The aim of the work is to study the ability to accumulate fine earth sediments delivering with surface runoff of melt and rainwater, a hydraulic structure in the form of a retaining dam in combination with reclamation protective forest ranges in the Rostov region. The research object is a hydraulic structure in the form of a retaining dam, laid in 1982 under the leadership of Professor E. V. Poluektov on one of the branches of the Bolshoi Log gully near the Stepnoy village, Aksai district, the Rostov region. The experimental design included observation over the accumulation of sediment volume and mass in the retaining dam and comparing them with the runoff at a stationary runoff site. Surface slope was 2–3 degrees. The conventional research methods by G. V. Dobrovolsky and the methodology of the Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems were used. The studies were conducted in 1982–2023 in three stages: 1982–1995, 1996–2004 and 2004–2023. Archive observations by Professor E.V. Poluektov for the first and second periods were used, and research was carried out in 2023. Indicators of the volume and mass of fine earth were determined, and dependencies reflecting their delivery into the retaining dam for observation periods of 1982–1995, 1996–2004 and 2005–2023 were obtained, the sediment accumulation rate in the retaining dam over the observation periods was determined. Long-term studies have shown that the simplest hydraulic structures in the form of retaining dams are sufficiently effective. They are capable retain sediment runoff in the amount of 15.59 t per 1 ha of waste way, which is 61% of the sediment runoff at a stationary runoff site of 25.63 t/ha, i.e. the amount of sediment decreased by 39%. The obtained dependencies are planned to be used in the development of a computer program for calculating the flow of sediment into the retaining dam, and the research results can be used in the design of similar hydraulic structures. | Цель: исследование способности аккумулировать наносы мелкозема, поступающие с поверхностным стоком талых и дождевых вод, гидротехническим сооружением в виде запруды в сочетании с мелиоративными защитными лесными насаждениями в условиях Ростовской области. Объектом исследований является гидротехническое сооружение в виде запруды, заложенное в 1982 г. под руководством профессора Е. В. Полуэктова на одном из ответвлений балки Большой Лог у поселка Степного Аксайского района Ростовской области. Схемой опыта были предусмотрены наблюдения за аккумуляцией объема и массы наносов в запруде и сравнение их со стоком на стационарной стоковой площадке. Уклон поверхности 2–3 градуса. Применялись общепринятые методы исследования Г. В. Добровольского и методика Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации. Исследования проводили в 1982–2023 гг. в три этапа: 1982–1995, 1996–2004 и 2004–2023 гг. Использованы архивные наблюдения профессора Е. В. Полуэктова за первый и второй периоды, и проведены исследования в 2023 г. Установлены показатели объема и массы мелкозема, и получены зависимости, отражающие их поступление в запруду, по периодам наблюдений 1982–1995, 1996–2004 и 2005–2023 гг., определены темпы аккумуляции наносов в запруде за периоды наблюдений. Многолетние исследования показали, что простейшие гидротехнические сооружения в виде запруд являются достаточно эффективными. Они способны задерживать сток наносов в размере 15,59 т на 1 га водосбора, это составляет 61% от стока наносов на стационарной стоковой площадке – 25,63 т/га, т. е. количество наносов снизилось на 39%. Полученные зависимости планируется использовать при разработке программы для ЭВМ для расчетов поступления наносов в запруду, а результаты исследований могут быть применены при проектировании аналогичных гидротехнических сооружений.

The research aim is to study the ability of a ditch-shaft hydrotechnical construction in combination with reclamation protective forest plantations to accumulate silt sediments transported by the surface melt water and rainwater runoff, on the chernozems of the Rostov region. The research object is a ditch-shaft hydrotechnical construction in combination with a reclamation protective forest plantation laid in 1982 under the leadership of Professor E. V. Poluektov. The construction is located near Stepnoy settlement, Aksay district, Rostov region, Russia. The experimental design: 1) measuring runoff at a stationary runoff site (control); 2) a ditch-shaft in a reclamation protective forest plantation, surface slope 2–3 deg.; 3) a ditch-shaft in a reclamation protective forest plantation, surface slope 5–6 deg. The generally accepted G. V. Dobrovolsky research methods and the methodology of the Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems were used. The studies were conducted in 1982–2023 for 3 periods: 1982–1995, 1996–2004 and 2004–2023. The archival observations of Professor E. V. Poluektov for the 1st and 2nd periods and the data of 2023 were used. It has been determined that the simplest anti-erosion ditch-shaft hydrotechnical construction, in the inter-row spacing of reclamation protective forest plantations, is capable of reducing soil erosion and accumulating sediment in the ditch and in front of the shaft in a volume of 0.84 t/run m with a slope of 2–3 deg. and up to 1.74 t/run m with a slope of 5–6 deg. It has been found, at the slope of 2–3 deg., there is still an overcapacity for the sediment accumulation in front of the shaft, sufficient for another 40–50 years at such filling rates; but at the slope of 5–6 deg., 96% of the ditch capacity reserves and space in front of the shaft for the period 1982–2023 are filled, therefore it is necessary to provide measures to increase the capacity for sediment accumulation. | Цель работы: исследование способности гидротехнического сооружения канава-вал в сочетании с мелиоративными защитными лесными насаждениями аккумулировать наносы мелкозема, влекомого поверхностным стоком талых и дождевых вод, на черноземах Ростовской области. Объект исследований - гидротехническое сооружение канава-вал в комплексе с мелиоративным защитным лесным насаждением у поселка Степной Аксайского района Ростовской области, заложенное в 1982 г. под руководством профессора Е. В. Полуэктова. Схема опыта состояла из трех вариантов: 1) измерение стока на стационарной стоковой площадке (контроль); 2) канава-вал в мелиоративном защитном лесном насаждении, уклон поверхности 2–3 градуса; 3) канава-вал в мелиоративном защитном лесном насаждении, уклон поверхности 5–6 градусов. Применялись общепринятые методы исследования Г. В. Добровольского и методика Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации. Исследования проводились в 1982–2023 гг. по трем периодам: 1982–1995, 1996–2004 и 2004–2023 гг. Использованы архивные наблюдения профессора Е. В. Полуэктова за 1-й и 2-й периоды и данные проведенных в 2023 г. исследований. Установлено, что простейшее противоэрозионное гидротехническое сооружение канава-вал в междурядье мелиоративных защитных лесных насаждений способно снизить эрозию почвы и аккумулировать наносы в канаве и перед валом в объеме 0,84 т/пог. м при уклоне 2–3 градуса и до 1,74 т/пог. м при уклоне 5–6 градусов. Установлено, что если при уклоне 2–3 градуса имеется запас объема для аккумуляции наносов перед валом, которого при текущих темпах заполнения хватит еще на 40–50 лет, то при уклоне 5–6 градусов запасы емкости канавы и пространства перед валом за период 1982–2023 гг. оказались исчерпаны на 96%, поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по увеличению объема для аккумуляции наносов.

The purpose of the investigation is to estimate the efficiency of the unlined main and irrigation canals of reclamation systems, and to determine the effect of this parameter on the reduction in operational reliability and hydraulic characteristics of the canals such as flow rate-velocity, filtration coefficient and roughness. The study is based on the data obtained in the field observation of hydraulic and filtration parameters of a number of reclamation canals situated in the Southern and North Caucasian Federal Districts. To determine the efficiency, the classical empirical A.N. Kostyakov dependence was used, as well as computing formulas for determining seepage losses from continuously operating canals in an earthen course under steady free filtration, recommended by Code of practice 100.13330.2016. Efficiency values set by regulatory documents at the level of 0.90–0.93 are overestimated; in practice, they are difficult to achieve, especially for unlined channels. The values of the specific share of the reasons for a decrease in operational reliability that have the greatest impact on the canal efficiency were obtained. This parameter is not constant for irrigation, main and distribution canals, when establishing it or assigning it to the designed canals; it is necessary to consider the possible change limits in the first years of canal operation and during their filling, when the filtration process is unsteady. Average statistical values of the efficiency for unlined and lined canals were established. The influence of flow-velocity and geometric parameters on this parameter was revealed. The main measures aimed at increasing the efficiency of unlined drainage canals were formulated. It is recommended to transfer the reclamation network to a closed course or create anti-filtration screens for open cross-section channels. | Цель исследований: расчетная оценка коэффициента полезного действия (КПД) необлицованных магистральных и оросительных каналов гидромелиоративных систем, а также определение влияния этого параметра на снижение эксплуатационной надежности и гидравлические характеристики каналов (расходно-скоростные, коэффициент фильтрации и шероховатость). Основой послужили данные, полученные по результатам натурных исследований гидравлических и фильтрационных параметров ряда мелиоративных каналов Южного и Северо-Кавказского федерального округов. Для определения КПД использовалась классическая эмпирическая зависимость А.Н. Костякова, а также расчетные формулы для определения фильтрационных потерь из каналов непрерывного действия в земляном русле при установившейся свободной фильтрации, рекомендуемые СП 100.13330.2016. Значения КПД, установленные нормативными документами на уровне 0,90–0,93, завышены; на практике их достичь сложно, особенно для необлицованных каналов. Получены значения удельного веса причин снижения эксплуатационной надежности, которые оказывают наибольшее влияние на КПД каналов. Этот параметр для оросительных, магистральных и распределительных каналов является величиной непостоянной, при его установлении (или назначении для проектируемых каналов) необходимо учитывать возможные пределы его изменения в первые годы эксплуатации каналов и при их заполнении, когда процесс фильтрации является неустановившимся. Установлены среднестатистические значения КПД для необлицованных и облицованных каналов. Выявлено влияние расходно-скоростных и геометрических параметров на этот параметр. Сформулированы основные мероприятия, направленные на повышение КПД необлицованных мелиоративных каналов. Рекомендовано перевести мелиоративную сеть в закрытое русло или создавать противофильтрационных экраны для каналов открытого поперечного сечения.

The research purpose is to develop a set of soil protection measures on an agro-landscape basis. The soil condition and degradation were studied by G.V. Dobrovolsky's and V.I. Kiryushin's methods; remote sensing technologies and the methods developed by the Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems were used to determine the features of the terrain and the boundaries of agro-landscape strips. When analyzing the state and developing soil protection measures on agrolandscapes, the results of the authors' long-term research covering the period above 55 years were used. They show that the system of soil protection measures should be organized on an adaptive-landscape basis and include soil protection technologies for cultivating agricultural crops, measures to reduce surface runoff and erosion, protective forest plantations, agrotechnical, meadow reclamation measures and the simplest hydro-technical utilities, for example, a dam, a ditch-embankment, as well as other measures that must be necessarily tied in with the boundaries of catchment basins. It is known that a dam retained 15.9 t/ha of sediments, calculated per 1 ha of catchment area, the construction of a ditch-embankment in the lower row of protective plantations contributed to the retention of washed-off fine earth in the amount of 0.84–1.74 t/running meter, these facilities can perform their functions for more than 40–50 years under certain conditions. To preserve and restore the fertility of eroded ordinary chernozems, it is suggested to implement soil-protection farming systems within the boundaries of the catchment area by dividing the territory into agro-landscape strips with reference to the terrain slopes and installing the simplest hydro-technical utilities. A set of soil-protection measures is suggested for each agro-group. | Цель исследований - разработка комплекса почвозащитных мероприятий на агроландшафтной основе. Исследования состояния и деградации почвы проводились по методике Г.В. Добровольского и В.И. Кирюшина; для определения особенностей рельефа местности и границ агроландшафтных полос применены технологии дистанционного зондирования Земли и методика Российского научно-исследовательского института проблем мелиорации. При анализе состояния и разработке почвозащитных мероприятий на агроландшафтах использованы результаты многолетних исследований авторов, охватывающие период свыше 55 лет. Они показывают, что система почвозащитных мероприятий должна быть организована на адаптивно-ландшафтной основе и включать почвозащитные технологии возделывания с.-х. культур, мероприятия по снижению поверхностного стока и эрозии, защитные лесные насаждения, агротехнические, лугомелиоративные мероприятия и простейшие гидротехнические сооружения, например, запруду, канаву-вал, а также другие мероприятия, которые должны быть обязательно увязаны в границах водосборных бассейнов. Известно, что запруда в расчете на 1 га водосбора задержала 15,9 т/га наносов, устройство канавы-вала в нижнем ряду защитных насаждений способствовало удержанию смытого мелкозема в объеме 0,84–1,74 т/пог. м, эти сооружения могут выполнять свои функции более 40–50 лет в определенных условиях. Для сохранения и воспроизводства плодородия эродированных черноземов обыкновенных предлагается почвозащитные системы земледелия осуществлять в границах водосбора путем разбивки территории на агроландшафтные полосы с учетом уклонов местности, устройства простейших гидротехнических сооружений. Для каждой агрогруппы предложен комплекс почвозащитных мероприятий.