RU2643822C1 - Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников - Google Patents
Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников Download PDFInfo
- Publication number
- RU2643822C1 RU2643822C1 RU2017112481A RU2017112481A RU2643822C1 RU 2643822 C1 RU2643822 C1 RU 2643822C1 RU 2017112481 A RU2017112481 A RU 2017112481A RU 2017112481 A RU2017112481 A RU 2017112481A RU 2643822 C1 RU2643822 C1 RU 2643822C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- bogs
- peat
- developed
- channels
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 239000005420 bog Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 title abstract description 8
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 72
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 claims abstract description 7
- 241000124033 Salix Species 0.000 claims abstract description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 18
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 10
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 2
- 239000005413 snowmelt Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 102220215119 rs1060503548 Human genes 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 241001290610 Abildgaardia Species 0.000 description 1
- 241000195940 Bryophyta Species 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 244000150187 Cyperus papyrus Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002226 simultaneous effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
- A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B13/00—Irrigation ditches, i.e. gravity flow, open channel water distribution systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C41/00—Methods of underground or surface mining; Layouts therefor
- E21C41/32—Reclamation of surface-mined areas
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот на выработанных торфяниках и их рекультивации, а также к регулированию водного режима обводняемой территории с гарантированным поддержанием нормального подпертого уровня воды при любой интенсивности паводков. Заявленный способ управления дополнительными запасами воды при обводнении выработанных торфяников представляет собой конструктивно систему регулирования, включающую систему каскадного регулирования с прудами 1 и 2, аккумулирующими воды местного стока, вытекающие из близлежащих болот. Пруды 1 и 2 снабжены плотинами 3 и 4 и имеют поверхностный водовыпуск с сифоном и донный водовыпуск с задвижкой 8. Магистральный канал 10 выполнен барьерами 11, расположенными каскадом по направлению течения воды и соединен с двумя извилистыми каналами 12 и 13, типа серпантин. Извилистые каналы 12 и 13 в конце снабжены затворами 14 и 15 и связаны с прудом-распределителем 16 остаточной воды. Барьеры 11 состоят из подпорной водосливной стенки с осью вращения. Магистральный канал 10, извилистые каналы 12 и 13, барьеры 11 выполняют из экологически чистых материалов, например, из досок струганных или плетеных прутьев кустарниковой растительности в виде ивняка или ольхи. Верхнюю стенку извилистых каналов располагают ниже расчетного уровня воды на выработанных торфяниках. Решение проблемы пожарной безопасности должно быть комплексным, что создает возможность внедрения предложенного способа, где обеспечивается влажность торфяной залежи на уровне более 50% влажности. Кроме того, за счет возобновления болото- и торфообразовательных процессов и последующего возрождения биосферных функций. Такой способ регулирования водного режима обводняемой территории рационально использует каскады, как из прудов, так и в магистральном канале с барьерами для обводнения выработанных торфяников, позволяет использовать местный сток талых снеговых и дождевых вод. Снижаются материальные затраты, а также снижается опасность возникновения чрезвычайных ситуаций и улучшается экологическая ситуация вокруг выработанных торфяников. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот на выработанных торфяниках и их рекультивации, а также с гарантированным поддержанием нормального подпорного уровня воды при любой интенсивности паводков.
Значительная часть выработанных, а также выведенных из эксплуатации в начале 90-х годов XX века торфяных месторождений не рекультивировалась. Выработанные торфяники характеризуются полным либо частичным истощением водных запасов, понижением (по сравнению с существующим до начала торфоразработок) уровня грунтовых вод, отсутствием флоры и фауны, опасностью в пожарном отношении. Поэтому их обводнение является основным видом рекультивации выработанных и выведенных из эксплуатации торфяных месторождений, для чего необходимо иметь дополнительное (искусственное) увлажнение - заполнение водой.
Для экологической реабилитации выработанных торфяников обводнение дает ряд преимуществ:
интенсификация процесса восстановления водного объекта;
возобновление и ускорение торфообразования;
резкое снижение пожарной опасности;
относительно низкая стоимость производства работ по сравнению с другими видами рекультивации.
К задачам, решаемым при обводнении выработанных торфяников, относятся: восстановление водосбора обводняемой территории и организация сбора поступающих на нее вод; подъем уровня воды на выработанной площади и прилегающей к ней территории до отметок, по возможности, приближающихся к отметкам, существующим до начала торфоразработок, то есть восстановление исходного гидрологического режима.
После восстановления гидрологического режима будет получен значительный экономический эффект за счет возобновления болото- и торфообразовательных процессов и последующего возрождения биосферных функций, а также ликвидации эрозионно- и пожарной ситуации не только на нарушенных участках торфяника, но и прилегающей к ней территории.
Пути и способы обводнения должны определяться с учетом: величины и конфигурации в плане, местоположения территории; условий, сложившихся после окончания добычи торфа на месторождениях; рельефа поверхности; уровневого режима каналов сети осушения и водоприемника.
Вокруг восстанавливаемого болота организуются буферные зоны по ограничению хозяйственной деятельности и в зависимости от типа болота устанавливаются их границы.
В рамках проекта «Восстановление торфяных болот России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата», являющейся частью Международной климатической инициативы (IKI), в России совещания проводились в 2001, 2005 и 2010 годах. В 2016 году (27-28 сентября) было проведено международное совещание Владимир - национальный парк «Мещера», «Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата: Результаты проекта и перспективы сотрудничества, где предпочтение было отдано непосредственно осмотру объектов. Примером является ссылка на публикацию (Задеренко О.И., Ямпольский А.Л., Власов Е.Б. «Временные рекомендации по проектированию обводнения выработанных и выведенных из эксплуатации площадей торфяных месторождений». Часть 3. Москва, 2008).
Известен способ тушения лесных пожаров, заключающийся в доставке в зону пожара сжиженного азота, используемого в качестве средства тушения, при этом доставку сжиженного азота в зону пожара осуществляют в сосуде из глубоко замороженного льда, при этом последний используют в качестве средства тушения, для усиления эффекта тушения сжиженным азотом действием ледяной массы, за счет таяния которой поглощают тепло в зоне пожара и пропитывают ледяной водой почву, ликвидируя глубинные очаги пожара и препятствуя вторичному возгоранию (Патент RU №2147901, A62C 3/02 от 27.04.2000).
Недостатками данного способа является то, что он представляет точечную доставку сжиженного азота в зону пожара, однако данный способ недостаточно эффективен, так как при контакте с огнегасящей жидкостью, идет, как бы ни была охлажденная вода на ее испарение достаточно эффективно, т.е. другими словами не происходит объемного воздействия газожидкостной смеси на объект загорания или, в лучшем случае, имеет воздействие газожидкостной смеси на объект загорания или, в лучшем случае, имеет место одномоментное воздействие этой газировочной смеси на объект. В таких случаях на выработанных торфяниках надо применять дополнительное (искусственное) увлажнение, необходимое для восстановления нарушенного болота.
К известному аналогу можно отнести также способ тушения пожара путем подачи в очаг пожара насыщенной углекислым газом воды, которую насыщают до массовой концентрации газа 2-6%, после чего газожидкостную смесь замораживают до температуры (-15)…(-20)°C, формируя массой 4-12 кг, которыми покрывают очаг пожара (Патент RU №2302887, A62C 3/02 от 20.07.2007).
Однако известный способ достаточно трудоемок и малоэффективен, как и известный вышеотмеченный способ тушения лесных пожаров.
Известен способ предотвращения пожара в торфяниках, включающих прокладку каналов вокруг очага возможного возгорания, подачу и накопление каналов водой, в зимний период прокладывают каналы по всему очагу возможного возгорания и намораживают в подготовленных каналах и естественных углублениях ледяные массивы посредством подачи воды в них в зимний период (Патент RU №2254154, A62C 3/02 от 20.06.2005).
Недостатком данного способа является при малом количестве выпавших осадков при интенсивном испарении на торфяноболотных почвах, в подготовленных каналах в летний период, грунтовая вода нередко уходит глубоко в землю, при этом возникает вероятность возникновения пожаров. В таких случаях на торфяных почвах надо применять дополнительное (искусственное) увлажнение, в частности, это связано, как правило, с подводом воды из естественных природных источников или искусственных водоемов, что в свою очередь, связано со значительными затратами энергии и материальных ресурсов, сложностью проведения работ.
Известен способ тушения пожара на глубине, включающий подачу воды ниже уровня поверхности земли, воду подают непосредственно к очагу горения, для чего в зависимости от глубины расположения очага на удаленном расстоянии от него проходят котлован глубиной, соответствующей глубине нахождения огня, и из него пробуривают горизонтальную с установкой обсадной колонны скважину в направлении очага горения либо, если огонь находится на значительной глубине торфяника, с поверхности земли на удаленном расстоянии от очага горения пробуривают наклонную с установкой обсадной колонны скважину в направлении очага горения и искривляют ее в горизонтальной плоскости на глубине горения торфа, затем в пробуренную любым способом скважину помещают перфорированную на конце бурильную трубу и подают в нее под давлением воду, после ликвидации очага горения бурильную трубу извлекают, а обсадную колонну используют для тушения повторного возгорания (Патент RU №2438739, A62C 3/02 от 10.01.2012).
Недостатком известного решения является использование сложной буровой установки с насосами, для реализации способа с поверхности земли требуется специальный котлован хранения и отведения воды, кроме того, требует дополнительных энергетических затрат и времени. При этом использование известного решения ограничено тем, что необходимо долгое время проводить гидродинамическое нагнетание воды или специальной жидкости в очаг горения, т.е. другими словами, не происходят допустимые сроки затопления отдельных участков и колебания уровней грунтовых вод на них (в том числе на территории, прилегающей к обводненной площади), что не позволяет полностью исключить возможность возгорания торфяников.
Известен способ тушения пожаров на лесных и торфяных массивах, включающий выделение наиболее пожароопасных участков, размещение на площади участков вертикальных скважин, установку в скважины перфорированных труб, помещенных в водонепроницаемые термопластичные оболочки с дымообразующим пиротехническим составом, фиксацию координат скважин на лесопожарной карте, скважины бурят до глубины нахождения грунтовых вод и устанавливают в них дополнительно обсадные трубы с диаметром, меньшим диаметра перфорированных труб и обеспечивающим возможность прохождения глубинных насосов, которые при возникновении пожара через автоматические устройства подключают к автономным источникам питания, и подают воду в разветвленную быстросборную трубопроводную систему (Патент RU №2442623, A62C 3/02 от 07.10.2010).
Обладая определенным преимуществом перед аналогами, этот способ обладает и существенными недостатками, которые заключаются в его принципиальной технической схеме воздействия на очаг возгорания, а именно высокая стоимость использования дополнительных труб с глубинными насосами, большой расход кабельной продукции и трудоемкость с дополнительными энергетическими затратами. Кроме того, располагающаяся от земной поверхности глубина грунтовых вод для каждой скважины будет различна, соответственно требуются изыскания и проектирования самостоятельных скважин с насосным оборудованием в целом.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ создания дополнительных запасов воды при восстановлении торфяных болот, характеризующийся тем, что осуществляется в осенне-зимний период года с установлением устойчивой среднесуточной температуры воздуха ниже температуры замерзания воды с использованием льда в виде блоков, выполненных в форме многогранников, при этом вблизи доступного источника пресной воды изготавливают блоки изо льда, затем изготовленные блоки с помощью транспортного средства перемещают на картированные участки выработанного торфяника и укладывают несколькими слоями в сооружение в форме многогранника, при этом на каждом картированном участке выработанного торфяника в зависимости от площади участка возводят одно или несколько сооружений из блоков изо льда (Патент RU №2461401, A62C 3/02, E02B 13/00, E21C 41/32 от 20.09.2012).
Недостатком данного способа является невозможность использования вод местного стока, непосредственно в зону рекультивации выработанных и выведенных из эксплуатации торфяных месторождений и восстановления исходного гидрологического режима, иначе говоря, отсутствие значительного экологического эффекта за счет возобновления болото- и торфообразовательных процессов и последующего возрождения биосферных функций, а также ликвидация эрозионно- и пожароопасной ситуации не только на нарушенных участках торфяника, но и на прилегающей к ней территории. Кроме того, пути способы обводнения должны определяться с учетом: величины и конфигурации в плане, местоположения рассматриваемой площади относительно всего месторождения и окружающей территории; рельефа поверхности, величины сработки торфяной залежи; способа отвода воды с рассматриваемой площади; уровневого режима каналов сети осушения на время разработок торфяника и водоприемника. Другим недостатком является высокая трудоемкость работ и малый период времени продуктивного использования массивов льда, глубину заполнения выработок торфяника и становятся они малопригодными для эффективного использования при медленном накапливании воды, формированию микроклимата многоярусного сообщества и комплектности болотной растительности, т.е. отсутствует каскад в виде барьеров, которые могут проектироваться по длине канала из местных строительных материалов (экологически чистых, т.е. с отсутствием применения металла, бетона), таким образом, чтобы эффективно накапливать воду, сглаживать пики паводковых вод, а это в свою очередь ликвидирует (уменьшает) эрозию и делает более равномерным распределение воды и расчета накопления выработанных торфяников в соответствие с существующими нормами, где проводят их затопления, превращения в болото- и торфообразовательный процесс, ускорить восстановление гидрологического режима, а также поддерживать биоразнообразие, в том числе вносит вклад в сохранение находящихся под угрозой мест обитания флоры и фауны, предотвращать зарастание типичных травяных ценозов кустарниками, а также приносит необходимые социальные выгоды, соответственно, и ликвидации пожароопасных участков возгорания.
Сущность изобретения - разработка способа управления запасами воды на обводнение выработанных торфяников, позволяющего эффективно использовать затопление выработанных торфяников, аккумулирование воды местного стока в виде талых снеговых, дождевых вод и из прудов путем их рационального распределения на выработанной площади и прилегающей к ней территории до отметок существующим до начала торфоразработок за счет дифференцированных барьеров, расположенных каскадом на магистральном канале и извилистыми каналами типа серпантин.
Технический результат - повышение эффективности использования местного стока, снижение стоимости строительства и улучшение экологической и пожароопасной обстановки на выработанной площади торфяника и прилегающих к нему территорий.
Технический результат достигается в способе управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников, заключающемся в создании использования воды с доступного источника, ее перемещение на затапливаемые участки выработанного торфяника, отличающемся тем, что создают условия для каскадного накопления аккумулирующих прудов, которые формируют выше по течению для затопления выработанных торфяников и снабжают последний пруд магистральным каналом вне зоны влияния выработанных торфяников, при этом магистральный канал выполняют аккумулирующими емкостями с барьерами, расположенными каскадом по направлению течения воды, и соединяют с двумя извилистыми каналами типа серпантин, которые располагают на участках выработанного торфяника, при этом верхняя кромка каналов расположена ниже расчетного уровня воды для затопления территории выработанных торфяников, извилистые каналы в конце снабжают затворами на входе в пруд-накопитель остаточной воды.
Кроме того, каскадные аккумулирующие пруды снабжают плотинами, выполненными из грунта и имеющими поверхностные водовыпуски.
Кроме того, барьеры с расположенными каскадами выполняют в виде подпорной стенки из облегченного материала, например дерево в виде водосливного порога из досок или плетеных прутьев кустарниковой растительности - ивняк, ольха.
Кроме того, или трассу извилистых каналов выполняют из экологически чистого материала в виде досок или плетеных прутьев ивняка, ольхи в виде частокола, при этом доски и/или плетеные прутья соединены между собой гибкими связями, и они прикреплены к сваям, выполненным в виде деревянных столбов, установленных по длине извилистых каналов через заданное расстояние, причем сваи пропущены с заглублением ниже глубины размыва основания грунта.
Каскад аккумулирующих прудов с использованием местного стока выше расположенных болот содержит как мелкие, так и крупные водосборные площади, из которых воды поступают от талых накопившихся в них снеговых, ливневых и дождевых осадков. Такое расположение позволяет собирать эти воды для аккумулирования в магистральный канал с расположенными аккумулирующими емкостями с барьерами, выполненными в виде каскадов с подпорными водосливными стенками, откуда вода местного накопленного стока может быть использована для затопления выработанных торфяников. При этом в случае их недостатка, можно использовать воды местного стока, аккумулированные в каскадных прудах в течение летнего периода.
Извилистые каналы непосредственно на самой площади выработанных торфяников с определенным расстоянием и выполненных из экологически чистого материала (доски, гибкие прутья древесно-кустарниковой растительности), формируют в извилистых каналах кривую подпора. Движение воды в этом случае обеспечивается геометрическим уклоном канала в пределах зоны подпора и конструктивными особенностями из экологически чистого местного материала, верхняя кромка которых расположена ниже расчетного уровня воды, т.е. не превышала высоту над поверхностью прилегающей земли и канал, имел длину площади выработанных торфяников до начала торфоразработок. Таким образом, происходит затопление всей расположенной вблизи водозатопляемой площади выработанных торфяников. Перераспределение воды происходит по всей длине извилистых каналов, выполненных с переливом через края (бровки). Извилистые безуклонные каналы разделяют выработанные торфяники по высотному их расположению, а все излишки воды постепенно собираются в конце в пруд-распределитель посредством регулируемых затворов, что позволяет также аккумулировать в них дополнительный объем вод местного стока, при этом пруд выполняют с заглублением в грунт с возможным применением противофильтрационных облицовок, что дополнительно позволит накапливать сбросные воды местного стока с вышерасположенных извилистых каналов. Таким образом, на каждом извилистом канале их высота складывается из максимальной проектной высоты слоя перелива и затопления площади выработанных торфяников, что заполняет эти площади до их первоначальной отметки для торфообразующих условий данного региона, и выращивания биомассы при образовании торфяных болот (т.е. болотное растениеводство с ольхой, мхами, папирусом, тростником, осокой и ивняком), что совместимо с вторичным заболачиванием, и даже могут в долгосрочной перспективе привести к накоплению торфа.
При расчете снижения выбросов учитываются не только сокращение сухой поверхности в результате вторичного заболачивания и соответствующие изменения объемов CO2, но и изменения поверхности канав и соответствующих выбросов метана, а также снижение вероятности торфяных пожаров и связанных с ними выбросов (т.е. парниковых газов на торфяном болоте суммарно). Немаловажным остается вопрос в необходимости в сезонном регулировании местного стока в виде прудов-накопителей, в которых можно рассчитать объемы прудов-накопителей в случае временного недостатка воды в острозасушливые периоды с учетом их территориального расположения и величины, а это возможно только согласно предложенному новому техническому решению. В целом это связано с каскадом системы для затопления выработанных торфяников, последующим присутствием флоры и фауны, опасностью для предотвращения пожарной ситуации (т.е. имеет место искусственное увлажнение - заполнение водой). Такое взаиморасположение позволяет эффективно управлять затоплением выработанных торфяников их экологически чистых материалов (отсутствие применения бетона и металла), что не нарушает экологию природы на долгие годы. Подпорно-регулирующие сооружения на магистральном канале конструктивно представляют собой барьеры в виде подпорных стенок также из облегченного экологически чистого материала для каскадного исполнения по длине магистрального канала. Кроме того, пропуск избыточных паводковых вод собирают через затворы в общий пруд-распределитель с возможностью эффективно использовать воды местного стока, в случае их недостатка, которые могут использовать дополнительно с помощью насосных передвижных станций на вышерасположенные затопляемые торфяники в зависимости от погодных сезонных условий, т.е. возможна реализация технологии циклического (периодического) затопления торфяника.
В целом, порядок реализации одновременного накопления местного стока воды с затоплением выработанных торфяников будет зависть от технических характеристик всей системы: параметров каналов, их количества, гидравлических характеристик таких каналов с сооружениями и накопления с вышерасположенной водосборной площади вокруг различных по объему болот, зависящих талыми снеговыми и ливневыми водами на затопление выработанных торфяников.
Преимущество предлагаемой системы заключается в ее простоте, экономичности, соблюдении экологических требований к восстановлению болот и их растительности, относительной универсальности, т.е. вторично заболоченных торфяных почвах, которые также охватывает тот же спектр возможностей, как и производство биомассы на минеральных почвах. Следует отметить, что доля биотоплива в России для малой энергетики составляет всего 0,3%, хотя самым перспективным на данный момент видом возобновляемых источников энергии может быть использовано и для России до 4,5% (прогноз к 2020 году).
Система может служить, как временной, так и постоянной мерой по предотвращению пожароопасной ситуации болот, не требует дорогостоящих материалов, а также не требует энергозатрат, проста в эксплуатации.
Важный фактор - это рекультивация торфяных болот с гарантированным поддержанием нормального подпертого уровня воды, ускоряющей подготовку торфообразования до первоначальной его стадии.
Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого способа, что соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показана система управления дополнительными запасами вод, вид в плане; на фиг. 2 - магистральный канал с барьерами, вид в плане; на фиг. 3 - то же, продольный разрез; на фиг. 4 - плотины аккумулирующих прудов, продольный разрез.
Заявленный способ управления дополнительными запасами воды при обводнении выработанных торфяников, представляет собой конструктивно систему каскадного регулирования, включающую пруды 1 и 2 аккумулирующие воды местного стока, вытекающие из близлежащих болот (больших и малых по площади и объему) и снабженные плотинами 3 и 4, выполненными из грунта и имеющими поверхностный водовыпуск 5 с сифоном 6 и донный водосброс 7 с задвижкой 8. В верхней части плотины располагают резервный паводковый водосброс 9.
Магистральный канал 10 выполнен барьерами 11, расположенными каскадом по направлению течения воды, и соединен с двумя извилистыми каналами 12 и 13 (возможно и более) типа серпантин, которые в конце снабжают затворами 14 и 15 и связывают с прудом-распределителем 16 остаточной воды.
Барьеры 11 состоят из подпорной стенки 17 с осью вращения 18. Стенка 17 может быть выполнена из дерева в виде строганных досок или другого облегченного материала, и магистральный канал выполнен с аккумулирующими емкостями вне зоны влияния извилистых каналов 12 и 13, которые могут выполняться из досок или из плетеной кустарниковой растительности, например, из растущего ивняка или ольхи, верхнюю кромку стенок каналов 12 и 13 располагают ниже расчетного уровня воды на выработанных торфяниках, размещенными между участками извилистых каналов 12 и 13.
Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников работает следующим образом.
Весной в период интенсивного притока воды с близлежащих болот происходит заполнение аккумулирующих прудов 1 и 2, когда запасы снега аккумулируются на территории близлежащих болот. Таким образом, талые снеговые и ливневые воды, образованные за счет стока вышерасположенного водосбора, собираются в пруды-накопители 1 и 2.
Выработанные торфяники, на которых размещают извилистые каналы 12 и 13 с использованием местного стока из прудов 1 и 2, подключены к магистральному каналу 10 барьерами 11, расположенных каскадом, также накапливают воду в виде аккумулирующих емкостей и формируют кривую подпора. Движение воды в этом случае обеспечивается геометрическим уклоном канала 10 с конструктивными особенностями подпорных Г-образных стенок 17 вне зоны извилистых каналов 12 и 13.
После прохождения через подпорные барьеры 11 сток поступает в извилистые каналы 12 и 13, наполняет их при закрытых затворах 14 и 15, далее вода переливается через бровки этих каналов и затапливает территорию выработанных торфяников до расчетного поднятия уровня в нем воды, и таким образом, поддерживая уровень воды на заданной отметке. При этом после затопления торфяников, открывают затворы 14 и 15, скорость потока в канале 10 несколько возрастает с барьерами 11 и вода поступает в пруд-распределитель 16 остаточной воды. Из последнего пруда вода вновь может подаваться, например, передвижной насосной станцией (не показано) в извилистые каналы 12 и 13 при закрытых затворах 14 и 15 на них. Таким образом, система таких каналов работает в двух режимах (прямая и обратная связь), в результате территория выработанного торфяника постоянно находится в затопленном состоянии, а это устраняет возможность и его возгорания.
В результате чего территория обводнения претерпит изменения: поднимется уровень грунтовых вод; в каскадах образуются запасы воды; при прохождении местного стока несколько снизятся и сдвинутся по времени их максимумы расходов за счет аккумуляции части объема стока; в меженные периоды, особенно в маловодные годы, часть местного стока будет задержана (и перераспределяться) на обводняемой территории; в маловодные периоды на обводняемых территориях будет исключена возможность возгорания торфяников.
Пример, территория Мещерской низменности (владимирская и Рязанская область) - умеренно-континентальная с холодной зимой и умеренно теплым, а иногда и жарким летом, т.е. лесная низкая заболоченная равнина, формировавшаяся в междуречье средних течений Оки и Клязьмы. Она располагает большими заторфованными массивами, часть которых выработана на топливо, но не рекультивирована. Осушение ведется недостаточно продуманно, в засушливые периоды года торфяник избыточно осушен.
Анализ литературных источников позволяет сделать вывод о том, что пожары на торфяниках очень опасны, особенно в жаркий период лета на осушенных выработанных торфяниках, которые могут возгораться в результате деятельности человека, а также самовозгораться. Решение проблемы пожарной безопасности должно быть комплексным, то есть надо строить такие системы, которые создают двухстороннее регулирование уровня грунтовых вод с помощью предложенного технического решения, обеспечивая тем самым противопожарную влажность торфяной залежи на уровне более 50% влажности. Здесь следует отметить, что дополнительно особую заботу нужно оказывать и грунтовым дорогам на торфяниках, создавая противопожарную минеральную подушку.
На основании этих подходов, преимущество предлагаемого способа заключается в его простоте, экономичности, относительной универсальности, обеспечивая как экологомелиоративную обстановку, так и, следовательно, предотвращения возможного возникновения пожара в засушливые периоды года. Регулирование водного режима обводняемой территории не требует энергозатрат, просто в эксплуатации для обводнения выработанных торфяников местным стоком, и не допускает переосушения торфяников, а также ускоряет восстановление животного мира на затапливаемых торфяниках. Кроме того, позволяет использовать технологию циклической (периодического) подачи запасов воды на обводнение, обеспечивая экологомелиоративную территорию, при этом можно устанавливать несколько водозаборов в ряд и пропускная способность сифонных водозаборов должна быть способной пропускать весь объем местного стока талых снеговых и дождевых вод. Совокупность признаков раскрытия сущности изобретения достаточна для его практической реализации при строительстве обводнения выработок торфяников.
Claims (4)
1. Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников, заключающийся в создании использования воды с доступного источника, ее перемещении на затапливаемые участки выработанного торфяника, отличающийся тем, что создают условия для каскадного накопления аккумулирующих прудов, которые формируют выше по течению для затопления выработанных торфяников и снабжают последний пруд магистральным каналом вне зоны влияния выработанных торфяников, при этом магистральный канал выполняют аккумулирующими емкостями с барьерами, расположенными каскадом по направлению течения воды, и соединяют с двумя извилистыми каналами типа серпантин, которые располагают на участках выработанного торфяника, при этом верхняя кромка каналов расположена ниже расчетного уровня воды для затопления территории выработанных торфяников, извилистые каналы в конце снабжают затворами на входе в пруд-накопитель остаточной воды.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каскадные аккумулирующие пруды снабжают плотинами, выполненными из грунта и имеющими поверхностные водовыпуски.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что барьеры с расположенными каскадами выполняют в виде подпорной стенки из облегченного материала, например дерево в виде водосливного порога из досок или плетеных прутьев кустарниковой растительности - ивняк, ольха.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что трассу извилистых каналов выполняют из экологически чистого материала в виде досок или плетеных прутьев ивняка, ольхи в виде частокола, при этом доски и/или плетеные прутья соединены между собой гибкими связями, и они прикреплены к сваям, выполненным в виде деревянных столбов, установленных по длине извилистых каналов через заданное расстояние, причем сваи пропущены с заглублением ниже глубины размыва основания грунта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112481A RU2643822C1 (ru) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112481A RU2643822C1 (ru) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2643822C1 true RU2643822C1 (ru) | 2018-02-06 |
Family
ID=61173451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112481A RU2643822C1 (ru) | 2017-04-11 | 2017-04-11 | Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2643822C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687820C1 (ru) * | 2018-08-23 | 2019-05-16 | Виктор Алексеевич Биленко | Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников |
CN111851394A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 重庆华地资环科技有限公司 | 一种地表水生态恢复系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1224275A1 (ru) * | 1984-05-21 | 1986-04-15 | Казанский Отдел Гидрологии И Водных Ресурсов Уральского Научно-Исследовательского Института Комплексного Использования И Охраны Водных Ресурсов | Система биологической очистки сточных вод животноводческих комплексов |
FR2602528A1 (fr) * | 1986-08-06 | 1988-02-12 | Lacabarats Rene | Systeme d'irrigation souterrain par buses drainantes |
RU2254154C1 (ru) * | 2004-07-05 | 2005-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ предотвращения пожара в торфяниках |
RU2457876C1 (ru) * | 2011-03-10 | 2012-08-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ предотвращения распространения пожара на торфяниках |
RU2461401C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-09-20 | Автономная некоммерческая организация "Центр интеллектуальной собственности Республики Мордовия" | Способ создания дополнительных запасов воды при восстановлении торфяных болот |
-
2017
- 2017-04-11 RU RU2017112481A patent/RU2643822C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1224275A1 (ru) * | 1984-05-21 | 1986-04-15 | Казанский Отдел Гидрологии И Водных Ресурсов Уральского Научно-Исследовательского Института Комплексного Использования И Охраны Водных Ресурсов | Система биологической очистки сточных вод животноводческих комплексов |
FR2602528A1 (fr) * | 1986-08-06 | 1988-02-12 | Lacabarats Rene | Systeme d'irrigation souterrain par buses drainantes |
RU2254154C1 (ru) * | 2004-07-05 | 2005-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Способ предотвращения пожара в торфяниках |
RU2457876C1 (ru) * | 2011-03-10 | 2012-08-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ предотвращения распространения пожара на торфяниках |
RU2461401C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-09-20 | Автономная некоммерческая организация "Центр интеллектуальной собственности Республики Мордовия" | Способ создания дополнительных запасов воды при восстановлении торфяных болот |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2687820C1 (ru) * | 2018-08-23 | 2019-05-16 | Виктор Алексеевич Биленко | Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников |
CN111851394A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-10-30 | 重庆华地资环科技有限公司 | 一种地表水生态恢复系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110984189A (zh) | 一种边坡生态修复系统及方法 | |
US3331207A (en) | Method and system for collecting and distributing water | |
CN209457019U (zh) | 一种路基防护结构 | |
RU2643822C1 (ru) | Способ управления дополнительными запасами воды на обводнение выработанных торфяников | |
RU2679682C1 (ru) | Способ затопления выработанных торфяников путем подачи местных вод | |
CN103556672A (zh) | 一种田间道路集雨蓄水系统及其构建方法 | |
CN114197503A (zh) | 一种煤矿矸石山的整治利用方法 | |
RU2628909C9 (ru) | Способ управления дополнительными запасами воды при обводнении выработанных торфяников и устройство его осуществления | |
RU2644791C1 (ru) | Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников | |
CN202850011U (zh) | 一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施 | |
Bandurin et al. | Search for options to change the operation of the krasnodar reservoir taking into account the shortage of water resources | |
RU2662473C1 (ru) | Способ подачи местных вод для обводнения выработанных торфяников и устройство его осуществления | |
RU2640829C1 (ru) | Способ создания дополнительных запасов воды при восстановлении торфяных болот | |
RU2306384C1 (ru) | Способ регулирования речного стока | |
RU2673370C1 (ru) | Способ перекрытия сбросного коллектора путем подтопления выработанного торфяника и устройство для его осуществления | |
RU2457876C1 (ru) | Способ предотвращения распространения пожара на торфяниках | |
RU2687820C1 (ru) | Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников | |
RU2692527C1 (ru) | Способ обводнения выработанных торфяников | |
CN207219655U (zh) | 一种沙地水土保持装置 | |
RU2685872C1 (ru) | Способ создания управления дополнительных запасов воды при восстановлении торфяных болот с применением суперабсорбента | |
CN202369982U (zh) | 一种坡岸截留强化处理装置 | |
RU2640278C1 (ru) | Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников | |
CN201517205U (zh) | 一种高山天然径流利用系统 | |
RU2318561C2 (ru) | Способ предупреждения и локализации пожаров в торфяниках | |
RU2645367C1 (ru) | Способ закачки местных вод для обводнения выработанных торфяников |