СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ЗЕМЕЛЬ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ
METHOD OF LAND DRAINAGE IN PERMAFROST ZONE

Изобретение относится к мелиорации, в частности к способам осушения земель, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, преимущественно с льдистыми (просадочными) грунтами. Способ предназначен для проведения осушительных мелиораций сельскохозяйственных земель, особенно, при реконструкции деградируемых и заброшенных заболоченных осушительных систем, а также для осушения участков, предназначенных для рекреационных, строительно-хозяйственных, лесохозяйственных целей и т.п.
Известен способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий отвод в открытые каналы поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод [Система земледелия Магаданской области. Магадан: Магаданское кн. изд-во, подписан к печати 25.03.1983. - с.42-48] (аналог).
Известный способ не обеспечивает необходимый уровень осушения. Это обусловлено тем, что при осушении по известному способу при выравнивании кавальеров на поверхности почвы создается дополнительный слой, за счет которого возрастает термическое сопротивление в приканальной полосе, препятствующее оттаиванию почвогрунтов в этих местах. В результате уменьшения глубины сезонного оттаивания тепловые просадки в этих местах меньше, чем на остальной территории, поэтому для межканальной полосы характерен вогнутый профиль, т.к. вблизи каналов формируются повышения (барьеры) поверхности почвы и мерзлых почвогрунтов, препятствующие движению поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод, способствуя застою избыточных вод на осушаемой территории.
Известен способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий проходку максимально приближенных друг к другу линейных выемок, между которыми укладывают кавальеры [Патент РФ №1762436, кл. Е02B 11/00. Опубл. бюл. избр. 15.12.95 №45-46, 1993] (аналог).
Известный способ недостаточно эффективен для осушения земель на слабоуклонной и, особенно, безуклонной местности, т.к. его применение не увеличивает уклоны водоотводящих поверхностей (дневной и мерзлоты), т.е. не обеспечиваются благоприятные условия сброса избыточной влаги в каналы.
Наиболее близким по технической сущности является способ осушения торфяников в зоне многолетней мерзлоты, включающий формирование уклонов дневной поверхности осушаемой территории и мерзлоты, превышающих таковые в исходном состоянии, и отвод по ним избыточной влаги в открытые осушительные каналы поверхностных и грунтовых вод путем смещения верхней части торфяника по направлению от осушительных каналов с уменьшением слоя торфа по мере приближения к ним [авт. свид. №1189936, опубл. 07.11.85, бюл. изобр. №41, 1985, кл. Е02В 11/00] (прототип).
Известный способ ограничен в применении осушением только торфяников, и его реализация требует значительных материальных затрат на выполнение большого объема земляных работ по перемещению и укладке торфяного слоя, что приводит к нарушению почвенного слоя и растрачиванию почвенных ресурсов.
Решаемые задачи:
- расширение области применения;
- повышение экологичности технологии осушения;
- повышение плодородия почв и проходимости техники за счет проведения комплексных гидротермических мелиораций почвогрунтов;
- снижение объемов земляных работ и материальных затрат;
- предотвращение термокарстовой просадки поверхности после проведения осушительных работ (в период эксплуатации участка).
Технический результат. Вне зависимости от целевого назначения (сельскохозяйственного, строительного или рекреационного и.т.п.) предлагаемый способ обеспечивает быстрый сброс избыточной влаги с осушаемого участка, ликвидирует и предотвращает новообразование оглеения почвогрунтов для территории со слабоуклонным и даже равнинным рельефом. Достигается положительный технический результат при осуществлении предлагаемого способа.
Сущность его заключается в том, что на осушаемых землях в зоне многолетней мерзлоты формируют уклоны дневной поверхности и мерзлого водоупора, превышающие таковые в исходном состоянии, и отводят по ним поверхностные и грунтовые воды в открытые осушительные каналы. Для чего в направлении от осушительных каналов нарезают сеть борозд с увеличением глубины по мере приближения к ним, причем борозды нарезают максимальной глубиной в устьях (бортах осушительных каналов), минимальной - в наиболее удаленной части. После этого выстаивают осушаемую территорию для избирательного провоцирования тепловых просадок дна борозд и поверхности почв полосы влияния. Так, по мере увеличения глубины борозд возрастают и тепловые просадки в том же направлении, т. е. формируются дополнительные необходимые уклоны дна и поверхности почвы в зоне влияния борозд, а также мерзлоты под ними. Таким образом, формирование уклонов водоотводящих поверхностей, превышающих таковые в исходном (до начала реализации способа) состоянии, а также увеличение водопроводимости талого слоя после ликвидации оглеения и обеспечивают быстрый сброс избыточной влаги с осушаемой территории как в процессе осушения, так и в период эксплуатации.
С целью повышения эффективности осушения сильно заболоченных участков с контрастным микрорельефом сеть борозд нарезают по всей поверхности осушаемой территории через интервалы, равные их ширине. При нарезке сплошной сети борозд тепловой эффект протаивания почвогрунтов распространяется и на целики, поэтому здесь формируются близкие по величине уклоны дна борозд и почвы, а также мерзлоты под дном борозд и целиков.
Для упрощения рекультивации и повышения эффективности осушения участков разработки торфа после осушения залежи бороздами удаляют верхнюю часть осушенного торфа с увеличением толщины слоя по мере приближения к каналам, а при необходимости дальнейшей добычи торфа операции по предлагаемому способу повторяют.
В случае использования всей или части осушаемой территории без борозд (например, для сельскохозяйственных, рекреационных и других целей) после создания необходимых дополнительных уклонов водоотводящих поверхностей смещают кавальеры в борозды.
Для ускорения сброса избыточных вод в каналы за счет создания дополнительных уклонов (большей выпуклости дневной поверхности и мерзлоты) смещают предварительно измельченный органический материал напочвенных покровов (кочки, мох, очес, кустарнички) и/или почвогрунты кавальеров, вынутые при проходке каналов, в направлении от каналов с уменьшением слоя по мере приближения к ним. Укладка органического материала (кустарничков, кочек, мха, очеса) с увеличением его толщины в центральной части межканальной полосы способствует уменьшению глубины сезонного протаивания и снижению или полному предотвращению тепловых просадок поверхности в этих места. Данный прием позволяет создать более выпуклый профиль водоотводящих поверхностей, т.е. улучшение дренажа избыточной влаги.
Для достижения необходимого уровня осушения за счет увеличения уклонов дневной поверхности и мерзлоты, а также для повышения водопроводимости почвогрунтов, после первого раза реализации способа, операции осушения по предлагаемому техническому решению повторяют.
С целью повышения эффективности осушения мелкозалежных торфяников с мощностью торфа менее максимальной глубины борозд за счет активизации интенсивности протаивания мерзлых почвогрунтов при увеличении доз внесения минеральных добавок в торф смещают кавальеры в борозды с переворотом. В зависимости от условий осушения единичные, или каждый второй, или несколько подряд, или все кавальеры укладывают в борозды с переворотом.
Для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения земель заканчивают выдерживание осушаемой территории при достижении мощности сезонно-талого слоя не менее глубины сезонного протаивания в период эксплуатации и смещают кавальеры в борозды.
Предлагаемый способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты обеспечивает при минимуме материальных затрат и без нарушения почворастительного слоя провести быстрый сброс избыточной влаги, причем одновременно с процессом осушения земель почвогрунты подвергаются комплексной гидротермической мелиорации. В результате существенного улучшения теплового режима и физико-химической обстановки (ликвидации оглеения) в почвогрунтах значительно возрастает плодородие почв, тепловая устойчивость поверхности и проходимость техники, что очень важно при использовании территории для сельско- и лесохозяйственных целей. Способ применим также для ускоренного осушения заболоченных или избыточно увлажненных площадок в зоне многолетней мерзлоты, предназначенных для строительства различных объектов и территории отвода под населенные пункты, сооружения, преимущественно, линейные (трубопроводов, дорог, ЛЭП и т.д.), как в процессе строительно-хозяйственных работ, так и в период их эксплуатации.
Наиболее рационально применение способа при освоении земель по так называемой ландшафтной технологии мелиорации земель и создании при этом долголетних луговых угодий.
Способ поясняется чертежом.
На чертеже изображен избыточно увлажненной участок зоны многолетней мерзлоты с открытыми каналами, осушаемый по предлагаемому способу. Показан поперечный разрез межканальной полосы с исходными водоотводящими поверхностями почвы (1), и мерзлого водоупора (2), и открытыми осушительными каналами (3). На схеме изображено состояние участка в конце теплого периода при максимальным протаивании грунтов, когда граница (2) подвижного мерзлого водоупора и верней части многолетнемерзлых грунтов (2) совпадает. В почвогрунтах нарезают по направлению от каналов (3) сеть борозд с увеличением их глубины по мере приближения к ним. В центре межканальной полосы глубина борозд минимальная (на чертеже - нулевая), а в борту (устье борозд) каналов (3) - максимальная, как правило, близкая к мощности сезонно-талого слоя. Кроме прямого назначения ускорение сброса избыточных вод, увеличение глубины борозд приводит к возрастанию теплового потока вглубь, в результате чего усиливаются протаивание и тепловые просадки в этом же направлении многолетнемерзлых пород, содержащих линзы и прослои льда. Выстаивание осушаемой территории в летний период приводит к последовательному возрастанию глубины сезонного протаивания под бороздами и полосами влияния по мере увеличения их глубины, т.е. опусканию водоотводящей поверхности мерзлоты (6) и дна борозд (4а и 4в) по мере приближения к каналам. Так, за счет неравномерного таяния многолетнемерзлых грунтов, сопровождающихся избирательным провоцированием их тепловых просадок, уклоны водоотводящих поверхностей дна борозд (4в) и мерзлоты (6) существенно превышают соответствующие исходные уклоны поверхностей - (4а и 2), причем приращение уклонов поверхности мерзлоты значительно больше уклонов дна борозд.
При создании необходимых уклонов водоотводящей поверхности мерзлоты начинает «работать» дополнительный эффект осушения за счет так называемой посткриогенной макропористости, которая увеличивает проницаемость протаивающих грунтов нередко на порядок и более [Пугачев А.А., Ухов Н.В. Роль циклов промерзания оттаивания в генезисе почв Северо-Востока. // Тезисы докладов Межд. Конф. "Ритмы природных процессов в криосфере Земли" 10-15 мая, 2000 г., - Пущино, с.150-151]. Однако сохранность макропор определяется степенью оглеения, поэтому почвогрунты с сильной степенью оглеения слабопроницаемы, а при их оттаивании макропоры от вытаявших прослоек и линз «охлопываются», т.е. быстро заплывают. Результаты исследований на опытном полигоне свидетельствуют, что практически непроницаемые оглеенные супеси с коэффициент фильтрации (Кф) менее 0,01 м/сут после нарезки каналов с укладкой почвогрунтов на поверхность почвы и выстаивания территории (проведение гидротермических мелиорации) существенно повысили фильтрационные свойства (Кф=0,4-0,9 м/сут). Помимо ускорения сброса избыточной вод нарезка борозд существенно улучшает гидротермический режим кавальеров (снижает влажность почвогрунтов в 1,3-1,8 раза, увеличение температуры в 1,2-2,0 раза). В результате этого повышается плодородие почв, улучшаются агрофизические (структура, гранулометрический (микроагрегатный) состав, порозность и др.) и некоторые агрохимические характеристики почв (повышение рН, степени насыщенности основаниями, преобладание окислительной обстановки). Характерно, что в результате оптимизации процессов трансформации органического вещества состав гумуса лучше, уже соотношение C:N, а доля гуминовых кислот, связанных с кальцием, устойчивыми полуторными окислами, возрастает [Оганесян А.Ш., Ухов Н.В. Аккумуляция и трансформация органических и органоминеральных веществ в нативных и окультуренных ландшафтах Магаданской области. // Тезисы докладов Межд. конф. "Аккумуляция и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли" 1-5 июня, 2001 г. - Пущино. - с.144-145.]
Ликвидация оглеения почвогрунтов кавальеров и полосы между бороздами коренным образом улучшает условия фильтрации грунтовых (надмерзлотных) вод и в дальнейшем, например, при кратковременном избыточном увлажнении. В таких условиях грунтовые (надмерзлотные) воды в направлении наименьшего сопротивления или максимального коэффициента фильтрации, не задерживаясь, стекают в каналы по макропорам (полостям параллельным ее поверхности и расположенным выше границы мерзлоты), оставшимся при вытаивании прослоев и линз льда.
В период осушения большое количество избыточной влаги от атмосферных осадков и вытаявшего льда беспрепятственно отводится по дну борозд (4), уклоны которых существенно превышают таковые поверхности почвы (1). Избыточная влага, содержащаяся в кавальерах (5), беспрепятственно стекает в борозды, что способствует быстрой аэрации почвогрунтов кавальеров и ликвидации оглеения при этом. В случае использования участка с полностью или частично ликвидированными бороздами (например, сельхозугодий), после смешения кавальеров в борозды, уклоны водоотводящей дневной поверхности участка осушаемого участка (7) также значительно превышают исходные уклоны (2).
Для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения выдерживают осушаемую территорию до достижения глубины сезонного протаивания не менее величин, обеспечивающих предотвращение термокарстовых просадок в период эксплуатации, и смещают кавальеры в борозды. Верхняя граница многолетнемерзлых грунтов после смещения кавальеров в борозды при этом несколько поднимается из положения (6) в положение (8), тем самым обеспечивая некий запас устойчивости поверхности от возможных тепловых просадок. Так, прослойка мерзлого грунта, из которой избыточный лед уже вытаял между поверхностями (6) и (8), обеспечивает предотвращение тепловых (термокарстовых) просадок поверхности после проведения осушительных работ по предлагаемому способу.
Использование данного способа при осушении заболоченных земель в зоне вечной мерзлоты со слабонаклонным и даже равнинным рельефом позволяет ускорить сброс избыточных грунтовых вод и предотвращает их вторичное заболачивание.
Совокупность существенных признаков (нарезка борозд по направлению от осушительных каналов с увеличением их глубины по мере приближения к ним до максимальных в борту каналов, вытаивание территории до образования необходимых уклонов) неизвестна из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «новизна». Сущность предлагаемого способа, включающая увеличение тепловых просадок по мере возрастания глубины борозд, явным образом не следует из уровня техники, т.к. из него не выявлено выше указанное влияние на достигаемый технический результат. Новое свойство объекта - совокупность признаков отличает от прототипа заявляемое изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Пример. В избыточно увлажненной зоне, на побережье Охотского моря Магаданской области, на четырех клетках (межканальных полосах) реконструируемой осушительной системы проводились работы по осушению земель по известному (прототип) и предлагаемому способам. Часть осушительной системы, на которой проводились опытные работы, характеризовалась следующими параметрами: мощность торфа около 55 см, уклоны местности 0,008-0,009, тепловая просадочность многолетнемерзлых грунтов 35 см на 1 м оттаявшего слоя. На всех участках были отрыты открытые каналы по горизонтально-продольной схеме осушения. Глубина каналов 1,3-1,4 м, расстояние между каналами 50 м. Торф подстилался мелкозернистым песком. Кавальеры почво-грунтов существующих каналов, построенные по традиционной технологии осушения (способ-прототип), разравнивали в приканальной полосе шириной 10-15 м. На рассматриваемой части осушительной системы в результате этого поперечный профиль межканальных полос стал вогнутым с уклонами от каналов к центру межканальной полосы 0,004. По этой причине сброс избыточных вод в осушительные каналы затруднен и вся осушительная системы сильно заболочена и выведена из севооборота для реконструкции. Глубина сезонного оттаивания (глубина залегания многолетнемерзлых пород) составляет от 63-65 см (ср. 64 см) у каналов и до 68-72 см (70 см) в центральной части межканальных полос.
В конце августа на всех опытных участка проводились опытные работы в производственных масштабах по предлагаемому способу и способу-прототипу.
Глубина сезонного протаивания у каналов к этому времени составляла 61-62 см.
На первой клетке, занятой сенокосными угодьями, произрастали местные многолетние злаковые травы, однако в связи со вторичным заболачиванием началась их деградация, заготовка сена здесь производилась вручную, что сопряжено с большими трудностями. Для центральной части межканальных полос были характерны многочисленные замкнутые понижения термокарстового происхождения с глубиной до 20-25 см. После реконструкции планировалось использовать данную территорию под улучшенные сенокосы. Для этого нарезали сеть борозд от термокарстовых понижений к каналам. Борозды нарезали болотно-кустарниковым плугом ПБН-100 с увеличением их глубины по мере приближения к каналам. У каналов борозды нарезали на всю мощность сезонно-талых почвогрунтов (61-62 см), а в замкнутых термокарстовых понижениях, расположенных на расстоянии 15-19 м (ср. 17 м), с глубиной 20-25 см они выклинивались. Пласты вспашки укладывались на поверхность почвы по методу вразвал. При такой технологии осушительных работ по предлагаемому способу сеть борозд состоит из линейных выемок шириной 2 м и глубиной от нуля на дне понижений до 61-62 см у каналов, вдоль границы которых уложены пласты-кавальеры переменной толщины. После нарезки борозд начинался интенсивный сброс избыточных поверхностных вод из термокарстовых понижений по бороздам вспашки, что благоприятствовало процессу осушения клетки на следующий год. С наступлением теплого периода поверхностные (талые и дождевые) воды беспрепятственно стекали по бороздам в каналы, а при установлении положительных температур воздуха на дне борозд началось протаивание многолетне-мерзлых пород с просадкой дна каналов, а от их бровки постепенно распространялось далее. К концу теплого периода граница просадок поверхности выходила за пределы пластов-кавальеров. Начиная со второй половины теплого периода, начинался процесс дренирования грунтовых (надмерзлотных) вод почвогрунтов понижений. Избыточные грунтовые воды, содержащиеся в почвогрунтах понижений, надмерзлотным стоком фильтровались в оттаивающих грунтах под дном борозд в осушительные каналы. К концу теплого периода этот процесс возрастал по мере увеличения оттаивания грунтов, в результате этого формировались уклоны водоотводящих поверхностей дна борозд и мерзлоты в сторону каналов. К началу сентября глубина сезонного протаивания у каналов составляла 152-154 см (ср. 153 см). Приращение глубины сезонного протаивания (понижение верхней границы многолетнемерзлых пород) у канала равно разности 153 см - 64 см=89 см, средние просадки при этом составляли 0,89 м×35 см/м=32 см. Таким образом, с учетом обратных уклонов до реализации способа (0,004) уклоны дна борозд в сторону осушительных каналов составили 0,013-0,017 (ср. 0,15), а поверхности мерзлоты под каналами - 0,065-0,083 (ср. 0,073). В результате осушительных работ по предлагаемому способу были осушены замкнутые понижения в центральной части межканальной полосы, а также улучшен дренаж всей территории, что благоприятствовало экологическим условиям роста трав и продуктивности лугов.
Для ускорения сброса избыточной влаги на более увлажненных местах борозды сохраняли, при этом пласты-кавальеры использовались в качестве питомника. С целью восстановления и поддержания продуктивности ранее заболоченных лугов, занятых изреженным травостоем местных многолетних трав, кавальеры-пласты уже в период осушения засевали высокоурожайной смесью местных многолетних трав (вейник Лангсдорфа, колосняк тростниковидный, арктагростис тростниковидный и т.п.). На хорошо дренированных участках осушаемой клетки кавальеры сместили в борозды. На месте борозд сформировались пологие ложбины глубиной до 35 см, которые служат дренами грунтовых (надмерзлотых) и поверхностных вод. Для повышения эффективности дренирования грунтовых (надмерзлотных) вод пласты-кавальеры смещали с переворотом. В результате этого на поверхности ложбин залегал минеральный грунт (мелкозернистый песок) с увеличением мощности по направлению к каналам от нуля до 8 см. Нанесение минерального грунта на поверхность торфа привело к резкому возрастанию интенсивности протаивания органо-минеральных грунтов, особенно в приканальной полосе, где сохранились барьеры (возвышения) из-за недостаточно разровненных почвогрунтов кавальеров, вынутых из каналов, которые отчасти препятствуют сбросу поверхностных и грунтовых вод. За счет нанесения (припашки) слоя мелкозернистого песка, подстилающего торф, обеспечиваются более благоприятные условия дренажа грунтовых (надмерзлотных) вод в каналы в течение всего теплого периода.
На второй клетке проводились работы с целью комплексирования осушения торфа при его добыче и рекультивации земель. На клетке предусматривалась разработка (добыча) верхней части торфа на ее территории с последующим использованием ее под пахотные угодья. При решении первого круга задач верхнюю часть торф осушали с целью проветривания и ликвидации оглеения. Для этого создавали сеть борозд из линейных выемок, расположенных через интервалы, равные их ширине, путем вспашки болотно-кустарниковым плугом ПБН-75 через интервалы, равные ширине захвата плуга (0,75 м), с укладкой перевернутого пласта на естественную поверхность. Глубина борозд возрастала по мере приближения к каналам, причем наибольшая их глубина у каналов - 55 см, минимальная - в центре межканальной полосы (на расстоянии 25 м от каналов), равная нулю. Здесь в связи с избирательным провоцированием таяния льдистых (просадочных) многолетнемерзлых грунтов под влиянием борозд различной глубины происходило формирование уклонов мерзлого водоупора и дневной поверхности в сторону каналов. К концу июля глубина сезонного протаивания у каналов составляла 112-115 см (ср. 113 см), в центре межканальной полосы - 52 см. К этому времени на межканальной полосе сформировались значительные уклоны дна борозд (поверхности почвы целиков) - 0,028, мерзлоты - 0,0324 в сторону, что обеспечивало благоприятные условия для сброса избыточной влаги по дну борозд в каналы и осушение торфа между бороздами (целики, кавальеры) с ликвидацией в них оглеения. После этого бульдозером смещали осушенную верхнюю часть торфа в центр межканальной полосы, погрузчиками нагружали в транспортные средства и увозили за пределы осушаемой территории. Максимальное снятие торфа составило у каналов 45 см, минимальное - нулевое - в центральной части межканальной полосы.
После удаления верхней части торфа уклоны поверхности межканальной полосы в строну осушительных каналов составили 0,02, поверхности мерзлоты 0,027. На некоторых участках клетки в связи с добычей торфа и термокарстовыми просадками на поверхности образовались неглубокие понижения, в которых после дождей скапливалась вода, поэтому вновь повторяли операции по предлагаемому способу. Для этого в направлении от каналов нарезали борозды через интервалы, равные их ширине, с уменьшением глубины по мере приближения к ним. С начала августа до средины сентября продолжался процесс осушения, включающий сброс «вековых» запасов избыточной влаги и формирование дополнительных уклонов поверхности участка и мерзлого водоупора. Так, за счет увеличения глубины протаивания грунтов по мере уменьшения мощности теплоизолирующего слоя торфа и глубины борозд в том же направлении (к каналам) активизировались просадки поверхности с формированием дополнительных уклонов поверхности участка и мерзлоты. В середине сентября до наступления морозов в местах нарезки борозд смещали кавальеры в борозды, после чего проводили дискование клетки в два следа дисковыми боронами и окончательно выравнивали остаточный микрорельеф длиннобазовыми планировщиками.
На третьей и четвертой клетках проводили осушительные работы по предлагаемому способу и способу-прототипу для сравнения их эффективности. Работы начали производить после уборки сена. Заболоченные луговые угодья на обеих клетках после реконструкции предлагалось использовать в качестве сенокосов коренного улучшения.
В конце августа на третьей клетке от каналов нарезали борозды болотно-кустарниковым плугом ПБН-100 через интервалы, равные их ширине (100 см), с увеличением глубины каналов по мере приближения к ним. Борозды нарезали с укладкой пласта на поверхность почвы через интервалы, равные 100 см. Глубина борозд изменялась от нуля в центре межканальной полосы до 60 см. Сброс избыточной влаги, образуемой атмосферными осадками и, частично, от таяния льда из многолетнемерзлых грунтов по бороздам на участках происходил весьма интенсивно до полного промерзания грунтов. На следующий год клетку выстаивали для избирательного провоцирования тепловых просадок многолетнемерзлых грунтов.
Динамика протаивания просадок и формирования уклонов водоотводящих поверхностей опытного участка (поверхности почвы) и мерзлого водоупора при осушении земель известным (прототип) и предлагаемым способами отражены в таблице (приведены величины (параметры) на конец теплого периода).
3 клетка (заявляемый способ)
4 клетка (способ-прототип)
Глубина мерзлоты (средн.), см
Тепловые просадки (средн.), см
Уклоны к каналам (средн.)
Глубина мерзлоты (средн.), см
Тепловые просадки (средн.), см
Уклоны к каналам (средн.)
канал
центр
канал
центр
почвы
мерзлот.
канал
центр
канал
центр
почвы
мерзлот.
До опыта
64
70
0
0
-0,004
-0,007
64
72
0
0
-0,004
-0,007
В конце опыта
153
72
32
1
0,012
0,05
80
63
5
0
0,018
0,028
Эксплуатация
75
70
32
1
0,012
0,0144
75
63
5
0
0,020
0,0264
В начале сентября пласты вспашки (кавальеры) смещали обратно в борозды. В наиболее заболоченных местах межканальной полосы для повышения эффективности осушения за счет увеличения коэффициента фильтрации (водопроводимости) и ускорения сезонного протаивания торфа с минеральными добавками пласт-кавальер смещали с переворотом. В приканальной полосе, на которой располагались недостаточно разровненные кавальеры, минерализация торфа позволила снизить неблагоприятное влияние барьеров (плоских валов) на пути движения поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод в каналы. После этого культурным плугом под углом 45° проводили перекрестную вспашку с последующим боронованием дисковыми боронами.
Данные таблицы свидетельствуют, что реализация предлагаемого способа обеспечивает необходимые уклоны поверхности почвы и мерзлого водоупора. Осуществление же других операций, включая укладку измельченного органического материала напочвенных покровов с увеличением толщины слоя к центру межканальной полосы, переворот (в зависимости от условий) всех, нескольких или каждого второго пласта-кавальера вспашки увеличивают уклоны водоотводящих поверхностей и создают более выпуклый поперечный профиль межканальной полосы, тем самым способствуя повышению эффективности осушения. Например, на наиболее заболоченной части клетки с развитыми напочвенными покровами (мох, очес, кочки, кустарнички) на следующий год после смещения кавальеров в борозды в начале теплого периода луга измельчали фрезерными орудиями (типа ФБН), затем перемещали бульдозерами и укладывали с уменьшением слоя по мере приближения к каналам. Измельченные напочвенные покровы укладывали с уменьшением толщины от нуля в приканальной полосе до максимальных значений (12 см) к центру, что позволило создать более выпуклый поперечный профиль с дополнительными уклонами поверхности участка и мерзлого водоупора в сторону каналов (0,005). При сохранении всех остальных параметров уклоны поверхности почвы и мерзлоты возросли по сравнению с предыдущими и составили 0,0125 и 0,0149 соответственно (см. таблицу).
На четвертой клетке осушительные работы проводились по способу-прототипу. Перед началом земляных работ проводилось дискование в 2 следа, после чего смещали верхнюю часть торфа от каналов с уменьшением мощности слоя по мере приближения к ним. Максимальная толщина снимаемого слоя торфа у канала - 25 см, на расстоянии 12,5 м она равнялась нулю, а к центру межканальной полосы увеличивалась до 25 см. В связи с большими объемами земляных работ по смещению и выравниванию торфа осушительные операции проводились в течение длительного времени (более половины теплого периода). Почворастительный слой в результате осушительных работ был разрушен - участок заново засевали многолетними травами.
Способ может быть многократно воспроизведен при осушении земель в зоне многолетней мерзлоты с получением технического результата, заключающегося в улучшении агрономических свойств почвогрунтов, повышении его экологичности и экономичности.
Таким образом, реализация предлагаемого способа свидетельствует об его осуществимости, достижении решаемых задач и получении положительного технического результата. Простота осуществления способа позволяет получить положительный технический эффект при использовании территории для различных целей (сельскохозяйственных, рекреационных и строительно-хозяйственных и т.п.).
Источники информации
1. Система земледелия Магаданской области. Магадан: Магаданское кн. изд-во, подписан к печати 25.03.1983. - с.42-48 (аналог).
2. Патент РФ №1762436, кл. Е02B 11/00. Опубл., бюл. избр. 15.12.95. №45-46, 1993 (аналог). Авт. свид. №1189936, опубл. 07.11.85, бюл. изобр. №41, 1985, кл. Е02В 11/00 (прототип).
3. Пугачев А.А., Ухов И.В. Роль циклов промерзания оттаивания в генезисе почв Северо-Востока. // Тезисы докладов Межд. Конф. "Ритмы природных процессов в криосфере Земли" 10-15 мая, 2000 г., - Пущино, с.150-151].
4. Оганесян А.Ш., Ухов Н.В. Аккумуляция и трансформация органических и органоминеральных веществ в нативных и окультуренных ландшафтах Магаданской области. // Тезисы докладов Межд. конф. "Аккумуляция и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли" 1 - 5 июня, 2001 г. - Пущино. - с.144-145.