2. Природоохранные мероприятия в бассейнах рек, способствующие уменьшению русловых деформаций.

Результаты исследований, проведенных в различных природно-климатических условиях, свидетельствуют о том, что наибольшее влияние на сток наносов малых рек оказывают процессы антропогенной эрозии почв.

Формирование стока взвешенных наносов малых рек происходит в большей степени на полевых водосборах, чем в самих руслах (в зависимости от ландшафтных условий, степени освоенности территории и расчлененности рельефа) попадает от 40 до 60% продуктов эрозии. В зональном отношении эта доля увеличивается с севера на юг, по мере иссушения климата.

В степной и на юге лесостепной зоны прекращение постоянного стока по балкам и малым рекам началось одновременно с общим уменьшением влажности климата, что вызвало естественное отмирание многих водотоков.

Заиление и загрязнение рек за счет продуктов поверхностного смыва ведет к зарастанию рек и прежде всего их обмелевших участков.

Исключительно важную роль в стабилизации взаимодействия основных экологических систем биосферы играют защитно-водоохранные функции лесных насаждений.

Ведущее место в этом плане занимают прибрежные леса. Они оказывают огромное влияние на русловые процессы и отложение наносов. Незаменима их водопоглощающая роль в верховьях рек, противоэрозионно-аккумулятивное значение по склонам меженных берегов и на прирусловой пойме, а также противоэрозионно-водорегулирующая роль по склонам коренных берегов. Противодействуя эрозии и дренируя почву, лесные насаждения предотвращают сползание и обрушение берега в русло реки.

Для сохранения экологической обстановки и существующего гидравлического режима на участке реки вблизи разрабатываемых карьеров нерудных строительных материалов необходимо соблюдение принципа, в соответствии с которым за пределами карьера изменения гидравлических параметров потока допустимо лишь в пределах точности их измерения.

Создание карьера не должно приводить к искажению общих тенденций развития руслового процесса.

При производстве землечерпательных работ необходимо производить оценку временного местного повышения мутности потока в процессе извлечения грунта. Оценка выполняется для того, чтобы не допустить неприемлемого повышения концентрации взвешенных наносов, и заиления русла с нанесением ущерба рыбному хозяйству и водоснабжению.

Степень повышения мутности, границы зоны с концентрацией взвешенных частиц грунта выше предельно допустимой, а также место и толщина слоя возможных отложений определяются по специальной методике или по зависимостям.

Следует иметь в виду, что реконструкция русла с углублением русла, может дать положительный эффект только в первые 1...3 года эксплуатации. А затем произойдет в результате заиления возврат к существовавшему ранее состоянию русла.

Интенсивность руслового процесса будет иметь максимум в самом начале, непосредственно вслед за кратковременным изменением русла. Затем будет происходить постепенное угасание руслового процесса до того минимума, при котором поток будет находиться уже в сравнительно устойчивом состоянии, хотя известная подвижность все же остается и будет тем больше, чем больше скорость потока и чем меньше диаметр составляющих русло наносов.

2. Противофильтрационные мероприятия.

2. 1. Применение грунтоармированных сооружений в бассейнах рек.

Грунтоармированные сооружения – массивные сооружения, состоящие из грунта и армирующих элементов, размещенных в грунтовом массиве особым образом.

Грунт, особенно зернистый, плохо воспринимает растягивающие усилия, возникающие в грунтовом массиве в результате воздействия внешних нагрузок, однако, при размещении в нем армирующих элементов происходит перераспределение усилий, в результате чего растягивающие усилия воспринимаются армирующими элементами. Армированный грунт является, в какой-то степени, аналогом железобетона. Однако, если в железобетоне соединение арматуры и бетона происходит за счет химических связей, то в армированном грунте связь между арматурой и грунтом осуществляется исключительно за счет трения по контакту «грунт-арматура»

ГАС состоят:

1) из собственно грунта;

2) арматуры;

3) облицовки.

Назначение грунта – заполнение пространства между армирующими элементами с целью создания грунтового массива, выполняющего функции сооружения. Грунт воспринимает сжимающие усилия, возникающие в массиве и по контакту «грунт-арматура» обеспечивает передачу растягивающих усилий на арматуру.

Назначение арматуры – сопротивление растягивающим усилиям, возникающим в грунтовом массиве при внешнем воздействии, и обеспечение внутренней устойчивости сооружения, позволяющей рассматривать ГАС как твердое тело, воспринимающие внешнее воздействия.

Назначение облицовки – предотвращение выпадения частиц грунта из межарматурного пространства со стороны внешней грани сооружения.

Грунтоармированные сооружения в бассейнах рек и водоемов применяются для устройства:

- фильтрующих и нефильтрующих низконапорных земляных плотин в руслах рек;

- подпорных стен различного назначения, в т.ч. берегоукрепительных и противооползневых;

- береговых дамб для защиты территории от затопления паводочными водами;

- противоэрозионных сооружений на оврагах, логах, балках в бассейнах рек;

- береговых и русловых устоев мостовых переходов;

сопряжений зданий ГТС (ГЭС и насосных станций) с земляными сооружениями, входящими в их комплекс;

- причальных стен и камер шлюзов с комплексом подходных сооружений;

- насыпей различного назначения, в т.ч. – насыпей автомобильных и железных дорог, проходящих вдоль русел рек в непосредственной близости к ним;

- различных сооружений промышленного или хозяйственного назначения (фундаменты, дамбы, обвалования и т.д.)

Опыт зарубежных стран Франция, Англия показывает, что ГАС значительно экономичнее, чем традиционные сооружения аналогичного типа, но в странах СНГ не было пока еще построено ни одного из них.

ЛЕКЦИЯ №5

ПЛАН

1. Мероприятия по сохранению качества воды в реках и водоемах.

1.1. Водоохранные полосы

1.2. Защита рек и водоемов от загрязнения сельскохозяйственными стоками.

1.3.Защита рек и водоемов от загрязнения промышленными стоками и стоками с городских территорий:

1.4. Защита рек и водоемов от загрязнения подземными водами.

1.5. Защита от эвтрофикации водоемов

2. Мероприятия по очистке загрязненной воды рек и водоемов.

2.1.Методы, основанные на интенсификации природной самоочищающей способности водотоков и водоемов.

2. 2. Регулирование речного стока:

3. Мероприятия, машины и механизмы, применяемые в работах по рекультивации малых рек и водоемов.

3.1. Аэрация воды в водоемах.

3.2. Оборудование для восстановления рек и водоемов.

3.2.1. Общие сведения

3.2.2. Землесосные снаряды

3.2.4. Строительные земснаряды

3.2.5. Гидромониторы. Гидроэлеваторы.

3.2.6. Машины для бетонных и железобетонных работ

Функции воды в реках чрезвычайно многообразны:

1) производственная (вода как сырье энергоноситель, теплоноситель);

2) транспортная;

3) гигиеническая;

4) биологическая.

Требования к качеству воды в каждом случае различны. Поэтому выбор мероприятий по улучшению качества воды является сложной комплексной задачей, требующей анализа и переработки большой исходной информации о характеристиках рассматриваемой реки и антропогенной нагрузке на ее бассейн.

Меры по защите рек от загрязнений могут быть разбиты на 2 класса с целями:

1) не допускать попадания загрязняющих веществ в водоток;

2) очищать воду непосредственно в водоемах водотоках.

Предпочтение – 1 классу, т.к. мероприятия по удалению загрязняющих веществ из водотока требуют больших затрат.

Необходимо устанавливать прибрежные водоохранные полосы, выполняющие роль естественного фильтра. Они препятствуют поступлению неканализируемых стоков в воду. Ширина водоохраной зоны для ручьев и мелких речек (до10 км) – не менее 15м.(см. печатные материалы). Она может меняться в зависимости от конкретных условий:

Вид сельхозугодий Уклон О0 (м) Уклон до 300 (м) Уклон более 300 (м) Пашня

Пастбища и сенокосы

Лес, кустарник 15-30

15-25

35 30-55

25-35

35-55 55-100

35-50

55-100

«В защитных полосах запрещается распашка земель, рубка и корчевка леса, размещение животноводческих ферм и лагерей, а также другая деятельность, за исключением случав, предусмотренных настоящим кодексом» («Водный Кодекс Российской Федерации. – М.: «Осень-89», 1995 г). Запрещается складирование навоза, отходов производства, устройство свалок мусора, складов для хранения ядохимикатов, минеральных удобрений, строительство новых и расширение действующих предприятий, стоянка, мойка и ремонт автотранспорта и т.д.

Допускается размещение объектов водоснабжения, рекреации, рыбного и охотничьего хозяйства и т.д.

1.2. Защита рек и водоемов от загрязнения сельскохозяйственными стоками.

1. Применение передовых сельскохозяйственных технологий для уменьшения попадания в почву питательных веществ. Необходимо:

- соответствие норм внесения удобрений потребностям растений (даже только эти мероприятия способны снизить количество выносимых примесей на 40 %);

- установление оптимальных сроков внесения удобрений с учетом биохимических особенностей почвы;

запретить внесение удобрений по снежному покрову, а лучше – от глубокой осени до весенней предпосевной;

дробное внесение удобрений в период вегетации;

- вносить удобрения под вспашку на глубину не менее 10 см.;

вносить удобрения с оросительной водой, что уменьшает их дозу;

- применять медленно действующие и труднорастворимые удобрения;

- обеспечить правильный севооборот культур;

- пестициды применять только при сильной зараженности растений вредителями;

- использовать очаговую, ленточную или краевую обработку вместо сплошной;

- широко применить биологические методы защиты растений вместо пестицидов;

- разрабатывать менее опасные виды пестицидов, отличающиеся минимальной токсичностью, высокой скоростью разложения в воде и возможной минимальной минерализационной способностью (гранулированные формы пестицидов);

- запрещать химическую обработку путем авиаопыления.

2. Меры, улучшающие качество воды при орошаемом земледелии:

- строительство оросительных систем с оборотным водоснабжением (пруды-накопители);

- регулирование качества коллекторно-дренажных вод непосредственно на массивах орошения, например, устройством фильтров заградительных по краю орошаемой территории. (Так, при использовании на полях бордосской жидкости в сточные воды попадают ионы меди, а наличие вдоль поля канавы, заполненной известняком, позволяет перехватить медьсодержащие примеси почти полностью);

- перевод поверхностного и дренажного стока в подземный;

3. Меры, улучшающие качество воды при загрязнении вод стоками животноводческих комплексов:

- применение животноводческих сточных вод для удобрений (не допускать прямого сбрасывания в реку, организовать соответствующий подбор севооборота);

- применение сухих методов удаления навоза;

- обвалование навозохранилищ.

Большое количество, сложность утилизации и вывоза, трудность обеспечения санитарного состояния навозохранилищ и жижесборников.

Например, колхоз «Россия» и более 100 крупных животноводческих комплексов:

помещения скребковый способ жижесборник самотеком отстойник

гидросмыв наносами

твердый осадок на поля в виде удобрений

жидкость бассейн суточного регулирования +

чистая вода на орошение.

Разделение на твердые и жидкие фракции возможно с применением центрифуг.

1.3. Защита рек и водоемов от загрязнения промышленными стоками и стоками с городских территорий:

- сбор, очистка дождевых вод с застроенных территорий;

- правильное размещение производственных предприятий;

- экономическая ответственность предприятий – загрязнителей, которая стимулирует:

а) переход производств на безотходные технологии;

б) переход производств на оборотное водоснабжение;

в) совершенствование технологических схем очистки сточных вод;

г) регулирование сброса сточных вод (предотвращение залповых сбросов).

1.4. Защита рек и водоемов от загрязнения подземными водами.

- гидроизоляция накопителей, установка противофильтрационных стенок;

- сбор и обезвреживание поверхностного стока;

- чистка подземных вод путем строительства дренажных скважин, расположенных по контуру очага загрязнения.

Защита рек и водоемов от загрязнения сине-зелеными водорослями.

- резкое увеличение притока дополнительных пищевых ресурсов в водоемы за счет почвенных смывов и сточных вод;

- изъятие водорослевых масс (корма – большое содержание белка и аминокислот, использование в качестве удобрений, технологическое сырье для бродильной промышленности);

- удаление иловых отложений, аккумулирующих значительные запасы биогенных элементов и органических веществ;

- повышение степени кислородного насыщения придонных слоев воды за счет дополнительной аэрации.

Защита рек и водоемов от загрязнения атмосферными осадками.

- установка пыле- и газоулавливателей и др. устройств. Газы вырабатываются в атмосферу через высокие трубы и переносятся на большие расстояния.

«Кислотные дожди» содержат растворы серной и азотной кислот. (Выбросы в атмосферу SO2 и NO3 при сжигании любого ископаемого топлива). Вода в водоемах становится кислой, количество рыбы увеличивается, и она может исчезнуть. Новую жизнь в такие водоемы могут вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений: они помогают планктону ввести нитраты, что ведет к снижению кислотности. Возможен ввод извести, но фосфаты дешевле и оказывают меньшее влияние на химию воды (рекорд по «кислотным дождям» - 1974 г., Шотландия, г. Питлокри, где выпал дождь с рН=2,4. Это что-то вроде столового уксуса.