kabobo.ru Восстановление
страница 1 страница 2 страница 3


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»



В.В. Панов
ВОССТАНОВЛЕНИЕ

ТОРФЯНЫХ БОЛОТ


Учебное пособие

Издание первое



Томск

2006

УДК 504.5.062:631.615

ББК


С

Печатается по решению редакционно-издательского совета Томского государственного педагогического университета

Панов В.В. Восстановление торфяных болот: Учебное пособие. Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2006. 70 с.


Пособие включает вопросы, связанные с восстановлением торфяных болот после нарушения и, прежде всего, после добычи торфа. Дается методологическая основа проблемы восстановления, ее содержание и необходимые термины.

Рассматриваются особенности нарушения болот и их современное состояние. Для оценки текущих процессов и в целях классификации выработанных и самовосстанавливающихся торфяных болот описываются основные способы добычи торфа и признаки их описания. По каждому распространенному способу добычи приводятся данные о зарастании выработанных торфяных болот и состоянию торфяной залежи.

При анализе существующего опыта выделены основные подходы по восстановлению болот и возможности их развития. Предложены примеры схем обводнения нарушенных добычей или осушением болот.

Пособие может быть полезно студентам и специалистам в области торфоведения и болотоведения, геоэкологии, инженерной защиты природной среды, комплексного и рационального использования природных ресурсов.


Рецензенты:


ISBN

© Томский государственный

педагогический университет, 2006

© В.В. Панов, 2006




ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Предисловие……………………………………………….………………......4

Введение………………………………………………………………….……6

1. Методология восстановления торфяных болот ..……………….….…….8



    1. Терминология……………………………………………..…………...8

    2. Цели и задачи восстановления………………………………………10

    3. Стадии восстановления………………………………………………11

  1. Состояние выработанных торфяных болот России………………….....12

    1. Проблемы восстановления болот в России………............................12

    2. Особенности фонда выработанных торфяников……………...........13

    3. Основные способы добычи торфа…………………………………...15

    4. Признаки описания способов добычи торфа…………….................19

    5. Состояние торфяных болот после добычи………………………….22

      1. Особенности зарастания выработанных торфяных болот.......22

      2. Геологические, гидрогеологические и гидрологические

особенности выработанных торфяников………………………………..27

      1. Физические, химические и микробиологические

особенности выработанных торфяников………………………………..28

  1. Самовосстановление и классификация выработанных болот …….......30

    1. Особенности разработки зарастающих болот...................................30

    2. Структура торфяной залежи выработанных торфяных болот.........34

    3. Структура и состав растительности выработанных

торфяных болот..........................................................................................40

    1. Схемы самовосстановления болот, выработанных

разными способами....................................................................................41

    1. Особенности классификации самовосстанавливающихся болот....42

  1. Основные подходы к восстановлению болот……………………..........47

    1. Западноевропейский подход………………………………………...47

    2. Североамериканский подход…………………………………….….53

    3. Компромиссный вариант восстановления………............................56

    4. Перспективные аспекты восстановления..........................................58

    5. Частные методы восстановления выработанных болот...................60

    6. Основные проблемы, установленные при восстановлении

выработанных болот..................................................................................61

      1. Значение типологии объектов восстановления.......................61

      2. Регулирование развития растительного покрова....................62

      3. Нерегулируемое изменение трофности....................................62

      4. Особенности водорегулирования..............................................63

  1. Схемы поэтапного обводнения болот…………………………………..64

Контрольные вопросы для самоподготовки……………….........................67

Список использованной и рекомендуемой литературы..............................68



ПРЕДИСЛОВИЕ
Развитие направления по восстановлению торфяных болот начинается с конца 60-х г. XX века. Основными причинами, побудившими ученых заняться этой проблемой явилась катастрофическая ситуация с сохранением торфяных болот в середине XX века в Европе. Например, в Голландии, Германии, США, Франции и др. западноевропейских странах выработано или нарушено более половины всех болот. В некоторых районах торфяные болота полностью исчезли. В результате при разработке государственных и международных программ по сохранению вводно-болотных угодий и биоразнообразия, изменению климата и т.д., значительное внимание было обращено на болота.

В настоящее время в России нет учебных и практических руководств, отражающих состояние вопроса по восстановлению торфяных болот. Исключением являются исследования прибалтийских ученых рассматривавших в начале 80-х г. XX века принципы обустройства заболоченных ландшафтов, но не получившие широко обсуждения и продолжения. В 2002 г. вышла отраслевая инструкция по обводнению болот после добычи торфа, рекомендации которой в основном касаются прекращения стока с болот в результате перестройки системы осушения. Но опыта по обводнению выработанных болот в России практически нет, что препятствует развитию и проверке рекомендаций. Еще одно небольшое издание (Рекомендации по восстановлению болот, нарушенных осушительными работами, 2002) касается обводнения осушенных лесов. В ее основе лежит опыт западных коллег по постройке легких плотин.

В мире наиболее распространены два издания, которые можно условно назвать учебными или учебно-практическими руководствами по восстановлению болот. Первое издано в Канаде сотрудниками университета Лаваль Ф. Куинти и Л. Рошфорт при содействии канадской ассоциации производителей продукции из моховых сфагновых торфов. Первое издание – 1997 г., второе – 2003 г. Второе руководство было выпущено в Германии участниками специального британско-датско-германского проекта (BRIDGE-PROJECT) при содействии западноевропейских торфопроизводителей и Европейской Комиссии. Работы координировались и направлялись И. Бланкенбургом и В. Тоннисом. Работа издана в 2004 г.

В отличие от названных изданий, где основной упор делается на создание системы обводнения и использовании некоторых механизмов восстановления болотной растительности, в данном пособии рассматриваются основные принципы, терминология и проблемы, связанные с восстановлением болот – это вопросы которые присутствуют в настоящее время только в научных публикациях.

Недооценка априорных представлений о роли механизмов развития болот приводит к ошибкам в постановке исследований и проведении мероприятий по восстановлению, результаты которых могут проявиться только в отдаленной перспективе. Поэтому следует отходить от чисто эмпирического опыта и решать задачу в равной степени практически и теоретически – в чем действительно сильна российская школа болотоведения и торфоведения.

Проблемы понимания процессов самовосстановления выработанных болот во многом зависят от способов разработки торфяных болот и поэтому в пособии представлены основные способы, закономерности и особенности разработки болот в зависимости от индивидуальных геологических и ежегодно меняющихся климатических условий.

Часть материала посвящена свойствам выработанных болот, которые во многом определяют характер их зарастания. Эти материалы представлены в литературе достаточно полно, но в основном в связи с дальнейшим культурным использованием выработанных болот.

Исследования процессов самовосстановления болот, выработанных разными способами, позволили в значительной степени оценить скорость и тенденции возвращения болотами их природной целостности или скоординированного роста.

В работе не рассматриваются проблемы связанные с восстановлением функций торфяных болот, т.к. принимается, что восстановление болот как научная проблема в настоящее время не позволяет выполнять его направленно или избирательно на количественные показатели восстановления функций болот.

Настоящее пособие не включает в себя анализ гидротехнических достижений в торфяной отрасли. В этой области мало, что изменилось и представлено достаточно на высоком мировом уровне в известных учебниках А.Д. Дубаха, Р.П. Спарро (1930), Л.И. Кутайса (1955), Х.Н. Старикова (1977) и многих др., где рассмотрены все принципиальные конструкции гидротехнических сооружений.

Представленное пособие – это первое издание, отражающее данное направление, поэтому, наверное, содержит недостатки и неточности в представлении материала и его структуры. Если читатели найдут возможным, указать на них, то автор будет благодарен за внимательное отношение и в дальнейших изданиях внесет необходимые исправления и дополнения.

Пожелания можно направлять по адресу: 170026 Тверь, наб. Аф. Никитина, 22, Тверской государственный технический университет, кафедра природообустройства и экологии.



ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время одной из главных проблем геоэкологии является формирование оптимальных условий интеграции биогеосферы и техносферы в целостную самоорганизующуюся систему экосферы.

По И.В. Крутю (1978) экосфера – это трансформированная антропогенным воздействием биогеосфера, включающая в себя систему живых организмов с заполняющими ее средами (воздушной, водной и литогенной), или – это пространство взаимодействия биосферы с геосферами. На рис. 1 представлена модель развития экосферы.

А
ктивная форма охраны природы и развитие открытых техносистем – это два наиболее ожидаемых в будущем процесса, связанных между собой неизбежными противоречиями. Формирование техноэкосистем с доминантой техногенных процессов над естественными соответствует экстенсивному развитию техноэкосистем. При доминировании естественных процессов – интенсивному.

Общей целью этого пособия является попытка сформировать единую методологическую основу системы управления торфяными болотами в условиях интенсификации техногенеза, которая включает три эволюционных стадии торфяного болота (до, в период и после освоения) как одно целое. Такой подход близок идеям российских географов о культурном или техногенном круговороте в природе, о пространственно-временной целостности естественных природных составляющих и технологии производства и о эколого-хозяйственным балансе территории.

В настоящее время использование болотных ландшафтов основывается на рассмотрении их балансовой модели, в которой учитываются параметры техносистемы, экономически оптимальные для нее самой. Базы торфодобычи проектируются без надлежащего учета биосферных функций болот, экономическая оценка которых существует только в общих чертах. При оценке баланса охраняемых, разрабатываемых или окультуренных торфяников не учитывается их географическое положение относительно растущих городов, а также экологически неустойчивых природных и техногенных комплексов.

На протяжении длительного времени разработка моделей генезиса торфяных болот ограничивались рамками их сырьевого использования. Модели строения и развития торфяных болот, удовлетворяющие нуждам промышленности, как правило, не связаны с задачами по исследованию их функционирования. За три последних десятилетия произошли изменения в оценке роли болот в жизни общества. Их состояние стало важным фактором стабильности окружающей среды. Актуальны и необходимы исследования и разработка моделей функционирования торфяных болот как саморегулируемых и динамически равновесных геосистем, развитие которых зависит, прежде всего, от целостности их механической системы.

М
етодологическая основа восстановления торфяных болот отражена на рис. 2.

Геоэкологические знания поступят проектировщикам в виде рекомендательных документов. При этом проектируемые работы определяются: 1) проектированием природно-технической пространственно-временной системы, 2) учетом индивидуальности каждого объекта, 3) проектированием функционирующей системы и 4) требующей по мере ее реализации мониторинга.

На примере проблемы восстановления выработанных торфяных болот реализуется концепция возобновляемого природопользования.


  1. МЕТОДОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ

1.1. Терминология
Объект восстановления. На основе понятия экосферы предлагается классификация торфяных болот (рис. 3). Предлагаемая классификация объединяет в один объект торфяное болото в естественном, нарушенном или восстанавливающемся (восстановленном) состояниях, отражающих единый эволюционный ряд развития болота.

На устойчивые естественные болота оказывается только дистанционное воздействие, неспособное в настоящее время резко изменить характер их существования. Однако с учетом степени аэрозольного загрязнения (тяжелые металлы, радионуклиды, органические соединения и т.д.) могут происходить изменения растительности или открытой поверхности торфа – это меняющиеся биогеосистемы.



Регенерируемые экосистемы меняют направление своего развития под техногенным воздействием, но сохраняют способность к самовосстановлению. Генерируемые экосистемы формируются в совершенно новых для них условиях и не имеют прямой связи с прежней экосистемой.

К рекультивируемым системам относятся леса, пастбища, сенокосы, прудовые хозяйства и т. д., расположенные на нарушенных торфяниках и не требующие на их развитие затрат кроме первоначальных. Рекультивируемая система возвращается в относительно естественный вид, но свои естественные функции выполняет не полностью в отличие от регенерируемых торфяников.

В отличие от них, торфяники, используемые для выращивания оборотных сельскохозяйственных и лесных культур и требующих регулярной трансформации верхнего слоя торфяника, являются культивируемыми или окультуренными.

Инфраструктурные техносистемы представляют собой инженерные сооружения и коммуникации (ЛЭП, автодороги, трубопроводы, здания и т.д.), не связанные непосредственно с добычей торфа. Водохозяйственная техносистема включает в себя мелиоративные системы, позволяющие влиять на водный баланс территории, регулирование стока, затопление торфяных отложений при создании водохранилищ, систем водозабора из болотных озер и др.

Процесс восстановления. Вопрос восстановления применительно к болотам в русскоязычной литературе используются несколько в разной степени близких понятий (рекультивация, вторичное заболачивание, реабилитация, техногенез, оживление (revitalization), переувлажнение, восстановление (воссоздание), регенерация, реставрация и др.).

Рекультивация торфяных почв в основном направлена на использование нарушенных земель под сельскохозяйственные культуры, пруды, лесопосадки и т.п. В широком смысле под рекультивацией понимают меры предотвращения негативных последствий техногенных нарушений. Под вторичным заболачиванием подразумевается увеличение избытка воды на ранее осушенных площадях и вызываемые им изменения в почве и растительности при ухудшении действия мелиоративной сети. Понятие реабилитация (rehabilitation) – естественных функций болот включает в себя анализ геосферной оценки восстановления. При этом понятие реставрации болота рассматривается как компенсация ему вследствие промышленного использования, а термин «восстановление» болот определяется как комплекс технических мероприятий, направленных на возбуждение или оживление процесса регенерации или роста болот.

Отличительной особенностью понятия «переувлажнение» (rewetting), является искусственное или естественное повышение влажности торфяного субстрата. Процесс переувлажнения рассматривается как первичный этап схемы восстановления (restoration) болот. В общеупотребительном смысле в равной степени используются термины «restoration» и «regeneration». Термин «restoration» переводиться одновременно как восстановление, реставрация, реконструкция и возобновление, что в русскоязычном значении имеет различное понимание. Поэтому правильнее придерживаться понятия – регенерация – дословно переводимого, отражающего цель работ и одновременно их завершающую стадию, но обычно, выбор терминов осуществляется не логикой, а удобством понимания.



Восстановление или регенерация торфяных болот – это использование алгоритмов их функционирования, позволяющих адаптировать их к новым потенциально неизвестным условиям и субстратам. Это научное направление, предметом исследования которого является класс объектов, происхождение и развитие которых в равной степени определяется техногенным и естественным генезисом. Регенерация болот предполагает использовать в равной степени естественные процессы и искусственные мероприятия, влияющие на возобновление процессов болотообразования, торфообразования и торфонакопления.

Изменение условий внешней среды ведет к единовременному появлению или генерации новой формы, структуры или состава природного объекта, отражающей стадии развития объектов. В отличие от генерации понятие регенерации включает в себя процесс восстановления формы, состава, облика или каких-либо других свойств природного объекта под воздействием внешних факторов в сочетании с сохранившимися свойствами самого объекта.

Поэтому, если на восстановление торфяника оказывает влияние оставшаяся торфяная залежь, то следует говорить о ее регенерацииперестраивается весь объект в соответствии с его физическими, химическими и возникающими биологическими свойствами. В ином случае – о генерации.

Возможно, восстановление болот следует называть болотной регенерацией.


1.2. Цели и задачи восстановления
В основе обсуждения цели регенерации болот лежит вопрос о том, вести ли экотехнические работы или наблюдать за их естественным восстановлением. Большинство исследователей придерживаются мнения, что следует поддерживать технические меры восстановления болот, но учитывать их влияние на ход на естественной (спонтанной) регенерации.

При этом признается, что регенерации не подлежит: «использованный углерод», «летопись» истории природы, форма болота, уникальные образцы торфа, механизмы функционирования и саморегулирования. В целом считается, что восстановление болот не может заменить их охрану.

Чаще всего в опыте европейских ученых основной целью регенерации болота указывается создание саморегулируемой системы роста болота. Кроме того, называются частные цели – проверка правильности методов восстановления, восстановление и регулирование водным балансом, пулами, биологическим круговоротами, биоразнообразием.

Отдельно рассматривается развитие новой отрасли болотоводства – Paludikultur. В это понятие входит промышленное выращивание биомассы мхов с наибольшей продуктивностью (Sphagnum papillosum, Sph. magellanicum, Sph. imbricatum), осоки, тростника и др.

Регенерируемое торфяное болото отличается от естественного по скорости и внешним параметрам функционирования и развития. Оно может обладать собственной эволюционной схемой, включающей процессы конвергенции, параллелизма и дивергенции свойств растительного покрова и торфяных отложений, которые в естественных условиях встречаются с крайне малой вероятностью. Поэтому целью восстановления торфяных болот может являться ускорение его роста благодаря специальным мероприятиям.

При добыче торфа нарушению, прежде всего, подвергается целостность торфяного тела. Поэтому в конечном понимании, объектом регенерации следует считать, не растительность, а торфяное тело, представленное в разной степени частично, а целью – восстановление его целостности и ее поддержание благодаря механизмам саморегулирования.


1.3. Стадии восстановления
В Западной Европе в начале 70 гг. 20 века были выполнены первые работы по восстановлению выработанных торфяников, в результате была разработана классификация этапов восстановления болот (табл. 1).

Таблица 1. Возможные этапы регенерации верхового болота (Eggelsmann, 1988)



Этапы

восстановления

Состояние

болота

Процессы

Время, лет

Первоначальная

ситуация



Вырождение

Болото после использования в сельском хозяйстве или добычи торфа




Переувлажнение (rewetting)



Восстановление

гидрологического режима



<10

Ренатурализация (renaturation)

Стабилизация

деградации



Возобновление естественного растительного покрова

10-100

Регенерация

(regeneration)



Вторичный рост

Процесс аккумуляции торфа

>100

Стадия переувлажнения может достигать 4-6 лет. Иногда ее называют противоэрозионной, за время которой процессы разрушения оставшегося торфяного слоя и части сооружений, обеспечивающих развитие регенерации, прекращаются.

Признак успешного переувлажнения – постоянное повышение водного уровня почти до поверхности в течение 3-5 лет. В результате после стадии вырождения наступает стадия стабилизации.

О скорости развития естественной или спонтанной регенерации торфяного слоя можно судить по примеру естественного образования бугров, вырастающих при преобладании Sphagnum magellanicum за 15 лет до 30 см высотой и диаметром до 2,5 м, а в понижениях между буграми растет Sphagnum balticum; третьим важным мхом был Sphagnum fuscum. Похожий вариант развития мохового покрова описан при зарастании лесных вырубок. Таким образом, скорость регенерации торфа может составлять до 2 см в год. Карьеры торфа (600х60 м) с растительностью переходного болота со Sph. recurvum и Carex rostrata заполнились за 60 лет слаборазложившимся сфагновым торфом слоем до 40 см. Прирост торфа в лесостепной зоне России в заросшей осушительной канаве за 150 лет составил 2 см в год.




  1. СОСТОЯНИЕ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ РОССИИ


2.1. Проблемы восстановления болот в России
Для России задача по восстановлению и регенерации болот является сравнительно новой. С одной стороны с 30-х годов XX столетия ведутся исследования выработанных торфяных болот, а с другой – всегда предполагалось в качестве основного вида использования выработанного болота – рекультивация. Следует отметить, что в большинстве случаев проекты рекультивации не были реализованы и болота зарастали естественным путем.

В настоящее время в этой области деятельности требуется решить несколько проблем общего характера.



Социально-экономическая – восстановление болот должно иметь социально-экономическую направленность. Разработка новых болот, а также их восстановление не может не учитывать общественное мнение, людей проживающих в данной местности. Это право отражено в законодательстве. Кроме того, экономические возможности выполнения работ по восстановлению болот или корректированию процессов их самовосстановления являются главным условием, определяющим объем этих работ.

Межотраслевая – многоотраслевое использование выработанных болот, требующее учитывать интересы всех современных пользователей болота. Их интересы могут находиться в противоречии, а буферные зоны между участками землепользователей, не достаточны для снижения их прямого воздействия друг на друга. Это отдельная инженерная задача, требующая создания специальных сооружений.

Геоинформационная – необходимость инвентаризации выработанных торфяников и совершенствование методики по их геоэкологическому обследованию. В настоящее время отсутствуют инженерно-геологические, физико-географические, гидрохимические, геоботанические сведения о состоянии выработанных болот. Последняя инвентаризация этих болот была выполнена 25-50 лет назад. На некоторых болотах с проведением необходимых изысканий планировались сельскохозяйственные рекультивации, но, к сожалению, в большинстве случаев их осуществить не удалось. То же можно сказать и о посадках леса, периодически вымокающих или выгорающих.

Отдельно можно отметить необходимость совершенствования методики работы по инвентаризации выработанных болот. Методические указания, выпущенные в 1974 г. по разведке выработанных болот имели целью сырьевое использование оставшегося торфа (Методические..., 1974). Этого недостаточно для формирования объективной оценки о состоянии этих объектов.

Актуальной задачей является создание классификации выработанных болот, так как распространение методов оценки состояния, рекультивации и опыта восстановления болот требуют введения общей типологической основы их исследования и использования.

Научно-техническая – с целью коррекции процессов самовосстановления болот необходимо продолжать разработку моделей генезиса и развития болот. Существующие модели были ориентированны на использование болот в качестве сырья и поэтому свойства сырья были главной целью исследования болот. Задачи восстановления и регенерации болот после их нарушения определяются целью исследования их роста как целостных образований, свойства и динамика каждой части которых отражают координированность роста всего болота.
2.2. Особенности фонда выработанных торфяных болот
В настоящее время на территории России площадь выработанных торфяников составляет около 900 тыс. га. Из них 70 % являются полями фрезерной добычи торфа. При этом в европейской части России расположено 70 % всех выработанных торфяных болот. При и этом используются только 20-30 % площадей выработанных торфяников. Несмотря на процессы естественной регенерации болотной растительности и торфонакопления спустя 100 лет с конца их интенсивной разработки эти площади по-прежнему представляют собой очаги распространения негативных процессов – изменение поверхностного стока, возникновение пожаров и т.д.

Н
апример, в Тверской области в целом выработано около 6 % торфяных болот, но в зоне рекреации г. Твери, выработанные торфяники занимают около 60 % общей площади всех болот или 15 % всей территории (рис. 4). Большинство нарушенных торфяных болот представлены карьерами и полями добычи торфа, частично регенерируемых естественным путем. По эколого-геологическим условиям – это соответствует экологическому риску, а при оценке состояния только болот – экологическому бедствию.

Нарушенные болота, прежде всего, разработанные под добычу торфа являются малопродуктивными землями, с неясно выраженной тенденцией и скоростью самовосстановления, периодически представляющие собой угрозу загрязнения воздуха при пожарах и поверхностных вод при эрозии, нарушения инженерных коммуникаций и т.п. Особую тревогу вызывает отсутствие объективных данных об их современном состоянии. Это результат нерационального освоения торфяных болот, характера их использования до и после нарушения.

Можно выделить четыре этапа освоения торфяных болот в России на примере Тверской области, основывающихся на интенсивности их нарушения и транспортировки торфяной продукции. Первый этап – местное использование болот вблизи усадеб, крестьянских поселений. В виде сенокосов, под сельскохозяйственные культуры, на удобрение, как простейшее топливо. Обычно все ограничивалось незначительными торфоразработками или созданием отдельных канав или их систем. Второй – использование болот вблизи существующих коммуникаций, прежде всего, вдоль железных дорог в качестве топлива для паровозов или для промышленных предприятий, расположенных на железной дороге. Третий – создание коммуникаций и населенных пунктов для организации промышленного освоения болот с избирательной добычей торфяного сырья и транспортировки его потребителю в пределах региона. Как правило, эти разработки приближены к местам интенсивного потребления торфа – крупным городам. Четвертый – создание систем переработки торфяного сырья в местах его добычи и перевозка торфяной продукции в другие регионы и страны.

В соответствии с характером освоения болот можно выделить этапы их использования после нарушения – доиндустриальный, индустриальный и постиндустриальный, продолжающийся в настоящее время. В доиндустриальный период использование торфа или болот не наносило значительного ущерба природной среде. В большинстве случаев, техногенные элементы в виде канав, переездов, полей и т.д. достаточно быстро приходили в негодность, а болото в прежний вид. В индустриальный период при добыче торфа и его переработке ущерб природной среде не учитывали или учитывали формально. Стоимость торфяной продукции и торфа не включала в себя расходы на экологию. Постиндустриальный период включает в себя не только добычу и переработку торфа, но и оплату за нарушение природной среды и восстановление нарушенных болот. Особенностью этого периода стало развитие такой отрасли как восстановление болот. Это важный момент в развитии болотоведения, благодаря которому обосновывается необходимость в совершенствовании методов разведки и классификации болот и торфяных отложений, развитии торфяной механики и гидротехники, результаты которых должны быть направлены на восстановление нарушенных болот.

Достижения в России в вопросах восстановления болот достаточно скромные и в большей степени перспективные, чем реальные. Это связано с отсутствием научно-исследовательских и практических программ и соответственно финансирования по этой теме. Для сравнения – почти во всех европейских и североамериканских странах при поддержке государства такие работы проводятся на протяжении последних 10 и более лет. В среднем долгосрочность таких программ составляет 10-25 лет. Это подтверждает наступление постиндустриального освоения недр и в том числе болот, где на первом плане стоит восстановление окружающей среды после техногенного нарушения. Доли количества научных совещаний в мире по использованию торфа и восстановлению болот в настоящее время равны. Изменение акцента в научных целях и задачах возникло в начале 90-х годов прошлого столетия.






2.3. Основные способы добычи торфа
Разработка торфяных болот формировалась одновременно с совершенствованием способов добычи торфа – его извлечения и сушки. Поэтому характер освоения болот на протяжении длительного времени часто выражается многообразием форм их поверхности. Важным признаком освоения болот является целостность технологического воздействия на них. Соответственно и описание их современного состояния, и в том числе самовосстановления должно основываться на признаках целостности.

Наиболее древним и кустарным способом добычи торфа является резной (рис. 5). Для этого способа характерно использование только ручного труда и сохранение структуры торфа.

Первично это выражалось в выкапывании отдельных ям-копанцев, не имеющих системы в расположении. Постепенно с развитием централизованного осушения участки резного торфа приобретали систему карьеров, напоминающих внешне карьеры машинно-формовочной добычи торфа (рис. 5 верхние). В последующем система резного торфа была механизирована, но сохранился важный признак этого способа – структура торфа не менялась при его извлечении (рис. 5 внизу).

Широкого распространения резной способ в России не имел, а разработки быстро заболачивались. В настоящее время установить участки добычи таким способом трудно из-за повторной добычи на них торфа в основном фрезерным способом.



Машинно-формовочный способ возник в конце XIX столетия. Этот способ представлен многочисленными вариациями технологий извлечения торфа из залежи, но главной особенностью данного способа является формование торфа – нарушение его структуры с целью предания торфяной продукции нужных свойств (в общем случае – большей прочности и плотности).

Первые технологии извлечения торфа из карьера основывались на ручном извлечении торфа, в дальнейшем с помощью транспортера (элеваторный способ) (рис. 6 первый сверху).

Одним из видов извлечения торфа был способ соскребания или срезание верхнего торфяного слоя с наклонной поверхности дна карьера с помощью скрепера – ножа, приводимого в действие лебедкой. Скреперный способ не получил значительного распространения.

Наибольшее распространение получил экскаваторный (багерный) способ извлечения торфа. Он использовался вплоть до 60-х годов XX века. Извлечение производилось с помощью небольших ковшов, последовательно установленных на раме, которая опускалась в карьер. Один из первых багеров представлен на рис. 6 (второй сверху).

Для резного и машинно-формовочного способов характерным условием было примыкание к карьеру добычи торфа поля его сушки (рис. 6 второй сверху, элемент 7, 8). Поле сушки постепенно срабатывалось со стороны карьера и когда по свом размерам становилось неэффективным для дальнейшего использования, добыча торфа прекращалась. Размер требуемого поля сушки соответствовал времени просушивания торфа и зависел от производительности технологии извлечения торфа из карьера.

По окончании разработки торфяного болота оставалась система параллельных карьеров, выработанных за один сезон – сезонный карьер (рис. 6 внизу). Между такими системами карьеров часто оставались поля сушки.

Между следующим способом добычи торфа – гидравлическим («гидроторф») и предшествующим существует промежуточный гидроэлеваторный – «малый гидроторф». К его особенностям относятся: 1) карьерная выработка, напоминающая машинно-формовочный карьер, 2) размыв торфа струей высокого давления, 3) элеваторная подача торфомассы из забоя на поле сушки, примыкающего к карьеру. Участки добычи торфа таким способом сравнительно невелики.

В 30-50-х гг. XX столетия широкое распространение получил гидравлический способ добычи торфа – «гидроторф». От двух до восьми гидромониторов подавали в карьер струю воды (Рис. 7).

Струя размывала торфяную залежь, превращала торф в торфомассу высокой влажности, способную двигаться по системе трубопроводов на поля сушки (рис. 7 внизу справа), расположенные чаще всего за пределами торфяного месторождения. Торфомасса извлекалась из карьера с помощью торфососа. Пни, подплывающие к торфососу, собирались в ручную или с помощью крана (грейфера) к кучи (рис. 7 вверху слева).

Особенностью сушки является растекание торфомассы на полях сушки, которые по периметру окружались небольшими – высотой до 40 см дамбами. Слой торфомасы высыхал и в дальнейшем разрезался на куски в ручную или с помощью специальных гусениц трактора.

После выработки торфяного слоя оставался карьер более-менее прямоугольной формы. За один сезон формировалась система отдельных карьеров – сезонный карьер длиной до 1-1,5 км.

Основным способом добычи торфа является фрезерный, который появился с середины 20-х гг. XX века.

Фрезерный (порошковый) торф образуется при фрезеровании или отрывании самого верхнего слоя торфяной залежи толщиной в 1-3 см (рис. 8 сверху). Дальнейшие операции – сушка, ворошение, волкование и сбор фрезерной крошки размером 1-5 см в штабеля по краям картового поля (рис. 8 в центре).

После завершения добычи торфа формировались поля, окруженные системой каналов (рис. 8 внизу).

Кроме «промежуточного» по характеру способа «малого гидроторфа», имел и продолжает иметь достаточное распространение еще один «промежуточный» способ – щелевого фрезерования. Его особенность состоит в вырезании торфа с глубины 0,4-0,8 м на карте подобной фрезерному способу добычи. В результате торфяные куски, выстилаются и сушатся в том месте, где они извлекаются из верхнего слоя или с поверхности торфяной залежи. При этом способе не требуется специальное поле сушки. По мере высыхания куски торфа собираются в штабеля по краям карты. После выработки торфяной залежи формируются поля, напоминающие фрезерные.
2.4. Признаки описания способов добычи торфа
Морфометрические особенности выработанных торфяников зависят от способа добычи торфа. Приведенные в табл. 2 признаки позволяют установить схему разработки торфяного болота и его сравнительно современное состояние. Схема разработки включает в себя определение этапов разработки, вид разработки, тип и примерную мощность существовавшей и оставшейся торфяной залежи. К регулярным признакам следует добавить косвенно регулярные, которые в отличие от первых имеют некоторый интервал изменений выявляемых уже в момент разработки (табл. 3).

В связи с тем, что регулярные признаки часто не отражают реальный характер разработки торфяного болота по причинам: индивидуальности торфяного болота, изменения климатических и погодных условий в течение разработки болота, состояния оборудования на момент разработки конкретного участка, а также квалификации и добросовестности работающих людей. Поэтому наравне с табл. 2 и 3 для повышения реальности получаемых результатов, необходимых для исследования спонтанной регенерации или проектирования мероприятий по восстановлению выработанного торфяного болота следует рассмотреть нерегулярные признаки разработки болота как официально допустимых, так и произвольно возникающих по разным часто случайным причинам.

К нерегулярным признакам разработки отнесем такие, наличие которых имеет влияние на восстановление болот, но не является обязательным и не имеет пространственного упорядочения в соответствии со способом разработки. Их отличие от косвенно регулярных признаков состоит в том, что нерегулярные признаки могут отсутствовать или наоборот отражать сумму причин, вызывающих их появление. Главное их отличие, что они превосходят по размерам регулярные и косвенно регулярные признаки разработки торфяных болот, то есть не являются регламентированными.

К нерегулярным признакам, прежде всего, относятся искривление технологических участков и их элементов: карьеров и полей. Все признаки можно разделить на искривление отдельных карьеров и полей вместе с искривлением сезонных карьеров, например, в соответствии с формой границ торфяника, границ смежных сезонных карьеров и технологических участков, на которых нет разработки (рис. 9).

Таблица 2. Регулярные признаки способов промышленной разработки торфяных болот в России для топливно-энергетической отрасли


Способ


Вид

Размеры

Условия

Осушительная сеть

Выработка за сезон одной установкой

Время использования способа, год

Уровень воды к уровню выработки, м

Остаточный слой торфа

Резной

Добыча

Карьер – «яма»

Глубиной до 1,5 м, в виде цепочки отдельных карьеров произвольных; иногда в виде ровной поверхности
















Перемычки шириной до 1 м; в карьере –15-30 см

Сушка

Поле примыкает к карьеру
















Мощность частично осушенной залежи

Машиноформовочный

Элеваторный

(ручная резка)



Добыча

Карьер

Ширина – 9х426 м (на 1915 г.); 15х400 м (1920 г.); при Нтз=1 м ширина карьера – 8 м; при 2 – 7; при 3 – 6,5 (1930 г.)

Небольшое месторождение

43х43 м (1915 г.)

Карьер двухсторонний – 9х850 м (1915 г); односторонний – 15х400 м (1920 г.); х0,8-1,5 км (1930 г.)

1870-1940 (в 20 гг. Добывалось 80 % всего торфа)

0,6 выше

Для Нтз=1м перемычки продольные –0,5х0,3х0,55 м, для Нтз=3м – 1,4х0,5х1,45 м (на 1945 г.); в карьере – 0,5 м с пнями на дне

Сушка

Поле примыкает к карьеру

?Х234 м (1915 г.); 150х400-540 м (1920 г.); 0,45х0,8-1,5 км (1930 г.)













Мощность частично осушенной залежи

Экскаваторный

(багерный)



Добыча

Карьер

Ширина 4 м (с 1930-1945 г.), >10 м (с 1940 г.), >12,5 м (с 1950 г.)

Пнистость <1 %;

От макс. Глубины к мин.






Сезонный карьер двухсторонний

1930 (в основном на Урале) –1980; пик добычи в 40-50 г.




>0,5 м; перемычки не предусмотрены

Сушка

Поле примыкает к карьеру







Кк: верх.-40, низ.-50 (1945 г.); в.-20-30, н.-50 (1970 г.)

Ширина до 300 м (1950 г.)




Мощность частично осушенной залежи

Гидроэлеваторный (малый гидроторф)

Добыча

Карьер

15(8-20)х

40-60 м


Нтз>1,5 м до осушения

Кк: верх.-20, низ.-25

Сезонный карьер: 40-60х300-600 м

1930-1940




Для Нтз=1м перемычки продольные –1х0,5х1,5 м, Нтз=3м – 1,5х0,7х2,2 м

Сушка

Поле примыкает к карьеру

350(250-400)х800-1200 м







Мощность частично осушенной залежи

Гидравлический

Новый стандарт (3-6 агрегатов работают одновременно)

Добыча одним агрегатом

Карьер

30(20-50)х125 м

Нтз>1,5 м до осушения; R>25 %

Вк-500

Сезонный карьер: 125х800-1000 м (при Нтз>3м),

250х500-750 м



1925-1955; пик добычи – конец 30 и 40 гг.

0,9 выше

В карьере – 0,2 м с кучами пней; для Нтз=2м: перемычки поперечные –1х0,6х1,6 м, продольные – 2х4х6; Нтз=6м: поп. – 2х1х3 м, прод. – 6х4х10 м

Разлив

Поле

0,5х3-6 км (используют 2-4 поля вместе)

Нтз<1,5 м; уклон< 0,001

Вк-500,

Кк-30(20) с продольными валами шириной по 0,5 м






По дну карты




Сверхстандарт

(2 агрегата)



Добыча

Карьер

60х200 м

То же

Вк-600

200х

1000 м


0,9 выше

0,3 м

Разлив

Поле

0,5х3-6 км

То же







0,0




Фрезерный

(послойный)



Поле

20(30,40)х

500 м





Вк- 500, Кк: верх.-40, низ.-50 (1940 г.); в.-20, пер. – 30, н.-40 (1950 г.)




1930-200х; рост с 40 до 80 гг.

0,3 ниже (1940 г.); 1,0 ниже (1950 г.)

0,4-0,5 м

страница 1 страница 2 страница 3
скачать файл

Смотрите также:
Восстановление
944.46kb. 3 стр.

Советский Союз в послевоенный период. 1945-1953 гг. Послевоенное восстановление хозяйства. Ссср. Образование «социалистического лагеря»
449.43kb. 1 стр.

В этом году исполнилось пятьдесят с того времени, как был подписан исторический Указ об исключении Даурского района с административно-территориальной карты Красноярского края и снятия его с административного учёта
51.61kb. 1 стр.

© kabobo.ru, 2017