Степень снегозаносимости.

На железнодорожном транспорте к снегозаносимым участкам пути относят выемки глубиной до 8,5 м, а в районах сильной степени снегозаносимости - выемки любой глубины; нулевые места; насыпи высотой до 0,7 м в равнинных условиях и до 1 м на косогорах и сильно заносимых участках; станционные территории. Другие категории путей считаются неснегозаносимыми.

Степень снегозаносимости характеризуется объемом снега, приносимого в максимально снежную и метелевую зиму на 1 м данного участка пути. В соответствии с действующей классификацией участки железных дорог по степени снегозаносимости разделяют на 4 группы: слабоснегозаносимые - с количеством приносимого снега до 100 м³/м пути, среднеснегозаносимые - 101-250 м³/м, сильноснегозаносимые - 251-400 м³/м, особо сильноснегозаносимые - 401 м³/м и более.

Категории заносимости путей определяют очередность проведения работ по снегозащите. Так, на наиболее подверженных заносу снегом путях, расположенных в выемках глубиной до 8,5 м, работы по снегозащите проводят в первую очередь. Во вторую очередь работы проводят на участках железных дорог с нулевыми местами, в третью - вдоль насыпей. Степень снегозаносимости определяет ширину и конструкцию лесных полос.

Средства снегозащиты.

Борьба со снежными заносами на транспорте ведется в полосе отвода, прилегающей к дороге. Для снегозадержания используют естественные леса, применяют защитные насаждения разных конструкций и механические защиты - щиты и постоянные заборы.

Щиты размером 2x2 м изготавливают из дощечек шириной 85-110 мм с просветами, которые занимают 43% общей площади щита. В результате ослабления скорости ветра в щитовой защите откладывается снег. При заносе щитов снегом до 2/3 высоты их переставляют на вершину сугроба. Без перестановки щиты задерживают снега около 30 м³/м. В отдельные годы на сильно снегозаносимых участках производится до 10-12 перестановок щитов, что требует больших затрат. Кроме того, щиты задерживают всего 65-70% переносимого снега и имеют небольшой срок службы (8-10 лет). Ежегодно до 25% щитов нуждаются в ремонте. Перечисленные недостатки в значительной степени ограничивают возможность их применения. Щиты применяют на участках дорог, где трудно вырастить лесные насаждения.

Постоянные заборы устраивают сплошные или решетчатые высотой до 6-7 м, как правило, на пристанционных участках. 1 м забора задерживает до 700 м³ снега. Но постановка таких заборов связана с большими затратами, поэтому они применяются в исключительных случаях.

Наибольший эффект дает живая снегозащита. Снегозадерживающие насаждения могут быть однополосные, двухполосные, трехполосные и многополосные. Однополосные защиты подразделяют на узкие и широкие. Многополосные снегозадерживающие лесные полосы также могут состоять из узких и широких лесных полос.

Виды защитных лесонасаждений

Живые изгороди.

Живые изгороди относятся к узким однополосным насаждениям. Впервые живые изгороди были использованы в 1861 г. на Московско-Нижегородской железной дороге. Они выращивались из двух или четырех рядов ели. Четырехрядные посадки проводились двумя двухрядными лентами, расстояние между которыми принималось 6-10 м. Расстояние между рядами принималось 0,8-1 м, а в ряду - 0,5-0,7 м. Крайний путевой ряд размещался от полотна железной дороги на расстоянии 25-30 м. За изгородью проводился уход в виде стрижки по специальному шаблону. При хорошем, своевременном уходе не происходило отмирания нижних ветвей, и плотная еловая изгородь надежно защищала железные дороги от снежных заносов. Снежный вал откладывался перед изгородью, в разрыве между лентами и частично за изгородью в резервной зоне, где скорость ветра снижается до 5-10% от скорости ветра в открытом поле.

Однако еловые живые изгороди имеют существенные недостатки: они медленно растут и начинают оказывать снегозадерживающее влияние только с 10-12 лет; ель не возобновляется порослью; для поддержания изгороди в плотном состоянии требуется систематическая трудоемкая стрижка ели; ремонт изгороди в местах отпада ели требует больших затрат; живые изгороди, имея сравнительно небольшую высоту, задерживают небольшое количество снега и не дают большого эффекта в многоснежных районах с частыми метелями.

В настоящее время живые изгороди применяют сравнительно редко. При степени снегозаносимости до 50 м³/м создают одну двухрядную изгородь с расстоянием между рядами 1,5-3 м и в ряду 0,7 м. Двухленточные четырехрядные еловые изгороди при ширине разрыва между лентами до 30 м и высоте 4 м задерживают снега до 200 м³/м. Это предел снегозадерживающей способности живых изгородей, поэтому их применение возможно только в лесной зоне европейской части России.

В степных и лесостепных районах живые изгороди применяют на слабозаносимых участках железных дорог с тяжелыми лесорастительными условиями. Здесь для изгородей используют лох узколистный, акацию желтую, скумпию, вяз мелколистный и другие лиственные породы, устойчивые к снеголому. Под живые изгороди проводят сплошную обработку почвы, а за культурами - уход до полного смыкания крон.

Однако и в лесной зоне в настоящее время переходят к созданию более широких хвойно-лиственных снегозадерживающих лесных полос, которые более эффективны по сравнению с живыми изгородями.

Снегозадерживающие лесные полосы.

Ширину снегозадерживающих лесных полос в степных и лесостепных районах устанавливают в зависимости от степени снегозаносимости отдельных участков железных дорог по формуле:

B=S/h_p,

где В - ширина земельного отвода для создания снегозадерживающих полос, м;

S - площадь поперечного сечения размера снегоприноса, численно равная расчетному годовому объему приносимого к пути снега и принятой вероятности превышения, м²;

h_p - расчетная высота отложения снега внутри насаждения, м.

Площадь поперечного сечения размера снегоприноса определяют экспериментальным путем за ряд зим; годовой объем приносимого к пути снега рассчитывают с вероятностью превышения 7-10% по методике Д. М. Мельника. Расчетная высота отложения снега в насаждении, которую иногда называют рабочей высотой насаждения, принимается не более 3 м в лучших условиях, на каштановых почвах - 2 м.

При ширине земельного отвода до 35 м севернее подзоны южных черноземов и до 25 м южнее этой границы создают однополосные насаждения. Двухполосные снегозадерживающие лесные насаждения выращивают при ширине отвода от 25-30 до 90 м, трехполосные - при ширине 90-150 м, многополосные - при ширине земельного отвала более 150 м.

Опушечный путевой ряд лесных полос должен располагаться на расстоянии не менее 15 м от оси крайнего пути. Величина разрывов между отдельными полосами принимается: в двухполосных насаждениях - до 50 м; в трехполосных - первый со стороны поля интервал 50-60 м, второй - 30-50 м; в многополосных - первый интервал 60-70 м; второй 30-50 м, остальные 20-25 м.

Интервалы используют под посевы сельскохозяйственных культур. До 1970 г. снегозадерживающие лесные полосы создавались плотной конструкции. Такие насаждения выращивались по цикличной схеме смешения с размещением посадочных мест 1,5х0,7 м. В цикличных схемах каждый цикл состоял из четырех рядов: главная порода - кустарник - сопутствующая порода - кустарник и т. д. Введение до 50% кустарников придавало насаждениям большую плотность. В результате большой ширины и густоты посадки насаждения подвергались снеголому и утрачивали снегозадерживающее влияние. Большая плотность полевых полос не обеспечивала отложения снега в разрывах двухполосных и многополосных насаждений.

ЦНИИ МПС (Н. Т. Макарычев и др.) разработаны более эффективные схемы лесных полос. Для повышения эффективности и устойчивости снегозадерживающих насаждений предложено отдельные лесные полосы создавать более узкими, увеличить ширину междурядий до 2,5-3 м, увеличить ширину разрывов в двух- и многополосных насаждениях; вынести кустарник из-под полога насаждения в опушечные ряды. Следует помнить, что снеголому не подвергаются бескустарниковые лесные полосы шириной до 18 м, полосы при наличии двух рядов кустарников в заветренной опушке шириной до 16 м и при наличии одного ряда кустарника со стороны поля и ежегодной стрижке - до 10 м.

Двусторонние кустарниковые опушки предусматриваются только в условиях, где не могут произрастать породы, хорошо отеняющие почву. В этих случаях ширина каждой полосы не должна превышать 10-12 м.

В снегозадерживающие лесные полосы нужно вводить породы наиболее устойчивые к снеголому: ель, дуб, ильмовые, ясени, березу, лиственницу, гледичию, клен остролистный, акацию желтую, жимолость татарскую. Путевую опушку создают из разных декоративных пород: яблони, груши, рябины, черемухи, сирени, жасмина и др.

На рисунке ниже показаны некоторые типовые схемы снегозадерживающих лесных полос вдоль линий железных дорог в условиях лесостепной и степной зон. При выращивании снегозадерживающих лесных полос применяют такую же агротехнику, как при полезащитном лесоразведении.

Рисунок. Схемы снегозадерживающих лесных полос вдоль линий железных дорог по инструкции ЦНИИ МПС: 1 - главные породы; 2 - сопутствующие породы; 3 - кустарники.

Ветроослабляющие лесные полосы.

Эти полосы создают на незаносимых снегом ветроударных участках железных дорог. Они служат для защиты пути от выдувания балласта, ослабления вредного действия ветров на поезда, линии связи и другие устройства, а также с целью защиты путей транспорта от последствий ветровой эрозии.

В районах с неустойчивым снежным покровом и слабыми метелями (снегопринос до 50 м³/м пути) выращивают ветроослабляющие полосы шириной 15-20 м. В районах с выраженной метелевой деятельностью эти полосы выращивают по принципу снегозадерживающих насаждений.

При выращивании узких 15-20-метровых лесных полос в этих условиях их необходимо размещать на расстоянии 100-150 м от земляного полотна. При близком размещении узких лесных полос образуется искусственная выемка и возникают условия для заноса пути снегом. Узкие ветроослабляющие лесные полосы создают по схемам полезащитных полос с участием декоративных деревьев и кустарников.

Пескозащитные насаждения.

Цель создания этих насаждений - закрепить подвижные пески в зоне отвода и аккумулировать песчаные частицы, приносимые к путям транспорта. Для защиты железных дорог от песчаных заносов ширина полосы земельного отвода должна быть равна с каждой стороны пути 300 м на заросших и 500 м на слабо заросших подвижных песках европейской части России и соответственно от 500 до 2000 м в пустынных районах Средней Азии и Казахстана. Часть полосы отвода около пути шириной 100-300 м используют под лесные насаждения, а остальная часть является охранной зоной, где запрещается выпас скота и проведение мероприятий, связанных с нарушением почвенного покрова.

Лесные насаждения в зоне отвода нужно выращивать с учетом рекомендаций по закреплению и облесению песков в конкретных лесорастительных условиях.

Оградительные насаждения.

Цель выращивания оградительных насаждений - предупредить выход скота на железнодорожные пути и обеспечить безопасность движения. Для оградительных насаждений специальный отвод земель не предусматривается, насаждения создают в пределах полосы отвода и размещают вдоль ее границы, чтобы не вызвать заноса пути снегом.

В районах с неустойчивым снежным покровом и при наличии естественных лесов и других преград оградительные насаждения создают на любом расстоянии от пути, но не ближе 10 м. На участках железных дорог с открытой снегосборной площадью эти насаждения должны размещаться на расстоянии 10 м при высоте насыпи не менее 2 м и на расстоянии 30-50 м при меньшей высоте насыпи. Оградительные насаждения создают в виде живых изгородей из ели или лиственных пород. За живыми изгородями ежегодно проводят уход путем стрижки на высоте 1,5 м.

Противоэрозионные насаждения.

В зависимости от преобладающего назначения эти насаждения можно разделить на почвоукрепительные, противоабразионные и водоемозащитные. Их создают в комплексе с другими видами насаждений и в необходимых случаях применяют вместе с разными инженерными сооружениями.

Почвоукрепительные насаждения служат для предотвращения роста оврагов, борьбы с оползневыми явлениями, осыпями и обвалами. Противоабразионные насаждения выращивают в поймах рек и вдоль берегов водохранилищ для защиты полотна железных дорог от подмыва. Водоемозащитные насаждения служат для защиты открытых водоемов от заиления и загрязнения. Почвоукрепительные насаждения создают не только на участках, подверженных разрушению, но и на потенциально опасных местах, которые могут угрожать безопасности движения, а также на участках, где формируется сток. Противоабразионные насаждения размещают на откосах насыпи и в прилегающей пойменной части и создают по типу волногасящих насаждений. Водоемозащитные насаждения должны иметь ширину около 30 м, их выращивают по аналогии с припрудовыми лесными полосами.

Характер размещения противоэрозионных насаждений определяет и величину земельного отвода. Все перечисленные насаждения создают однополосными по древесно-кустарниковому типу или из одних кустарников. Кроме перечисленных видов, на транспорте выращивают озеленительные насаждения с целью благоустройства и декоративного оформления территории станций, отдельных служебных зданий и прилегающих населенных пунктов. Эти насаждения имеют также большое санитарно-гигиеническое значение.

Защитные насаждения вдоль автомобильных дорог

Вдоль автомобильных дорог лесные полосы имеют такое же назначение, как и на железнодорожном транспорте, поэтому здесь можно было бы пользоваться теми же принципами проектирования и выращивания защитных насаждений. Однако густая сеть автомобильных дорог не позволяет выращивать многополосные насаждения, так как это привело бы к неоправданному отводу под лес ценных пахотных земель. Учитывая, что снежные заносы на автодорогах меньше препятствуют бесперебойному движению транспорта (снег сдувается с асфальтового покрытия, движение автотранспорта более интенсивное), вдоль этих дорог ограничиваются выращиванием живых изгородей, узких, из 2-8 рядов, одиночных и узких двухполосных снегозадерживающих насаждений.

Например, предлагаются в зависимости от степени снегозаносимости схемы снегозадерживающих лесных полос, показанные на рисунке.

Рисунок. Схемы снегозащитных лесных полос для автомобильных дорог: 1 - главные породы; 2 - сопутствующие породы; 3 - кустарники.

Высокая эффективность данных схем лесных полос обеспечивается за счет большой ширины резервной зоны и разрывов в двухполосных насаждениях, которые рекомендуется использовать под посевы сельскохозяйственных культур, а также в результате постепенного увеличения высоты полосы от полевой опушки к середине. В приведенных схемах кустарник вынесен из-под полога в опушку, полосы выращивают с шириной междурядий 2,5 м и густым размещением посадочного материала в рядах (0,4-0,5 м).

В придорожные лесные полосы вводят устойчивые к снеголому, а также декоративные и плодовые породы. При выращивании этих насаждений применяют агротехнику, рекомендуемую для полезащитного и противоэрозионного лесоразведения.

Основные недостатки приведенных схем: слабое ветроломное действие, низкая эффективность при изреживании, в результате которого снег выносится на дорогу.

В то же время широкие междурядья позволяют механизировать лесокультурные работы, загущенная посадка в рядах исключает необходимость проведения дополнений, узкие полосы обеспечивают равномерное снегораспределение, а широкие разрывы и резервная зона позволяют использовать их в сельскохозяйственном производстве.

Экономическая эффективность защитного лесоразведения на транспорте

Методика определения экономической эффективности защитного лесоразведения на железных дорогах наиболее полно разработана Н. Т. Макарычевым.

Согласно этой методике экономическая эффективность защитных лесонасаждений по сравнению с другими средствами защиты или другим вариантом насаждений определяется путем сопоставления капитальных вложений и эксплуатационных расходов, затрачиваемых на создание и содержание 1 км защит.

К капитальным вложениям автор относит расходы на изыскание, проектирование и выращивание насаждений до сдачи их в эксплуатацию, возмещение убытков землепользователям, связанных с отчуждением продуцирующих земель. Эксплуатационные расходы включают все затраты на текущее содержание и ремонт насаждений, а также отчисления на их восстановление. При этом учитывается прибыль от лесной продукции. Сравнительная экономическая эффективность определяется по формуле типовой методики с учетом разновременности затрат - приведения их к текущему моменту.

Размер ежегодного суммарного экономического эффекта определяется как сумма годовой экономии капитальных вложений и эксплуатационных расходов от замены механических защит лесными насаждениями или одного варианта другим; экономии, получаемой в результате большей надежности защиты пути от неблагоприятных факторов и сокращения расходов на ликвидацию последствий; экономии от снижения расходов на ремонты различных транспортных сооружений (балластной призмы, кюветов, сигнализации и т. д.); экономии от предупреждения сбоев и перерывов в движении поездов; экономии в результате сокращения расходов электроэнергии и горюче-смазочных материалов. Показатель общей экономической эффективности определяется как отношение размера ежегодного суммарного эффекта к расходам на создание защитных лесонасаждений до сдачи их в эксплуатацию. Срок окупаемости - отношение расходов к размеру ежегодного суммарного эффекта.

Расчеты показывают, что защитные лесонасаждения имеют значительно больший экономический эффект, чем механические защиты. Эффективность вариантов защитных насаждений определяется конкретными природно-экономическими условиями.