13.2. Ширина и форма лесных полос
Придорожные снегозащитные лесонасаждения для защиты дорог от снега используются уже давно. Первое время применялись широкие лесополосы без разрывов внутри посадок. Ширина их, в зависимости от объемов снегоотложений, колебалась в пределах от 15 до 250 м. Однако в таких лесополосах отложения снега в связи с ростом деревьев происходят все более и более высоким валом, образующимся внутри полосы, что приводит к сильному повреждению деревьев - снеголому. Кроме того, в зонах сухих степей и полупустынь из-за недостатка влаги гибнут растения в середине полосы. Учитывая это, А.Ф. Рудзкий на XI совещательном съезде инженеров путей сообщения (1894 г.) высказал мысль о необходимости проектирования лесонасаждений в виде нескольких полос, имея в виду, что такие полосы будут снега задерживать больше. С тех пор начались поиски ширины лесополос, их формы и месторасположения по отношению к дороге и друг к другу.
В последнее время на железных дорогах в лесной, лесостепной и степной зонах с достаточным увлажнением применялись следующие конструкции снегозащитных лесонасаждений:
при снегоотложениях до 150 м3/м - однополосные, с общей шириной насаждений от 10 до 50 м;
при снегоотложениях до 200 м3/м - двухполосные, с общей шириной полос и разрывом между ними от 50 до 80 м;
при снегоотложениях до 400 м3/м - трехполосные, с общей шириной полос и разрывами между ними от 80 до 130 м.
На дорогах Урала, Сибири, Северного Казахстана, где объем снегоотложений на зиму превышает 400 м3/м, придорожные снегозащитные лесонасаждения рекомендуется выращивать из четырех, пяти и более полос.
Ширину разрывов между полосами рекомендуется делать от 10 до 30 м, а иногда и более.
В засушливых юго-восточных районах страны, включая Казахстан, применяются схемы насаждений, параметры которых даны в таблице 23.
Таблица 23
|
Характеристика полос |
Число рядов в полосе |
Ширина разрыва между полосами, м |
|
|
|
полевой |
промежуточной |
|
|
Трехрядные |
5 |
3 |
10 - 15 |
|
Пятирядные |
7 |
5 |
15 - 20 |
|
Семирядные |
9 |
7 |
20 - 25 |
|
Девятирядные |
11 |
9 |
20 - 30 |
Полную ширину лесонасаждений определяют по формуле, предложенной А.А. Поветьевым:
(25)
где B - полная ширина лесонасаждений и разрывов между ними от крайнего ряда путевой полосы до крайнего ряда полевой полосы, м;
Qp - расчетный объем снегоотложений, м3/м;
hp - расчетная рабочая высота посадок, зависящая от лесорастительных условий, м.
Расчетная рабочая высота посадок hp по данным А.А. Поветьева может быть принята:
для мощных, выщелоченных и обыкновенных черноземов, а также и для серых лесных почв - 3,0 м;
для тяжелых суглинистых, подзолистых и смытых, а также слабосолонцеватых южных почв - 2,5 м;
для сухостепных районов с темно-каштановыми почвами и солонцеватыми южными черноземами - 2,0 м;
для каштано-солонцеватого комплекса и бурых почв сухой степи и полупустыни, где снегозащитные лесонасаждения создаются преимущественно из кустарников, - от 1,0 до 1,5 м.
Следует указать, что Б.В. Княжецким еще в 1962 г. было высказано соображение и дан метод расчета для проектирования продуваемых лесных полос, откладывающих основную массу снега за ними и в разрывах между ними. При этом разрывы получаются уже значительно большей ширины, чем указанные выше.
СоюздорНИИ для объемов снегоотложений до 150 м3/м предлагается одна узкая полоса из 4 - 8 рядов, для объемов до 250 м3/м - две полосы от 6 до 8 рядов в каждой. Для объемов снегоотложений более 200 м3/м СоюздорНИИ (см. Г.В. Бялобжесский, 1966 г.) применение одних лишь придорожных снегозащитных лесонасаждений считает нецелесообразным, так как требуется отвод слишком больших площадей земли.
При объемах снегоотложений более 250 м3/м СоюздорНИИ рекомендует усиливать предлагаемую им конструкцию насаждений для 200 м3/м дополнительными видами защиты, например, прокладкой снегозадерживающих траншей или установкой переносных щитов с полевой стороны насаждений.
Наиболее правильным методом защиты дорог от снега в районах с большими объемами снегоотложений СоюздорНИИ считает осуществление комплексного метода снегозадержания на полях и у дорог или создание в придорожной зоне плодово-ягодных садов.
Казфилиал СоюздорНИИ (см. «Создание снегозащитных насаждений рациональных конструкций в различных почвенных условиях Северного Казахстана», Алма-Ата, 1968 г.) придерживается точки зрения железнодорожников и для объемов снегоотложений более 200 м3/м рекомендует создание одних придорожных снегозащитных лесонасаждений с числом полос от 3 до 7 и с разрывами между ними в 60 и 80 м.
В ряде источников указывается на то, что межкулисные разрывы в придорожных снегозащитных лесонасаждениях не изымаются из пахотной площади земель совхозов и колхозов и дают возможность проводить в них механизированные сельскохозяйственные работы.
Для полноты изложения приведем высказывания различных исследователей о возможности использования разрывов между лесополосами как пахотных площадей, о наиболее целесообразном числе рядов кустарников и деревьев в лесополосе и о ширине разрывов между лесополосами.
Прежде всего следует указать, что, если проявлять заботу о пахотных площадях совхозов и колхозов, более логично применять комплексное снегозадержание на полях и у дорог, а не создание придорожных снегозащитных лесонасаждений. Снег к дороге приносит с полей и лугов, лежащих рядом, следовательно, нужно задержать его на этих полях и лугах, а не собирать около дороги, хотя бы и на довольно большой площади. Затраты на задержание снега на полях и лугах будут меньше, чем на сбор его около дороги. Прибавка урожая на таких полях и лугах быстро окупит все затраты на создание полезащитных лесных полос.
Известный специалист по придорожным снегозащитным лесонасаждениям А.А. Поветьев (1960 г.), анализируя результаты экспериментальной проверки работы многополосных снегозащитных насаждений с разрывами шириной от 10 до 30 м за период 1950 - 1960 гг., пришел к такому выводу: «Уже в 10 - 12-летнем возрасте, по материалам произведенных нами раскопок корневых систем деревьев, корни распространяются в разрывах на расстояние до 10 м от места посадки. В дальнейшем, в более старших возрастах, вся территория разрывов пронизывается корневой системой деревьев, произрастающих в узких лесных полосах. Из этого следует, что главные меры по уходу после смыкания насаждений должны быть направлены на накопление и сохранение почвенной влаги в разрывах. Категорически нельзя допускать на территории разрывов какие-либо посевы пропашных или фуражных культур, иссушающих почву, а также устройство проезжих дорог или назначать территорию разрывов под постройки».
Этот вывод сделан на основании серьезных и длительных исследований, и его не следует игнорировать.
Оптимальное количество рядов растений, создающих необходимое ветрозащитное действие, было определено А.Е. Дьяченко и Л.Т. Земляницким (1946 г.) по наблюдениям за существующими лесополосами. В результате они установили, что ветрозащитное действие 9, 10 и 43-рядных полос почти одинаково.
Г.В. Григорьев (1951 г.), наблюдая за работой 4-рядных полос из кустарников (лоха), пришел к заключению, что дальнейшее увеличение рядов не рекомендуется, потому что полосы становятся настолько плотными, что не продуваются даже штормовыми ветрами, и быстро заносятся снегом. Свои наблюдения Г.В. Григорьев проводил в условиях Карагандинской области около границы с пустыней Бетпак-Дала.
Оптимальное количество рядов растений в узких полосах определялось на их моделях, различных по ширине и степени продуваемости, в аэродинамической трубе А.А. Комаровым (1956 г.) и Н. Вудруфом и А. Цингой (1957 г.).
А.А. Комаров испытывал модели лесных полос, число рядов в которых менялось от 3 до 40. При увеличении числа рядов в полосе наблюдается падение скорости воздушного потока за полосой. Это падение достигает наибольшего значения примерно при 10 - 12-рядной полосе, а затем становится постоянным и не зависит от числа рядов в полосе. Длина ветровой тени за узкой (10 - 12-рядной) полосой равна 15 - 17-кратной высоте работающей части лесонасаждений.
Н. Вудруф и А. Цинг испытывали модели лесных полос с числом рядов 5, 7 и 10 и с разной формой поперечных сечений (см. рис. 53). Результаты опытов показали, что из четырех схем 10-рядной полосы наиболее эффективной оказалась полоса, построенная по схеме В. 5-ти и 7-рядные защитные полосы, показанные на рис. 53, обладают хотя и несколько меньшими, но также приемлемыми защитными свойствами. Длина полосы, где над поверхностью земли скорости ниже первоначальной, найдена в пределах от 23 до 29 высот работающей части насаждений.
Рис. 53. Схемы макетов лесных полос с разным числом рядов и их расположение по отношению к направлению ветра
Разрывы при засушливом климате нужны не только для лучшей обеспеченности растений влагой, но и для отложений при прочих равных условиях больших объемов снега. На рис. 54 (см. Г.В. Бялобжесский, 1966 г.) приведены отложения снега у моделей посадок с разрывами разной ширины, а на рис. 55 у натурных посадок, тоже с разрывами разной ширины. Эти рисунки наглядно показывают, что узкие разрывы снижают объем задерживаемого снега, а более широкие - увеличивают.
Рис. 54. Профили снежных отложений у моделей снегозащитных насаждений:
а - посадки с различной густотой растений в ряду; б - посадки с разным числом рядов
Рис. 55. Профили снежных отложений у посадок разрывных конструкций
Немаловажное значение для условий засушливого климата имеет и рост растений и их сохранность. К.А. Ивашкевичем (1960 г.) приводятся данные о состоянии растений в многорядных и узких полосах в условиях района ст. Желоман железной дороги Семипалатинск - Алма-Ата и на 11 и 12 км линии Красный Кут - Александров-Гай Приволжской железной дороги.
В районе Желоман, на 882 и 884 км железной дороги Семипалатинск - Алма-Ата, К.А. Ивашкевичем описаны 12-рядные и 5 - 7-рядные полосы, состоящие из одинаковых растений, высаженные в одно время и растущие в условиях одинакового ухода. Снегозащитные лесонасаждения на 882 км состоят из трех 12-рядных полос с разрывами в 20 и 12 м. Снегозащитные лесонасаждения на 884 км состоят из путевой 7-рядной и трех 5-рядных полос с шириной разрывов в 9 - 12 м.
После семи лет роста насаждений выяснилось, что в данных почвенно-климатических условиях наиболее устойчивыми оказались 5 - 7-рядные полосы разрывной конструкции, однако, разрывы между полосами должны быть не 9 - 12 м, а не менее 20 м для обеспечения соответствующей площади питания в узких полосах деревьев и кустарников.
На 11 - 12-м километрах линии Красный Кут - Александров-Гай были созданы снегозащитные насаждения из 4-х полос, из них полевая полоса 7-рядная, а остальные три - 5-рядные с шириной разрывов 9 м. Рядом по обе стороны пути в качестве контроля была посажена сплошная лесная полоса из 22 - 24 рядов. Все условия роста и ухода были одинаковыми.
В результате наблюдений за этими насаждениями на линии Красный Кут - Александров-Гай было установлено:
1. В первые годы жизни все породы при всех вариантах опытов в сплошных многорядных посадках и в 5 - 7-рядных полосах имели хороший рост и развитие.
2. В дальнейшем лучшие условия роста и развития создаются в 5 - 7-рядных полосах с разрывами.
13.3. Месторасположение лесных полос
Ознакомление с месторасположением лесных полос по отношению к дороге и друг к другу показывает, что расстояния от существующих лесных полос до дороги и ширина разрывов между полосами самые различные. Так, например, на перегоне дороги от Усть-Каменогорска до Черемшанки, протяженностью в 77 км, имеется с обеих сторон 67 участков снегозащитных лесонасаждений длиною от 100 до 3600 м, с возрастом насаждений от 2 до 15 лет, причем на подавляющем большинстве участков возраст насаждений не более 5 - 6 лет.
Из числа этих участков имеют расстояние от первого ряда до дороги:
в 12 м 1 участок в 40 - 43 м 6 участков
в 14 - 16 м 5 » в 45 - 48 м 2 »
в 17 - 18 м 5 » в 51 - 55 м 9 »
в 20 м 2 » в 57 - 58 м 3 »
в 24 - 25 м 6 » в 60 - 63 м 7 »
в 27 - 29 м 4 » в 65 - 69 м 3 »
в 30 - 34 м 7 » в 75 м 1 »
в 36 - 39 м 7 »
Число рядов в полосах находится в пределах от 3 до 11. На 6 участках из 67 имеется по две полосы, разрывы между ними находятся в пределах от 14 до 25 м.
Различная величина расстояний от лесополос до дороги (чаще всего недостаточная), а также разрывов между полосами имеет место и на других дорогах Казахстана (см. В.Т. Федюшин, 1971 г.).
Для определения оптимального расстояния L от дороги до первого ряда придорожной лесополосы В.Т. Федюшин (1971 г.) предлагает формулу:
L = KHsinα, (26)
где K - дальность влияния лесополосы, в среднем равная десятикратной высоте древостоя;
H - высота древостоя;
α - угол встречи преобладающих переносов снега со снегозащитной полосой.
Пояснений, как определять высоту древостоя, в каком возрасте и по каким породам, В.Т. Федюшин не дает. Не дает он и пояснений, как определять угол α, за какой период и по какому показателю (продолжительность переносов снега или объемы переносимого снега). Как можно понять из дальнейшего, В.Т. Федюшин при объемах снегоотложений 400 - 600 м3/м и более считает возможным рекомендовать одну величину расстояния от дороги до первого ряда придорожной полосы, а именно 60 м. При этом не делается никаких оговорок ни о высоте древостоя, ни об угле α.
