Выполаживание или террасирование откосов отвалов

УДК 631

Технический этап рекультивации нарушенных земель

Лыкасов О.Н., ассистент, Минниахметов И.С., доцент, Мурзабулатов Б.С., доцент

Башкирский государственный аграрный университет, Россия

Рассмотрены технические мероприятия по рекультивации нарушенных земель.

Технический — реализация инженерно-технической части проекта восстановления земель;

Технические мероприятия по рекультивации нарушенных земель подразделяются на следующие виды:

— проективные — создание новых проектных поверхностей и форм рельефа (профилирование, террасирование, вертикальная планировка, удаление ненужной древесно-кустарниковой растительности и т.д.);

— структурные — изменение структуры почвы и создание рекуль-тивационного слоя (землевание, торфование, кольматаж, глубокое рыхление, мелиорация почв с внесением сапропелей и др.);

— химические и физико-химические (известкование, гипсование, внесение удобрений и т.д.);

— водные или гидротехнические (осушение, орошение, регулирование сроков затопления поверхностными водами, создание водоемов водохозяйственного назначения и др.);

— теплотехнические (мульчирование, грядование, обогрев т.д.).

На нарушенных землях практически всегда необходима планировка поверхности земли и землевание. Планировку в зависимости от направления рекультивации, объемов и расстояния транспортировки почвенного слоя проводят по всей территории (сплошная) или по отдельным участкам (частичная), ее включают в состав работ по террасированию и выполаживанию откосов отвалов, карьерных выемок, кавальеров и насыпей.

Сплошную планировку (разравнивание) выполняют при подготовке земель к сельскохозяйственному использованию и созданию лесных массивов, частичную — при подготовке земель к озеленению, созданию защитных или лесных водоохранных полос, при благоустройстве территорий для целей рекреации или для придания нарушенным землям эстетичного вида с многообразием форм микро- и мезорельефа.

Планировку насыпей проводят в два этапа: предварительная и окончательная через 2. 3 года с обязательным засевом поверхности насыпи бобово-злаковыми травами в промежутках между этапами.

Землевание — нанесение почвенного слоя на спланированную поверхность или внесение почвы или потенциально плодородных горных пород в другую почву для улучшения водно-физических, агрохимических и тепловых свойств. Содержание гумуса в почве, наносимой на спланированную поверхность, должно быть не менее 2 %.

В качестве потенциально плодородных пород используют супесчаные и суглинистые грунты. Землевание особенно необходимо при создании рекультивационного слоя на землях, не пригодных для проведения биологической рекультивации по физическим или химическим свойствам. Мощность рекультивационного слоя на потенциально плодородных породах определяется направлением использования нарушенных земель, например, при создании сельскохозяйственных угодий наносимый почвенный слой должен быть не менее 20. 25 см, дальнейшее увеличение почвенного слоя определяется уже экономическим эффектом, получаемым за счет прибавки урожая от этого мероприятия.

Для создания кормовых угодий (сенокосы, пастбища) достаточно устройство слоя потенциально-плодородных пород мощностью не менее 0,3. 0,7 м. При использовании рекультивируемых земель для выращивания деревьев и кустарников необходимо устраивать слой из потенциально-плодородных пород мощностью не менее 2 м. В сложных условиях и при ограниченном количестве пригодных пород этот слой создают локально только в местах посадки деревьев и кустарников.

В зависимости от площади и состояния нарушенных земель техническая рекультивация может ограничиваться двумя рассмотренными способами землевания, особенно там, где нарушения вызваны технологическим воздействием на поверхность почвы, например при снятии почвенного слоя на трассах строительства каналов, трубопроводов, дорог, временных площадок под складирование грунта. На объектах, связанных с нарушением функционирования геосистем, или на объектах, где последствия нарушения представляют угрозу безопасности здоровья населения, устраивают инженерные системы с необходимым набором подсистем и элементов, предназначенных для технического восстановления компонентов этих геосистем, их свойств и технологий управления потоками вещества. На землях сельскохозяйственного использования — это мелиоративные системы, на землях рыбохозяйственного использования — прудовые системы, на землях лесохозяйственного использования — лесомелиоративные системы, на загрязненных землях — инженерно-экологические системы и т. д. Эффективность таких систем зависит от уровня инженерного исполнения и технологии управления движением минеральных и органических веществ в восстановленных компонентах геосистемы (природы), которые, в свою очередь, должны воспроизводить утраченные природные процессы.

При рекультивации земель могут быть использованы следующие инженерные системы природообустройства:

— инженерные мелиоративные системы (для восстановления и поддержания требуемого мелиоративного режима земель);

— инженерно-экологические системы (для восстановления естественной самоочищаемости загрязненных территорий, сокращения поступления на них загрязняющих веществ и их удаления, локализации очага загрязнения);

— инженерные природоохранные системы (для обеспечения охраны окружающей среды);

— инженерные противостихийные системы (для борьбы и ликвидации последствий, связанных с наводнениями, подтоплением, размывом берегов, с оползнями, селями и т. п.);

— инженерные системы регулирования водных ресурсов (для восстановления и управления поверхностными и подземными водами);

— инженерные системы водоснабжения, обводнения и водоотведения (для восстановления качества поверхностных и подземных водоисточников, систем жизнеобеспечения).

Инженерно-экологические системы строят на больших загрязненных территориях, признанных зоной чрезвычайной экологической ситуации или зоной экологического бедствия, где нарушения функционирования геосистем связаны с участием в природных процессах большого количества загрязняющих веществ, в частности нефти, нефтепродуктов, тяжелых металлов, радионуклидов и других техногенных веществ. Состав этих систем зависит от вида и степени загрязнения и может представлять управляемый комплекс, состоящий из различных инженерных систем.

научная статья по теме ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ ГОКОВ НА ЮГЕ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ Биология

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ ГОКОВ НА ЮГЕ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ»

ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ ГОКов НА ЮГЕ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»,

Н. А. Мартынова, А. Г. Корнилов,

зав. кафедрой национального исследовательского университета «БелГУ»,

декан национального исследовательского университета «БелГУ»,

В статье анализируется опыт проведения биологической рекультивации отвалов ГОКов на юге Среднерусской возвышенности. Изложены некоторые подходы к восстановлению антропогенно трансформированных экотопов. Эффективными подходами необходимо считать подбор видов по их эколого-биологическим особенностям, использование методов многомерной статистики и ГИС-технологий.

Experience of biological recultivation modes in the South of Central Russian upland is analyzed. Some approaches to restoration of anthropogenously transformed ecotopes are disscussed. It is necessary to consider as effective approaches to the goals methods of multidimensional statistics and GIS-technologies.

Ключевые слова: биологическая рекультивация, фиторекультивация, фитобиота, антропогенный ландшафт, вскрышные породы.

Keywords: biological recultivation, phytobiota, anthropogenous landscape.

Введение. Биологическую рекультивацию участков после добычи полезных ископаемых подразделяют на 3 основных вида: создание пахотных угодий, залужение и облесение. Ей должен предшествовать горнотехнический этап рекультивации, который включает создание рациональных форм рельефа с благоприятной структурой отвалов, планировку поверхности, выполаживание и террасирование откосов, ликвидацию последствий усадки, регулирование гидрологического режима, а в необходимых случаях и нанесение плодородного слоя почвы на спланированную поверхность отвалов.

Способы биологической рекультивации определяют в зависимости от вида добываемых полезных ископаемых, почвенно-климатической зоны, литологической основы разрабатываемых карьеров, способов добычи, формы рельефа, сформировавшегося после разработки, физических и химических свойств вод и грунтов в карьерах и, прежде всего, содержания легкорастворимых солей [1].

В естественных условиях наиболее простым способом определения пригодности горных пород для биологической рекультивации является их способность к естественному зарастанию травянистой растительностью.

После добычи полезных ископаемых и другой промышленной деятельности подлежащие рекультивации земли должны быть приведены разработчиком в состояние, пригодное для лесокультурных работ.

Материалы и методы. Объектом нашего исследования были растительные группировки и флористические комплексы своеобразных антропогенных ландшафтов, сформированных в процессе проведения горно-рудных разработок на нерекультивированных отвалах вскрышных пород, различного механического состава, состоящие из дисперсных (песчаных, глинистых, меловых и глыбовых) отложений.

При полевых исследованиях применялась методика маршрутного флористического обследования с полевой

документацией, сбором гербария и последующей критико-систематической камеральной обработкой собранного материала.

На основных типах участков отвала, находящихся в различных горно-природных условиях, с различной степенью развития на них растительного покрова применялся геофизический метод исследований. Геофизические работы выполнены с современной цифровой компьютеризированной электроразведочной аппаратурой марки ЭРП-1.

Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований были выделены различные участки изученных отвалов:

1) участки с недавно сформированным поверхностным слоем грунта, характеризующиеся начальным этапом образования растительного (травяного) покрова;

2) участки с давно сформировавшимся поверхностным слоем грунта, наличием на них многолетнего травяного покрова и отсутствием древесной растительности;

3) участки с давно сформировавшимся поверхностным слоем грунта, наличием на них многолетнего травяного покрова и древесной растительности.

Биологическому этапу рекультивации должен предшествовать технический этап, который включает в себя планирование (выравнивание) поверхности и покрытие ее грунтом (сплошным слоем или полосами). Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что полосное нанесение плодородного или потенциально плодородного материала необходимо осуществлять полосами шириной не более 10 м, расположенными перпендикулярно направлению господствующих ветров, с оставлением между ними открытых полос такой же ширины; толщина материала — как при покрытии поверхности сплошным слоем.

Биологический этап рекультивации может включать в себя разные мероприятия:

— локальное закисление земель путем внесения удобрений (органических или минеральных) или внесения глинистых, песчаных почв пятнами в наименее пригодные для роста растений местообитания (меловые, мергеле-вые субстраты, скальные породы, эрозионно-опасные участки и др.);

— посев многолетних злаковых и бобовых либо местных неприхотливых наиболее устойчивых видов трав;

— посадка саженцев деревьев и кустарников.

Внесение органических и минеральных удобрений производится одновременно с посевом семян трав с заделкой их легкой бороной или граблями с последующим прикатывани-ем. Нормы внесения удобрений зависят от плодородности покрывающего слоя и вида высеваемых трав. При покрытии отвала сплошным слоем плодородного грунта залужение луговых участков необязательно, поскольку в плодородном грунте всегда находится некоторое количество семян растений, что в дальнейшем приведет к самозарастанию отвала. Одним из наилучших способов улучшения растительных свойств почв перед облесением является заделка в грунт сидератов (донник, эспарцет, астрагал, люцерна, люпин). Эффективность использования для этих целей злаковых трав достигается только после внесения минеральных удобрений.

В слой потенциально плодородного грунта следует высевать растения, способные быстро создавать сомкнутый травостой и прочную дернину, устойчивую к смыву: овсяница красная, кострец безостый, пырей безкорневищ-ный и т. д. Из бобовых целесообразно вводить в посевные травосмеси двулетние растения, обладающие хорошим семенным возобновлением. Нормы высева устанавливаются с учетом хозяйственной годности семян и увеличиваются в 2—4 раза по сравнению с обычной полевой в связи с неблагоприятными водно-физическими и агрохимическими свойствами субстратов отвалов. Глубина заделки семян зависит от механического состава почвы и размеров семян.

На отвалах с недостаточным увлажнением плодородная почва наносится пятнами (3 х 3 м2) сплошным слоем от 1 до 20 см. Такие пятна можно размещать на расстоянии от 20 до 50 м, что будет обеспечивать благоприятные условия для постепенного самозарастания этих участков. В качестве плодородного слоя могут быть использованы суглинистые и супесчаные почвы, которые необходимо вносить на слабозарастающие меловые, мергелевые, скальные субстраты для создания смешанных почвогрунтов, способных к более интенсивному самозарастанию. Для этих же целей пригодны обезвреженные бытовые осадки с иловых площадок городских очистных сооружений. На склонах от 20 до 40°, сложенных песчаными и супесчаными грунтами с рассеянной растительностью посев многолетних трав производится на первом этапе рекультивации, с пос-

ледующей посадкой древесно-кустарниковых видов.

Одним из видов санитарно-гигиенической рекультивации является посадка деревьев. Посадка деревьев и кустарников производится на следующий год после посева, или одновременно с посевом многолетних трав в ямки или траншеи с внесением плодородного слоя почвы. Наиболее благоприятным периодом времени для посадки в Белгородской области является ранняя весна.

Видовой состав растений подбирается исходя из степени эрозионной опасности отвалов и в зависимости от состава почвенного грунта техногенных ландшафтов. Важным критерием для подбора видов служит отношение растений к основным лимитирующим их рост факторам влажности и кислотности почвы, освещенности-затенения, к богатству почвы элементами минерального питания, к содержанию гумуса и различному механическому составу почвы, учитывается их зимостойкость. Откосы отвалов из неустойчивых грунтов (песков) обсаживают корнеотпрысковыми кустарниками, предотвращающими сползание грунтов: ива каспийская, облепиха обыкновенная, айлант высочайший, бузина черная и красная, барбарис обыкновенный, карагана древовидная и др.

На меловых и мергелевых склонах целесообразно на первом этапе произвести закисле-ние путем внесения гипса. На втором этапе внесение органических и минеральных удобрений для обеспечения условий посева семян или постепенного самозарастания этих участков. Для экономии средств можно обойтись реализацией мероприятий по подготовке меловых и мергелевых субстратов под посев и самозарастание путем создания на этих участках смешанных почвогрунтов. Для ускорения формирования растительного покрова в этих условиях создаются смешанные суглинисто- и супесчано-меловые субстраты путем отсыпки 5—10 сантиметрового слоя суглинистых и супесчаных грунтов на меловые и/или мергеле-вые территории. На супесчано-меловых и суглинистых с меловыми включениями склонах посадка деревьев и кустарников осуществляется без посева многолетних трав.

Площадки отвалов, отсыпанные потенциально плодородными породами, обсаживаются плодовыми и ягодными культурами: сливой растопыренной, вишней кустарниковой, сливой колючей, розой майской и собачьей, смородиной золотистой, которые способны к са-

мостоятельному расселению по территории отвалов.

Вокруг отвала необходимо создавать лесопарковые насаждения или защитные полосы, чтобы предотвратить смыв пород со сточными водами. Для посадки можно использовать технологию создания лесных культур, или по садовому типу с локальным внесением песка, суглинка или гумусовой почвы непосредственно в посадочное место 0,5 х 0,5 х 0,5 м или в траншею. Смешение деревьев и кустарников в парковых насаждениях производится по принципам, прин

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Пoхожие научные работы по теме «Биология»

• ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В ГОРОДАХ ЮГА СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ

ПЕТИНА В.И., ТОХТАРЬ В.К., ФОМИНА О.В. — 2013 г.

ГРОШЕНКО С.А., ПЕТИН А.Н., САМЫЛОВСКИЙ В.А., ТОХТАРЬ В.К., ФОМИНА О.В. — 2009 г.

ВИНОГРАДОВА К.О., ДУМАЧЕВА Е.В., КОРНИЛОВ А.Г., ПЕТИНА В.И., ТОХТАРЬ В.К., ЧЕРНЯВСКИХ В.И. — 2012 г.

ВОЛОБУЕВА Ю.Е., ГРОШЕНКО С.A., МАЗУР Н.В., ПЕТИНА В.И., ТОХТАРЬ В.К., ТРЕТЬЯКОВ М.Ю., ФОМИНА О.В., ЧЕРНЯВСКИХ В.И. — 2011 г.