Способ рекультивации земляного сооружения на крайнем севере

 

Изобретение относится к рекультивации земляных сооружений на Крайнем Севере и может быть использовано для различных отраслей народного хозяйства. Сущность изобретения заключается в создании условий для ликвидации земляного сооружения. Способ рекультивации предусматривает устройство вертикальных дрен на всю высоту сооружения и возведение на спланированной поверхности сооружения снегозадерживающих обваловок из плодородного слоя почвы. Применение изобретения позволит провести рекультивацию земляного сооружения на Крайнем Севере. 2 ил.

Изобретение относится к рекультивации на Крайнем Севере земляных сооружений (технологических площадок, промысловых дорог, подъездных путей, отвалов вскрышных пород, карьеров, полигонов для захоронения промышленных отходов и других объектов), участков с нарушенным тундровым ландшафтом и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известен способ рекультивации нарушенных земель в Заполярье (RU 2157605 С1, кл. А 01 В 79/02), который предусматривает боронование грунта, формирование почвенно-растительного покрова, внесение различных добавок. Для ускорения залужения нарушенных участков почвогрунт засевают семенами местных и интродуцированных трав. Практическая реализация данного способа выявила следующие недостатки: восстановленные участки в последующие весенние периоды интенсивно размываются водами снеготаяния, и ежегодно в течение 2-3 лет на частично нарушенных участках необходимо проводить дополнительные рекультивационные работы.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ рекультивации земель (ГОСТ 17.5.3.04-83 "Земли. Общие требования к рекультивации земель"), который включает в себя технический и биологический этапы проведения рекультивации. В состав технического этапа рекультивации входит - сбор твердых и жидких промышленных отходов; - ликвидация земляного сооружения (вывоз грунта); - планировка поверхности нарушенных земель; - создание плодородного слоя почвы.

Биологический этап рекультивации включает - подготовительные работы - рыхление (боронование), внесение удобрений; - основные работы - посадка и уход за растительностью.

Недостатками данного способа являются - значительные затраты на ликвидацию земляного сооружения, включающие перевозку грунта, планировочные и другие работы; - необходимость проведения в ходе биологического этапа рекультивации ежегодного подсева семян в течение 3-4 лет от начала работ.

Целью изобретения является снижение объемов земляных работ при ликвидации сооружения, создание оптимальных условий для формирования на его поверхности растительности.

Освоение каждого нефтегазового месторождения в Заполярье сопровождается изъятием на 20-50 лет значительных по площади земельных ресурсов (в пределах 50-500 га) и возведением на отведенной территории различных по назначению земляных сооружений. При ликвидации месторождения, согласно нормативным требованиям к сдаче земель Арендатором, на участках с "мертвым техногенным ландшафтом" проводятся технический и биологический этапы рекультивации.

Земляные сооружения на Крайнем Севере, в виду их высокой стоимости, отсыпают на высоту не более 1,6 м. Возведение сооружений ограниченной высоты, удаление снега с их поверхности ветром и механизированным способом приводят к существенным изменениям водно-теплового режима подстилаемых вечномерзлых грунтов (ВМГ), поднятию в процессе эксплуатации сооружения (1) верхней границы ВМГ (ВГВМГ) до положения (2) (фиг.1). Обратный процесс происходит в основании откосов сооружения (I): дополнительное снегонакопление зимой у основания сооружения (1), наличие ненарушенного мохо-растительного покрова (3), избыточное увлажнение основания откосов водами снеготаяния приводят к увеличению глубины оттаивания грунтов, расположенных вне сооружения (1) и, соответственно, к понижению границы ВГВМГ.

Поднятие ВГВМГ в теле сооружения (1) до положения (2) приводит к дополнительным затратам по ликвидации его промороженной части. Необходимо создавать новый почвенно-растительный покров, поскольку погребенный мохо-растительный слой, ввиду уплотнения и длительного промораживания, не подлежит восстановлению. Проведение биологической рекультивации сразу после ликвидации земляного сооружения (1) не дает ожидаемых результатов. Только в результате многократного подсева семян (3-4 раза) на всей площади нарушенного участка удается создать почвенно-растительный покров.

Для устранения перечисленных выше недостатков в составе работ по ликвидации земляного сооружения необходимо выполнить следующее: 1) на всю высоту сооружения (1) устраивают вертикальные дрены (4);
2) осуществляют планирование (выравнивание) поверхности сооружения (1);
3) на спланированной поверхности сооружения (1) создают однородный по высоте плодородный слой почвы (5);
4) из плодородного слоя почвы (5) возводят снегозадерживающие обваловки (6).

Сущность реализации заявляемого способа заключается в следующем. На завершающем этапе эксплуатации объекта на всю высоту земляного сооружения (1) устраивают вертикальные дрены (4), например, бурением скважин и заполнением их слаборазложившимся торфом. На поверхности сооружения (1) механизированным способом осуществляют планировку (выравнивание). Затем на спланированной поверхности сооружения (1) создают плодородный слой почвы (5) с использованием торфа со степенью разложения свыше 30%, донного ила (сапропеля), минеральных удобрений. Из плодородного слоя почвы (5) вручную или механизированным способом возводят снегозадерживающие обваловки (6). После завершения перечисленных выше работ на поверхности земляного сооружения (1) в летний период года производят посев многолетних трав.

В последующий зимний период на рекультивированной поверхности земляного сооружения (1), имеющей снегозадерживающие обваловки (6), в ограниченные сроки аккумулируется снежный покров, обеспечивающий сохранение сформировавшейся растительности, уменьшение глубины промерзания грунтов в основании сооружения (1). В последующие годы при положительных температурах наружного воздуха воды снеготаяния осадки, поступающие через вертикальные дрены (4) к границе ВГВМГ (2), будут являться источниками развития и поддержания термокарстового процесса в теле сооружения (1). Под воздействием последнего будут происходить интенсивные деформации оттаивающих грунтов, смещения вниз границы ВГВМГ (2) и осадка в целом земляного сооружения (1).

За окончание этапа ликвидации сооружения (фиг.2) следует считать момент достижения подошвы плодородного слоя почвы (5) высотных отметок поверхности ненарушенного мохо-растительного покрова (3) на прилегающих к сооружению (1) участках. Для исключения дальнейшего развития термокарстового процесса: смещения положения границы ВГВМГ (7) и сооружения (1) вниз - верхние части вертикальных дрен (4) тампонируют гидроизолирующим материалом (8), например глиной.

Практическая реализация предлагаемого способа была осуществлена на геологоразведочной скважине 300 Восточно-Ярейюсского нефтяного месторождения Ненецкого автономного округа, в 112 км восточнее г. Нарьян-Мара. Район характеризовался наличием вечномерзлых грунтов (ВМГ) с температурой на глубине нулевых амплитуд минус 1,2^oС. Ликвидация в 1995 году скважинной площадки, представляющей собой отсыпку из супесчаного слоя высотой 1,4 м, включала бурение скважин диаметром 0,3 м до основания земляного сооружения. Проводка скважин осуществлялась по квадратной сетке с шагом 3,5 м. Полости скважин заполнялись на всю высоту слаборазложившимся торфом. Для снижения рекультивационных работ по созданию плодородного слоя поверхность сооружения, нарушенная в процессе использования гусеничного, автомобильного транспорта, буровой техники, планировалась (выравнивалась) бульдозером. На спланированной поверхности площадки равномерно укладывался слой донного ила толщиной 0,15 м, взятого из ближайшего безымянного озера, вносились минеральные удобрения. Перемешивание донного ила с подстилающим супесчаным грунтом осуществлялось на глубину 0,25 м. Из вновь образованного плодородного слоя почвы по квадратной сетке с шагом 3,5 м возводились снегозадерживающие обваловки. После выполнения вышеперечисленных работ в весенне-летний период 1995 года (при температуре поверхности почвы плюс 4^oС) проводился биологический этап рекультивации. Он включал: дополнительное внесение нитроаммофоски в количестве 50-70 кг на 1 га; рыхление почвы; посев семян тимофеевки луговой, овсяницы луговой и красной, костра безостного и мятлика лугового; уход за всходами растительности. На рекультивированной поверхности травяной покров сформировался к началу сентября. За летний период 1995 года с учетом изменения альбедо поверхности (зачернения), полива водой при уходе за растительностью верхняя граница ВМГ (0,85 м от поверхности погребенного мохо-растительного покрова) понизилась на 0,13 м.

Зимой за счет горизонтального переноса на высоту снегозадерживающих обваловок в период с 18 по 21 октября 1995 года сформировался покров, который обеспечивал сохранение растительности от вымерзания. С наступлением весны 1996 года воды снеготаяния, а затем и жидкие осадки беспрепятственно поступали через вертикальные дрены в тело сооружения и интенсивно оттаивали подстилающие высокольдистые грунты. В результате к концу летнего периода 1996 года верхняя граница ВМГ дополнительно понизилась на 0,21 м, а на поверхности земляного сооружения повсеместно сформировался травяной покров.

К началу летнего периода 1999 года под воздействием термокарстового процесса отметка подошвы плодородного слоя почвы понизилась до поверхности тундрового ландшафта. Дальнейшее развитие под сооружением термокарстового процесса было прекращено путем герметизации верхних частей вертикальных дрен мятой глиной на высоту 0,6 м.

Реализация предлагаемого способа на 300-й скважине Восточно-Ярейюсского месторождения позволила подтвердить следующее:
- за счет устройства вертикальных дрен на всю высоту сооружения, возведения на его поверхности снегозадерживающих обваловок можно при минимальных затратах на проведение земляных работ создать условия для ликвидации сооружения на вечномерзлых грунтах, проведения биологической рекультивации, включающей посев семян, уход за растительностью и создание искусственного почвенно-растительного покрова;
- наличие на поверхности сооружения снегозадерживающих обваловок позволяет исключить выполнение дополнительных агротехнических мероприятий, направленных на создание искусственного почвенно-растительного покрова по всей площади нарушенного участка;
- при достижении подошвы плодородного слоя почвы поверхности мохо-растительного покрова (через 3-5 лет от начала рекультивационных работ) на ликвидированном сооружении создаются условия для произрастания лишайников, мхов и других видов тундровой растительности.

Формула изобретения

Способ рекультивации земляного сооружения на Крайнем Севере, включающий ликвидацию земляного сооружения, планировку поверхности нарушенного участка, создание плодородного слоя почвы и проведение биологического этапа рекультивации, отличающийся тем, что для ликвидации земляного сооружения устраивают вертикальные дрены на всю высоту сооружения, а на его спланированной поверхности возводят снегозадерживающие обваловки из плодородного слоя почвы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2