МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО «КубГУ»)

Институт географии, геологии, туризма и сервиса

Кафедра геоэкологии и природопользования

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Работу выполнила А.Е. Айнюлова

(подпись, дата)

Направление подготовки 05.04.06. – Экология и природопользование курс 1

(код, наименование)

Направленность (профиль) экологическая безопасность а

аНаучный руководитель

канд. биол. наук., доц. Т.Ф. Бочко

(подпись, дата)

Нормоконтролер

преп. И.А. Дук

(подпись, дата)

Краснодар

2024

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Особенности рекультивации в условиях Крайнего Севера 4

1.1 Анализ использования беспилотных летательных аппаратов 6

2 Характеристика существующих агродронов 11

3 Эффективность применения агродронов при проведении биологического этапа рекультивации 17

3.1 Физико-географическая характеристика территории рассматриваемого объекта 17

3.1.1 Климатическая характеристика 17

3.1.2 Характеристика рельефа и геоморфологии 18

3.1.3 Гидрологическая характеристика 19

3.1.4 Характеристика почвенного покрова 20

3.2 Биологический этап рекультивации стандартным методом и с использованием агродрона 22

3.3 Сравнение стоимость проведения работ биологического этапа рекультивации 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28

Приложение А 31

Технические условия на выполнение рекультивации нарушенных земель на объектах месторождений им. Р. Требса и А. Титова 31

Приложение Б 38

Расчетно-технологические карты 38

Введение

Освоение нефтегазовых месторождений и строительство дорог в арктической зоне приводит к увеличению техногенно нарушенных территорий, что крайне опасно, поскольку природные системы Крайнего Севера отличаются низкой устойчивостью.

Восстановление нарушенных земель включает в себя комплекс работ, направленных на восстановление их плодородия посредством приведения земель в состояние, пригодное для их использования в соответствии с целевым назначением и разрешенным использованием.

Биологический этап рекультивации территорий, отличающихся удаленностью от инфраструктуры, заболоченностью и отсутствием дорог, в настоящее время является дорогостоящим. Кроме того, применение колесной или гусеничной техники при проведении биологического этапа рекультивации может нарушить тонкий почвенный слой тундры.

Использование воздушного роботизированного комплекса при восстановлении растительного покрова на труднодоступных территориях позволит снизить негативное экологическое воздействие на почвы и экономические затраты на данном этапе рекультивации.

Цель: провести эколого-экономическую оценку применения беспилотных летательных аппаратов для целей рекультивации в условиях Крайнего Севера.

Поставленная цель может быть достигнута через решение следующих задач:

– провести анализ особенностей рекультивации на труднодоступных территориях Крайнего Севера;

– составить характеристику существующих агродронов;

– провести эколого-экономическую оценку эффективности применения агродронов при проведении биологической рекультивации.

1 Особенности рекультивации в условиях Крайнего Севера

Согласно п. 4.15 ГОСТ Р 59057-2020 рекультивации подлежат все земли, нарушенные при разработке месторождений полезных ископаемых, прокладке трубопроводов, проведении эксплуатационных и иных работ, приводящих к нарушению почвенного покрова [1].

Природа Крайнего Севера очень уязвима. Факторами, обуславливающими это являются нестабильность многолетнемерзлых пород и резкие колебаниями климатических условий.

К примеру, при сооружении магистрального трубопровода на каждые 100 км нарушается в среднем 500 га земельных угодий, а при прокладке дорог – не менее 250 га [2].

Важнейшее ландшафтное значение на Крайнем Севере имеет вечная мерзлота. Стабильность функционирования таких экосистем обеспечивает сохранение динамического равновесия между глубиной вечномерзлой толщи и мощностью слоя сезонного промерзания-оттаивания.

Слой вечной мерзлоты очень легко нарушить при проведении различных технических мероприятий и стройки. Однако, обратный процесс, ее естественное восстановление, занимает не меньше ста лет, ввиду ее природы и медленного процесса замораживания.

Нарушение теплообмена в минеральной толще под поврежденной растительностью сопровождается опусканием уровня вечной мерзлоты, увеличением мощности сезонного оттаивания, способствует развитию солифлюкционных процессов, термоэрозии, термокарста. Развитие этих процессов не ограничивается локальным проявлением, а через систему пространственного взаимодействия между биогеоценозами дестабилизирует состояние соседних ландшафтов, обуславливая неизбежные нарушения их устойчивости. Таким образом, антропогенные нагрузки приводят к возникновению катастрофических изменений природной среды: уничтожению почвенного и растительного покрова на больших площадях, появлению оползней, просадочных озер, пучению почвы и т. д. [3].

Проведенные на Крайнем Севере исследования по биологической рекультивации техногенно нарушенных земель показали, что процессы самозарастания земель дикорастущими растениями во времени и пространстве происходит очень медленно, поэтому проведение здесь рекультивации необходимо.

Одной из проблем, с которой столкнулись при исследовании, было отсутствие четко отработанных технологий проведения биологического этапа рекультивации для отдельных зон с различными почвенно-климатическими условиями [3].

В настоящее время рекультивация состоит из двух основных этапов — технического и биологического. Технический этап рекультивации предусматривает проведение работ, создающих необходимые условия для дальнейшего проведения биологического этапа. Биологический этап направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии на нарушенных землях и включает в себя комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий. Основной его целью является восстановление плодородия нарушенных земель, а также повышения благоприятных для роста и развития растений физических и химических свойств почвы.

Одной из проблем, возникающих при рекультивации таким образом, является неадаптированность применяемых технологии и сложившегося порядка выполнения рекультивационных работ к особенностям региона работ.

Использование колесной или гусеничной техники при проведении биологического этапа рекультивации нарушает тонкий почво-растительный слой тундры. Так, в среднем 1-2 % от общего объемы почвы, которую проходит техника, выносится вместе с колесами этой техники. В таких условиях очевидна необходимость поиска оптимальных способов рекультивации.

Поэтому при проведении рекультивационных работ на объектах, находящих в отдаленных и суровых условиях Севера, определяющими факторами успешности и эффективности работ являются поиск, разработка и использование малоэнергоемких, упрощенных и природовосстановительных технологий, адаптированных к экологическим и экономическим особенностям региона.

При этом целесообразно рассматривать агротехнические приемы не только как способ восстановления растительного покрова, а как толчок, стимулятор для ускорения естественного самозарастания, вызванного улучшением физических и агрохимических свойств почвы.

Таким образом, главной особенностью территорий Крайнего Севера является вечная мерзлота, в значительной мере определяющая функционирование всех частей данной экосистемы. Именно поэтому сохранение почвенного покрова – приоритетная задача, которая может осуществляться путем проведения мероприятий по рекультивации. Однако, рекультивация в условиях Крайнего Севера дорогостоящая и необходимо искать новые методы ее проведения.

Одним из способов решения этой проблемы является применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для посева семян и внесения удобрений, потому что это существенно оптимизирует процесс и снизит негативное воздействие на почвенный покров.