1.3. Фітомеліорація породних відвалів вугільних шахт
Інтенсивне промислове освоєння Павлоградського гірничопромислового району істотно змінило соціально-економічний стан регіону, і, водночас, спричинило негативні зміни складеного тут природного комплексу: осідання земної поверхні, її підтоплення і заболочення, забруднення поверхневих та підземних вод, вилучення і деградацію сільськогосподарських земель, виснаження водоносних горизонтів, інтенсивне утворення відвалів, зменшення лісистості. Тому важливою є постійна увага до техногенних екосистем, оздоровлення яких може бути здійсненим за допомогою фітомеліорації.
Фітомеліораціею е напрям прикладної екології, який полягає у дослідженні, прогнозуванніта використанні рослинних систем для покращення геофізичних, геохімічних, біотичних, просторових та естетичних характеристик довкілля, проектуванні та створенні штучних рослинних угруповань (враховуючи цілеспрямоване використання угруповань природних) із властивостями, здатними активно змінювати фізичне середовище.
Праці українських вчених Г.М. Висоцького, Ю.П. Бялловича, О.Л. Бель-гарда, О.О. Лаптева, В.П. Кучерявого, присвячені перетворювальній функції рослинності, розкривають закономірності цього біосферного процесу.
Ю.П. Бяллович, класифікуючи лісові культури за їх призначенням, розрізняє продукційні та пертиненційні (середовище твірні) категорії насаджень під час фітомеліорації, яка запобігає дії погіршуючих фізико-географічних процесів та послаблює їх. Перетворювальна функція є наслідком продукційної, оскільки в процесі продукування виникають перетворення: поглинання і виділення різних речовин рослинами під час асиміляції. Продукційні категорії насаджень поділяються на деревинні, технічні, харчові, а середови-щетвірні - на меліоративні, санітарні та декоративні. Змінюючи в процесі росту морфоструктуру, рослини перетворюють геофізичну конструкцію фітоценозу, починаючи зміни у ланцюгу перетворень. Зростання продукції позитивно впливає на розвиток гетеротрофного блоку, що також є перетворювачем в системі біогеоценозу.
Природна перетворювальна функція фітоценотичного покриву вироблена в геологічно довготривалому ході розвитку біосфери га еволюції рослин.
Протиерозійні насадження на рівнинах щільності твердої фази помірної зони.
Розділ іі. Характеристика об'єкта
2.1. Загальні відомості
Ділянка рекультивацією загальною площею 61,2 га розташована в заплавній частині р. Самара на території Вербівської сільської ради Павлоградського району Дніпропетровської області.
Масив перетинають високовольтні лінії електромереж – ВЛ-35 кВ та ВЛ-110 кВ. Північно-західна частина ділянки на значній площі вкрита чагарниковою рослинністю (10-30%) – маслинка срібляста. Центральну частину ділянки перетинає полезахисна лісосмуга в напрямку ПНС-ПдЗ.
Рис 1. Схема розташування об’єкта
2.2. Природні умови
Клімат. Згідно агрокліматичного районування ділянка рекультивації розташована в межах центрального помірно посушливого дуже теплого агрокліматичного району Дніпропетровської області з сухим жарким літом та малосніжною зимою.
У весінньо- літній період переважають вітри південно-східного напрямку. Величина гідротермічного коефіцієнта 0,85-0,90.
Середньорічна температура повітря складає +8,4 °C. Середньорічна сума опадів – 480 мм, в тому числі за вегетаційний період – 270 мм. В літні місяці опади переважно зливового характеру.
Рельєф. Ділянка рекультивації розташована в заплавній частині р. Самара на переважаючій площі, північно-східна частина – надзаплавна тераса.
Характер рельєфу плоско рівнинний, терасово-акумулятивного підтипу. Поверхня ускладнена блюдце подібними западинами.
Ділянки заплави в результаті шахтних робіт техногенно-деформовані, глибина просідання поверхні складає 1-5 м, що приводить до заболочування, часткового затоплення сільськогосподарських угідь.
Ґрунтоутворюючі породи. Породи представлені лесоподібними суглинками – площа 6,9 га та сучасними алювіальними відкладами – 54,3 га. Породи сучасні алювіальні відклади слабооглеєні , внаслідок близького залягання підґрунтових вод.
Ґрунтоутворюючі породи середньо - та важко суглинкові за механічним складом (класифікація за О.Н.Качинським).
Геологічна характеристика. Ділянка рекультивації розташована в південно-східній частині Дніпропетровсько-Донецької западини. В її підошві залягають докембрійські кристалічні породи – граніти, гранітогнейси, кварцити. Вони вкриті глибокою товщею порід палеозойського, мезозойського та кайнозойського віків.
Мезозойські та палеозойські породи залягають глибоко та представлені значною товщею девонських піщаників вапняків, глинистих сланців, шарів (пластів) вугілля, терасових пісковиків. Породи повсюди перекриті палеогеновими відкладами: бучацькими пісками, київськими глинами, харківськими піщаниками та пісками з прошаруванням глин.
Загальна промислова вугленосність відноситься до відкладів нижнього карбону – верхньовізейського ярусу.
Безвугільна світа характеризується переважанням глинистих порід та вельми слабою вугленосністю. Самарський ярус представлений переважно пісковими ті піщано-глинистими сланцями.
Неоген і антропогенні утворення, в яких переважають червоно-бурі глини та лесові породи, представлені шарами 30-35 м кожний.
Розглянута територія в тектонічному відношенні приурочена до Північно-східному схилу Українського щита до встановлених розривними порушеннями.
В геологічній будові беруть участь відклади палеогену системи харківського ярусу, міоцену, бессарабського горизонту, неогенові сіро-зелені і строкаті глини. У долинах річок - сучасні алювіальні відкладення нерозчленованих I і II надзаплавних терас, на вододілах - верхньо антропогеновиє золово - делювіальні відкладення у вигляді лесів і лесовидних порід.
Досліджувана територія по гідрогеологічному районуванням віднесена до Дніпрово - Донецького артезіанського басейну . Перші від поверхні водоносні горизонти - в алювіальних антропогенових відкладеннях заплав і надзаплавних терас ( водовмещающімі є піски , часто з гравієм і галькою , з прошарками супісків , суглинків та глин) . На вододільних просторах перші від поверхні водоносні горизонти - у відкладеннях харківської свити міоцену (він є основним водоносним горизонтом) . Водовмещающімі тут є піски , піщанки , алевроліти з прошарками глин. Мінералізація води строката - від слабо - до високоменералізованої.
Умови зволоження. Ґрунтові води на ділянці рекультивації на переважаючій площі залягають на глибині 0,3-1,0 та 1,0-3,0 м – заплава р. Самара, місцями виклинюються на поверхню. Головним джерелом живлення заплави річки є зимові атмосферні опади.
Весняний стік складає 67-88% від річного стоку. В літній період річка пересихає з утворенням перекатів.
Живлення в зимовий період здійснюється за рахунок підґрунтових вод. Ступінь мінералізації ґрунтових вод сприяє розвитку процесів засолення ґрунтів.
Північно-західна частина ділянки (притерасна) характеризується рівнем підґрунтових вод 3-6 м, що сприяє зменшенню ґрунтової посухи в найбільш жаркий період року.
Рівень підґрунтових вод в північно-західній частині ділянки (надзаплавна тераса) – 3-6 м на площі 6,9 га.
Ґрунтовий покрив. Ґрунтовий покрив земельних ділянок на площі рекультивації різноманітний, в залежності від характеру рельєфу, рівня ґрунтових вод, ґрунтоутворюючих порід.
В заплавній частині виділяються чорноземно-лучні, лучні, лучно-болотні та болотні ґрунти різного ступеню засолення та солонцюватості на сучасних алювіальних відкладах. В північно-західній частині (надзаплавна тераса) – лучно-чорноземні ґрунти на лесоподібних суглинках. Керуючись даними хімічних аналізів зразків ґрунтів, а також ГОСТ 17.5.1.03.86, на обстежених ділянках рекультивації зняття родючого та потенційно-родючого шару ґрунтів передбачається на площі 24,6 га.
На площі 36,6 га ділянки рекультивації зняття родючого шару не передбачається внаслідок незадовільних водно-фізичних, фізико-хімічних показників – сильного ступеню оглеєння, засолення, пере зволоженості ґрунтів.
Геоморфологія і гідрографія. Район проектування за геоморфологічним районуванням класифікується (за зменшенням таксонів) як Азовсько - Придніпровська височина, Запорізька рівнина на неогеновому підставі, Самарська терасовою рівнина. На північ від м. Тернівки - це Придніпровська акумулятивна лесова рівнина на неоген- палеогеновій підставі, Верхнеорельская лесова розчленована рівнина.
Рельєф місцевості характеризується двома основними показниками: густотою розчленування і глибиною розчленування рельєфу. Густота розчленування рельєфу визначається як середня ширина елементарного схилу, яка тут становить 0,4-0,3 км. Глибина розчленування рельєфу визначається відносним перевищенням вододілів над тальвегами природних балок і водотоків і для даної території складає 30-40 м.
Абсолютні позначки коливаються в межах шахтного поля від 65 до 120 м. Загальний ухил на південь і південний захід.
Генетичний тип поверхні - акумулятивний прибережний. Вік поверхні - позднеміоценового.
Структурно - геологічна основа морфо - генетичного типу рельєфу - палеоген - неогенова пластова покривна.
У районі розміщення об'єкта основними типами рельєфу є: в долинах - акумулятивні алювіальні заплавні тераси рівнин, на вододілах просторах - піднесені лесові розчленовані рівнини в не льодовикових областях.
За фізико-географічним районуванням територія приурочена (за зменшенням таксонів), до південно-західного Східно – Європейської рівнини, степовій зоні, північній степовій під зоні, лівобережної – Дніпровської півнично – степової провінції, Запорізькій – Гуляйпільської області, Придніпровської низовини.
Основними ландшафтами є: в долинах річок - заплавні ландшафти рівнин, плавневі і луговий – степові, на терасах і схилових поверхнях - степові низовинні рівнини з потужним антропогеновим покривом на палеогенових піщано - глинистих відкладеннях (терасове лесові рівнини з чорноземами звичайними середньо-гумусними), на вододільних просторах - слабо розчленовані низинні рівнини з чорноземами звичайними середньо-гумусними.
Згідно гідрологічному районуванням територія віднесена (за зменшенням таксонів) до рівнинної частини України, зоні недостатньої водності, Сіверськодонецьку - Дніпровської області недостатньою водності.
Поверхневі води представлені поруч періодично діючих водотоків, приурочених до ярах і балках, найбільшою з яких є балка Свидівок. північніше ділянки в б. Свидівок розташований ставок-накопичувач, в якій скидаються води шахт «Тернівська», «Благодатна», «Павлоградська», «Західно-Донбаська » , «Самара », «Дніпровська » і ім. Н.І. Сташкова.
У осінньо-зимовий період шахтні води із ставка скидаються в р. Самару. Непостійність хімічного складу і витрати, органічна забрудненість роблять поверхневі води непридатними для водопостачання.
Середньомісячний мінімальний стік - 0,99 л/сек з кв. км. Внутрішньорічне розподіли стоку 9 в середній по водності рік у відсотках) : весна - 70, літо-12, осінь - 10, зима – 8.
Об'єкти природно-заповідного фонду. За даними археологічної експедиції Дніпропетровського державного університету, на полі шахти є пам'ятники історії та культури - 21 курган.
Узагальнена характеристика флори і фауни. Природна рослинність в межах шахтного поля збереглася по схилах і долинах балок, переважають різнотравно- злакові асоціації. Ці угіддя використовуються для випасу худоби. Деревна рослинність представлена культурними садами в населених пунктах, полезахисних лісосмуг. Тварини, що живуть у степовій зоні, пристосовані до життя серед відкритих безлісих просторів, в лісосмугах сформувалася фауна, що містить степові види тварин і птахів. Тварин і птахів, занесених до Червоної книги, на даній території немає.
Шахтні породи. Відвали шахтних порід, які будуть використані для відсипки на площах просідання ґрунтів ділянки характеризуються слідуючими показниками:
породи після виробітку вугільних пластів та продукти збагачення представлені глинистими сланцями, складом із аргілітів та пісковиків;
за гранулометричним складом (класифікація за Качинським) відносяться до середньо глинистих: вміст часток «фізичної глини» (менше 0,01 мм) – 77,7-82,1%, часток «мулу» (менше 0,001 м) – 23,1-33,1%;
Кількість органічної речовини – до 10,8-14,9%. Вона суттєво відрізняється від гумусу ґрунтів. Поживні речовини метаморфізовані, тому важкодоступні для живлення рослин. Органіка глинистих сланців позбавлена гумусу і не сприяє для створення агрономічно цінної водотривкої структури та джерела живлення рослин.
Враховуючи негативні фізико-хімічні властивості, а також з ГОСТ 17.5.1.03-86 шахтні породи для безпосереднього використання під сільськогосподарські культури непридатні та потребують створення на їх поверхні штучних ґрунтів з обов’язковим нанесенням потенційно-родючих порід та родючого шару ґрунту при сільськогосподарському використання рекультивованих земель.