Способ прогнозирования разрушения берегов рек


 


Владельцы патента RU 2548186:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к охране окружающей среды. Для прогнозирования разрушения берегов рек, включающего выявление неблагоприятных участков обследуемых территорий и ранжирование участков, предварительно обследуют прибрежную зону реки и выбирают прибрежные участки площадью S, равной 1 м2. Затем на каждом из выбранных участков определяют площади участков, покрытых растительностью, суммируют их и получают площадь S1, м2. Затем рассчитывают показатель общего проективного покрытия почвы растительностью отношением S1:S, %, на этих же участках устанавливают реперы на расстоянии 2, 4, 6 метров от линии уреза вода и принимают показания уровня грунта на репере за начало координат мониторинга состояния участков берега реки. Затем ежемесячно измеряют на каждом репере высоту h, см, намытого грунта относительно начала координат, после чего рассчитывают средний суммарный показатель высоты hср намытого грунта на трех реперах, после этого выполняют сравнительный анализ динамики процессов смыва почвы с прибрежных участков берега реки и на его основе устанавливают зависимость между значением суммарного показателя hср и общего проективного покрытия, затем оценивают степень деградации участков, ранжируют их на ненарушенные и нарушенные. Прогноз разрушения участков берега реки составляют на основании комплексного использования суммарного показателя высоты hср намытого грунта и общего проективного покрытия. Изобретение обеспечивает повышение достоверности прогнозирования разрушения берегов рек.

 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к технологии инженерно-биологической защиты береговой зоны рек от водной и ветровой эрозии, и может быть использовано для прогнозирования разрушения берегов.

Известен способ испытания травяного покрова на прирусловой пойме реки (патент №2380890), согласно которому на измеренной по длине и площади водосбора малой реке или ее притоке выделяют участок русла с незаливным или пойменным лугом, а на прибрежной части выделяют биогеоценоз с границами испытуемого травяного покрова, затем на этом участке прируслового луга по течению воды размечают перпендикулярно руслу множество временных гидрометрических створов с измерением расстояний между ними, причем линии створов продолжают до границы травяного покрова поперек русла, а количество временных гидрометрических створов принимают достаточным для формирования сети пробных площадок по травяному покрову, при этом вдоль каждого временного гидрометрического створа размечают множество пробных площадок с переменными расстояниями между ними, затем пробы травы срезают и подвергают испытаниям с каждой пробной площадки, после проведения испытаний проб травы измеряют расстояние от линии уреза воды, принятой за начала координат у всех временных гидрометрических створов, до центров площадок, при перепаде высот более 10,0 см измеряют высоту расположения центра каждой пробной площадки от водной поверхности, после измеряют длину и падение на участке русла, а также устанавливают общий постоянный геодезический репер для мониторинга за свойствами травяного покрова.

Недостатком известного способа является отсутствие мониторинга прирусловой зоны берегов рек, а также этот способ требует трудозатрат на срезку травы с пробной площадки на территории прируслового пойменного луга и не учитывает многих побочных сопутствующих условий, влияющих на урожайность луговой травы.

Известен способ определения состояния пастбищ, подверженных деградации (патент №2327107), включающий на основании космических снимков выделение контуров пастбищ, и по относительной площади проективного покрытия почвы травянистой растительностью проводят оценку деградации пастбищ.

Недостатком указанного способа является то, что он не подтвержден количественным измерениям деградационных параметров.

Известен также способ количественной оценки техногенной нагрузки на окружающую среду (патент РФ №2430356 - прототип), включающий выявление неблагоприятных участков обследуемых территорий, их ранжирование и анализ показателей растений для территорий с различной техногенной нагрузкой.

Недостатком данного способа является то, что не учитываются участки без растительности.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение достоверного прогнозирования о разрушении берегов рек с учетом показателя общего проективного покрытия почвы растениями и слоя смыва на участках берега без применения сложного оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования разрушения берегов рек, включающем выявление неблагоприятных участков обследуемых территорий и ранжирование участков, согласно изобретению предварительно обследуют прибрежную зону реки, затем выбирают прибрежные участки площадью S, равной 1 м2, далее определяют на каждом из них площади участков, покрытых растительностью, суммируют их и получают площадь S1, м2; после чего рассчитывают показатель общего проективного покрытия почвы растительностью, отношением S1:S, %, далее на этих же участках устанавливают реперы на расстоянии 2, 4 и 6 метров от линии уреза воды и принимают показания уровня грунта на репере за начало координат мониторинга состояния участков берега реки; затем ежемесячно измеряют на каждом репере высоту h, см, намытого грунта относительно начала координат, после чего рассчитывают средний суммарный показатель высоты hср намытого грунта на трех реперах, после этого выполняют сравнительный анализ динамики процессов смыва почвы с прибрежных участков берега реки и на его основе устанавливают зависимость между значением суммарного показателя hср и общего проективного покрытия, затем оценивают степень деградации участков, после чего ранжируют их на ненарушенные и нарушенные, а прогноз разрушения участков берега реки составляют на основании комплексного использования суммарного показателя высоты hср намытого грунта и общего проективного покрытия.

Новизна заявленного способа заключается в комплексном использовании показателей ОПП % и среднего суммарного показателя высоты hср, см, намытого грунта, что позволяет сделать прогноз о возможности разрушения берега в результате смыва почвы.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое решение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Расчет показателя общего проективного покрытия почвы растительностью позволит определить степень проективного покрытия согласно известной градации: высокая или низкая.

Установка реперов на расстоянии 2, 4 и 6 м от уреза воды позволит учитывать смыв мелких частиц почвы с берега реки и определить значение среднего суммарного показателя hср намытого грунта на реперах ежемесячно в результате наблюдений за выбранным участком берега реки, что позволит составить ежемесячный и ежегодный прогноз.

Сравнительный анализ динамики процессов смыва почвы с прибрежных участков берега реки позволит установить зависимость между значением суммарного показателя hср и общего проективного покрытия: чем больше ОПП и меньше hср, тем этот участок берега реки более устойчив к смыву грунта, и чем меньше ОПП и больше hср, тем этот участок берега реки менее устойчив к смыву грунта.

Определяют степень деградации почвы (СДП) (степень деградации определяет слой намыва почвы), что позволит характеризовать выбранные участки со слабой и сильной степенью деградации.

При проведении ранжирования исследуемых участков определяют их как нарушенные и ненарушенные.

Комплексное использование суммарного показателя hср и общего проективного покрытия ОПП % позволяет сделать прогноз о возможности разрушения берега в результате смыва слоя почвы.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного осуществления способа прогнозирования разрушения берегов рек.

Измерение смыва слоя грунта проводилось на берегу реки Кубань. Предварительно проводят визуальное обследование берегов реки. Затем выбирают два участка (И.С. Белюченко и др. Методическое пособие для проведения полевых и лабораторных занятий по общей экологии и экологическому мониторингу. Кубанский госагроуниверситет, Краснодар, 2010, стр. 11-12) площадью S, равной 1×1 м2, причем один из них полностью покрыт растениями, другой - имеет минимальное покрытие растениями. После этого на каждом из них измеряют при помощи линейки размеры участков, покрытых растительностью, и рассчитывают их площади, суммируют их и получают площадь S1, м2. Далее рассчитывают показатель общего проективного покрытия (ОПП), который обозначает плотность покрытия растениями поверхности почвы, оценивается ОПП в процентах (Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989). Из литературных источников известно, что помимо оценки проективного покрытия в процентах применяют различные шкалы с балльной оценкой этой величины (В.В. Неронов, 2003, http://www.glc.com/pokritie proektivnoe.html). Наиболее известна и нами используется шкала, имеющая десять градаций степени проективного покрытия: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90,100%. Показатель общего проективного покрытия (ОПП) рассчитывают отношением S1:S·100, %. ОПП первого участка равен 100%, т.к. его поверхность (1 м2) полностью покрыта растениями, т.е. высокое проективное покрытие. А ОПП второго участка равен 10%, т.к. на этом участке, мало покрытого растительностью, площадь равна 0,1 м2, т.е. низкое проективное покрытие. Затем на этих участках устанавливают реперы на расстоянии 2, 4 и 6 м от уреза воды для учета смыва мелких частиц почвы с берега реки и обозначают высоту репера от его верхнего конца до уровня грунта: h1 - на репере на расстоянии 2 м от уреза воды, h2 - на репере на расстоянии 4 м от уреза воды, h3 - на репере на расстоянии 6 м от уреза воды, и принимают ее за начало координат мониторинга состояния участков берега реки. Замеры осуществляют ежемесячно, причем измеряют высоту намытого грунта на каждом из трех реперов с помощью линейки. В первый месяц начала мониторинга на 1-м участке с высоким проективным покрытием (100%) высота намытого грунта от начала координат составила: на репере на расстоянии 2 м от уреза воды - h1=0,1 см, на репере на расстоянии 4 м от уреза воды - h2=0,2 см, на репере на расстоянии 6 м от уреза воды - h3=0,3 см. Эти показания суммируют (0,6 см), делят на количество измерений (3) и определяют среднее значение суммарного показателя высоты намытого грунта относительно начала координат hср, который составил 0,2 см. На 2-м участке с низким проективным покрытием (10%) показания на реперах на расстоянии 2, 4 и 6 м от уреза воды составили: 0,6 см, 0,7 см, 0,8 см, среднее значение суммарного показателя высоты намытого грунта относительно начала координат hср составляет 0,7 см. Измерения на реперах высоты намытого грунта проводят ежемесячно в течение года, после чего рассчитывают среднее значение суммарного показателя высоты намытого грунта относительно начала координат на участке с высоким проективным покрытием, которое составляет hср 0,2 см, а на участке с низким проективным покрытием составил hср 0,7 см.

Далее осуществляют сравнительный анализ динамики процессов смыва почвы с прибрежных участков, причем слой намытого грунта hср свидетельствует о степени деградации почвы (СДП).

Первый участок с высоким проективным покрытием имеет среднее значение суммарного показателя высоты намытого грунта относительно начала координат hср 0,2 см, что указывает на то, что этот участок берега реки устойчив к смыву. Это значение hср соответствует слабой степени деградации почвы (0-0,2 см) (В. Г. Бондур, А.А. Рихтер, А.Б. Мурынин // Технические науки в России и за рубежом: материалы II междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г. ). - М.: Буки-Веди, 2012. - с. 8-14), следовательно, степень его деградации - слабая. Второй участок с низким проективным покрытием имеет среднее значение суммарного показателя высоты намытого грунта относительно начала координат hср составляет 0,7 см, что указывает на то, что этот участок берега реки неустойчив к смыву. Это значение соответствует сильной степени деградации почвы (0,6-1 см), (В.Г. Бондур, А.А. Рихтер, А.Б. Мурынин // Технические науки в России и за рубежом: материалы II междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г. ). - М.: Буки-Веди, 2012, с. 8-14), следовательно, степень его деградации - сильная. На основе анализа полученных данных устанавливают зависимость между ОПП и hср: чем больше ОПП и меньше hср, тем этот участок берега реки более устойчив к смыву грунта, и чем меньше ОПП и больше hср, тем этот участок берега реки менее устойчив к смыву грунта.

Затем на основании полученных данных мы ранжируем первый участок как «ненарушенный», а второй участок - как «нарушенный» («Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель», утвержденные Роскомземом, Министерством сельского хозяйства и продовольствия, Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов, 1994-1995 г., приложение 2, п. 2.2.4).

А прогноз о возможности разрушения участков берега реки в результате смыва слоя почвы составляют на основании комплексного использования суммарного показателя hср и общего проективного покрытия ОПП по двум вариантам: по первому варианту - если ОПП равен 100% и высота намытого грунта обследуемого участка берега 0,2 см, то берег реки не разрушается, по второму варианту - если ОПП равен 10% и высота намытого грунта обследуемого участка берега реки больше 0,7 см, то берег реки разрушается.

Также исследования проводились на берегах рек Кириили, Понура и Челбас, при этом получили аналогичные результаты.

В результате экспериментов доказано, что растительность в поймах рек - это неотъемлемая часть ландшафта и увеличение проективного покрытия снижает поверхностный смыв.

Заявленный способ промышленно применим и пригоден для оценки участков рек, берег которых постепенно разрушается, а водоохранная зона не соблюдается. Его можно использовать при прогнозировании скорости разрушения берегов и выявлении участков, подверженных эрозии.

В результате использования заявленного изобретения обеспечивается достоверное прогнозирование о разрушении берегов с учетом комплексного использования показателей общего проективного покрытия почвы растениями и суммарного показателя высоты намытого грунта относительно координат hср без применения сложного оборудования.

Способ прогнозирования разрушения берегов рек, включающий выявление неблагоприятных участков обследуемых территорий и ранжирование участков, отличающийся тем, что предварительно обследуют прибрежную зону реки, затем выбирают прибрежные участки площадью S, равной 1 м2, далее определяют на каждом из них площади участков, покрытых растительностью, суммируют их и получают площадь S1, м2; после чего рассчитывают показатель общего проективного покрытия почвы растительностью отношением S1:S,%, далее на этих же участках устанавливают реперы на расстоянии 2, 4 и 6 метров от линии уреза воды и принимают показания уровня грунта на репере за начало координат мониторинга состояния участков берега реки; затем ежемесячно измеряют на каждом репере высоту h, см, намытого грунта относительно начала координат, после чего рассчитывают средний суммарный показатель высоты hср намытого грунта на трех реперах, после этого выполняют сравнительный анализ динамики процессов смыва почвы с прибрежных участков берега реки и на его основе устанавливают зависимость между значением суммарного показателя hср и общего проективного покрытия, затем оценивают степень деградации участков, после чего ранжируют их на ненарушенные и нарушенные, а прогноз разрушения участков берега реки составляют на основании комплексного использования суммарного показателя высоты hср намытого грунта и общего проективного покрытия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к берегоукрепительным сооружениям. Способ защиты берегов рек на предгорных участках заключается в том, что вначале горизонтально укладывают железобетонные балки 4, к концам которых со стороны реки крепят тетраэдры 5, скелет которых представляет собой только ребра конструкции.

Изобретение относится к защитной системе, в частности к защитной системе, предназначенной для сохранения и восстановления береговой линии. Защитная система (1) содержит габион, имеющий противоположные боковые стены (13, 15), соединенные между собой через определенные интервалы по длине габиона несколькими разделительными стенками (7, 9), причем промежутки между соседними парами разделительных стенок (7, 9) ограничивают вместе с боковыми стенками по меньшей мере один отдельный отсек (7) габиона.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народно-хозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты водоемов, каналов и накопителей промышленных отходов, выполненных на просадочных грунтах.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Способ включает ориентирование гибкого бетонного мата (ГБМ) по отношению к донной поверхности одной или другой его стороной в зависимости от типа грунта.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народнохозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народно-хозяйственных объектов от оползней и обрушений.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народнохозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к строительству берегозащитных сооружений. Способ заключается в использовании устройства для предотвращения размыва береговой кромки.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям для укрепления берегов, дамб, русел и поверхностей иных объектов. Гибкий бетонный мат содержит бетонные блоки, соединенные между собой порядно и в рядах с зазором замоноличенным канатом.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к экологическому мониторингу. Способ включает выделение на малой реке или ее притоке визуально по карте или натурно участка пойменного луга.

Изобретение относится к технологии лесовозобновления и, в частности, к содействию естественному возобновлению товарных пород после рубки древостоя. Способ включает обрезку кроны подроста механизированным способом после рубки древостоя.

Изобретение относится к лесной промышленности и может быть использовано при производстве лесосечных работ. Способ включает валку и укладку срезанных деревьев в пачки на землю комлями в сторону лесопогрузочного пункта, выполняемые валочно-пакетирующей машиной.

Изобретение относится к технике лесопользования и, в частности, к машинам для заготовки и посадки деревьев. Машина содержит ходовую часть, двигатель, кабину оператора и технологическое оборудование.

Изобретение относится к технологии лесопользования и, в частности, к заготовке и посадке деревьев. Способ включает срезание деревьев и последующую посадку саженцев механизированным способом.
Изобретение относится к области лесного хозяйства и может найти применение в охранных зонах воздушных линий электропередачи. Способ включает деление территории охранной зоны на три части, центральную и две боковые, а также уничтожение растительности в центральной части.

Изобретение относится к лесному хозяйству. В каждом однородном по таксационным показателям выделе насаждения на пробной площади определяют исходный возраст, средний диаметр на высоте груди, среднюю высоту деревьев, бонитет, количество растущих деревьев на 1 га.
Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к агролесомелиорации, и может быть использовано при порослевом возобновлении лесных насаждений, мелиорирующих переувлажненные земли, а также являющихся ветрозащитными.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, лесоводству и экологии. Способ включает определение индекса ветвления как отношения числа особей с отклонениями к числу всех особей в выборке мха.

Изобретение относится к дендрометрии и может быть использовано в индикации природной среды, в частности по комлевой части растущих в различных экологических условиях произрастания деревьев.

Устройство относится к области лесного хозяйства и предназначено для уничтожения малоценных пород лиственных деревьев при проведении рубок ухода. Устройство содержит рукоятку и закрепленные на рукоятке режущий аппарат и механизм подачи химического раствора. Механизм подачи химического раствора выполнен с возможностью подвода химического раствора к режущему аппарату. На рукоятке смонтирован режущий аппарат, состоящий из неподвижной части, выполненной в виде полого цилиндра, на которой посредством болтового соединения жестко закреплен неподвижный режущий элемент, выполненный в виде насадки с набором плоских ножей, и направляющая подвижной части режущего аппарата. Подвижная часть режущего аппарата выполнена в виде стержня, у которого с одного свободного конца закреплен второй режущий элемент с набором плоских ножей, а с другого жестко закреплена вторая направляющая, с которой шарнирно сочленен рычаг управления. Между рукояткой и направляющей подвижного стержня смонтирована пружина. При таком выполнении упрощается конструкция и повышается надежность работы устройства. 3 ил.
Наверх