 |
Степень устойчивости почв к деградации Почвы
|
|
|
|
Торфяная болотная ложбин стока Торфяно- и торфянисто-глеевая болотная Устойчивые Остаточно-торфяная торфяных бугров Торфянисто-элювиально-глеевая Слабоустойчивые Пойменная перегнойно-глеевая Подзолистая Элювиально-глеевая Неустойчивые Пойменная дерновая слаборазвитая
Самым важным фактором, определяющим степень устойчивости почв к деградации в мерзлотных регионах, является наличие льда в почвенно-грунтовой толще: его количество, качество, характер залегания [6]. Высокая льдистость почв и грунтов, наличие различных форм подземного льда при механических нарушениях поверхности и изменении теплового режима способствуют более активному проявлению таких процессов, как термокарст, солифлюкция (сползание грунта по склонам), пучение. В настоящее время предложено несколько систем классификации мерзлотных грунтов по их устойчивости, учитывающих льдистость, наличие повторно-жильных (ПЖЛ) и других типов льдов разной мощности. Так, при нулевой льдистости («сухая мерзлота») освоение территории возможно без какого-либо учета мерзлотности; если льдистость менее 20% – ее учет необходим; при льдистости 20–40% освоение региона должно осуществляться с учетом мерзлотного состояния; при льдистости 40% мерзлота должна быть сохранена. При мощности подземных льдов до 1 м территория не чувствительна к освоению, при мощности 1-2 м – слабо чувствительна, при мощности 2-3 м – средне чувствительна, более 4 м (мощные льды) – территория сильно чувствительна к хозяйственному использованию.
Самовосстановление почвенно-растительного покрова До сих пор недостаточное внимание уделяется самовосстановлению почвенномерзлотных комплексов. Искажение или уничтожение исходного микро- и нанорельефа практически исключает восстановление естественного почвенного покрова. Если же он сохранен, то формирование растительного и почвенного покровов идет достаточно быстрым темпом. Наши наблюдения показали, что характер и степень нарушенности территории связаны со структурой нарушаемого почвенного покрова и генетическими особенностями почв, входящими в его состав, степенью их устойчивости к техногенным воздействиям, способностью восстанавливать нарушенный растительный покров и почвенный профиль. Установлено, что возобновление почв тесно связано с восстановлением растительного покрова. На севере Западной Сибири быстрее всего восстанавливаются травяно-моховые болота, в которых при нарушениях почвенного покрова усиливается заболоченность, медленнее восстанавливаются кустарничково-лишайниковые ассоциации на плоских торфяниках. На залесенных буграх и грядах, сложенных мерзлыми песками, после вырубки леса, уничтожения кустарников и снятия торфяного горизонта растительный покров практически не восстанавливается, и для возобновления растительности необходимо использовать специальные приемы. На достаточно обеспеченных влагой почвах выделяются определенные периоды развития растительности: 1 – поселение злаков; 2 – интенсивное развитие злаков; 3 – угнетение злаков; 4 – вытеснение злаков коренными сообществами; 5 – стабилизация коренных сообществ. Длительность периода до начала угнетения злакового сообщества 8–13 лет. Формирование коренных сообществ и близких по морфологии почв наблюдается спустя 40–50 лет. В условиях предельного избыточного увлажнения динамика самовосстановления тундровой растительности представлена следующими периодами: 1 – поселение пушиц и осок; 2 – интенсивное их развитие; 3 – формирование (в течение 15-20 и более лет) и стабилизация коренных болотных сообществ. Дальнейшие исследования продуктивности растительного покрова (в частности, надземной биомассы) позволят провести аналитическое описание динамики процесса самовосстановления и решить ряд практических задач (см. Приложение В). Поэтому при проектировании мероприятий и сооружений инженерной защиты следует соблюдать требования природоохранного законодательства РФ, а также нормативных документов, действующих на момент начала проектирования. Главным принципом защиты следует считать деятельность, направленную на сохранение почвенно-мерзлотных комплексов и растительного покрова на водосборах или на создание техногенных аналогов естественных комплексов.При планировании мероприятий по инженерной защите необходимо учитывать то, что объекты газодобывающего комплекса в период строительства обусловливают техногенные воздействия, приводящие к активизации опасных мерзлотных процессов, а в период эксплуатации могут способствовать развитию опасных для их функционирования процессов. Степень значимости техногенных предпосылок развития и активизации опасных мерзлотных процессов определяется также пространственными и теплофизическими (наличие тепловыделения) параметрами объектов газодобывающего комплекса (ГДК). Согласно степени опасности проявлений в настоящее время разработан комплекс специальных технических решений по инженерной защите осваиваемых территорий криолитозоны.
|
|
|
|
|
|
Рекультивация нарушенного почвенно-растительного покрова Уже на стадии проектно-изыскательских работ и позже, при сооружении объектов добычи и транспорта углеводородов, неизбежно происходит механическое нарушение естественного почвенно-растительного покрова. Между тем процессы естественного самовосстановления нарушенных почв и растительности тундр протекают чрезвычайно медленно – десятки, а иногда и сотни лет. В связи с невозможностью обеспечить полную сохранность природных ландшафтов при строительстве и эксплуатации месторождений встает задача рекультивации нарушенных земель. В настоящее время применяются методы технической и биологической рекультивации и система инженерных решений. Рекультивация нарушенных земель основывается на результатах исследований, в задачу которых входит: выявление изменений растительного и почвенного покрова в процессе антропогенного нарушения; изучение закономерностей естественного восстановления растительности; определение необходимости и возможности биологической рекультивации земель; подбор ассортимента видов злаков для рекультивации, испытание их непосредственно на территории нефтегазовых месторождений; разработка агротехнических приемов с учетом зональных особенностей, степени повреждения почв и их загрязнения. Для разработки технологий рекультивации почвенный покров разделен на три категории. Слабая категория – нарушено менее 30% почвенного покрова, органогенные горизонты почв смяты, уплотнены, частично содраны или перемешаны с нижележащими глеевыми горизонтами. Такие нарушения доминируют на периферии промузлов и в основном связаны с проездами внедорожного транспорта. Средняя категория – нарушено 30–50% поверхности почв. Растительный покров и торф перемешаны с глеевыми горизонтами на глубину до 30 см. Глубина оттаивания увеличивается в 1,5 раза. Причины: планировка поверхности, многократные проходы транспорта. Сильная категория – нарушено до 90–100% поверхности почвы, перемешаны с глеем и уничтожены верхние горизонты, на поверхность выходят почвообразующие породы. Глубина оттаивания увеличивается в два раза. Для рекультивации каждой из категорий почв разработаны следующие технологические приемы:
|
|
|
1. Без рекультивации (самозарастание);
2. Уборка строительно-монтажного мусора;
3. Планировка поверхности;
4. Организация поверхностного стока;
5. Организация надмерзлотных вод;
6. Внесение латекса и других клеящих реагентов;
7. Закрепление овражных тальвегов, склонов, засыпка промоин, оврагов;
8. Теплоизоляция почв;
9. Предпосевная основная обработка почв;
10. Внесение минеральных удобрений;
11. Внесение извести;
12. Внесение торфа и других органических веществ;
13. Глинование песков, внесение структурообразующих веществ;
14. Пескование глин;
15. Посев травянистых смесей;
16. Закрепление семян латексом.
|
|
|
Обобщенные материалы позволяют составить перечень приемов биологической рекультивации:
• Искусственное создание растительного покрова за счет посева многолетних трав преимущественно местных видов с предварительным внесением органических (торф, сапропель, навоз) и минеральных удобрений.
• Интенсификация естественного восстановления растительности путем внесения удобрений на заросшие участки для улучшения плодоношения растений и возрастания числа зрелых семян. • Внесение на оголенные участки минеральных удобрений, стимулирующих разрастание корневищных злаков.
• Закрепление песков техногенных песчаных арен многолетними злаками, бобовыми и некоторыми древесными растениями.
• Пересадка дернины, культур растений в контейнерах, гидропосев трав для закрепления отвалов и насыпей. В настоящее время биологическая рекультивация осуществляется двумя способами: - путем активизации естественного зарастания; - путем специального посева многолетних трав. Активизация естественного зарастания проводится в местах, где частично сохраняется почвенный слой и отдельные участки травяного покрова. Этот способ применим на супесчаных и суглинистых грунтах.
В последнее время для районов Крайнего Севера при проведении рекультивационных работ рекомендуется применять гидропосев – один из приемов биологической рекультивации. Компоненты, входящие в гидросмесь, образуют на укрепленном участке временный защитный слой, который препятствует смыву и выдуванию семян. Гидропосев осуществляется гидросеялкой. При нанесении семян на поверхность образуется волокнистое покрытие, обеспечивающее закрепление семян многолетних трав и создающее благоприятные условия для их развития. В дальнейшем при разложении, клеящие вещества служат питанием для трав. Небрежное выполнение (или исключение) этапа технической рекультивации территории зачастую делает неэффективным или даже невозможным проведение биологической рекультивации. В ряде случаев инженерная рекультивация является единственным средством стабилизации нарушенных поверхностей. Так, на участках с большой эрозионной опасностью биологические мероприятия эффективны лишь в сочетании с различными инженерными методами, а при активно протекающих процессах биологические методы вообще неэффективны. На склонах и песчаных субстратах целесообразно сочетать посев трав с кулисной посадкой ив. После внесения компоста и равномерной заделки его в почву путем дискования проводят маркировку поля для размещения кулис. Для посадки кулис рекомендуются ивы местных видов, как наиболее неприхотливые к погодным условиям, хорошо размножающиеся стеблевыми черенками и быстро растущие. Необходимо подчеркнуть комплексный характер работ по биологической рекультивации. В зависимости от конкретных условий, характера загрязнения или другого техногенного воздействия могут быть выбраны определенные приемы рекультивации и их комплекс. В табл. Г.4 (Приложение Г) обобщены не только данные о степени интенсивности нарушения экосистем, но и приведены необходимые меры по их восстановлению. При проведении технической рекультивации нарушенных территорий предусматриваются следующие виды работ:
|
|
|
1) снятие и складирование почвенно-плодородного слоя;
2) утилизация строительного мусора, бытовых отходов;
3) выполаживание эрозионноопасных склонов (в некоторых случаях их террасирование), планировка поверхности;
4) ликвидация просадочных явлений;
5) создание гидрозащитных сооружений;
6) нанесение почвенно-плодородного слоя;
7) устройство временных подъездных дорог.
При технической рекультивации применяются теплоизоляционные материалы для регулирования процессов теплообмена почвы с атмосферой и ее защиты от промерзанияпротаивания. Для укрепления слабых, неустойчивых грунтов, подверженных эрозии и оползанию при обустройстве и эксплуатации месторождений углеводородов Крайнего Севера, предлагаются разнообразные материалы и методы:
1) Искусственные теплоизоляционные покрытия: металлизированные и полимерные пленки, быстротвердеющие полимерные пены, пенопластовые плиты;
2) Естественные теплоизоляционные покрытия: древесные отходы, дерн, отсыпки, водно-воздушные замороженные;
3) Механические методы: уплотнение талых грунтов укаткой, трамбованием, вибрацией, рыхлением, экскавацией, обезвоживание гравитационным дренажем, фильтрационно-игловое оттаивание с гидростатикой;
4) Физические методы: искусственное замораживание хладоносителем, осушение и упрочнение грунта путем обработки постоянным электрическим током;
5) Физико-химические методы: диспергирование и агрегация грунтов, гидрофобизация грунтов, солонцевание, полимерная стабилизация грунтов путем инъекций, упрочнение грунтов искусственными полимерными смолами, силикатизация с применением жидкого стекла, цементизация грунтов портланд-цементами, известкование;
6) Изменение температуры промерзающих-протаивающих грунтов с помощью локального способа отвода или притока тепла;
7) Регламентированное использование транспортных строительно-монтажных средств;
8) Строительство дорог с отсыпкой насыпи «вперед» без нарушения естественного покрова с применением теплоизоляционных материалов;
9) В пределах сложных неустойчивых ландшафтов удаление площадных сооружений на 80–100 м от уступов и склонов;
10) Строительство основных объектов в холодный период;
11) Недопущение сброса промышленных, бытовых и аварийных вод на мерзлые высокольдистые грунты;
12) Прогнозирование развития термоэрозионных процессов за пределами осваиваемого участка;
13) Создание защитного почвенно-растительного слоя после технической рекультивации;
14) Организация инженерно-биологического мониторинга.
Заключение
Выбор конкретных видов для рекультивации должен быть основан на всестороннем анализе флоры антропогенных местообитаний, поскольку аборигены-антропофилы, самой природой испытанные на выживаемость в условиях антропогенных местообитаний, представляют собой значительные местные ресурсы для работ по рекультивации. На пострекультивационном этапе процесса восстановления деградированной территории необходим мониторинг за свойствами и режимами почвы, изменением глубины залегания кровли вечномерзлой толщи, мощностью слоя сезонного промерзания и оттаивания, свойствами растительности. Необходимы также наблюдения за характером сукцессии на рекультивированной территории, не используемой в хозяйственных целях. Их результаты послужат основой для корректировки избранного метода рекультивации.
Список использованной литературы
1. Геоэкология Севера (Введение в геокриологию) / Ред. В.И. Соломатин. М.: Изд-во МГУ, 1992. 270 с.
2. Природно-техногенные воздействия на земельный фонд России и страхование имущественных интересов участников земельного рынка / Под общ. ред. Л.Л. Шишова и др. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. 2000. 251 с.
3. Баранов А.В. Инженерная защита объектов и территории Бованенковского газоконденсатного месторождения на Центральном Ямале // Международная конференция «Опыт поиска и освоения месторождений нефти и газа в экологически сложных природных условиях Арктики», Санкт-Петербург, 15–18 июля 2001 г. СПб., 2001. С. 06-5.
4. Добровольский Г.В., Василевская В.Д., Зейдельман Ф.Р. и др. Факторы и виды деградации почв // Деградация и охрана почв. М., 2002. С. 33–61.
5. Москаленко Н.Г., Ястреба Н.В. Исследование динамики растительного покрова, нарушенного техногенным воздействием на севере Западной Сибири // Вопросы географии. М., 1980. Сб. 114. С. 144–164.
6. Граве Н.А. Устойчивость поверхности к механическим нарушениям при освоении Севера // Изв. АН. Сер. геогр. 1982. №6. С. 54–62.
7. Втюрин Б.И. Криогенное строение многолетнемерзлых пород Якутии как основа долгосрочного инженерно-геокриологического прогноза // Устойчивости поверхности к техногенным воздействиям в области вечной мерзлоты. Якутск, 1980. С. 50–57.
8. Васильевская В.Д., Кирилишин В.В. Антропогенные нарушения почвенного покрова в южной тундре Ямала и мероприятия по их предотвращению // Вестн. МГУ. Сер. 17, Почвоведение. 1993. № 4. С. 3–9.
9. Максимова В.Ф. Восстановление растительного покрова техногенных ландшафтов Верхней Колымы // Вестн. МГУ. География. 1972. № 4. С. 69–76.
10. Большаков С.М. Изменение геокриологической обстановки при строительстве и эксплуатации железных дорог // Охрана окружающей среды в связи с хозяйственным освоением области распространения многолетнемерзлых пород. Якутск, 1975.
11. Ливеровская И.Т. Изменение свойств почв восточных предгорий Полярного Урала и прилегающей равнины в связи со строительством линейного сооружения // Охрана окружающей среды при освоении области многолетнемерзлых пород. М., 1980.
12. Сердюкова В.В., Внуков В.К. Неблагоприятные геокриологические явления на террасах газопроводов Якутского комплекса // Охрана окружающей среды в связи с хозяйственным освоением области распространения многолетнемерзлых пород. Якутск, 1975.
13. Амелин А.В., Баранов А.В. Главные принципы защиты территории и инженерных сооружений газового комплекса от неблагоприятных последствий эрозионных процессов // Эрозионные процессы Центрального Ямала / Под ред. А.Ю. Сидорчука, А.В. Баранова. СПб., 1999. С. 304–323. 14. Григорьев В.Я. Расчетное определение критерия минимизации эрозии почв и оптимизации противоэрозионных мероприятий // Почвоведение. 1998. №4. С. 466–475.
15. Дружинина О.А., Мяло Е.Г. Охрана растительного покрова Крайнего Севера: проблемы и перспективы. М.: Агропромиздат, 1990. 175 с.
16. Москаленко Н.Г. Антропогенная динамика растительности равнин криолитозоны России. Новосибирск: Наука. Сиб. изд. фирма РАН, 1999. 278 с. 17.Акопова Г.С., Сидорова Е.В., Кречетов П.П., Романенков В.А. Система контроля состояния почв на территории подземных хранилищ газа // Обзорная информация: Охрана человека и окружающей среды в газовой промышленности. М., 1996. 52 с.
|
|
|
