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.

Цель работы - исследовать интенсивность проявления эрозионных процессов под различными с.-х. культурами и агрофонами на склонах при выпадении ливневых дождей. Методы: закладка полевых опытов на склонах с основными с.-х. культурами и чистым паром, учет смыва почвы методом замера водороин, визуальные наблюдения за величиной проективного покрытия поверхности почвы растениями, изучение основных физических и водно-физических свойств пахотного слоя. Проанализированы данные натурных наблюдений за период с 1973 по 2021 г. за смывом почвы при выпадении ливневых дождей под различными с.-х. культурами, чистым паром, агрофонами в зависимости от крутизны склона, величины проективного покрытия поверхности почвы растениями, способов обработки почвы. Установлено влияние механического воздействия орудий и механизмов при уходе за чистым паром на агрофизические свойства пахотного слоя и их влияние на смыв при выпадении ливней с различным количеством осадков. Смыв почвы при ливнях под различными с.-х. культурами находится в зависимости от величины проективного покрытия почвы растительным покровом. После уборки зерновых колосовых и зернобобовых культур обработка почвы даже на глубину 10–12 см существенным образом снижает эрозионные процессы от ливневых дождей. Смыв почвы при выпадении ливней зависит от суммы осадков за один дождь, уклонов поверхности, величины проективного покрытия поверхности почвы растительным покровом, способов обработки почвы в послеуборочный период. | The purpose of the work is to investigate the magnitude of erosion processes under various crops and agricultural backgrounds on the slopes during heavy rains. The methods are establishment of field experiments on slopes with main crops and dead fallow, registering the soil washout by measuring gullies, visual observations of the value of the projective cover of soil surface by plants, studying the main physical and water-physical properties of top soil. The data of field observations for the period from 1973 to 2021 of soil washout during heavy rains under various crops, dead fallow, agrobackgrounds are analyzed depending on the steepness of the slope, the magnitude of the projective cover of soil surface by plants, and the tillage techniques. The influence of the mechanical action of tools and mechanisms during dead fallow handling on the agrophysical properties of top soil and their influence on the washout during heavy rains with different precipitation amounts has been established. The soil washout under various agricultural crops during heavy rains depends on the size of the projective soil cover with vegetation. After harvesting cereals and leguminous crops, soil tillage even to a depth of 10–12 cm significantly reduces erosion processes derived from heavy rains. Soil washout during heavy rains depends on the amount of precipitation per one rain, surface slopes, the amount of projective cover of the soil surface with vegetation, tillage methods applied in the post-harvest period.

Based on the research carried out there were developed design solutions (DS) for drainage and watering systems using linear and frontal-circular movement sprinkling machines. The machines are designed for the effective use of system water resources when draining and moistening reclaimed lands in non-sloping (low-slope) areas and with a slight slope. The well-known DS of drainage and watering, irrigation and water circulation systems were analyzed. In the course of analysis of DS and methods of movement, analytical, comparative and logical methods were used. When developing (improving) DS, the design method was used. During the research, it was found that in the humid zone, due to the decrease in irrigation norms, there is a possibility of increasing the seasonal load of sprinklers. Based on the results of studies of the principles of moving sprinkler machines and currently used DS in order to reduce energy consumption and increase the land use coefficient, 3 DS have been proposed for reclaimed lands with different slopes. It is proposed to use frontal and frontal-circular sprinklers in drainage and watering systems. Humidification in these DS is carried out by accumulated drainage runoff with the possibility of discharging its excess water into a water intake-water source, as well as, additional withdrawal from it in case of necessity. As a result of the research, the DS for drainage and watering systems have been proposed using frontal-circular and frontal sprinklers operating on reclaimed lands with different slope degree. Their introduction will make it possible to reduce the number of sprinklers due to reduced irrigation norms and the location of the combined drainage-watering and watering networks. | На основе проведенных исследований разрабатывали конструктивные решения (КР) осушительно-увлажнительных систем с применением дождевальных машин фронтального и фронтально-кругового перемещения. Машины предназначены для эффективного использования водных ресурсов системы при осушении и увлажнении мелиорируемых земель на безуклонных (малоуклонных) территориях и с незначительным уклоном. Анализировались известные КР осушительно-увлажнительных, гидромелиоративных и водооборотных систем. В ходе анализа КР и способов движения применялись аналитический, сравнительный и логический методы. При разработке (совершенствовании) КР использовался метод конструирования. В процессе исследований установлено, что в гумидной зоне за счет снижения оросительных норм имеется возможность увеличения сезонной нагрузки дождевальных машин. По результатам исследований принципов перемещения дождевальных машин и используемых в настоящее время КР в целях снижения энергопотребления и увеличения коэффициента земельного использования предложены 3 КР для мелиорируемых земель, имеющих различные уклоны. В осушительно-увлажнительных системах предлагается использовать фронтальные и фронтально-круговые дождевальные машины. Увлажнение в данных КР осуществляется аккумулированным дренажным стоком с возможностью сброса его излишков в водоприемник-водоисточник, а также дополнительного забора из него же в случае необходимости. В результате исследований предложены КР осушительно-увлажнительных систем с применением фронтально-круговых и фронтальных дождевальных машин, работающих на мелиорируемых землях с различной степенью уклона. Их внедрение позволит снизить количество дождевальных машин за счет уменьшенных оросительных норм и расположения совмещенной осушительно-увлажнительной и увлажнительной сетей.