М.М. Харитонов *

Г.П. Євграшкіна **

* Дніпропетровський державний аграрний університет

** Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ

З інтервалом у 8 років виконана прогнозна оцінка для тришарової моделі сільськогосподарської рекультивації. Для забезпечення необхідних гідрогеолого- меліоративних умов підчас впровадження технологій сільськогосподарської рекультивації порушених земель у Західному Донбасі необхідним є застосування промивного режиму зрошення.

С интервалом в 8 лет выполнена прогнозная оценка для трехслойной модели сельскохозяйственной рекультивации. Для обеспечения необходимых гидрогеолого - мелиоративных условий во время внедрения технологий сельскохозяйственной рекультивации нарушенных земель в Западном Донбассе необходимым является применение промывного типа орошения.

Біля однієї третини запасів вугілля в Західному Донбасі залягає під заплавами річки Самара і її приток. Усадка підробленої поверхні шахтних полів призводить до затоплення і заболочування десятків тисяч гектарів заплавних земель. В зону затоплення підпадає значна територія, вкрита лісом, де зростають рідкі, лікарські рослини. Внаслідок інтенсивного розвитку процесів вивітрювання шахтних порід, які залишаються на поверхні, вони стають активними джерелами забруднення довкілля токсикантами. У зв'язку з цим тут і проводяться роботи по рекультивації порушених гірськими розробками заплавних територій [1]. Метою цієї роботи було проведення прогнозної оцінки міграції солей уздовж рекомендованого виробництву тришарового профілю модельного варіанту рекультивації відвалу шахтних порід ПО “Павлоградвугілля”. Перспективи використання результатів епігнозу засолення пов'язані із розробкою подальших заходів оптимізації гідрогеолого-меліоративих умов для рекультивованих земель, що розташовані у північному степу України.

Умови та методи досліджень. Клімат у регіоні Західного Донбасу характеризується як атлантико-контінентальний. Відомо, що в умовах Павлоградського району різниця між середньорічною багаторічною кількістю опадів та фізичним випаровуванням складає + 9 мм, що є достатнім щоб промочити ґрунт до глибини 8 м тобто до рівня залягання капілярної кайми ґрунтових вод [2, 3].

Натурні дослідження розподілу водорозчинних солей за профілем рекультивованих земель проводили на Павлоградському стаціонарі рекультивації порушених земель, який був утворений на поверхні відвалу шахтних порід біля шахти “Павлоградська” на відстані декілька сот метрів від річки Самара.

Схема дослідів на стаціонарі рекультивації порушених земель ДДАУ складалась з варіантів без та з екрануючим шаром лесовидного суглинку: шахтна порода ШП+30 см насипного шару чорнозему (30НШЧ); ШП+50НШЧ; ШП+70НШЧ; ШП+50 см лесовидного суглинку (50ЛС)+30НШЧ; ШП+50ЛС+50НШЧ; ШП+50ЛС+70НШЧ [4].

Надалі, за допомогою рішення рівняння масопереносу Карслоу - Єгера для порівняння з даними 1995 року була виконана прогнозна оцінка засолення штучного профілю або епігноз [5]. Епігноз засолення був прорахований для варіанту: шахтна порода + 50 см лесовидного суглинку + 70 см насипного шару чорнозему (ШП+50ЛС+70НШЧ). Схема сівозміни передбачала вирощування люцерни на протязі 3 років, а потім пшениці, кукурудзи та ячменю. Хімічний склад водної витяжки зразків ґрунту вивчали згідно загальноприйнятих методик.

Результати та обговорення. Дослідження розподілу водорозчинних солей у глибину, дозволили отримати цілу низку даних уздовж модельного профілю варіантів рекультивації порушених земель [6, 7]. Зокрема, відзначено, що у варіанті ШП+50ЛС+70НШЧ зафіксоване найбільше стримування засолення штучного профілю рекультивованих земель. Причину поступу водорозчинних солей з шахтних порід у підорні та орні горизонти штучних профілів рекультивації ми бачимо у їх підтягуванні із капілярної кайми ґрунтових вод, що знаходяться у контакті із відвалом [8]. Для прийнятої на стаціонарі схеми сівозміни балансовим методом провели обчислення швидкості вологопереносу по роках за формулою:

рекультивація водорозчинний сіль меліоративний

V =

де О - опади, мм, В - випаровування, мм, П - водопоглинання (винос вологи з врожаєм сіль-ськогосподарських культур). У розрахунках приймали коефіцієнт водоспоживання для люцерни - 470 м3/т, пшениці - 550 м3/т, кукурудзи та ячменю - 500 м3/т. Винос вологи з врожаєм сільськогосподарських культур розраховували помноженням урожайності культури за кожен рік на коефіцієнт водоспоживання.

Далі для розрахунку коефіцієнту гідродисперсії застосовували формулу

;

де V - швидкість вертикального вологопереносу, м/доб; С2 - засоленість у точці з координатою шахтного відвалу (x, м), С1- мінералізація на відстані 1,2 м від поверхні відвалу. Значення рівню засолення конкретного шару профілю на рік прогнозу знаходили за формулою:

C = cпм (Cв - C0) + C0,

де Cв - засолення шахтної породи у контактній з лесовидним суглинком зоні; C0 - засолення конкретного шару профілю у 1987 році. Розрахунки приведеної мінералізації шарів ґрунту на відстані x - 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1.0; 1,2 м від контактного шару шахтної породи з лесовидним суглинком провели за фундаментальним рішенням рівняння масопереносу згідно Карслоу - Єгера:

cпм = 0,5[erfc + e Vx/D erfc1].

Значення складових формули та 1 знаходили за формулами:

= та 1 = ,

де t - розрахунковий час вертикальної міграції солей (3657 = 2555 діб), n - коефіцієнт об'ємної вологи - 0,28. Для того, щоб згідно балансовому методу вираховувати з потоку підіймаємих солей складову виносу солей, яка незворотньо відчужується з надземною масою сільськогосподарських культур, провели відповідні розрахунки з урахуванням вмісту катіонів та аніонів у рослинах [9]. У середньому, у розрахунку на кожні 10 см з надземною масою рослин за вісім років виносилось 0,33 %. Кінцевий прогноз розподілу солей у порівнянні з експериментальними даними по 1995 року наведений в таблиці.

Таблиця - Порівняння прогнозних і дійсних даних розподілу солей (%) на глибину (см) уздовж профілю рекультивованого відвалу

У цілому, отримана на 1995 рік прогнозна оцінка достатньо близька до реальних даних. Дещо вищий рівень засолення за прогнозними показниками можна пояснити сорбційними властивостями глинистих мінералів ґрунту, лесоподібного суглинку та ін.. Але оскільки ця похибка має досить сталий рівень ( = 0,1- 0,14 %), вона може бути взяти для подальших прогнозних розрахунків засолення ґрунту у цьому випадку.

При вивченні реальної динаміки змін у розподілі солей за даними хімічного аналізу з інтервалом у 8 років у модельних профілях рекультивації було виявлено, що найбільше різняться між собою варіанти з наявністю та відсутністю екрануючого шару лесоподібного суглинку. Відсутність цієї “геомембрани” призводить до швидкого вертикального переміщення та засолення верхніх шарів ґрунту, що контактують з шахтною породою відвалів, яка легко вивітрюється.

Дослідження розподілу водорозчинних солей у глибину за модельними варіантами рекультивації (без та з екрануючим шаром лесоподібного суглинку) підтвердили, що екранування відвалу шахтної породи шляхом нанесення лесоподібного суглинку потужністю 50 „ѓ„}, разом з вищележачим насипним 70 см шаром чорноземної маси, значно стримують засолення штучного профілю.

Перелік посилань

1. Бекаревич Н.Е., КабаненкоВ.П. Сельскохозяйственная рекультивация поймы р.Самары, подрабатываемой шахтами Западного Донбасса // Проблемы оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р. Днепр, СОПС АН Украины, 1992. - С.186-190.

2. Евграшкина Г.П. Влияние горнодобывающей промышленности на гидрогеологические и почвенно-мелиоративные условия территорий Днепропетровск»Монолит», 2003 - 200 с.

3. Масюк Н.Т. Введение в сельскохозяйственную экологию, Днепропетровск, 1989. - 192 с.

4. Масюк М. Т, Харитонов М. М., Лукашенко М. І., Кроїк А. А. Агрогеохімічна оцінка варіантів сільськогосподарської рекультивації у Західному Донбасі. Вісник Дніпропетровського державного університету. №1 -2б 2000. - С. 38-40.

5. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводимость твердых тел: Пер. с англ..- М.:Наука, 1964. - 487 с.

6. Жиленко Н.И. Состояние техногенных эдафотопов рекультивированных земель в Западном Донбассе // Вісн. ДДАУ. - Дніпропетровськ, 2004. - № 2. С.33 - 36.

7. Харитонов М.М. Розподіл токсичних солей та важких металів у профілю варіантів рекультивованих земель Західного Донбасу // Вісн. ДДАУ. - Дніпропетровськ, 2004. - № 1. - С.11 - 14.

8. Кисіль В.Д., Другова О.П., Полупан М.І. Глибоко профільне дослідження вологості в північному степу України”. Вісник с.-г. науки, 1974. - № 3. - С.21

9. Троянова Т.Д. Особенности минерального состава основных кормовых культур Степи Украины. Диссертация на соискание ученой степени к.с.-х.наук., Днепропетровск, 1980, - 155С.

Размещено на Allbest.ru