Рекультивация выработанных торфяников

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ

Введение

В связи с увеличением площади нарушенных земель, рекультивация стала неотъемлемой частью охраны и воспроизведения ресурсов.

Цель: преобразование нарушенных природно-территориальных комплексов, рекультивация выработанных торфяников и передача их землепользователям, осуществляется по технорабочему проекту.

§1. Анализ природных условий

Объект располагается в Тверской области. Климат района континентальный. Среднегодовая температура воздуха +3°С; самый жаркий месяц - июль (tср=+17,8°С; tmax=+36°С), самый холодный месяц - январь (tср=-9,5°С; tmin=-33°С). Осадки - 700 мм в год, испарение 540 мм в год. Коэффициент естественного увлажнения Кувл=1.3, то есть данный объект находится в зоне избыточного увлажнения.

Зональные почвы - дерново - подзолистые. Среди них встречаются болотно - торфяные и торфяные залежи. Торфяные залежи на болотах используют для топлива в промышленности и сельском хозяйстве, а также в фармакологии.

Общая площадь рассматриваемого объекта (торфяного месторождения) разрабатывается фрезерным способом и составляет 800 га. Его разработка разделена на 4 очереди. В настоящее время разработка ведется на второй очереди. Разработка торфяников первой очереди подлежит рекультивации (100 га). Рельеф дна выработанных торфяников характеризуется чередованием блюдцеобразных понижений, образующих после выработки сильно выраженный рельеф много бессточных канав и ям, заполненных водой, встречаются насыпи бывших узкоколейных дорог. Уровень грунтовых вод находится на глубине 0.1 - 0.2 м. Грунтовые воды формируются при участии атмосферных осадков, оттока воды из торфяников, а также за счет поверхностного и грунтового подтока с прилегающих территорий.

§2. Направление использования выработанного торфяника

Направление использования выработанного торфяника определяется, по геоморфологическим условиям образования торфяного болота, согласно следующим рекомендациям:

Таблица 1

Геоморфологическая группа	Направление использования площади после выработки торфа
1.Склон надпойменных террас и староречий.	С/х использование.
2. Сточные котловины, пойменно-притеррасные равнины.	Многоцелевое использование (преимущественно с/х).
3. Бессточные котловины.	Водохозяйственное использование.
4. Неглубокие междуречья и впадины.	Лесохозяйственное использование.

На основе геоморфологического сравнения заключаем: данное торфяное месторождение относится ко второй геоморфологической группе, поэтому всю площадь выработанного торфяника в первую очередь будем использовать после рекультивации в с/х целях с выращиванием культурно-зерно-кормового севооборота (без озимых).

§3. Техническая рекультивация

Анализ природных условий показывает, что переувлажнение происходит за счет атмосферных осадков, притока грунтовых вод с водосброса и высоких уровней паводковых вод в водоприемнике. Тип водного питания смешанный, УГВ залегает близко, подстилающие торф грунты хорошо водопроницаемы, следовательно, тип водного питания - грунтовый аллювиальный. Исходя из этого, выбираем метод и способ осушения. Для данного объекта методами осушения являются: понижение УГВ, регулирование поверхностного стока и защита от паводковых вод. В качестве способа осушения применяем устройство открытой осушительной сети с механической откачкой дренажных вод из пруда-накопителя в водоприемник. Для защиты участка от затопления проектируем дамбу, а для перехвата поверхностных и грунтовых вод с водосбора - нагорно-ловчие каналы, а регулирующая сеть проектируется в виде открытых дрен-осушителей. Расстояние между ними определяется расчетом. Для проектирования расчета осушительной системы главное значение имеет минимальная необходимая норма осушения в критические периоды, обеспечивающая нормальное развитие с/х культур и механизацию полевых работ. В условиях нечерноземной зоны - это весенний предпосевной период и период летне-осенних паводков.

Расстояние между открытыми дренами определяется по формуле С.Ф. Аверьянова:

Принимаем В=50м,

Где б - коэффициент висячей дрены.

K - приведенный коэффициент фильтрации слоя мощностью:

t+S=1.3+2.5=3.8 м

Hg - действующий напор, ;

Hк - напор в конце расчетного периода, ;

Hг - глубина УГВ в конце расчетного периода;

а - норма осушения;

Hг = а = 0.6 м;

Hк = 1.3 - 0.6 = 0.7 м;

t - глубина дрены, t = 1.3 м;

Hн - начальный напор, который может быть больше глубины дрен (УГВ ниже поверхности земли);

Hн = t + Hв = 1.3 + 0.01 = 1.31 м;

Hg = 0.5(1.31 + 0.7) = 1.005 м;

S - расстояние от дрены до водоупора, S = 2.5 м;

d - расчетный диаметр дрен, d = 0.5·b + h;

b - ширина дна дрен, b = 0.4 м;

h - наполнение канала в межень, h = 0.2 м;

d = 0.5·0.4 +0.2 = 0.4 м;

q - среднесуточный приток воды за расчетный период

Hp - расчетная высота слоя воды с заданной обеспеченностью, который должен быть отведен за расчетный период;

Hв - слой воды, Hв = 0.01 м;

µ - приведенный коэффициент водоотдачи;

?H0 - осадки, выпадавшие за расчетный период, ?H0 = 0.01 м;

е - суточный слой испарения за расчетный период, Т = 10сут

е = 0.001 м/сут;

Нр = 0.01 + 0.08 · 0.6 + 0.01 - 0.001 · 10 = 0.058 м;

сут

§3. Проводящая сеть

Проводящая сеть на плане представлена магистральным каналом, в который впадают открытые коллекторы.

Условием пропуска расчетных расходов является, для полевых севооборотов без озимых культур, пропуск предпосевного расхода с запасом от бровок не менее 0.5 м. Параметры поперечного сечения рассчитаны из условия равномерного движения. Гидравлический расчет выполнен по линейке Пояркова. По данным гидрологических расчетов

Qпп = 3.8

Qбыт =0.1

Q,	m	n	i	b, м	в	h, м	w,	V, м/с
3.8	1.5	0.03	0.0003	1.0	0.54	1.82	6.79	0.56
0.1	1.5	0.03	0.0003	1.0	3.1	0.30	0.44	0.23

§4. Водоприемник

Водоприемником осушаемого участка является река, которая течет вдоль торфоразработок на расстоянии 300 м, ширина реки 20 - 30 м, глубина воды 1,5 - 3,0 м. Водоприемник создает подпор воды в магистральном канале во время весенних паводков. В результате часть территории месторождения затапливается. Меженный или бытовой уровень в водоприемнике на 0.8 выше уровня воды в магистральном канале при пропуске бытового расхода.

Отметка летне-осенних паводков 10% обеспеченности превышает уровень водоприемника на 2.5 м. Для борьбы с затоплением осушаемой территории предусматриваем строительство оградительной дамбы на расстоянии 100 м от берега реки (охранная зона) и откачку воды насосной станцией из пруда накопителя.

§5. Расчет оградительной дамбы

Оградительную дамбу проектируем для защиты выработанных торфяников от затопления летне-осенними паводками 10% обеспеченности (летний польдер).

Высшая отметка гребня

- расчетная отметка паводкового уровня водоприемника с учетом изменения его после обвалования;

- высота наката ветровой волны на верховой откос дамбы;

c - высота волны, ;

Vв - максимальная скорость ветра, Vв = 15м/с;

L - длина разгона волны, L = 1 км;

k - коэффициент, зависящий от материала крепления откоса, k=1;

tgб - параметр заложения откоса дамбы;

Коэффициент заложения одернованных пойменных дамб

Таблица 3.

Грунт дамбы	Низовой откос	Верховой откос
Глинистый	1.5 - 2	2.5 - 3
Песчаный	2 -3	3 - 4
Торф	2 - 3	3 - 4

Для строительства дамбы используют тяжелый суглинок из местного карьера, поэтому принимаем:

- высота ветрового нагона,

a - конструктивный запас, a = 0.3м;

Ширину гребня дамбы при одностороннем проезде с учетом обочин принимаем 7 м.

§6. Определение параметров насосной станции и объема пруда-накопителя

Для летнего польдера принимаем совмещенный тип осушительной насосной станции; такой тип насосной станции устанавливается в теле дамбы и имеет высокий не затапливаемый фундамент. Для сброса воды на спаде весеннего половодья на насосной станции предусмотрены двустворчатые шлюзовые ворота, открывающиеся в сторону водоприемника. Насосная станция проектируется для отвода воды с территории выработанного торфяного месторождения. Производительность насосной станции равна:

- расход расчетной обеспеченности Н.С. (из гидрологического расчета );

- фильтрационный расход через дамбу;

n - коэффициент использования суточного времени насоса, n = 0.8…0.9;

превышение уровня воды в водоприемнике над поверхностью земли;

превышение уровня воды в водоприемнике над поверхностью земли, при котором фильтрационные воды выходят на поверхность участка;

длина дамбы,

 удельный фильтрационный расход на 1 км дамбы, при разнице напоров , для тяжелого суглинка ;

;

;

Число агрегатов на насосной станции выбирается согласно таблице 4.

Таблица 4.

,	Число агрегатов
1.5 - 2	2
2 - 3	3
>3	4

Так как расход насосной станции , то принимаем 4 агрегата.

Для обеспечения равномерного режима работы насосов, устраивается пруд-накопитель с полезным объемом

где

наименьшая продолжительность цикла работы насоса, в секундах, (так как при ручном управлении , а при автоматическом - ;

подача 1-го насоса

рекультивация торфяник дамба пруд



n число агрегатов, n = 4;

Глубина метрового объема пруда-накопителя принимается 1м.

§7. Известкование и землевание

Известкование снижает кислотность почвы, улучшает питание растений азотом, фосфором и калием в результате разложения органического вещества и перехода труднорастворимых фосфатов железа и алюминия в более доступные фосфаты кальция.

Норма извести рассчитывается на нейтрализацию гидрологической кислотности. Для известкования выработанных торфяников используем рекомендации НИИ Агрохимии и почвоведения.

При рН=4.5 норма извести равна 2-3 т/га.

Для внесения извести применяем прицепные разбрасыватели РУМ - 8.

Землевание - это способ улучшения водно-физических, агрохимических и тепловых свойств осушаемых торфяных почв путем внесения минерального грунта.

В данном проекте используем горизонт С. Внесение грунта повышает плотность и несущую способность торфа, в результате чего улучшается проходимость с/х машин, снижается кислотность пахотного слоя, улучшается питательный режим почвы, повышается устойчивость к эрозии, уменьшается пожароопасность.

Для низинного торфа норма внесения минерального грунта составляет около . Объем вносимого грунта составляет , где F - площадь первой очереди F = 120 га.

Наилучшие сроки проведения землевания - начало зимы, когда почвы промерзлые и снежный покров не превышает 20 см.

§8. Мероприятия по увлажнению рекультивируемых земель

На основе анализа климатических данных делаем вывод о необходимости увлажнения торфяных почв в периоды недостатка влаги для растений. Увлажнение осуществляется с помощью шлюзования. Подачу воды в истоки валовых каналов осуществляем из пруда-накопителя с помощью насосной станции с разборным трубопроводом. Подпор воды в канале создаем с помощью шлюзов-регуляторов.

Расчет продолжительности увлажнения, осуществляемого из открытой осушительно-увлажнительной сети, осуществляется по формуле:

t - продолжительность увлажнения, сут;

S - расстояние между каналами осушения

S = B/2 = 50/2 = 25м;

W - норма увлажнения, выраженная в канала;

- глубина УГВ соответственно до и после увлажнения;

K - коэффициент фильтрации, м/сут;

б - коэффициент висячести;

m - 350 - 400/га, принимаем 350 /га;

L - длина канала, приходящаяся на 1 га,м;

§9. Культуртехнические работы

Состав этих работ зависит от направления и использования рекультивируемых земель, от способа добычи торфа и наличия строительной техники.

Для данного участка, выработанного фрезерным способом и заросшего кустарником и малолесьем диаметром до 12 см, приняты следующие культуртехнические работы:

1. Очистка от кустарника и мелколесья фрезерованием, заглублением в почву на 20 см;

2. Сбор щепы и мелких пней в два следа;

3. Срезка подштабельных полос с перемещением грунта на 40-200м;

4. Засыпка существующих понижений;

5. Укладка грунта по засыпанным каналам в два следа;

6. Вспашка на глубину 30-35 см;

7. Дискование в два следа;

8. Выравнивание поверхностей в двух направлениях;

9. Повторное дискование в два следа диагонально-перекрестным способом;

10. Прикатывание в один след;

§10. Биологическая рекультивация

При возделывании предварительных культур в состав биологической рекультивации входят: усадка торфа, его минерализация, усиливаются микробиологические процессы. Выбор предварительных культур определяется почвенно-климатическими условиями, степенью разложения торфа и потребностью хозяйства в тех или иных культурах (ячмень, злако-бобовые смеси: горох, люпин, вика, овес).

Для первичного освоения выработанных торфяников рекомендуются культуры:

- первый год - бобово-злаковые смеси;

- второй год - люпин на зеленый корм;

Рекомендуемые дозы внесения удобрений:

- - На превый год:

Азот - 35 кг/га;

Фосфор - 225 кг/га;

Калий - 240 кг/га;

- На второй год:

Азот - 35 кг/га;

Фосфор - 225 кг/га;

Калий - 240 кг/га;

Размещено на Allbest.ru