Биопозитивные методы защиты и восстановления эродированных и нарушенных участков земель сельскохозяйственных и рекреационных зон

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М.Кокова», г. Нальчик, Россия

Биопозитивные методы защиты и восстановления эродированных и нарушенных участков земель сельскохозяйственных и рекреационных зон

Курбанов Салигаджи Омарович

к.т.н., доцент

Жемгуразов Сергей Муаедович

аспирант

Настаева Жамиля Хажимуратовна

магистрант

Проблемы восстановления и защиты эродированных и других нарушенных участков земель являются актуальными для нашей страны и особенно остро эти проблемы стоят на Северном Кавказе и Юге России. Здесь более 30% сельскохозяйственных и рекреационных земель эродированы и нарушены хозяйственной деятельностью человека. Кабардино-Балкария и СК богаты природными памятниками и охраняемыми зонами, прекрасными и уникальными природными ландшафтами, и источниками чистой и целебной воды, туристическими и санитарно-курортными базами. Вместе с тем, в этих прекрасных зонах существуют и серьезные экологические проблемы, связанные с природными и антропогенными эрозионными процессами, и загрязнением территорий. Многие участки территорий в районах национальных парков и туристических баз эродированы и загрязнены. Этому способствуют и увеличивающие туристические потоки в регионы СК. А экологический туризм в регионах СК вообще не развит. Вместе с тем, отсутствуют биопозитивные методы эффективной защиты и восстановления нарушенных и загрязненных участков земель [1,2,3].

Цель работы заключалась в разработке новых более эффективных методов по ускоренному восстановлению эродированных и нарушенных участков земель с применением биопозитивных изделий и креплений из местных материалов.

Для решения поставленной цели были использованы новые подходы и методы исследования эффективных технологий восстановления эродированных и других нарушенных участков земель с применением биопозитивных изделий из местных материалов (гибких тюфяков, легких и тяжелых фашин из сухого камыша, растительного грунта, геосетки и габионной сетки). Разработаны и исследованы технологические циклы производства работ от сбора материала, сортировки, хранения, обработки, изготовления изделий, укладки и т.д. до установления продолжительности выполнения каждой операции.

На рис. 1. приведены схемы биопозитивных изделий из местных материалов. Фашины легкая и тяжелая из камыша, растительного грунта, проволоки и геосетки а и б; гибкие тюфяки в и г, е; мешки из геосетки д. На их основе разработан ряд биопозитивных технологий возведения противоэрозионных сооружений и креплений размытых участков склоновых земель. Использование сборных изделий при возведении этих сооружений и креплений обеспечивает повышение безопасности и надежности работ, а также эффективность проводимых мероприятий.

е)

Рис. 1. Изделия из природных местных материалов для изготовления биопозитивных противоэрозионных сооружений и креплений

На основе этих изделий приняты несколько технологических решений по защите и восстановлению эродированных и нарушенных хозяйственной деятельностью участков земель сельскохозяйственных и рекреационных зон, расположенных на склонах и прибрежных зонах [4, 5, 6, 7]. Здесь наиболее уязвивими являются сельскохозяйственные угодья, которые быстро теряют плодородные слои земель из-за смыва поверхностными стоками. Почвенный слой без дерновки быстро смывается под действием водной эрозии, интенсивно развивающейся на склоновых землях.

Противоэрозионное сооружение биопозитивной конструкции и способ его возведения. Предназначено сооружение для восстановления небольших оврагов и размытых участков склоновых земель [4]

Сечение 1 - 1

Рис. 2. Противоэрозионное сооружение биопозитивной конструкции

Противоэрозионное сооружение состоит из тяжелых и легких фашин биопозитивной конструкции, уложенных комбинированно в овраге от линии размыва 1 до уровня задернованной поверхности земли 2. В овраге на определенном расстоянии друг от друга по линии поперечных сечений устроены донные пороги 8 из плотных рядов горизонтально уложенных тяжелых фашин 3. Вдоль прибрежных зон оврага выше верха границ донных порог 8 на левом и правом берегу предусмотрены откосные крепления 9 из рядов легких фашин 5, уложенных параллельными рядами по направлению потока воды, и укрытые габионной сеткой. Откосные крепления 9 по верхней линии фашинных рядов прибиты к поверхности земли с помощью кольев. Противоэрозионное сооружение рассматриваемой конструкции обеспечивает эффективную защиту от склоновых эрозионных процессов. Действующие гидродинамические нагрузки поверхностного стока воды гасятся с помощью донных порогов 8. Наиболее эффективно оно может быть использовано на горных и предгорных участках рекреационных зон.

Габионные тюфяки биопозитивной и гибкой конструкции. [5, 6].

Габионный тюфяк биопозитивной конструкции выполнен в значительной части из природных материалов, с частичным использованием искусственных материалов в виде металлической оцинкованной сетки и геотекстиля. В основании тюфяка уложены в шахматном порядке мешки с растительным грунтом, крепко связаными между собой и металлическими проволоками основания. Сверху слоя из мешков и местного грунта предусмотрен верхний слой из камня, обтянутый поверху габионной сеткой. В течение короткого времени габионный тюфяк зарастает травой и кустарниками и превращается и биопозитивное крепление, родственное элементам природной среды. Эффективно может быть использовано для защиты и восстановления прибрежных и эродированных участков земель сельскохозяйственных и рекреационных зон.

Габионный тюфяк гибкой конструкции, аналогичен вышеописанному. Предназначен для восстановления эродированных и размытых участков склоновых земель с уклонами I = 0,001… 0,035. Сущность габионного тюфяка, характеризуется совокупностью общих с ближайшим аналогом признаков, содержащий металлическую сетку и геотекстиль в основании, заполнитель из местного и растительного грунтов и слоя камня, обтянутого сверху сеткой, и отличающийся от ближайшего аналога признаками, а именно: в качестве заполнителя сверху металлической сетки и геотекстиля устроена георешетка с заполненными местным грунтом доверху ячейками, сверху которых по всей площади уложен слой гравия или щебня, толщиной 15 - 20см, а поверху обтянута геосетка, прикрепленной к стержням металлической сетки в основании. Габионный тюфяк гибкой конструкции особенно эффективно в условиях трудно доступных равнинных участков рек и каналов с уклонами i = 0,0002…0.001. В весенне-летний период, действующие нагрузки паводковых потоков воды частично гасятся и рассредоточиваются из-за водопроницаемости и гибкости конструкции габионных тюфяков. Габионный тюфяк функционирует как дренажное устройство и как защитное крепление. При глубине размыва русла ниже основания крепления первый (нижний) ряд тюфяков будет опускаться в яму размыва под действием гравитационных сил. И в этом случае это крепление работает надежно, возникающие деформации для габионных тюфяков вообще не опасны. Откосные крепления из габионных тюфяков предлагаемой конструкции обеспечивают надежную защиту прибрежным откосам, где возможны размывы и обрушения под воздействием паводковых вод.

Устройство для восстановления и защиты эродированных участков склоновых земель. Для восстановления небольших размытых участков и террас на склонах горных и предгорных зон рекомендуется и другое относительно упрощённое устройство, оформленное в виде полезной модели - устройство для восстановления и защиты эродированных участков склоновых земель (рис. 3).

Сущность устройства поясняется схемами на рис. 3, где на фиг. 1 показано сечение устройства по линии уклона крепления; на фиг. 2 - план участка крепления. Устройство содержит гибкие цилиндрические тюфяки, выполненные из легких фашин и перфорированных труб, завернутых в геосетку. Гибкие тюфяки вдоль эродированного участка склона, уложены параллельными рядами и на определенном расстоянии друг от друга. Сверху рядов гибких тюфяков и легких фашин по всей площади крепления с частичным охватом и задернованную поверхность земли обтянута габионная или полимерная сетка, местами прикрепленной к поверхности земли с помощью металлических или стеклопластиковых кольев. Устройство для защиты и крепления эродированных участков склоновых земель особенно эффективно в условиях трудно доступных горных и предгорных рекреационных и охраняемых зон. Устройство работает следующим образом, при ливневых дождях, образованные поверхностные стоки воды с высокими скоростями проходят по уклону склона через поверхности крепления сооружения, при этом часть стока перехватывается гибкими тюфяками и отводится в сторону водосборного тракта. А часть стока воды проходит через всю конструкцию крепления с уменьшением скорости из-за сопротивления легких фашин и тюфяков, уложенных в поперек уклона склона. Эти сооружения надежно защищают и восстанавливают склоновые земли (с размытой дерновкой), подверженные водной и ветровой эрозии. Одно такое сооружение защищает и восстанавливает эродированный участок земли площадью, примерно до 25 соток (2500 м²), при большей площади их можно устроить два и более штук.

Предлагаемые технические решения могут быть широко использованы не только для восстановления эродированных и нарушенных земель, но и для природоохранного обустройства прилегающих территорий.

Рис. 3. Устройство для защиты и крепления эродированных участков склоновых земель

В отличие от существующих технических решений предлагаемые технологии адаптированы к природной среде, являются биопозитивными, обеспечивающими одновременно инженерную и биологическую защиту и восстановления нарушенных территорий. При этом они обладают и природосберегающими свойствами, способствуют быстрому прорастанию зеленых насаждений и деревьев. С этими изделиями и креплениями наиболее эффективно приживаются такие кустарники как можжевельник, облепиха, шиповник, дикий виноград, барбарис, боярышник и др., а также многолетние травы (камыш и др.), которые хорошо распространены в бассейнах рек СК и Юга России. Фашины обеспечивают сохранение влаги и развитие корневой системы трав и кустарников, тем самым повышается устойчивость и прочность креплений.

В целом по работе можно сделать следующее заключение.

Предлагаемые методы по возведению сооружений и креплений из биопозитивных изделий, обеспечивают ускоренное восстановление эродированных и нарушенных участков земель. Они более эффективно могут быть применены в труднодоступных местах предгорных и горных зон. Они гибки, водопроницаемы и легки, их можно вручную монтировать. За короткое время эти конструкции превращаются в природоподобные крепления, которые помогают развитию природы, способствуют круговороту энергии и веществ.

Список литературы

эродированный земля биопозитивный

1. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия и охрана почв. Учебник: - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 335 с.

2. Kuznecov M.S., Glazunov G.P. Erozij I ohrana pochv. Uchebnic - M. Izd-vo MGU, 1996. - 335s.

3. Курбанов С.О., Созаев А.А. проблемы инженерной защиты и природоохранного обустройства прибрежных урбанизированных зон малых рек на юге России. Научный журнал КубГАУ, №118(04), 2016 года

4. Курбанов С.О., Кожоков М.К. Природоохранные технологии восстановления эродированных и нарушенных земель горных территорий. Журнал «Известия» КБГАУ № 4 2016 г. с. 54-58.

5. Пат. 2449078 Российская Федерация, МПК Е02В 3/00. Способ возведения противоэрозионного сооружения биопозитивной конструкции / Курбанов С.О., Созаев А.А., Шахмурзов М.М.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова. - № 2010127551/15: заявл. 02.07.2010 Бюл. №1. - 8с.: ил.

6. Пат. 2369687 Российская Федерация, МПК Е02В 3/12. Способ изготовления тяжелых фашин биопозитивной конструкции [Текст] / Курбанов С.О., Курбанов К.С.. заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Коковаю - № 2008102578/03; заявл. 22.01.2008, Бюл. № 8. - 8с.: ил.

7. Пат. 2369685 Российская Федерация, МПК E02B3/00. Габионный тюфяк биопозитивной конструкции [Текст] / Курбанов С.О., Созаев А.А.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова. - № 2008102518/03; заявл. 22.01.2008; опубл. 10.10.2009, Бюл. № 28. - 7 с.: ил.

8. Пат. 2351708 Российская Федерация МПК Е02В 3/12. Способ возведения откосного крепления бипозитивной конструкции [Текст] / Курбанов С.О., Дударова Ф.Т. заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова. - №2007123084/03; заявл. 19.06.07; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 09 - 6 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru