4247

11

2.5.2. Определение экономической эффективности и срока окупаемости капиталовложений на рекультивацию ландшафта

Общие понятия. Методика Государственного института земельных ресурсов РФ, проф. И.В. Трещевского по определению экономической эффективности рекультивации.

Определение сокращения ущерба от эрозии, прекращения снижения урожайности с/х культур, затрат на поддержание здоровья людей, электроэнергию, уборку пыли, повышение плодородия почв и землевание, прибыли от лесной рекультивации, сельскохозяйственной продукции, санитарно-гигиенического и лесопаркового значения лесонасаждений, рентабельности, эффективности и срока окупаемости затрат на рекультивацию конкретного ландшафта.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Занятие 1. Организационное – выдача задания

На данном занятии преподаватель выдает студентам индивидуальные задания по написанию реферата и выполнению практической работы по рекультивации конкретного объекта (см. прил. 1). Отчеты по реферату докладываются на первых 4 практических занятиях. Дальнейшие 12 практических занятий проводятся по выполнению задания с целью восстановления конкретного нарушенного участка.

Реферат можно выполнять как на листах формата А 4, так и в ученических тетрадях, в которых на каждой странице должны быть оставлены поля шириной 3…3,5 см для замечаний преподавателя. На титульном листе необходимо указать наименование дисциплины, номер группы, номер варианта, фамилию имя и отчество. В реферате перед каждым ответом обязательно указывается номер вопроса (из табл. 1) и его полный текст.

Ответы должны быть конкретными и четкими, в необходимых случаях иллюстрируемы схемами, чертежами формулами, графиками.

В конце реферата указывается использованная литература, дата выполнения и личная подпись.

Без представленного реферата и выполненного отчета по практическим занятиям студент не допускается к сдаче экзамена.

Занятие 2. История рекультивации ландшафтов в дальнем зарубежье

Рассматривается обзор литературы по проблеме «Рекультивация ландшафтов» в дальнем зарубежье: Германии, Англии, США, Канаде, Франции, Польше, Болгарии, Чехии, Словакии, Венгрии, Румынии, Австрии, Бельгии,

12

Дании, Швейцарии, Италии, Швеции, Финляндии, Индии, Китае, Австралии и других.

Занятие 3. Состояние рекультивации в ближнем зарубежье

Проводится обзор литературы по данной проблеме в ближнем зарубежье: Украине, Белоруссии, Молдавии, Казахстане, Азербайджане, Эстонии и Грузии.

Занятие 4. История рекультивации ландшафтов в России

Анализируются работы по рекультивации ландшафтов, выполненные различными «школами» в регионах России,: в Подмосковье, на Урале, в Кузбассе, на Дальнем Востоке, в Краснодарском крае, в Кабардино-Балкарии, в Брянской, Мурманской, Магаданской и других областях.

Сотрудничество СССР и стран Восточной Европы (стран – членов СЭВ) по рекультивации ландшафтов.

Занятие 5. Состояние рекультивации ландшафтов в регионе Курской магнитной аномалии

Слушаются итоги работ по рекультивации ландшафтов, осуществленные в регионе КМА сотрудниками Воронежской государственной лесотехнической академии, Воронежского госуниверситета, Курской и Днепропетровской государственными сельскохозяйственными академиями.

Занятие 6. Обсуждение и защита студентами рефератов

Осуществляется обсуждение и защита студентами рефератов. Преподаватель принимает рефераты и подводит по ним итоги теоретиче-

ской подготовленности студентов по курсу.

Занятие 7. Изучение природно-растительных условий объекта

Объект проектирования указан в задании, а место его нахождения - регион, область и район студент принимает студент сам (в соответствии с ранее выполненнымикурсовымиработамиилипроектамиподругимдисциплинам).

Для оценки природных условий, от которых в сильной степени зависят состояние, рост и развитие растительности, необходимо провести анализ климатических показателей района рекультивации. С этой целью по климатологическим справочникам соответствующего региона следует найти температуру воздуха по месяцам и за год (среднюю, максимальную и минимальную), сроки наступления поздних весенних и ранних осенних заморозков, сумму положительных температур за вегетационный период, количество и интенсивность осадков по меся-

13

цам и за год, относительную влажность воздуха, направление ветров, глубину промерзания почвы, сроки наступления устойчивого снегового покрова, его мощность и продолжительность нахождения.

Для определения сроков проведения лесокультурных работ устанавливаются периоды, необходимые для развития растений т. е. даты перехода среднесуточных температур через 0°, +5°, +10 °С весной и осенью, которые показывают:

1) начало бурного снеготаяния определяется переходом среднесуточных температур через 0 °С весной;

2)начало периода большого цикла вегетации и начало весенних лесокуль-

турных работ соответствует дате перехода среднесуточных температур через +5 оС;

3)начало периода вегетации и конец весенних лесокультурных работ оп-

ределяется датой перехода среднесуточных температур через +10 оС; 4) дата перехода среднесуточных температур через +10 оС осенью фиксирует конец периода активной вегетации и начала осенних лесопосадочных

работ;

5)переход среднесуточных температур через + 5 оС осенью означает конец периода большого цикла вегетации и окончание осенних лесопосадочных работ;

6)дата перехода среднесуточных температур через 0 °С осенью означает начало устойчивых отрицательных температур.

Период весенних посадочных работ ограничен промежутком времени между датами перехода среднесуточных температур через +5 и +10 °С. Например, для Белгородской области этот срок равен 15 дням (с 16 по 30 апреля). Период осенних лесопосадочных работ определяется сроком с 1 по 22 октября и составляет 21 день. При этом следует иметь в виду, что на нарушенных землях весенние лесокультурные работы рекомендуется выполнять примерно за 7-10 дней до начала общих лесокультурных работ в данном регионе в естественных условиях. Осеннюю посадку рекомендуется выполнять на 15-20 дней раньше наступления устойчивых заморозков. При использовании посадочного материала с закрытой корневой системой сроки посадки культур расширяются.

Необходимо отметить, что нарушенные земли обладают специфическим микроклиматом. Амплитуда суточных колебаний температуры воздуха может достигать 20 - 25 °С, относительной влажности – 50 %. С увеличением высоты отвалов скорость ветра увеличивается в 1,5 - 6 раз, а влажность грунтов уменьшается в 1,4 - 2 раза, наблюдается неравномерность снегонакопления и промерзания. Снеготаяние протекает в 2 - 4 раза быстрее и начинается на 1 -1,5 недели раньше, чем в естественных зональных условиях. Они слабо зарастают растительностью естественным путем, в значительной степени подвержены ветровой и водной эрозиям (с 1 га ежегодно с поверхности отвалов сносится ветром 200 – 600 тонн грунта и уносится водой 32 - 140 м3).

На нарушенных землях ветер оказывает прямое (выдувание) и косвенное (засекание, снегораспределение, занос) влияние на состояние, рост и развитие

14

древесных пород, кустарников и трав. Для оценки влияния ветрового потока и выбора правильного размещения защитных насаждений необходимо сделать заключение об основном режиме ветра и его влиянии на растительность.

Влагообеспеченность территории за теплый период времени года определяется гидротермическим коэффициентом (ГТК) по Г.Т. Селянинову

(1)

В зависимости от численного значения коэффициента район относится к одной из зон:

-зона избыточного увлажнения - ГТК = 1,5 и более;

-зона обеспеченного увлажнения - ГТК = 1,0..1,5;

-зона с недостатком влаги - ГТК = 0,7... 1,0;

-зона сухого земледелия - ГТК = 0,5...0,7;

-зона пустыни и полупустыни - ГТК = меньше 0,5.

Коэффициент водного баланса устанавливается по В.Н. Сукачеву

(2)

Зона определяется по численному значению коэффициента:

-зона лесов, болот - К = больше 6,0;

-зона лесостепи (земледелие возможно без орошения) - К= 5,0...6,0;

- зона черноземной степи (земледелие возможно без орошения)-

-К = 4,0…5,0;

-зона сухой степи (земледелие возможно без орошения, но высокий уровень зависит от применения комплекса агротехнических мероприятий) –

К=3,0…4,0;

-зона полупустыни (земледелие без орошения дает низкие результаты)

–К = 1,5…3,0;

-зона пустыни (земледелие без орошения невозможно) - К = 0...1,5.

Нарушенные земли представлены различными горными породами и их техническими смесями в разнообразном сочетании, которые, как правило, различаются неоднородным гранулометрическим составом, химическими, физикохимическими свойствами, отсутствием или незначительным количеством питательных веществ.

Всоответствии с исследованиями Л.В. Моториной и др. (1978), вошедших

вГОСТ 15.5.1.01 – 83, вскрышные породы подразделяются на 4 группы: плодородные, потенциально-плодородные, мало- и непригодные.

15

Плодородный слой почвы – верхняя гумусированная часть почвенного профиля, обладающая благоприятными для роста растений химическими, физическими и биологическими свойствами.

Потенциально-плодородные породы – горные породы, обладающие ог-

раниченно благоприятными для роста растений теми же свойствами. Малопригодные породы – горные породы, обладающие неблагоприят-

ными свойствами для роста растений.

Непригодные породы – горные породы, гранулометрический состав, физические и (или) химические свойства которых препятствуют росту и развитию растений. Для данных пород необходимо применение коренной мелиорации или их перекрытие (захоронение).

Породы осадочной толщи КМА по степени пригодности к биологическому освоению разделяются на 4 группы:

1 группа - плодородные почвы – почвы, которые от всего объема вскрышных пород составляют 0–1 %;

2 группа - потенциально-плодородные породы – лессовидные суглинки

(10 %) и смесь суглинков с другими породами. Они имеют относительно благоприятные агрофизические свойства и при применении высокой агротехники возможно возделывать не только многолетние травы и лесные культуры, но и более требовательные полевые сельскохозяйственные культуры;

3 группа – малопригодные породы – пески меловой системы (38 %), раз-

нородные породы девонской системы, а также кварциты и сланцы (4 %), отходы обогатительных фабрик. Эти породы при залужении и облесении требуют высокой агротехники, применения различных мелиоративных средств и приемов, а для сельскохозяйственных нужд – перекрытия породами 2 группы и почвами общей мощностью 0 - 0,8 м;

4 группа – непригодные породы – фитотоксичные неокомские пески (13

%), которые при горнотехническом этапе рекультивации должны быть перекрыты слоем рыхлых горных пород второй или первой группы до 1,5 - 2,0 м.

По лесорастительным условиям техногенные земли подразделяются на 7 групп: зональные почвы, четвертичные суглинки, девонские и келловейские глины, песчано-меловая смесь, пески, мело-мергельный грунт и скальные породы (Я.В. Панков, 1996).

Отходы обогатительных фабрик по переработке железистых кварцитов складируются в хвостохранилищах, размещающихся в оврагах и балках. Они состоят из несвязных песчаных частиц, имеющих слабощелочную среду и слабую засоленность, содержат недостаточное количество для развития растений подвижных форм азота, фосфора и калия, относятся к 3 группе пригодности субстратов, очень медленно зарастают растительностью и в сильной степени подвержены ветровой эрозии, когда находятся в сухом состоянии.

Остальные виды нарушенных земель относятся к хозяйственной деятельности горных разработок (водохранилища, промышленные площадки и сооружения, коммуникации), имеющих много общего с аналогичными землями инду- стриально-промышленных территорий страны.

16

Доминирующими факторами при биологической рекультивации техногенных земель следует считать вид горных пород, возраст, наличие процессов водной и ветровой эрозии, крутизну и экспозицию откосов, высоту отвалов, глубину карьеров и обязательное проведение горнотехнической рекультивации. Они проявляются на различных видах нарушенных земель по-разному (рис. 1).

Важным фактором оценки природно-растительных условий объекта, определяющим эффективность биологической рекультивации, является наличие растительности. В природе часто встречается перенос семян ветром, животными или птицами из прилегающих зональных территорий на нарушенные участки. Естественным путем поселяются до 46 видов трав, древесных пород и кустарников (облепиха, ивы, лох, клен, тополя и др.). Процесс естественного зарастания более интенсивно выражен в порядке убывания: глины келловая, четвертичные суглинки, песчано-меловые смеси и мело-мергель в нижних частях отвалов или отдельных микропонижениях. Верхние же части откосов отвалов и их поверхности длительное время не зарастают. Склоны северных экспозиций имеют лучшие условия для поселения растений, чем южные.

Показатели естественного зарастания техногенных ландшафтов необходимо учитывать при применении тех или иных методов и способов проведения биологической рекультивации.

17

Рис. 1. Классификация нарушенных земель и их доминирующие факторы при биологической рекультивации (по данным Я.В. Панкова, 1996)

18

18

На основании установленных природно-экологических факторов региона обязательно подводится общее заключение о возможности роста и развития будущих фитоценозов на конкретном участке.

Занятие 8. Характеристика участка и его противоэрозионная организация территории

В данном разделе необходимо раскрыть основную характеристику объекта: присвоить ему название, где находится (район, область и регион), каким способом сформирован, какой горной породой представлен, какая часть нарушенной территории, его площадь, крутизна откосов, высота от поверхности земли или глубина карьера, экспозиция, рельеф, вид эрозии, возраст, пригодность субстрата для растений, степень задернения и естественного возобновления.

Организация территории землепользования предусматривает правильное определение состава и соотношения земельных угодий, обеспечение их рационального использования и защиту территорий от эрозии, антропогенного загрязнения и других неблагоприятных факторов. При этом необходимо стремиться к более полному освоению нарушенных земель.

Основой противоэрозионной организации территории является план, составленный с целью преобразования нарушенной территории, защиты его от неблагоприятных природных явлений (водной и ветровой эрозии, засух, суховеев, сильных ветров и т.п.), а также сохранения и восстановления прилегающих территорий. В него входят размер и форма участка, размещение защитных лесных насаждений и трав с учетом их влияния на эрозионные процессы. Организаци- онно-хозяйственные мероприятия создают необходимые предпосылки для преобразования и восстановления нарушенных территорий путем правильного сочетания проектируемых мероприятий.

Основными критериями организации территории являются план – схема участка (рис. 2), который составляется студентом самостоятельно на основании 18 показателей индивидуального плана и природно-растительных условий. При этом, прежде всего, учитываются почвенно-грунтовые условия, климат и наличие неблагоприятных явлений.

После согласования эскиза плана у преподавателя, установления преобладающего направления ветра, грунтовых условий, наличия естественного зарастания и других факторов намечаются границы участка, подлежащего залужению, облесению или озеленению. Впоследствии делается подробное описание участка с указанием его особенностей, которые необходимо учитывать при проектировочных работах.

19

Рис. 2. Общий вид нарушенного участка, подлежащего биологической рекультивации

Занятие 9. Определение методов и способов рекультивации объекта

При выборе направления рекультивации необходимо учитывать характеристику объекта, предыдущий опыт по восстановлению аналогичных нарушенных земель данного региона, конечную цель и экономическую эффективность проводимых мероприятий.

В зависимости от последующего использования земель, нарушенных горными разработками, возможны различные направления рекультивации.

В выданном задании выделены 3 направления рекультивации, касающиеся нашей специальности – залужение многолетними травами, облесение или озеленение.

Важным фактором при восстановлении техногенных ландшафтов является изучение способа появления, развития и распространения на них растительности: естественным, искусственнымикомбинированнымвсамыхразличныхсочетаниях.

Процесс естественного зарастания техногенных земель определяется их лесорастительными условиями. Чем интенсивнее он протекает, тем они более благоприятные, и в этом случае более успешно будут восстановлены, и наоборот.

Стихийно сформированные техногенные земли, как правило, естественным путем практически не зарастают в течение первых 5 - 20 лет. В последующие же годы в результате изменения их специфических условий зарастание протекает очень медленно и часто в не желаемом направлении для общества. Это за-

20

висит от многих факторов: природно-климатических, механических, химических и физических свойств поверхностного слоя горных пород, рельефа, экспозиции склонов, возраста формирования и других. Поэтому полностью рассчитывать на закрепление и облесение без вмешательства человека нельзя даже при выполнении специальных подготовительных работ при горнотехническом этапе рекультивации.

Биологическому этапу освоения техногенных земель должен предшествовать горнотехнический, при котором выполняются все виды работ по общей организации территории. В него входит уборка крупных камней и всевозможных препятствий (труб, шпал, столбов, тросов и т.д.), перекрытие токсичных горных пород или нанесение потенциально плодородных субстратов, планировка поверхности (засыпка и выполаживание промоин, ям и оврагов), устройство водоотводящих валов и канав, подъездных путей и многие другие. Данные виды работ студент не включает в свои проектируемые мероприятия, но имеет в виду, что они должны быть проведены.

Подготовку площади на горнотехническом этапе желательно проводить в летний период в сухую погоду, осенью или зимой с высоким качеством. При этом нельзя допускать больших временных разрывов между планированием нарушенного участка и началом биологических работ. В этом случае горные породы находятся в рыхлом состоянии, почти не имеют сорной растительности, что позволяет создавать защитные насаждения без подготовки грунта и сократить количество уходов за ними.

Наиболее доступным, надежным и распространенным видом восстановления нарушенных земель является искусственный способ, в частности, залужение, лесная рекультивация и озеленение. В зависимости от назначения лесной рекультивации выращиваются насаждения противоэрозионного, лесохозяйственного, лесопаркового направления и полезащитные лесные полосы.

Комбинированный способ восстановления нарушенных ландшафтов включает в себя процесс их естественного зарастания и применение искусственного способа посева многолетних трав и посадки древесно-кустарниковой растительности. Введение искусственных желательных видов растений в уже существующие естественные сообщества позволяет создавать сложные, устойчивые и многофункциональные экосистемы. Такое сочетание мероприятий позволяет контролировать направление, интенсивность и продуктивность будущего фитоценоза.

Занятие 10. Выбор агротехнических и лесомелиоративных приемов восстановления участка

При рекультивации ландшафтов искусственный способ залужения и создания лесных насаждений находит самое широкое распространение. В этом случае техногенные ландшафты выступают как объект лесомелиоративных работ, как новая категория лесокультурных площадей для лесной рекультивации.