аккумулятивную) и строить морфоизографы. Третья производная определяет положение бровки гидрографической сети (ложбин, лощин, суходолов) и границу перехода ее берегов в днища, четвертая – границу между приводораздельным и присетевым фондами. Положение тальвегов и нижней границы нерасчлененного плакора определяется по первой производной функции отметок (падения). Экстремумы функций соответствуют не только указанным точкам и границам между земельными фондами (ландшафтными полосами), но и, как правило, максимальным скоростям изменения почвенно-микроклиматических и эрозионно-гидрологических характеристик.

Расстояние между стокорегулирующими лесными полосами (L_МП) определяют из неравенства:

L_МП=(L _д _i + L_в) £ L_ci £ L_p, (8.17)

где L _д _i – длина отрезков склона, м, на каждом из которых текущий смыв W_Т достигает допустимой величины W _д, т/га;

i = 1,2,3... – порядковый номер (от водораздела) межполосного пространства;

L_в – суммарная ширина прилегающих к верхней и нижней опушкам лесополосы поясов, в пределах которых темпы восстановления почвенного плодородия превышают темпы смыва, м;

L_ci – расстояние между основными лесными полосами с учетом уменьшения дальности их ветрорегулирующего влияния на склонах, м;

L_p – расстояние между основными лесными полосами, м, на территории с отсутствием эрозии и не превышающей допустимых величин.

Расчет расстояний L_ci выполняется по уравнению

, (8.18)

где L_p – дальность ветрорегулирующего влияния основных лесополос на равнине, м; – средняя крутизна склона между верхней и нижней лесополосами i-го межполосного пространства (при ³2°).