Способ предотвращения процессов криопланации и термоэрозии
METHOD OF PREVENTING CRYOPLANATION AND THERMO-EROSION PROCESSES

Изобретение относится к области рекультивации нарушенных территорий в условиях Крайнего Севера и может быть использовано для предотвращения растепления многолотнемерзлых грунтов и опасных проявлений процессов криопланации и термоэрозии, а также для укрепления и зашиты грунтовых склоновых поверхностей в районах распростанения многолотнемерзлых грунтов и быстрого восстановления почвенно-растительного покрова на экзогенных участках грунтовых склоновых поверхностей.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение, в котором осуществляют защиту склоновых участков территории от развития опасных экзогенных процессов и создают равномерный травостой с обильной корневой системой, связывающей грунт и образующей дернину посредством покрытия (биомата) представляющего собой полотно, состоящие из двух слоев нетканого биоразлагаемого материала, сшитого на иглопробивной машине. В качестве армирующего слоя, расположенного между слоями используется льняная сетка. Между слоями биомата вшивается травосмесь, адаптированная к условиям Крайнего Севера, и удобрения, содержащие весь спектр необходимых веществ для нормального роста и развития растений (см. Пыстина Н.Б. и др. Совершенствование технологий рекультивации ландшафтов на склонах в условиях Крайнего Севера, Арктика и экология. - 2017. - №2. - с. 27-34).
Недостатком указанного выше технического решения является то, что оно направлено на защиту и восстановление только поверхности склоновых участков и не предусматривает защиту глубинных слоев склона для территорий с наличием многолетнемерзлых пород (ММП), жильных льдов и активным протеканием процессов криопланации.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение является предотвращение процессов криопланации и термоэрозии, воссоздание нарушенных склоновых поверхностей, а также создание условий для термоизоляции многолетнемерзлых грунтов.
Техническим результатом заявленного изобретения является воссоздание нарушенных склоновых поверхностей, защита многолотнемерзлых фунтов от протаивания, препятствование развитию процессов криопланации и термоэрозии путем создания устойчивого многолетнего почвенно-растительного покрова и закрепления поверхностных и глубинных слоев склона, а также термоизоляции многолетнемерзлых грунтов.
Технический результат обеспечивается тем, что в способе предотвращения процессов криопланации и термоэрозии на нарушенном склоновом участке многолетнемерзлых грунтов в период с устойчивыми отрицательными среднесуточными температурами воздуха осуществляют укрепление склонового участка многолетнемерзлых грунтов путем укладки на его дно обойм из геотекстильного материала, заполненных песком, фиксации их на поверхности склонового участка анкерами, после чего сверху упомянутых обойм насыпают слой местного грунта и выравнивают насыпанную поверхность склонового участка, после чего в период с устойчивыми положительными среднесуточными температурами воздуха, на всю поверхность склонового участка укладывают рулоны биомата, состоящего из двух сшитых друг с другом слоев нетканого льняного полотна, между которыми размещен слой льняной армирующей сетки и рекультивант, состоящий из смеси семян многолетних растений, адаптированной к условиям Крайнего Севера, минеральных удобрений и/или органических удобрений, стимулятора роста растений и влагоудерживающих компонентов, затем закрепляют рулоны биомата деревянными колышками или металлическим крепежом, осуществляют присыпку всей поверхности рулонов биомата слоем местного грунта и производят полив водой.
Предлагаемый способ позволяет не только восстанавливать нарушенные склоны с многолетнемерзлыми грунтами, на которых в активной стадии протекают опасные экзогенные процессы, но и остановить их сползание за счет закрепления на дне разрушенного склона каплевидных обойм из геотекстильного материала, заполненных песком. Вместе с этим за счет применения покрытия на льняной основе и образования устойчивого растительного покрова достигается существенный теплоизоляционный эффект, предотвращающий дальнейшее растепление многолетнемерзлых грунтов.
Предлагаемый способ поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана общая схема осуществления заявленного способа на склоновом участке.
На фиг. 2 изображена схема крепления биомата на поверхности склонового участка, имеющей уклон менее 10°;
На фиг. 3 изображена схема крепления биомата на поверхности склонового участка, имеющей уклон от 10° до 25°.
Способ предотвращения процессов криопланации и термоэрозии осуществляется следующим образом.
В период с устойчивыми отрицательными среднесуточными температурами воздуха, который начинается тогда когда в течение одного месяца, предшествующего этому периоду, среднесуточная температура воздуха была ниже 0°С, осуществляют укладку на дно склонового участка каплевидных обойм 1 из геотекстильного материала, заполненных песком. Фиксируют упомянутые обоймы 1 на поверхности склонового участка анкерами 2, представляющими собой пруток стальной 0,8 м (см. фиг. 1).
В качестве геотекстильного материала, из которого изготовлены обоймы, может быть использован отечественный геотекстиль Дорнит, который производится иглопробивным способом из полипропилена.
Сверху обоймы 1 из геотекстильного материала, заполненной песком, насыпают слой местного грунта. При этом упомянутый слой местного грунта 3 насыпают сверху обоймы 1 таким образом, чтобы образовалась ровная поверхность склонового участка, имеющая угол уклона до 25°.
Засыпанную поверхность склонового участка выравнивают и удаляют с нее посторонние предметы (камни, щебень и комки грунта диаметром более 50 мм).
В начале летнего сезона, после схода снежного покрова, в период с устойчивыми положительными среднесуточными температурами воздуха, который начинается тогда когда в течение одного месяца, предшествующего этому периоду, среднесуточная температура воздуха была выше 0°С, на всю поверхность выровненного и подготовленного склона производят укладку рулонов биомата 4.
Биомат 4 выполнен из двух сшитых друг с другом слоев нетканого льняного полотна. Между слоями нетканого льняного полотна размещен слой льняной армирующей сетки и рекультивант.
Упомянутый выше рекультивант, размещенный между слоев нетканого льняного полотна, состоит из смеси семян многолетних растений адаптированной к условиям Крайнего Севера, минеральных удобрений и/или органических удобрений, стимулятора роста растений и влагоудерживающих компонентов.
При этом смесь семян растений для рекультиванта подбирают с учетом территориальных, климатических и гидрографических условий Крайнего Севера. Например, в заявленном изобретении может быть использована травосмесь, содержащая следующие травы: мятлик луговой, кострец безостый, овсяница луговая, овсяница красная и тимофеевка луговая.
В качестве минеральных удобрений, которые входят в состав рекультиванта, могут быть использованы: «Газон-Сити», «Фертика Газонное» и «Нитроаммофоска».
В качестве органического удобрения, которое входит в состав рекультиванта, может быть использован сапропель.
В качестве влагоудерживащих компонентов, которые входят в состав рекультиванта, могут быть использованы влагоудерживающие полимерные абсорбенты. Влагоудерживающие компоненты оказывают скрепляющее действие на поверхностный грунт, позволяют повысить устойчивость откосов и склонов к эрозийным процессам, а также улучшают водный режим почвы.
В качестве стимулятора роста растений, который входит в состав рекультиванта, могут быть использованы гуминовые препараты, например, гуминовый препарат «Росток», который производится из торфа. Гуминовые кислоты торфа стимулируют рост и развитие растений, адаптируют растения к природным и техногенным воздействиям и обладают высокой биологической активностью.
Укладку рулонов биомата осуществляют без натяжения и с плотным прилеганием к грунту, что обеспечивает максимальный контакт корней растений с грунтом. Смежные рулоны биомата располагают внахлест друг к другу и крепят к поверхности слоя местного грунта, насыпанного сверху обоймы с помощью следующих элементов:
- деревянных конических колышков длиной 30 см и толщиной 3 см для мягких грунтов;
- металлическим крепежом (металлическими скобами) длиной более 30 см (2-4 шт./м) для плотных грунтов.
Укладку биомата производят по направлению уклона (сверху вниз) внахлест не менее чем на 15 см. Длина укладываемого куска рулона биомата должна быть на 10-20% длиннее откоса. Более длинный конец должен быть наверху. Верхнюю часть рулона биомата закрепляют в анкерной траншее путем пригрузки местным грунтом. Нахлест краев смежных рулонов биомата выполняют по направлению основного направления ветра и дождевых потоков.
Биомат 4 имеет отверстия для крепления 6 к поверхности слоя местного грунта, насыпанного сверху обоймы из геотекстильного материала (см. фиг. 2 и фиг. 3), расположенные по всей длине рулона биомата 4. Отверстия для крепления 6 расположены параллельными рядами, которые расположены перпендикулярно краям биомата. Расстояние между упомянутыми параллельными рядами равно L. Крайние отверстия 6 параллельных рядов расположены с отступом 15 см от края биомата 4.
При креплении рулонов биомата 4 на поверхности слоя местного грунта, насыпанного сверху обойм из геотекстильного материала, имеющей угол уклона менее 10° (фиг. 2), в каждом параллельном ряду имеются два отверстия для крепления 6. При этом также биомат 4 имеет расположенное посередине между упомянутыми параллельными рядами отверстие для крепления 6, которое расположено на равном удалении S от отступов от края биомата и на расстоянии L/2 от каждого из рядов.
При креплении биомата 4 на поверхности, имеющей угол уклона от 10° до 25° (см. фиг. 3), в каждом параллельном ряду имеются три отверстия для крепления 6. При этом также биомат 4 имеет расположенный между упомянутыми параллельными рядами средний ряд отверстий для крепления 6, который имеет два отверстия для крепления 6 и расположен параллельно упомянутым рядам. При этом отверстия для крепления 6 упомянутого среднего ряда расположены на расстоянии L/2 по вертикали от одного из рядов и на расстоянии S/2 от отступов от края биомата 4.
После закрепления рулонов биомата 4 осуществляют присыпку всей их поверхности слоем местного грунта 5. Отсыпка предотвращает излишнее испарение влаги с поверхности, создает благоприятную среду для протекания процессов разложения. Высота грунтового слоя над покрытием - не более 5 см.
2
После отсыпки производят полив всего участка водой. Ориентировочный расход воды - не менее 20 л/м. Объем полива корректируют исходя из климатических и погодных условий. С целью ускорения появления всходов обеспечивают регулярный полив до появления травостоя.
Сам биомат и создаваемый с его помощью устойчивый многолетний почвенно-растительный покров позволяют надежно скрепить поверхность, предотвратить размывы и эрозионные процессы, а также способствовать теплоизоляции многолетнемерзлых грунтов от сезонных колебаний температур.
Обоймы, закрепленные анкерами в теле насыпи, позволяют предотвратить сползание насыпи.
Кроме того, применение полностью разлагаемого биомата на льняной основе позволяет в кратчайшие сроки восстанавливать растительный покров и создавать благоприятные условия для развития корневой системы, которая связывает грунт, образуя прочную дернину. Последняя, обладая высокой механической прочностью, будет препятствовать деградации и проявлениям опасных экзогенных процессов.
Также при использовании заявленного способа достигается следующее:
- экологическая стабильность;
- безопасность и бесперебойная работа инженерных объектов, вблизи которых развиваются опасные экзогенные процессы криопланации и термоэрозии;
- минимизация затрат на ремонт сооружений;
- ликвидация аварийных ситуаций;
- восстановление нарушенных территорий;
- вовлечение восстановленных территорий в пользование коренного населением Крайнего Севера для выпаса оленьих стад.
При осуществлении заявленного способа предотвращается активизация и развитие процессов криопланации и термоэрозии, которые происходят в результате растепления многолетнемерзлых грунтов или вытаивания пластовых льдов при освоении территорий Крайнего Севера.