В. И. Желязко, Т. Д. Лагун мелиорация, рекультивация и охрана земель


Гидротехнические и теплотехнические мероприятия



страница11/19
Дата13.05.2018
Размер4.22 Mb.
#18115
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19

4.3.5. Гидротехнические и теплотехнические мероприятия
К водным (гидротехническим) мероприятиям относят осушение, орошение, регулирование сроков затопления поверхностными водами рекультивируемых земель.

К теплотехническим рекультивационным мероприятиям относят: мульчирование, грядование, обогрев, применение утеплителей.

Для повышения эффективности гидротехнических мероприятий при рекультивации земель и снижения ее стоимости в большинстве случаев ее дополняют проведением комплекса агромелиоративных приемов, которые должны способствовать своевременному отводу избыточных вод с нарушенной территории при ее переувлажнении и в то же время по возможности обеспечить накопление влаги в подпахотных слоях для использования ее сельскохозяйственными культурами в засушливые периоды. По своему действию на водный режим нарушенных почв агромелиоративные приемы подразделяют на приведенные ниже группы.

1. Мероприятия, обеспечивающие быстрый отвод избыточной воды по поверхности почвы и частично по пахотному слою. К ним относят устройство ложбин, узкозагонную вспашку, профилирование поверх-ности почвы, выборочное бороздование, гребневую и грядовую вспашку. Мероприятия этой группы ускоряют просыхание пахотного слоя в ранневесенний период и сокращают период переувлажнения этого слоя после обильных дождей.

2. Мероприятия, которые ускоряют отвод избыточной воды по подпахотному слою. К ним относятся кротование и щелевание.

3. Мероприятия, предназначаемые для увеличения влагоемкости, создания дополнительных запасов продуктивной влаги в подпахотном слое. Это безотвальное рыхление, разуплотнение пахотного слоя, глубокая вспашка. Такие приемы не только способствуют пере-распределению влаги по почвенному профилю, но и ускоряют сброс избыточной воды из верхних почвенных слоев.

Эти виды рекультивационных мероприятий выполняются анало-гично теории и практике традиционных сельскохозяйственных мелио-ративных мероприятий с учетом характера и планируемого исполь-зования нарушенных и загрязненных земель.
4.4. Биологический этап рекультивации
Основные задачи биологической рекультивации:

– возобновление процесса почвообразования;

– повышение самоочищающей способности почвы;

– воспроизводство биоценозов. 

Скорость формирования почвенных горизонтов зависит от свойств почвообразующих пород, их водного и теплового режимов, рельефа, природно-климатических условий данного района, от видового состава растительности и т. д.

Скорость почвообразования составляет 2–4 мм/год. Интенсивное накопление гумуса на нарушенных землях наблюдается в период от 5 до 20 лет, далее скорость почвообразования снижается, что обусло-вливается устойчивостью биогеохимических процессов под опре-деленными сообществами растений.

В результате этих процессов в конкретных природно-климатиче-ских зонах формируются молодые почвы, близкие по генезису к зональным, но отличающиеся от современных почв следующим признаками:

– процессом формирования почв (очень длительный);

– нарушенными землями, имеющими другие по генезису почво-образующие породы;

– факторами почвообразования, которые претерпели изменения.

С помощью биологической рекультивации удается сделать следую-щее:

– ликвидировать ущерб, нанесенный ландшафту, или предотвра-тить его;

– создать условия для поддержания экологической устойчивости ландшафта;

– закончить формирование культурного ландшафта.

Биологическую рекультивацию проводят специализированные фирмы, имеющие соответствующую лицензию, и те предприятия, которым возвращают земли согласно принятому направлению использования нарушенных земель.

Биологическую рекультивацию осуществляют в два этапа.

На первом этапе выращивают пионерные (предварительные, авангардные) культуры, умеющие адаптироваться в существующих условиях и обладающие высокой восстановительной способностью. На втором этапе переходят к целевому использованию нарушенных земель.

Для разработки эффективных способов биологической рекуль-тивации большое значение имеет изучение процессов эволюции растительного покрова в различных природных зонах и техногенных условиях.

Продолжительность естественного формирования растительного покрова в лесной зоне характеризуется тремя периодами:

– от начала образования нарушенных земель до 5 (6) лет: появляется мозаичный несомкнутый растительный покров, состоящий из растений с широким диапазоном толерантности;

– от 5 (6) до 10 (12) лет: формируется многовидовое сообщество растений (30–50 видов), в котором заметно проявляются зональные черты и складывается многоярусная структура биоценозов;

– от 10 (12) лет и более: начинает преобладать дифференциация видового состава, господство переходит к многолетникам, создается устойчивый растительный покров с выраженной ярусностью, хорошо прослеживается сезонная динамика.

В сложных условиях сроки формирования растительного покрова значительно увеличиваются.

Наиболее эффективный прием биологической рекультивации на на-рушенных землях – создание многовидового растительного покрова с участием многолетних трав и устойчивых пород кустарников и деревьев.

При такой многоярусной структуре нарушенные земли хорошо защищены от эрозии и дефляции, а благодаря листовому опаду и корневым системам получают большой прирост органических веществ.
4.4.1. Лесохозяйственная биологическая рекультивация
Рекультивацию лесохозяйственного назначения проводят для создания на нарушенных землях лесных насаждений промышленного, защитного, водорегулирующего, водоохранного и рекреационного назначения.

Начинают ее с подбора древесных и кустарниковых растений в соответствии с пригодностью нарушенных земель для биологической рекультивации и исходя из природно-климатических условий.

Например, в лесной зоне для рекультивации отвалов, насыпей, карьерных выемок, создания защитных лесных полос рекомендуют следующие породы деревьев и кустарников: вяз, клен ясенелистный, акацию белую и желтую, тополь черный, дуб красный, смородину золотистую.

В формировании молодых почв при проведении рекультивации для лесохозяйственных целей в качестве пионерных культур используют бобово-злаковые травы, кустарники и некоторые породы деревьев.

Из древесно-кустарниковой растительности наибольшее распро-странение в качестве пионерных имеют: акация белая, облепиха, акация желтая, смородина золотистая, ива, ольха, тополь, черемуха.
4.4.2. Биологическая рекультивация для рыбохозяйственного

использования
Выработанные участки торфяных месторождений можно с успехом использовать в прудовом хозяйстве для разведения рыбы, особенно выработки гидравлического и фрезерного способов добычи низинного торфа. Площади выработанных участков торфяных месторождений верхового и переходного типов менее пригодны вследствие низкой биологической продуктивности и кислой реакции среды.

Пруды и водоемы, построенные на выработанных площадях торфяных месторождений, по режиму среды значительно отличаются от водоемов на минеральных грунтах.

При рыбохозяйственном использовании рекультивируемых земель после планировки ложе водоема рыхлят на глубину 5–7 см и вносят 1–3 ц/га перегноя или навоза.

Кислые почвы одновременно известкуют (до рН > 7).

Вода должна быть пригодной для жизни рыб.

Фосфорные и азотные удобрения вносят как по сухому ложу, так и по воде.

Норма минеральных удобрений за сезон составляет: аммиачной селитры – 2–5, суперфосфата – 1–2,5 ц/га. Аммиачную воду вносят за 7 дней до затопления пруда.
4.4.3. Биологическая рекультивация отвалов

вскрышных пород
Формирование растительного покрова на отвалах вскрышных пород идет очень медленно из-за сложного, изменяющегося во времени рельефа поверхности отвала, бедности горных пород питательными веществами, неустойчивости водного и теплового режимов.

Отвалы и насыпи вскрышных пород быстрее зарастают с северной и северо-западной стороны, поскольку здесь водный и тепловой режимы устойчивы. Южные склоны, испытывающие наибольшие перепады температур и значительную эрозию, покрываются растительностью лишь в нижних частях склона, где накапливается смытый мелкозем.

Способность растения приживаться используют при рекультивации отвалов нетоксичных вскрышных пород без предварительного нанесе-ния почвенного слоя.

Для этого разрабатывают специальную технологию культи-вирования растений, например:

– выращивание в течение 3–4 лет бобовых трав с запашкой на глу-бину 25–30 см;

– выращивание злаково-бобовой травосмеси с внесением небольшой дозы минеральных удобрений в течение 3–4 лет с последующей запашкой трав на глубину 20–25 см;

– посев трав (вико-овсяной смеси, донника) с последующей их запашкой.

На землях, где проведение технической рекультивации затруднено или возможно повторное их использование (например, повторное использование отвалов, содержащих породы с малой концентрацией редких металлов), создают растительный покров разбрасыванием дражированных семян травосмесей и кустарников.

Семена растений с учетом их приуроченности к горным породам разбрасывают самолетом ранней весной вместе с небольшими дозами минеральных удобрений.
4.4.4. Биологическая рекультивация техногенно

загрязненных земель
На землях, загрязненных техногенными продуктами, главная задача биологической рекультивации заключается в повышении само-очищающей способности почвы. Решить эту задачу можно с помощью совместного функционирования технических и биологических систем, оперирующих широким набором мероприятий, в том числе с использованием специально выращенных микроорганизмов. 

Земли, загрязненные тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первом этапе очищают с помощью сорбентов, растений или микроорганизмов (биодеструкторов), а затем включают в хозяйственное использование под наблюдением агрохимических и санитарно-эпидемиологических служб.

Рекультивация (очистка) почв от техногенных продуктов с помощью микроорганизмов основана на деструктировании (разложении) этих продуктов в течение регламентированного времени.

На практике этот способ применяют для очистки почв, загрязненных нефтепродуктами, пестицидами и другими веществами, содержащими углеводороды.

Разрабатываются штаммы бактерий-деструкторов, устойчивые к мышьяку и тяжелым металлам. Эти бактерии способны к очистке почв в условиях смешанного загрязнения.

Технология биодеструктирования включает создание благо-приятных водно-воздушных, тепловых и питательных условий для микроорганизмов и регулярный контроль численности применяемой популяции. Поэтому эффективность такого вида рекультивации зави-сит от управляемости регулирующих факторов и качества.

Для создания растительного покрова на землях, загрязненных химическими веществами, необходимо учитывать видовой состав растений, приуроченный к таким землям (табл. 4.4).
Т а б л и ц а 4.4. Видовой состав растений на землях,

загрязненных химическими веществами


Элемент

Видовой состав растений

Медь, железо

Шиповник

Цинк

Фиалка, ярутка

Цинк, свинец, кадмий

Горец большой

Никель

Гречиха


4.4.5. Биологическая рекультивация для сельскохозяйственного использования
Из всех направлений использования рекультивируемых земель в народном хозяйстве сельскохозяйственная рекультивация является самой сложной, так как большинство сельскохозяйственных культур предъявляют повышенные требования к поверхностному слою почвы, поэтому принципиальное значение для оценки возможности биологической рекультивации для сельскохозяйственного исполь-зования имеет состав и свойства верхнего слоя рекультивируемых земель.

Если нарушенные земли предназначены для сельскохозяйственного использования, то общий состав работ биологической рекультивации может быть следующим:

– планировка поверхности земли и нанесение на нее почвенного слоя, особенно на субстраты, содержащие малопригодные породы (заключительные работы технической рекультивации);

– выращивание пионерных культур (однолетних или многолетних) для активизации процессов почвообразования;

– введение специальных севооборотов для восстановления и формирования почвенного слоя;

– применение приемов почвозащитного земледелия для повышения плодородия почвы и ее устойчивости против водной эрозии и дефляции;

– мониторинг почв природоохранными и санитарно-эпидемиологи-ческими службами.

В проекте биологической рекультивации карьеров для сельскохозяйственного использования определяют период их освоения; состав, чередование и нормы высева предварительных культур; нормы и периодичность внесения удобрений, извести.

Определяют агротехнику обработки почвы, возделывания и уборки сельскохозяйственных культур.

Рассчитывают потребность в удобрениях, извести, семенах и разрабатывают сметную документацию.

Предусматривают продолжительность биологической рекульти-вации карьеров нерудных материалов при их дальнейшем исполь-зовании в сельском хозяйстве:

– с нанесенным плодородным слоем – 4–6 лет;

– на землях, сложенных потенциально плодородными породами, без нанесенного плодородного слоя почвы – 8–10 лет;

– на малопродуктивных угодьях с нанесенным плодородным слоем почвы – 2–3 года.

Для восстановления плодородия рекультивируемых земель используют следующие предварительные культуры: клевер, люцерну, донник, люпин и др.

Зерновые высевают после 3–4-летнего возделывания злаково-бобо-вых травосмесей, а пропашные культуры в период биологической рекультивации не выращивают в связи с опасностью эрозии почв.

Зеленую массу можно запахивать на второй год освоения площадей. В первые годы биологической рекультивации вносят 60 т/га навоза, N90Р60К150, норму извести устанавливают в зависимости от рН, а семян многолетних трав высевают в 1,5 раза больше, чем на обычных почвах.
Вопросы для самоконтроля
1. Как классифицируются нарушенные земли в зависимости от состояния на них плодородного слоя почвы?

2. Что производится в процессе подготовительных работ?

3. Назовите состав технических мероприятий по рекультивации нарушенных земель.

4. Для каких целей строят план организации рельефа и картограмму земляных работ?

5. В чем заключается сущность биологической рекультивации для сельскохозяйственного использования?

5. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
5.1. Рекультивация выработанных торфяников
В Беларуси ежегодно значительные площади нарушаются в результате добычи торфа. Так, например, на Докшицком торфо-перерабатывающем заводе, который на сегодняшний день выпускает свыше 50 наименований торфа питательных грунтов для самых различных видов растений и поставляет их в 20 стран мира (Турция, Германия, Болгария, Ирак и др.), общая площадь добычи составляет 730 га с запасами торфа 2,9 млн. т. За год завод производит примерно 40 тыс. т торфопродукции и 7 тыс. т кускового топливного торфа, который по калорийности выше, чем березовые дрова. Доля экспорта в структуре производства составляет свыше 72 %, рентабельность – 17 %.

В составе выработанных площадей преобладают низинные торфяники с остаточным слоем торфа в 50 см и зольностью до 20 %.

Подавляющее большинство из них подстилается песком с различной крупностью и мощностью залегания. После фрезерной добычи торфа остаются слабоволнистые поля с остаточным слоем торфа и сетью открытых каналов.

Остаточный слой торфа содержит вредные для растений химические соединения, малополезные микроорганизмы, имеет низкое содержание подвижных форм калия и фосфора, биологические процессы в нем протекают слабо. Он может быть бесплодным из-за отсутствия форм азота, достаточных для растений.

Задача рекультивации торфяных земель – превратить остаточный слой торфа в плодородную почву.

После фрезерной добычи торфа остаются карты шириной 500 м и длиной до 3км, что соответствует расстоянию между валовыми каналами и их длине.

Поверхность этих карт ровная, превышения над общей поверхностью карт наблюдаются в местах складирования торфа вдоль валовых каналов от 0,5 до 2 м и вдоль картовых каналов – на 0,2–0,3 м.

Мощность оставшегося слоя торфа после фрезерования должна быть не менее 1 м, в то же время, вопреки существующим требо-ваниям, встречаются участки с обнаженным минеральным дном.

Площади торфяных болот, недавно вышедших из разработок, имеют редкую растительность, на полях давней выработки формируется многоярусный растительный покров с кустарником и мелколесьем.

Устойчивый растительный покров с многолетниками в основном приурочен к бровкам каналов, местам складирования торфа и к участкам с благоприятным водным режимом.

Из элементов осушительной сети в удовлетворительном состоянии остаются лишь транспортирующие каналы, регулирующая сеть разрушена полностью.

При экскаваторной разработке остаются траншейные карьеры глубиной 0,5–0,4 м, шириной от 4 до 10 м, длиной до 2 км.

Эти траншеи ограничены продольными и поперечными пере-мычками, заполнены водой. Ширина перемычек составляет 0,5–4 м. На перемычках лежат пни и остатки погребенной древесины. Давние карьеры покрыты многоярусной растительностью.

Работы по технической рекультивации выработанных торфяников следующие:

– предварительное мелиоративное обустройство, включающее предварительное осушение и выравнивание поверхности выработанного месторождения;

– строительство новой или реконструкция существующей осушительной сети;

– культуртехнические работы с набором различных структурных и проективных способов (планировки, известкования, землевания и др.).

Использование выработанных торфяников. При сельскохозяй-ственном направлении рекультивации используют в первую очередь выработанные торфяники с остаточным слоем низинного торфа более 0,5 м.

Если же сельскохозяйственное использование участка нецелесообразно из-за больших затрат, то при остаточном слое торфа на нем более 0,3 м этот участок отводят под лесонасаждения, а менее 0,15 м – под водоемы (табл. 5.1).

Предварительное мелиоративное обустройство территории – это прежде всего мероприятия, относящиеся к карьерам экскаваторной добычи, поскольку вышедшие после фрезерной разработки торфяные поля ровные и не имеют глубоких выемок.

Предварительное обустройство включает строительство временной водоотводной сети для сброса воды из замкнутых траншейных выемок и выравнивание поверхности карьера для ликвидации перемычек.

При проектировании мелиоративной системы на выработанных торфяниках стараются использовать отдельные элементы или части существующих сооружений, находящихся в удовлетворительном состоянии.
Т а б л и ц а 5.1. Основные направления использования
выработанных торфяников


Категория

использования

Геоморфологические

условия залегания


Направление

использования после

выработки торфа, %

Сельскохозяй-

ственная

На склонах

надпойменных террас,

в староречьях



Сельскохозяйственные

угодья – 80–90,

водохранилища – 5–15,

лесозащитные насаждения – 5–15


Водохозяй-

ственная


В бессточных

котловинах,

поймах рек и

обвалованных поймах



Водохранилища – 80–90,

лесонасаждения – 5–15,

сельскохозяйственные

угодья –5–15


Лесохозяй-

ственная


В неглубоких

междуречных впадинах

ложбинного характера,

подстилаемых озерными

глинами

Лесонасаждения – 80–90,

водохранилища – 5–15,

сельскохозяйственные

угодья – 5–15

Линии и насыпи железных узкоколейных дорог, предназначенных для вывоза торфа, разбирают.

На фрезерных полях проводящую и ограждающую сеть, рабо-тающую исправно, реконструируют для последующего использования (рис. 5.1). Все разрушенные картовые каналы и непригодные к эксплуатации проводящие каналы засыпают грунтом из кавальеров и подштабельных полос (мест складирования торфа).

Для регулирования водного режима и снижения опасности возникновения пожаров на осушаемых торфяниках проектируют увлажнение с помощью шлюзования или дождевания.

Культуртехнические работы проводят по типовым схемам, в которые можно включать известкование и землевание торфяных почв.

Биологическая рекультивация выработанных торфяников при использовании земель в сельскохозяйственных целях направлена на активизацию микробиологических процессов и регулирование скорости минерализации органического вещества.

Для этого применяют совершенную агротехнику и сбалансирован-ное органическое и минеральное питание.



Рис. 5.1. Схема переустройства осушительной сети и сооружений

на фрезерных полях: 1 – картовый канал, подлежащий засыпке; 2 – осушительная сеть, подлежащая углублению и прочистке; 3 – эксплуатационная дорога; 4 – гидротехнические сооружения; 5 – сооружение, подлежащее разборке; 6 – граница противопожарной зоны


Продолжительность биологической рекультивации зависит от мощности и свойств оставшегося после разработки слоя торфа, а также от продуктивности выращиваемых культур.

Ориентировочно этот период составляет:

– 1 год – для низинных болот с высокой степенью разложения торфа и мощностью его слоя более 0,5 м;

– 2 года – с мощностью 0,3–0,5 м;

– 2 года – со средней степенью разложения и мощностью более 0,5 м;

– 3 года – со слабой степенью разложения;

– 3 года – для верховых и переходных болот.

В качестве предварительных культур используют однолетние травы на зеленые удобрения, семена, зеленый корм, сено и травяную муку.

Наибольшей эффективности в период биологической рекуль-тивации достигают при выращивании культур в следующем порядке:

– первый год: травосмесь вико-овсяная, горохо-овсяная, люпино-овсяная;

– второй год: люпин на зеленый корм, райграс однолетний на зеленый корм, овес на зеленый корм, ячмень на зерно, рожь + вика озимая на зеленый корм;

– третий год: зерновые яровые (овес, ячмень) на зерно, рожь озимая на зерно, люпин на зеленый корм.

При выборе культур следует учитывать, что озимые выращивают только на незатопляемых в половодье участках. Способ обработки торфяной почвы зависит от засоренности остатками древесно-кустар-никовой растительности и мощности оставшегося слоя торфа.

Последний год биологической рекультивации заканчивают планировкой торфяной поверхности.

Лесохозяйственную рекультивацию торфяников выполняют также после проведения мелиоративного обустройства территории и создания условий для выращивания лесных культур.

При лесоразведении используют районированные породы деревьев, пионерные культуры предварительно не высаживают.

Затопленные карьеры можно использовать для регулирования поверхностного стока, в качестве источников орошения, рыбоводных предприятий, зон отдыха, звероводческих хозяйств и охотничьих угодий.

Освоение рекультивируемых торфяников. Известкованию подле-жат выработанные торфяники с величиной рН менее 5,5. На сильно-кислых участках известь вносят с интервалом в 2 года. Нормы внесе-ния известковых удобрений дифференцируют с учетом объемной массы пахотного слоя (табл. 5.2).
Т а б л и ц а 5.2. Средние дозы извести, обеспечивающие


Каталог: jspui -> bitstream -> 123456789
123456789 -> Сборник материалов II международной научно-практической конференции 20 апреля 2016 г. Доннту: Донецк, 2016 эл версия русск яз
123456789 -> Распознавание речи и голосовое управление
123456789 -> Черникова О. Ю., Мозговой В. И
123456789 -> Анализ методов восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов после потери емкости в процессе эксплуатации
123456789 -> Основы семейного права Украины
123456789 -> Тема: Установление, восстановление и закрепление границ зе-мельных участков
123456789 -> Министерство сельского хозяйства
123456789 -> Приоритетная задача современного земледелия за-ключается в повышении эффективности и стабильности сельскохозяйственного производства
123456789 -> Сборник материалов международной научно-практической конференции


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   19




База данных защищена авторским правом ©www.vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница