Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Более 2 тысяч заброшенных карьеров насчитывается в Московской области . Большая часть из них является результатом разработки залежей строительного сырья . Площадь занятых горнодобывающими предприятиями земель в целом превышает 306 кв.км.

В таких случаях , на месте расположения использованного карьера нарушается геоморфология , наблюдаются ландшафтные видоизменения , происходит загрязнение подземных горизонтов , меняются гидрогеологический и гидрологический режимы . В связи с этим довольно актуальной задачей становится процесс возврата земель , нарушенных в результате карьерных разработок , в целесообразный хозяйственный оборот с непременным условием ликвидации и минимизации вреда , оказывающего влияние на окружающую среду . Для решения данной задачи созданы технологии и различные способы рекультивации карьеров и нарушенных земель , прилегающих к ним.

С другой стороны , в различных сферах производства и коммунальном хозяйстве на сегодняшний день остро стоит вопрос размещения не утилизируемых отходов в окружающей среде . Для крупных мегаполисов , в особенности для Москвы , актуальной проблемой является обезвреживание отходов сноса и строительства . В Москве они образуются при реконструкции и сносе сооружений и зданий , ремонте инженерных сетей , при производстве деталей , строительных материалов и конструкций .

Помимо этого , ежегодно в городе возводится более 6 млн кв.км новых зданий , вынимается более 11 миллионов куб.м грунта при строительстве дорог , ремонтируется около 25 тыс. квартир силами жильцов . Из общего объема строительных отходов перерабатывается только 60%, а оставшаяся часть размещается на подмосковных полигонах . Более половины этих полигонов уже заполнено на 90 % и скоро они будут закрыты . Существенная часть полигонов , намеченных к закрытию , расположена рядом с городом , и это значительно скажется на увеличении транспортных расходов по перевозке грузов после их ликвидации .

Использовать ненарушенные земельные территории для создания новых полигонов неразумно с социальной и экологической точек зрения , именно поэтому альтернативным решением проблемы рекультивации выработок является размещение отходов на выработанной территории карьеров . К тому же решаются одновременно 2 важнейшие задачи — безвредное размещение отходов и восстановление природного ландшафта . Поскольку площадь выработанного пространства велика , строительные и коммунальные отходы являются очень важным материальным ресурсом для его рекультивации .

Так как отходы потенциально экологически опасны , при использовании их в роли рекультивационных материалов должны выполняться особые условия для размещения в природной окружающей среде :

• — предварительная подготовка перед размещением с использованием технологий ;
• — использование современных способов воздействия на массу и складирования отходов в целях их быстрого разложения ;
• — обеспечение инженерной защитой высокой степени от проникновения загрязняющих веществ геологической среды .

Но , как правило , на деле при размещении отходов в отработанных карьерах эти требования не соблюдаются . НПО "НОЭКС " были проведены исследования 300 заброшенных и действующих карьеров Московской области . Они показали , что половина из них превратилась в стихийные свалки отходов потребления и производственных отходов . Большая часть свалок , размещенных в карьерах , является опасными объектами с экологической точки зрения , которые представляют собой источники загрязнения элементов ландшафта , подземных и поверхностных вод, приземного пласта атмосферы . Распространение негативного влияния таких захоронений достигает радиуса в 0,6 км .

Отсюда следует , что проблемы размещения отходов и рекультивации отработанных карьеров тесно связаны между собой . На основе результатов обследования ряда заброшенных карьеров Московской области и анализа литературных данных можно сделать определенные выводы :

• — промышленные , строительные и твердые коммунальные отходы могут заменить природные рекультивационные материалы для заполнения сформированного пространства карьеров ;
• — в разработанных методах рекультивации учитываются два последовательных этапа : биологический и горнотехнический . При этом не предусматривается заполнение сформированного пространства карьера , а также не достигается полного восстановления природной среды ;
• — наличие заброшенных карьеров оказывает комплексное отрицательное влияние на природную окружающую среду ;
• — вскоре в ближнем Подмосковье большинство полигонов будет закрыто в связи с исчерпанием своего лимита по размещению отходов . Таким образом , возникает необходимость выделения новых территорий для размещения отходов , что довольно затруднительно по экологическим , экономическим и социальным причинам .

В наибольшей степени требованиям экологии для расположения в отработанных карьерах соответствуют строительные отходы . Их применение при рекультивации земель существенно снизит расходы на строительные работы по сооружению природоохранных установок , т.к. они относятся по большей части к V-IV классам опасности для природной среды .

Однако в составе строительных отходо в могут находиться вредные субстанции , захоронение которых скажется отрицательно на состоянии окружающей среды . К примеру , компоненты строительных сооружений , изготовленные из керамзитобетона , железобетона , золотобетона , шлакобетона , содержат добавки химического происхождения для придания необходимых технологических свойств и ускорения твердения . Отделка полов , стен осуществляется из различных синтетических покрытий .

Особо опасны формальдегиды , которые содержатся в древесноволокнистых плитах в качестве средств защиты древесины . При горении этой древесины , обработанной специальными средствами , могут выделяться вредные газы (что нередко встречается на запрещенных свалках ), действующие на дыхательные пути , кожу и нервную человеческую систему . При захоронении строительных отходов главная опасность загрязнения окружающей среды может появиться при утилизации веществ , в состав которых включены органические синтетические добавки . Разнообразные строительные материалы , которые изготавливаются с использованием полистирола , дегтя , являются канцерогенными .

Чтобы минимизировать ущерб экологии природной среды , при расположении отходов необходимо составить анализ их механических , физико-химических и санитарно-эпидемиологических свойств . Малотоксичные отходы более предпочтительны , как рекультивационные материалы , в вопросе выбора отходов . При использовании наиболее токсичных отходов необходима разработка специальных технологий их размещения . Свойства тех или иных отходов при этом будут обусловливать направление освоения пространства и территории карьера по завершении заполнения ими. Таким образом , на месте нахождения карьера , рекультивируемого путем складирования органосодержащих отходов , возможно только создание лесопарковых зон, в то время как на пострекультивационной территории расположения промышленных отходов возможно строительство сооружений и нежилых зданий .

При рекультивации карьеров , выбирая отходы , необходимо обратить внимание на следующие факторы :

• — инженерно-геологический - сходство природных материалов карьера с отходами ;
• — ресурсный - наличие необходимого количества отходов для заполнения карьера ;
• — эколого-гигиенический - допустимость применения отходов со стороны безопасности для окружающей среды и людей ;
• — реакционную способность - химическую индифферентность элементов отходов .

Эти факторы учитывают соответствующие характеристики и свойства отходов . Так, четвертый фактор (реакционной способности ) можно определить наличием в отходах веществ , которые способны вступать с компонентами природной среды и друг с другом в химические реакции .

При отборе отходов для заполнения сформированного пространства учитываются их свойства . К примеру , для формирования подсыпки под гидроизоляционный экран и защитного слоя используются малотоксичные сыпучие мелкодисперсные отходы ; для создания объемных структурных компонентов карьера , таких как отсекающие дамбы , контурные призмы выполаживания откосов , подложка под временные дороги , используются отходы с низким коэффициентом пористости , высокой механической прочностью и так далее .

Анализ характеристик и свойств отходов по перечисленным факторам дает возможность определить вероятность их применения в виде рекультивационных материалов , а также найти соответствие структурного элемента использованного карьера с видом отходов .

Рекультивация закрытых карьеров с использованием строительных отходов и частично промышленных и бытовых даст возможность в комплексе решить проблемы заполнения выработанного пространства и размещения отходов и, соответственно , вернуть нарушенному ландшафту первоначальное природное состояние .

Карьер - это совокупность горных выработок, образованных при добыче полезного ископаемого открытым способом; горное предприятие по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Принцип открытой разработки заключается в том, что более мощные слои пород, покрывающих пласт полезного ископаемого, в пределах горного отвода разделяется на горизонтальные слои - уступы, которые вынимают последовательно в направлении сверху вниз с опережением нижних слоев верхними. Высота уступа зависит от прочности пород и применяемой техники и колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Карьеры по следующим классификационным признакам: - характеру залегания пород (открытые, скрытые, обводненные); - расположению на рельефе местности (на водоразделах, на дне и склонах логов, в равнинной местности); - глубине разработки (мелкого, заложения глубокого, заложения каскадно-комбинированного); - направлению рекультивации (лесное, сельскохозяйственное, водное).

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель. Рекультивация земель является составной частью технологических процессов, связанных с нарушением земель и должна проводиться с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтногеохимической характеристики нарушенных земель, конкретного участка, требований инструкции. Рекультивируемые земли и прилегающая к ним территория после завершения всего комплекса работ должны представлять собой оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

Эксплуатируемые и заброшенные карьеры, способствуют возникновению следующих вредных процессов: 1) являться дополнительным источником увлажнения и разрушения земляного полотна дорог, заиления кюветов, подтопления близлежащих зданий и сооружений; 2) вызывают активизацию оползней, осыпей, необратимые нарушения в плодородном слое почвы, приводящие к ее деградации и гибели растительности. В свою очередь это вынуждает животных менять места обитания; 3) способствуют значительным изменениям гидрологического и гидрогеологического режимов прилегающей территории, которые приводят к существенным изменениям уровней грунтовых и поверхностных вод, вплоть до истощения водоносного горизонта.

В настоящее время для отработанных карьеров возможны следующие виды рекультивации: приведение земель и территорий в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном, городском и дорожном хозяйствах (планировочная), устройство в карьерных разработках водоемов различного предназначения (промышленного, социально-бытового, культурно-ландшафтного, противопожарного, сельскохозяйственного и другого).

Водоемы на месте карьеров. Достаточно широко применяется методология превращения выработанных карьеров в пруды и водоемы различного расположения и предназначения. Это способствует благоустройству территорий и их рациональному хозяйственному использованию.

Другим способом использования отработанных карьеров может быть аккумуляция сбросного стока, с дальнейшим использованием для различных хозяйственных потребностей. Карьеры могут быть использованы в качестве временных и вспомогательных сооружений для водоотведения и накопления сточных вод автостоянок, заправочных станций строительного автотранспорта и других сооружений. Могут быть рекомендованы способы использования карьеров для погребения кавальерных грунтов, отходов строительных материалов, вышедших из строя конструктивных элементов мостовых переходов и т. д. Небольшие карьерные выемки иногда используют в качестве хранилищ жидких хлоридов для борьбы с гололедом. Во избежание просачивания соляного раствора в грунт дно предварительно выстилается пленочным или другим материалом. Карьеры, в которых закончена добыча материала, могут быть использованы в качестве временных или постоянных накопителей пресной воды для бытового потребления, коммунального хозяйства и других целей. Они могут быть так же использованы в сельском хозяйстве для орошения, водоснабжения, а также для разведения рыбы и водоплавающей птицы.

Рекультивация карьеров может производиться различными методами в зависимости от типа карьера и его местоположения В большинстве случаев рекультивация карьеров производится путем засыпки их промышленными отходами с малой опасностью для окружающей среды. При этом порядок засыпки и устройства защитных сооружений определяет проект рекультивации карьера, который должен учитывать множество факторов. Один из важных моментов, которой должен быть отражен в проекте рекультивации карьера – это размещение карьера относительно водоохранных зон и меры предотвращения фильтрации стоков. Особенно важно предусмотреть водоохранные меры, когда проектируется рекультивация песчаного карьера.

При производстве работ методом гидромеханизации рекультивации подлежат обводненный карьер и территории, занятые под отвалы песка, гравия, торфа.

После завершения выемки грунта обводненный карьер можно считать безупречным с санитарной точки зрения.

В процессе эксплуатации водоема вода может загрязняться не только за счет внешних загрязняющих веществ, поступающих с прилегающей территории, но и за счет биологической жизнедеятельности самого водоема, способствующей уменьшению подпитки грунтовыми водами из-за кольматации дна водоема взвешенными частицами, препятствующими непрерывному водообмену. Поддержание качества воды становится проблемой саморегулирования водоема. Поэтому в состав работ по необходимо включать все возможные мероприятия по нейтрализации загрязнений на подступах к водоему, а развивающаяся водная растительность и животный мир должны обеспечивать чистоту водоема за счет саморегулирования.

Качество воды часто страдает не от количества непосредственных загрязняющих веществ, а из-за общего избытка питательных веществ, возникающего либо за счет притока извне, либо вследствие подкормки рыб и большого скопления водоплавающих птиц. Избыточное накопление питательных веществ оказывает негативное влияние на застойные, мелководные водоемы, приводящее к нарушению биологических процессов регенерации.

Глубина водоема также имеет важное значение для саморегенерации и дальнейшего его использования и формируется в процессе выемки грунта. Глубина разработки определяется залеганием пригодных грунтов самого месторождения и способом их добычи.

При выемке грунта обеспечивается глубина разработки до 18…20 м, что способствует образованию достаточно глубоких, биологически стабильных водоемов.

Таким образом, при рекультивации и обустройстве обводненных карьеров следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна, а для того чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его ми­нимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды.

Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными рас­тениями, становясь непригодными для использования.

В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах.

Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема зависят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уровня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по добыче грунтового материала карьерам стараются придать в плане, как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L = 2В, где L и В - длина и ширина карьера, с отведением по его периметру полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков.

При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недостаточно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид склонов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям формирования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии (рис. 7.1) .

Рис. 7.1. Карьерные разработки

а - форма (прямоугольная) разработки карьера в плане; б - формирование извилистой береговой линии при выемке грунта в карьере

Очертание откосов карьеров определяется их устойчивостью и возможностью использования выработанного пространства в качестве искусственного водоема.

Для обеспечения устойчивости берегов водоема необходимо создание пологих склонов. Крутые склоны менее устойчивы и более подвержены эрозионным процессам, затруднено их озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ландшафта. Пологие склоны водоема создают после выемки грунта в карьере, при этом любая доработка по превращению крутых откосов в пологие после окончания работ в карьере требует определенных затрат. Особенно трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое использование его как водоема; например, для водоемов, предназначенных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более пологие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыбной ловли, гребно-парусного спорта или другого назначения. Воз­можные профили склонов искусственных водоемов в карьерах показаны на рис. 7.2.

На границе водного пространства склоны водоема должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления берегов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее m = 3 на расстоянии не менее 1,5–2 м от минимального уровня воды в зависимости от целевого назначения всего водоема или его части.

Рис. 7.2. Возможные профили склонов искусственных водоемов, образуемых в карьерах (размеры в м)

а и б - высокий и невысокий надводные склоны выработки; в - мелководный участок с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г - песчаный пляж; 1 - уровень воды в водоеме; 2 - берма с окружной дорогой; 3 - промежуточная берма; 4 - плавное сопряжение склона с рельефом местности

По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы, как правило, выполняют более крутыми, с заложением т = 1,5…2. В таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как правило, сухие, а при заложении m = 2 и более устойчивы.

Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уреза воды, должны иметь заложение т = 2 и более, а при большой высоте их прерывают бермами шириной не менее 3 м через каждые 5 м по высоте склона.

Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного перехода в естественную поверхность земли.

Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают слоем почвенного грунта, снятым перед началам разработки карьера, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и подводные склоны в местах высадки водной растительности.

После завершения формирования откосов и нанесения на них почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепления откосов (посадка растительности на линии уреза воды, а также на высоких крутых склонах). В противном случае возможны эрозия и разрушение откосов под воздействием волн.

При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образуются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров землесосными снарядами практически невозможно. Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом последующего использования выработанного пространства в качестве хозяйственного водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, перемещая пригодный грунт в зону последующей разработки части карьера землесосными снарядами.

При выемке грунта в карьере экскаваторами можно получить береговые откосы практически любых размеров и заложения.

Деревья и кустарники, водные растения и тростник способствуют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и обеспечивают долговременную защиту берегов и откосов от разрушения. Правильное расположение растительного покрова способствует поддержанию чистоты воды в водоеме и достижению живописного и разнообразного пространственного расчленения прибрежной территории. Примеры возможного озеленения искусственных водоемов показаны на рис. 7.3.

После завершения мокрой выемки грунта и проведения работ по рекультивации и обустройству карьер превращается в непроточный водоем искусственного происхождения. В зависимости от сезонного колебания уровня воды в искусственных водоемах и размеров береговых склонов можно выделить четыре пояса, характеризующиеся различными условиями для развития растительности.

Рис. 7.3. Примеры укрепления береговых склонов искусственных водоемов озеленением: а, б и в - рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров; 1 - тростник; 2 - дернина; 3 - ивняк; 4 - отдельные деревья; 5 - древесно-кустарниковые насаждения

Подводный пояс - часть берегового склона, постоянно покрытая водой.

Пояс переменного уровня - часть берегового склона, периодически затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водо­еме и наката волн.

Первый надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод.

Второй надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы для воздействия грунтовых вод.

Размеры каждого из поясов определяются природными условиями конкретного объекта рекультивации.

Особое внимание при выполнении работ по закреплению береговых склонов карьера необходимо отдавать озеленению и формированию растительного покрова в поясе переменного уровня воды, так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн.

Озеленение в этой зоне выполняют, применяя специальные методы формирования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную защиту берега, создает условия для биологической регенерации водоема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берегового склона. Более широкую полосу тростника формируют на пологих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тро­стника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кромки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более интенсивно - в сторону воды.

Часть берегового склона, расположенную выше уровня воды, закрепляют инженерно-биологическим способом - укладкой хворостяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой слоем почвенного грунта. Впоследствии хворостяные прутья, находясь в зоне действия грунтовых и поверхностных вод, прорастают, образуя заросли прибрежного ивняка.

Береговой склон, расположенный выше зоны прибрежного ивняка, крепят залужением - посевом трав по слою нанесенного по верху склона почвенного грунта и посадкой отдельных деревьев. При недостаточном количестве питательных веществ в почвах, образованных после разработки песчаных и гравийных карьеров, низкое расположение уровня грунтовых вод ограничивает выбор видового состава. В качестве посадочного материала используют саженцы дуба и березы. Водой в этом поясе растения снабжаются лишь за счет поверхностных вод атмосферных осадков. Примеры закрепле­ния береговых склонов искусственных водоемов озеленением показаны на рис. 7.3.

Гущенко В.В. (НИ ИрГТУ)

Обоснование требований к водохозяйственному направлению рекультивации карьеров песчано-гравийной смеси на примере техногенных водоемов

Для наибольшей части территорий России - 55% - самой острой признана проблема нарушения земель в процессе хозяйственной деятельности человека и невыполнения обязательных работ по их рекультивации, причем для 30% эта проблема оценена как имеющая приоритетный характер для значительной части территории. Это регионы с развитой добывающей промышленностью и северные регионы с низким потенциалом самовосстановления экосистем на нарушенных землях .

Как это не прискорбно, но большая часть площадей интенсивнее всего отчуждается в центре и на юге европейской части, а также на юге Западной и Восточной Сибири. То есть там, где природой созданы наиболее благоприятные условия для сельскохозяйственного производства и проживания человека. Ухудшение экологических условий имеет особенно глубокий резонанс из-за высокой плотности населения. К сожалению, видимого прогресса по решению проблем рекультивации и ремедиации нарушенных земель за последние годы наблюдать не приходится .

При распределении площади земли в РФ по видам ее использования площадь водоемов на нарушенных землях составляет 72,0 млн га, из них 60% территории занято озерами, более 30% - ручьями и реками, около 8% - водохранилищами и прудами . Возникает острая необходимость в восстановлении нарушенных земель и водного баланса территорий путем проведения рекультивационных работ после отработки месторождений полезных ископаемых и возможность совмещения процесса восстановления поверхности с отработкой карьеров.

При рекультивации земель, нарушенных при добыче строительных материалов, рекомендуется на месте отработанных карьеров устраивать водоемы различного назначения. Выработанное пространство карьеров, расположенных в поймах рек, обводнено, что не требует проведение специальных мероприятий по водообеспечению. Рекультивационные работы здесь сводятся, главным образом, к благоустройству надводных откосов, бортов карьеров и прилегающих к ним территорий.

В связи с необходимостью интенсификации восстановления нарушенных земель и повышения результативности работ по рекультивации автором были проведены дополнительные исследования, суть которых заключалась в выявлении факторов, влияющих на процесс восстановления и развития флоры и фауны вблизи водоемов, а именно на берегах и островных участках. Итогом проведенных исследований стало обоснование необходимости усовершенствования технологии рекультивации, введения новых требований, позволяющих снизить экономические затраты.

Исследования были проведены на техногенных озерах в районе ст. Баклаши Иркутского района. Обоснование проведения исследований в данном районе было сделано ранее .

При обработке результатов исследований участки техногенных озер были классифицированы автором по типу древесной растительности.

При сравнении интенсивности зарастания нарушенной поверхности был выявлен фактор влияния на этот процесс экспозиции склонов. В связи с этим возникла необходимость определения его значимости.

На исследуемых участках с северной, северо-западной и юго-западной экспозицией имеется плодородный слой, мощность 0,1 - 0,3 м, густая травяная растительность от 240 до 360 корней на 1 м 2 . Несмотря на наличие дерна, имеются следы водной эрозии, образованные во время снеготаяния и осадков. Размыв почвы наблюдается в непосредственной близости к водоему (1 - 4 м от линии воды в летний период). Высота берегов колеблется от 1,5 до 3 м от уровня воды.

При наклоне поверхности в диапазоне 20 - 26 град травяной дерн не обеспечивает необходимой защиты поверхности от водной эрозии. При меньшем значении размыва почвы на рассмотренных участках не выявлено.

Древесная растительность представлена в основном ивой (3 - 20 шт/100м 2) и в малом количестве березой (1 - 2 шт/1000м 2). На рисунке 1 приведена зависимость количества деревьев, выше 1 м на 100 м 2 от угла наклона поверхности.

На изучаемых водоемах была выявлена криволинейная зависимость высоты и развития деревьев от угла наклона поверхности. На рисунке 2 такое влияние приведено на примере растений высотой более 1 м.

При анализе графика установлено, что рост количества «корней» происходит при увеличении угла наклона поверхности, причем критическим значением угла является значение - 26 град. Далее происходит уменьшение числа растений.

Для полной оценки зарастания берегов был произведен анализ роста травы на исследуемых участках.

Преобладающая высота травы 0,2 - 0,4 м. На рисунке 3 видно, что резкое падение числа корней травы наблюдается со значения угла откоса в 26 град. Это объясняется увеличением влияния ветровой эрозии на склон, что приводит к выносу семян с данной территории.

В зоне затопляемости берегов отмечены густые заросли осоки, редкие плотные участки камышей (1 х 2 м). Места с пологими берегами (угол откоса 2 град), малым заложением дна водоема и низким уровнем водообмена заболочены. Болотные кочки достигают в высоту 0,5 м от уровня воды (см рисунок 4), в количестве 6 - 12 шт/10 м 2 .

На северной, юго-западной стороне доминирует облепиха (см рисунок 5) как малой высоты - до 1 м (30 - 60 шт/100 м 2), так и более 1 м (30 - 50 шт/100 м 2). Заросшие облепихой зоны находятся на всем протяжении откоса, угол варьирует от 22 до 34 град. Трава очень редкая, плотного дерна нет.

Породы на исследуемых участках представлены песчано-галечными отложениями с валунами до 0,5 м. Плодородного слоя нет.

Водная эрозия присутствует в первом надводном поясе.

Исследование влияния угла наклона поверхности на рост облепихи приведены на рисунке 6.

Увеличение численности корней происходит до наклона поверхности в 23 - 30 град. На рисунке 7 отображен рост облепихи при 33 град.

Островные участки на рассмотренных озерах густо поросли ивой и облепихой. Возвышение островов над уровнем воды 0,5 - 1,0 м в летнюю межень. Причиной развития плотных зарослей является ограниченная площадь поверхности, высокая увлажненность грунта, минимальное воздействие человеческого фактора на развитие флоры и фауны.

Проведенные исследования подтверждают необходимость создания новых и усовершенствования существующих требований к рекультивации земель, нарушенных горными работами при отработке месторождений строительного сырья. На примере карьеров ПГС в Иркутском районе выявлены положительные тенденции развития растительности в более сложных условиях, относительно существующих ранее. Так, на сегодняшний день рекомендуемый угол выполаживания поверхности выше уровня воды составляет 12 - 23 град - при посадке деревьев, а в результате исследований удалось выявить благоприятные условия для восстановления нарушенных земель при 20 - 26 град при нанесении плодородного слоя и 23 - 30 град (в отдельных случаях 33 град) без такового.

Таким образом, при рекультивации карьеров строительных материалов можно значительно упростить технологию и снизить экономические затраты на восстановление нарушенной поверхности при водохозяйственном направлении рекультивации. Это возможно достичь посредством обоснования новых требований и рекомендаций к технологии ведения горных работ при открытой разработки месторождений строительного сырья.

Используемая литература

1 Биологическая рекультивация и ремедиация техногенно нарушенных земель [Электронный ресурс]: Чекасина Е.В., Егоров И.В. Режим доступа: http://www.ecoguild.ru, свободный. - Загл. с экрана.

2 Проблемы рационального использования охраны земельных ресурсов в РФ [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.history.ru, свободный. - Загл. с экрана.

3 Анализ процесса самозарастания нарушенной поверхности карьеров строительных материалов, Гущенко В.В., Сборник научных трудов Безопасность-10. Иркутск: 2010.

4 Инструкция по рекультивации земель, нарушенных при разработки россыпных месторождений золота предприятиями объединения «Лензолото» [Текст]. Пермь: 1992.

Восстановлению подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного на них воздействия. Рекультивацию земель, нарушенных промышленной деятельностью, проводят, как правило, в три этапа. Первый этап - подготовительный : обследование нарушенных территорий, определение направления рекультивации, технико-экономическое обоснование и составление проекта рекультивации. Второй этап - техническая рекультивация , которая в зависимости от региональных условий может включать промежуточную стадию - химическую мелиорацию. Техническую рекультивацию обычно обеспечивают предприятия, которые разрабатывают полезные ископаемые. Необходимость рекультивации земель, нарушенных карьерными разработками, оказывает большое влияние на технологию и экономические показатели разработок, включая выбор способа разработки, образования отвалов, средств механизации вскрышных и отвальных работ и средств транспортировки пород в отвалы. Выбор технологии технической рекультивации зависит: · - от вида последующего использования рекультивируемых площадей; · - мощности, объема и расстояния транспортировки плодородного слоя почвы и вскрышных пород с хорошими почвообразующими свойствами, раздельно вынимаемых и укладываемых на поверхность восстанавливаемых отвалов; · - принятых способов разработки карьеров и формирования отвалов; · - типа и характеристики основного оборудования, очереди разработки и скорости перемещения фронта работ; · - равномерной загрузки оборудования в течение всего срока эксплуатации карьера; · - свойств плодородного слоя почвы и вскрышных пород, используемых для рекультивации; · - рельефа, климата, гидрологических и гидрогеологических условий рекультивируемой территории, господствующих геохимических процессов в данном районе до и после разработок. Этап технической рекультивации должен проходить в процессе эксплуатации карьера. Выполнение этого условия, во-первых, экономит затраты на разравнивание отвалов, так как работы ведут с рыхлыми свежеуложенными породами, которые требуют меньше усилий на резание и перемещение грунта; во вторых, сокращает период освоения рекультивируемых площадей, так как первое разравнивание проводят в период формирования отвалов, а второе - после частичного самоуплотнения в период рекультивации. Этап технической рекультивации имеет несколько стадий и включает необходимые работы по формированию рельефа местности. Первая стадия - селективная выемка и складирование гумусного слоя почвы и нетоксичных пород для последующего их использования при рекультивации. Вторая стадия - формирование и планирование поверхности отвалов. Под отвалы в первую очередь необходимо использовать выработанное пространство карьеров, овраги и балки. При размещении отвалов в оврагах и балках необходимо учитывать химический и минералогический состав складируемых пород. Не рекомендуют заполнять их токсичными породами, так как последние через общую гидрологическую сеть могут загрязнять водоемы и ухудшать качество воды, вызывать угнетение или отравление фауны и флоры водоемов. Отвалы располагают в местах, которые в последующем не будут использованы для горных работ, на площадках, непригодных для хозяйственного использования, или с низким плодородием. Места для формирования отвалов выбирают с учетом перспективы природного и хозяйственного развития всего бассейна, области как единого целого. При формировании отвалов необходимо стремиться к созданию такого рельефа местности, который в последующем был бы безупречным в санитарном отношении, экономически эффективным и эстетически приемлемым. Третья стадия - формирование потенциально плодородного корнеобитаемого слоя для последующего этапа биологической мелиорации. Плодородие почвенного слоя зависит главным образом от качества вскрышных и вмещающих пород. Пригодность вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации нарушенных земель определяют в соответствии с рекомендациями ГОСТ 15.5.1.03-86. Вскрышные и вмещающие породы в зависимости от их физико-химических свойств и пригодности к биологическому освоению поделены на три основные группы: · I - плодородные и потенциально плодородные грунты, вполне пригодные для произрастания растений · II - малопригодные грунты для произрастания растений, так называемые индифферентные грунты, которые можно использовать в основном под лесонасаждения · III – грунты непригодные для произрастания растений, как правило, фитотоксичные, для освоения которых необходимо предварительное проведение химической мелиорации. Третий этап восстановления нарушенных земель - биологический этап рекультивации , который осуществляют после полного завершения горнотехнического этапа. Биологический этап рекультивации состоит в восстановлении почвенного покрова. Работы этого этапа землепользователи выполняют в соответствии с предполагаемым использованием рекультивированной территории и агротехническими требованиями к почвенному покрову для возделывания конкретных сельскохозяйственных культур. В ходе биологической рекультивации обеспечивают формирование почвенного слоя, оструктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ и доведение свойств почвенного покрова до состояния, отвечающего требованиям сельскохозяйственных культур, намечаемых к возделыванию. Наибольший интерес для ландшафтной архитектуры представляет использование в рекреационных целях карьерных выемок путём их обводнения. В результате добычи полезных ископаемых и минерального сырья, земли нарушаются карьерными выработками, достигающими глубины 100 м. В зависимости от положения дна карьера относительно залегания подземных вод он бывает обводненным или сухим. Добываемый в сухих карьерах материал, обычно разрабатывают землеройными машинами. А в обводненных чаще используют землесосные снаряды, грейферные экскаваторы, драглайны, канатно-ковшовые и канатно-скреперные установки. Обводненные карьерные выемки после прекращения их эксплуатации используют под водоемы многоцелевого назначения, сухие - под площадки для строительства, пашни, пастбища, лесонасаждения и т. д. Любой затопленный карьер можно превратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное место отдыха. Затопленные карьеры, выемку грунта в которых вели без надлежащего контроля, будучи заброшенными, представляют собой опасность, и их интеграция в ландшафт силами самой природы происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство затопленных карьеров ускоряют этот процесс. Грунтовую воду в затопленных карьерах можно считать безупречной с санитарной точки зрения, после завершения выемки грунта она переходит в разряд поверхностных или озерных вод. При рекультивации и обустройстве обводненных карьеров, следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна. А для того, чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его минимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды. Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными растениями, становясь непригодными для использования. Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для последующего использования его как водоема. В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах. Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема зависят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уровня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по добыче грунтового материала карьерам стараются придать в плане, как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L = 2В, где L и В - длина и ширина карьера, с отведением по его периметру полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков. При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недостаточно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид склонов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям формирования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии (рис1). Рисунок 1. Карьерные разработки: а – форма разработки карьера в плане (прямоугольная); б – формирование извилистой береговой линии при выемке грунта в карьере Очертание откосов карьеров определяется их устойчивостью и возможностью использования выработанного пространства в качестве искусственного водоема. Для обеспечения устойчивости берегов водоема необходимо создание пологих склонов. Крутые склоны менее устойчивы и более подвержены эрозионным процессам, затруднено их озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ландшафта. Пологие склоны создают в процессе выемки грунта в карьере. Любая доработка по превращению крутых откосов в пологие после окончания работ в карьере значительно дороже. Особенно трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое использование его как водоема; например, для водоемов, предназначенных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более пологие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыбной ловли, гребнопарусного спорта или другого назначения. Возможные профили склонов искусственных водоемов в карьерах показаны на рисунке 2. На границе водного пространства склоны должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления берегов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее 1: З…10 на расстоянии не менее 1,5 - 2 м от минимального уровня воды в зависимости от целевого назначения всего водоема или его части. На большей глубине склоны могут иметь большую крутизну, оставаясь устойчивыми длительное время. Выше уровня воды береговой склон переходит в берму, устраиваемую шириной не менее 3 м на высоте не менее 1 м над максимальным уровнем воды, которую затем сопрягают с естественной поверхностью земли. По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы, как правило, выполняют более крутыми, с заложением 1: 1,5…2. В таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как правило, сухие, а при заложении 1: 2 и более устойчивы по сравнению с откосами, имеющими заложение 1:1,5 и менее, при отсутствии на них сплошной древесной растительности. Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уреза воды, должны иметь заложение 1:2 и более, а при большой протяженности их прерывают бермами шириной не менее 3 м через каждые 5 м по высоте склона. Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного перехода в естественную поверхность земли. Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают слоем почвенного грунта, снятым перед началом разработки карьера, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и подводные склоны в местах высадки водной растительности. После завершения формирования откосов и нанесения на них почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепления откосов (посадка растительности на линии уровня воды, а также и на высоких крутых склонах). Рисунок 2. Возможные профили склонов искусственных водоёмов, образуемых в карьерах (размеры в м): а и б - высокий и невысокий надводные склоны выработки; в - мелководный участок с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г - песчаный пляж; 1 - уровень воды в водоёме; 2 - берма с окружной дорогой; 3 - промежуточная берма; 4 - плавное сопряжение склона с рельефом местности В противном случае возможны: эрозия и разрушение откосов под ударами волн. Фрагмент рекультивации и обустройства водоема, образованного в карьере, показан на рисунке 3. Рисунок 3. Водоём в карьере после проведения рекультивации и обустройства территории: 1 - акватория водоёма; 2 - залужение; 3 - древесно-кустарниковая растительность При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образуются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров и заложения землесосными снарядами практически невозможно. Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом последующего использования выработанного пространства в качестве водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, перемещая пригодный грунт в зону последующей разработки части карьера землесосными снарядами (рис.4). При выемке грунта в карьере экскаваторами можно получить береговые откосы практически любых размеров и заложения. Рисунок 4. Формирование пологих береговых откосов при выемке грунта землесосами в мокрых карьерах: а - формирование пологого откоса экскаватором; б - нанесение почвенного грунта перед повышением уровня воды; 1 - формируемый пологий откос; 2 - уровень грунтовых вод; 3 - вынутый минеральный грунт при формировании пологого откоса экскаватором; 4 - экскаватор; 5 - временный кавальер почвенного грунта; 6 - бульдозер; 7 - частичное понижение уровня грунтовых вод в пределах забоя экскаватора; 8 - нанесение слоя почвенного грунта на сформированный откос; 9 - часть грунтового массива, разрабатываемого земснарядом. Деревья и кустарники, водные растения и тростник способствуют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и обеспечивают долговременную защиту берегов и откосов от разрушения. Правильное расположение растительного покрова способствует поддержанию чистоты воды в водоеме и достижению живописного и разнообразного пространственного расчленения прибрежной территории. Примеры возможного озеленения искусственных водоемов показаны на рисунке 5. Рисунок 5. Примеры закрепления береговых склонов искусственных водоёмов озеленением: а, б и в - рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров; 1 - тростник; 2 - дернина; 3 - ивняк; 4 - отдельные деревья, 5 - древесно-кустарниковые насаждения. После завершения мокрой выемки грунта и проведения работ по рекультивации и обустройству карьер превращается в непроточный водоем искусственного происхождения. В зависимости от сезонного колебания уровня воды в искусственных водоемах и размеров береговых склонов можно выделить четыре пояса, характеризующиеся различными условиями для развития растительности. Подводный пояс - часть берегового склона, постоянно покрытая водой. Пояс переменного уровня - часть берегового склона, периодически затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водоеме и наката волн. Первый надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод. Второй надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы воздействию грунтовых вод. Размеры каждого из поясов определяются природными условиями конкретного объекта рекультивации. Особое внимание при выполнении работ по закреплению береговых склонов карьера озеленением необходимо придавать формированию растительного покрова в поясе переменного уровня воды, так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн. Озеленение в этой зоне выполняют, применяя специальные методы формирования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную защиту берега, создает условия для биологической регенерации водоема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берегового склона. Более широкую полосу тростника формируют на пологих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тростника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кромки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более интенсивно - в сторону воды. Часть берегового склона, расположенную выше уровня воды, закрепляют инженерно-биологическим способом - укладкой хворостяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой слоем почвенного грунта. Впоследствии хворостяные прутья, находясь в зоне действия грунтовых и поверхностных вод, прорастают, образуя заросли прибрежного ивняка. Береговой склон, расположенный выше зоны прибрежного ивняка, крепят залужением - посевом трав по слою нанесенного по верху склона почвенного грунта и посадкой отдельных деревьев. При недостаточном количестве питательных веществ в почвах, образованных после разработки песчаных и гравийных карьеров, низкое расположение уровня грунтовых вод ограничивает выбор видового состава. В качестве посадочного материала используют саженцы дуба и березы. Водой в этом поясе растения снабжаются лишь за счет поверхностных вод атмосферных осадков. Наиболее трудно озеленять терриконы и золоотвалы. Устройство защитных посадок на терриконах возможно только на старых отвалах, на которых поверхностный слой породы со временем подвергался выветриванию и эрозии, а образовавшаяся мелкая зола постепенно превращалась в почву слоем от 5 до 20 см. Первый этап освоения поверхности терриконов - создание зернотравянистого покрова, способного оказывать влияние на почвообразовательный процесс, предотвращать пыление и вымывание мелких частиц. Посев корневищных и дерновищных многолетних злаков (пырей бескорневищный, мятлик живородящий, ковыль, степная овсяница и др.) должен производиться при предварительной планировке склонов с добавлением питательной почвы, с обязательным прикатыванием и последующим поливом для обеспечения нормального роста злаков с первых дней. Для древесно-кустарниковых посадок рекомендуются газоустойчивые породы, так как в районах терриконов и шахт происходит газовыделение, в том числе сернистых газов, наиболее отрицательно действующих на растения. Так, в районе г. Шахты Ростовской области наиболее устойчивыми считаются акация белая, клен ясенелистный, тополь канадский, акация желтая, бирючина, лох серебристый, тамарикс. Эти породы обладают разнообразными декоративными качествами и дают возможность создавать красочные композиции из растительности на склонах отвалов. Ввиду крайне неблагоприятных условий для роста древесных и кустарниковых пород посадку растений следует производить в оптимальные сроки с соблюдением всех агротехнических требований и с обязательным поливом. Порода террикона влагопроницаема и поэтому произрастание растений возможно только при условии искусственного орошения. Иногда для полива можно использовать воду, откачиваемую из шахт. Посадка деревьев и кустарников должна производиться в ямки, заполненные на 50% верхним слоем мелкозема из террикона. Желательно добавлять гашеную известь для нейтрализации и связывания имеющихся в почве кислот и ангидридов, содержащих серу. Особенно неприглядны обширные площади золоотвалов, достигающие десятки и сотни гектаров. Эти «индустриальные пустыни», состоящие из мельчайших частиц золы, образуются при сжигании угля на тепловых электростанциях. Даже при небольшом ветре на золоотвалах поднимаются тучи пыли, и ветер разносит её на большие расстояния. Озеленение таких участков - задача первостепенной важности, так как самозарастания, как правило, в первые 5 лет не бывает.