Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников
Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот и, в частности, к обводнению выработанных торфяников. Обводнение выработанных торфяных болот представляет собой конструктивную схему, включающую водохранилище 1, аккумулирующее воды местного стока, подпорно-регулирующие сооружения 2, расположенные на входе в обводной канал 3, и расположенный ниже магистральный трубопровод 4 с затворами 5-7. Магистральный трубопровод 4 соединен с каналами-кольцами 8, которые соединены между собой посредством водовыпускных сооружений 9 с затворами 10-12. Каналы-кольца 8 выполнены огражденными боковыми стенками, с одной стороны выполненными из материала в виде строганных досок 13 со щелями между ними, а с другой стороны (с внешней) выполнены кольцевые водоудерживающие дамбы 14. Дамбы 14 отсыпают из местного грунта торфяника и они служат дорогой для перемещения на ней легкого автотранспорта. Проводящие каналы-кольца 8 выполнены безуклонными, позволяющими последовательно по кругу транспортировать воду для заполнения водой обводняемого участка. Проводящие каналы-кольца 8 прокладывают с расстоянием, увеличивающимся от центра выработанного торфяника к периферии. Такая конструкция позволит повысить эффективность использования местного стока для обводнения в целом всего массива, для возобновления болот до первоначального их приближения месторождения торфа с водной растительностью, снизит энергетические затраты на обводнение выработанных торфяников и улучшит экологическую обстановку, а также имеет возможность управлять дифференцированным затоплением каждого участка выработанного торфяника. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот и, в частности, к обводнению выработанных торфяников.
Необходимость экологической реабилитации выработанных торфяников, возонобновления в них болото- и торфообразовательных процессов, возрождения биосферных функций, а также ликвидация пожароопасной ситуации при выработанных торфяниках (повторное заболачивание), включая их первоначальное обводнение в условиях природных ландшафтов на больших площадях, является актуальной задачей. Так, например, по одному из подобных проектов (Обоснование повторного заболачивания выработанного торфяного месторождения «Булаев мох», Государственное научное учреждение Институт зоологии НАН Беларуси, г. Минск, 2007) восстановление водно-болотной фауны и флоры произойдет через 10-15 лет, функции накопления торфа и связывания диоксида углерода восстановятся через несколько десятков лет. При этом только на обводнение территории выработанных торфяников, по оценкам специалистов, необходимо 2-3 года. При этом наиболее часто встречающаяся проблема мероприятий по обводнению болот - это недостаток воды, необходимой для восстановления нарушенного болота.
Следует отметить, что в рамках проекта «Восстановление торфяных болот России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменения климата» является частью Международной климатической инициативы (IKI), в России совещания проводились в 2001, 2005 и 2006 гг. В 2016 г. (27-28 сентября) 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 можно сделать ссылку на публикацию (Задеренко О.И., Ямпольский А.Л., Власов Е.Б. «Временные рекомендации по проектированию обводнения выработанных и выведенных из эксплуатации площадей торфяных месторождений». Ч.3. М., 2008).
Известны способы предотвращения распространения пожара на торфяниках RU: №№2147901, 2302887, 2236877, где в одном случае осуществляют доставку сжиженного азота в зону пожара в сосуде из глубокозамороженного льда, а в других случаях создают газожидкостную смесь замораживания до минусовой температуры или завесу формируют в виде полой щели в виде траншеи, заполняя водостойким негорючим материалом, и грунт отсыпают в виде валика.
Однако известные способы при восстановлении торфяных болот обусловлены мероприятиями, малоэффективными по проблеме мероприятий по обводнению болот - это недостаток воды, необходимой для восстановления нарушенного болота, а также невозможность организовать подачу воды на всю площадь торфяника, учитывая его размеры и труднопроходимые места.
Известны способы борьбы с пожарами на торфяниках SU: №№869779, 894051, 1297875.
Однако недостатками данных способов, как выше было отмечено, являются невозможность использования вод местного стока на обводнение выработанных торфяников без их предварительного стока и дальнейшей подачи на выработанный торфяник, что требует поиска новых усовершенствованных технических решений и времени.
Известен способ ограничения распространения пожара в торфяниках, осуществляемый путем окапывания очага возможного возгорания канавой, которая заливается водой (Повзик Ф.С., Клюс П.П., Матвейкин A.M. Пожарная тактика. М.: Стройиздат, 1990, с. 314), что обеспечивает увлажнение торфяников, и может снижать вероятность его возгорания.
Недостатком известного способа является низкая эффективность, вследствие чего изготовление канав не предусматривает обводной всей площади выработанных торфяников. Кроме того, невозможность использования местного стока и снижение общих затрат материальных ресурсов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, экологических и техногенных катастроф.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ предотвращения пожара в торфяниках, включающий прокладку каналов вокруг очага возможного возгорания, подачу и наполнение 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 20.08.2005).
Недостатком данного способа является невозможность использования вод местного стока на обводнение выработанных торфяников без их предварительного сбора стока из источника и дальнейшей подачи на всю площадь выработанного торфяника, что требует дополнительных материальных ресурсов и времени.
Сущность изобретения - разработка конструкции по восстановлению торфяных болот, позволяющей эффективно использовать аккумулированные воды местного стока в виде талых снеговых, дождевых вод и из рек, ручьев путем рационального распределения по территории выработанного торфяника за счет ускоренного подвода воды в проводящие кольцевые каналы в плане выработок торфа, а также с расстоянием, увеличивающимся от центра выработки торфяника к периферии.
Технический результат - повышение эффективности использования местного стока, снижение энергетических затрат на обводнение, улучшение экологической обстановки.
Технический результат достигается тем в способе обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников, позволяющим эффективно управлять распределением воды, заключающемся в создании использования воды с доступного источника, ее перемещении в подготовленные каналы, последние выполняют проводящими безуклонными каналами-кольцами в плане выработанного торфяника с ограждающими стенками, с одной стороны выполненными из материала в виде строганных досок со щелями, а с другой стороны, состоящими из кольцевых водоудерживающих дамб, причем ограждающие доски канала крепят к вертикальным кольям, заглубленным в грунт, каналы соединены с магистральным трубопроводом с расположенными затворами для распределения воды от водохранилища, аккумулирующего воды местного стока, и затопление ведут последовательным переходом от одного участка к другому с соответствующим поэтапным заполнением участков между каналами-кольцами для формирования общего болота в целом.
Кроме того, каналы-кольца прокладывают с расстоянием, увеличивающимся от центра разработки торфяника к периферии.
Кроме того, водоудерживающие дамбы выполняют для насыпной дороги из местного грунта торфяника.
Предложенная конструкция способа обеспечивает ряд преимуществ, позволяющих эффективно использовать воды местного стока: они могут быть с аккумулированы непосредственно перед территорией выработанного торфяника; они могут быть перераспределены каналами-кольцами внутри участков выработанного торфяника - через дифференцированные узлы водораспределения с затворами; воды местного стока могут получить дополнительную подготовку к затоплению в аккумулирующем водохранилище путем отстаивания, насыщения водорастворимыми удобрениями и далее поданы для затопления торфяника с конструктивными особенностями заполнения водой каналов-колец от водохранилища.
Порядок заполнения участков между каналами-кольцами будет зависеть от естественных условий рельефа выработки торфяника и количества воды на заполнение каждого участка между каналами-кольцами внутри выработки торфяника с последующей стадии образования болота.
Управление распределением с использованием местного стока осуществляется обслуживающим персоналом лесного хозяйства вручную по потребности в воде.
Эффективность дорог из местного грунта имеет возможность использовать облегченный автотранспорт для обслуживания каналов-колец и создавать благоприятные условия для их обслуживания в любое время года.
Расстояния между каналами-кольцами в центре выработки торфяника выполняют меньшими, а к периферии большими, т.е. дифференцировано управляя ими, тем самым учитывая свойства грунта выработанного месторождения торфа, и тем самым эффективно сократить в несколько раз затраты и длительность затопления для образования общего болота.
На чертеже схематично показано торфяное болото (месторождение выработанного торфяника) в плане.
Обводнение выработанных торфяных болот представляет собой конструктивную схему, включающую водохранилище 1, аккумулирующее воды местного стока, имеющее головные подпорно-регулирующие сооружения 2 на входе в обводной канал 3 и расположенный ниже магистральный трубопровод 4 с затворами 5-7 в сторону проводящих регулирующих каналов-колец 8, которые соединены с магистральным трубопроводом 4 для подачи воды из водохранилища 1. Таким образом, образующие концы каналов-колец 8 соединены между собой посредством оголовка водовыпускных сооружений 9 с затворами 10-12, которые соединены гидравлически между собой и от них отведены каналы-кольца 8 и состоят из огражденных боковых стенок с одной стороны выполненных из материалов в виде строганных досок 13 со щелями между ними, а с другой стороны (с внешней) выполнены кольцевые водоудерживающие дамбы 14, которые отсыпают из местного грунта торфяника, при этом дамба 14 служит дорогой для перемещения на ней легкого автотранспорта для обслуживающего эксплуатационного штата лесного хозяйства.
Проводящие каналы-кольца 8 выполнены безуклонными (могут быть и уклонными в зависимости от рельефа местности), что постепенно создает по длине их наполнения благоприятные условия заполнения участка выработанного торфяника путем выпуска воды через щели боковых устройства каналов из строганных досок, позволяющих последовательно по кругу транспортировать заполнение водой обводняемый участок.
Расстояния между каналами-кольцами 8 в центре массива торфяника (болота) выполняют меньшими, а к периферии большими, т.е. дифференцированно, тем самым учитывая площадь выработки торфяного болота и его рельефного положения.
Способ обводнения торфяных болот, преимущественно для выработанных торфяников работает следующим образом.
Самотечное наполнение водами местного стока начинается, например, с реки или с ручья в весенне-летне-осенний период, а также когда запасы снега аккумулируются на территории вблизи обводнения выработанных торфяных болот, входящих в данную конструктивную систему. Затем вода из водохранилища 1 поступает в магистральный трубопровод 4 с затворами 5-7, так как весной талые снеговые и ливневые воды, образованные за счет стока с вышерасположенного водосбора, собираются в водохранилище 1 с аккумулированием воды.
Далее движение воды в этом случае обеспечивается гидравлическим напором воды в канале-кольца 8 с регулирующими сооружениями 10-12, в пределах каждого канала-кольца 8 и конструктивными особенностями его перемещения в нем воды через щели боковых стенок, выполненных из струганных досок, откуда вода постепенно по кругу заполняет участок последовательным чередованием затворов 5-7, 10-12.
Процесс обводнения идет до критического уровня для каждого отдельного участка выработанного торфяного болота вследствие на первом этапе идет заполнение водой в центре массива торфяника с расстоянием меньшими каналами-кольцами 2, а к периферии большими, и в этом случае обеспечивается расположением рельефа с выработанной площадью торфяного болота в пределах зоны влияния ограждения канала-кольца 2 со стенкой 13 и водоудерживающей дамбой 14, последнюю отсыпают из местного грунта торфяника в необходимой высотной последовательности, учитывая, что рельеф выработки торфяника может быть различным по толщине торфа.
Использование способа позволяет интенсифицировать процесс обводнения путем учета конфигурации болота и строения торфяного месторождения.
Используя экологически чистый материал в виде строганных досок для создания проводящей регулирующей сети, каналы-кольца 8 только боковых стенок 13 с внутренней стороны по отношению к водоудерживающей дамбе 14, уменьшаются затраты на его строительство в короткие сроки, т.е. сокращаются затраты и время заполнения выработок торфяника. Кроме того, описанный способ позволяет обводнением отдельных участков перейти к обводнению всего массива торфяных выработок в целом, причем обводнение участков производят с оптимальным разрывом во времени (нескольких недель или месяцев, в зависимости от водоносности накопленного местного стока) между технологическими операциями, которые проводит эксплуатационный штат лесничества данного района (пример, Мещерской зоны для Владимирской и Рязанской области). Все это приводит к значительному сокращению сроков строительства системы обводнения в заданное время года в целом, дает возможность получить определенный экономический эффект и улучшить эколого-мелиоративную обстановку территории.
Отметка гребня каждого канала-круга принимается исходя из заполнения участка, что обеспечивает максимальный объем аккумулирующей воды в целом всего массива для возобновления болот до первоначального его приближения в естественном положении месторождения торфа с водной растительностью, а это ускоряет восстановление и животного мира на затапливаемых торфяниках.
Совокупность признаков раскрытия сущности изобретения достаточна для его практической реализации при строительстве обводнения выработок торфяников, а также имеется возможность управлять дифференцированно затоплением каждого участка выработки торфяников, что особенно важно для реализации заявленного способа, который позволяет обслуживать большие территории.
1. Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников, заключающийся в создании использования воды с доступного источника, ее перемещение в подготовленные каналы, отличающийся тем, что каналы выполняют проводящими безуклонными каналами-кольцами в плане выработанного торфяника с ограждающими стенками, с одной стороны выполненными из материала в виде строганных досок со щелями, а с другой стороны состоящими из кольцевых водоудерживающих дамб, причем ограждающие доски канала крепят к вертикальным кольям, заглубленным в грунт, каналы соединены с магистральным трубопроводом с расположенными затворами для распределения воды от водохранилища, аккумулирующего воды местного стока, и затопление ведут последовательным переходом от одного участка к другому с соответствующим поэтапным заполнением участков между каналами-кольцами для формирования общего болота в целом.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каналы-кольца прокладывают с расстоянием, увеличивающимся от центра разработки торфяника к периферии.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что водоудерживающие дамбы выполняют для насыпной дороги из местного грунта торфяника.
