Системы природопользования. Учебное пособие

С.А. Сладкопевцев

осушения и веса массивных инженерных сооружений является причиной понижения поверхности на значи

тельных площадях. Средние радиусы воронок проги бания равны 50–120 м от периметров сооружений. Оседание в скальных породах достигает 40–120 мм, а в осадочных 10–30 см, причем в первые 1–2 года

процесс особенно активен. Нагрузки от сооружений распространяются до глубин 50 м. На площадях добы чи соли методом подземного выщелачивания в Башкор тостане наблюдается прогибание поверхности со ско ростью 10 мм/год. На Апшеронском полуострове вели

чины оседания грунтов достигают 2.5 м, а его скорости 100 мм/год. Мульды оседания в районах крупных неф тегазовых месторождений достигают площадей в ты сячи км2. Прогнозы для Западной Сибири оценивают возможное понижение поверхности в пределах нефте газодобывающих площадей от 0.2 до 15 м. Учитывая близкое к поверхности залегание грунтовых вод (0.3–

1.5 м), можно предвидеть увеличение площадей забо лачивания и заозеривания, а также процессов подтоп ления инженерных сооружений. Резкие подвижки пород при падении температуры и давления на место

рождениях нефти могут привести к значительным зем летрясениям — до 7 баллов в районе г. Грозного.

Почвы и поверхностные отложения подвергаются

воздействию многих загрязнителей, среди которых

одним из основных является нефть. Загрязненные нефтью почвы испытывают сложные, часто необрати мые изменения. В почвах возрастает общее количество органического углерода, битуминозных веществ и по

лициклических ароматических углеводородов. Ухудше

ние воздушно водного режима идет за счет дисперги рования частиц почвы и гидрофобных свойств нефти.

Уменьшается содержание водорастворимых углеводов,

водорастворимого органического вещества, свободных гуминовых кислот. В то же время общие запасы орга

нического вещества, тип гумуса и его распределение

по профилю меняются мало. Важные последствия не

фтяного загрязнения — битуминизация, изменение почвенного поглощающего комплекса, внедрение ионов 22 натрия и развитие солонцового процесса. Хозяйствен

Системы природопользования

ное использование почв, загрязненных нефтью, воз можно через 15–20 лет. Среди других загрязнителей

почвы можно назвать тяжелые металлы, соединения серы, фосфора, азота. При этом одни из них обладают пониженной миграцией, накапливаются в подстилке и в верхних горизонтах — металлы, соединения фосфо

ра, органические компоненты, пыль, а другие мигри руют по профилю почвы, достигая горизонтов подзем ных вод — например, соединения азота и серы.

Влияние горно промышленных комплексов на при родную среду влечет за собой глубокую перестройку

совокупности инженерно геологических процессов (табл.5).

Таблица 5

При этом наблюдается активизация или появление

одних процессов и затухание или исчезновение дру

гих. Прежде всего меняется картина миграции веществ

на поверхности грунтов, происходит изменение типа, направления и скорости их перемещения. Обнажение значительных площадей создает условия для активно

го плоскостного смыва, делювиальных процессов на

месте слабых дефлюкционных. При значительных ук 23

С.А. Сладкопевцев

лонах и благоприятных литологических условиях воз никают предпосылки для появления промоин, а затем

и оврагов. Подобные процессы особенно активны на стенках карьеров, склонах терриконов, откосов насы пей и дамб. Изменения водности, режима стока и мут ности водотоков кардинально меняют характер русло

вых эрозионно аккумулятивных процессов. Обезлесе ние и подрезка склонов на площадях горных рудников благоприятствует обвально осыпным и лавинно селе вым процессам. Особенно активны склоновые смеще ния на отвалах, дамбах и терриконах в случае их сло

жения из глинистых грунтов.

Строительство линейных сооружений оказывает влияние на движение грунтовых вод, вызывает забо лачивание и подтопление вдоль насыпей и трасс тру

бопроводов. В районах многолетнемерзлых пород акти визируются процессы растепления грунтов, солифлюк ции, наледообразования, термокарста.

В районах длительной эксплуатации нефтяных месторождений наблюдается повсеместное загрязне ние грунтов углеводородами. На Апшеронском полу

острове площади нефтяного загрязнения с глубинами от 10 до 100 см. Составляют около 25 тыс. га. Эти дан ные получены методами экстракции почвенных образ цов органическими растворителями. Для решения по добных задач могут использоваться и дистанционные методы, поскольку интегральное отражение незагряз

ненных почв равно 27–30%, а сильно загрязненных

10–12%. Рассчитанные коэффициенты корреляции спектральной яркости почв и содержания в них угле водородов равны 0.85–0.89.

Непрерывное увеличение площадей нарушенных

земель в районах добычи полезных ископаемых требу ет разработки оперативной и эффективной системы

рекультивации. Мероприятия по восстановлению при родного потенциала следует проводить с учетом зо

нальных или поясных особенностей местности и био

логического потенциала ландшафта, глубины и площа

ди трансформации природной среды. Важно также целевое назначение рекультивации, то есть будущее 24 использование земель — селитебное, сельскохозяй

Системы природопользования

ственное, рекреационное. Зависимость мероприятий по рекультивации от конкретных условий связано с тем,

что площади горно промышленного освоения состоят из нескольких зон:

1.Очаговая с необратимыми изменениями природ ной среды — непосредственно промышленные

объекты;

2.Сильного влияния с уничтожением растительнос ти и нарушением водного режима, почв и грунтов, где восстановление затруднено, но возможно;

3.Среднего влияния с угнетением отдельных видов

растительности, прежде всего мхов, лишайников и в меньшей степени травянистых и древесно кус тарниковых видов;

4.Слабого влияния с локальными и несущественны

ми изменениями, мало отличными от фона. Рекультивация отвалов должна проводиться с уче

том их состава путем выбора наиболе устойчивых для конкретного случая растений. Основные виды очище ния почв, загрязненных нефтью — аэрация, улучшение состава поглощающего комплекса, активная фитоме

лиорация. Важную роль играет внесение фосфорных удобрений, известкование. Не рекомендуется внесение органики, которая увеличивает дефицит кислорода. Сжигание и захоронение нефти также увеличивает сроки очищения почв.

Разработка природосберегающих технологий добы

чи, транспорта и переработки полезных ископаемых,

мероприятий по охране и рекультивации природных комплексов требует организации экологического мони торинга — системы регулярных наблюдений за состо янием природной среды. Служба мониторинга должна

базироваться на материалах, отражающих современ ное состояние компонентов природной среды, функ

ционирование всех элементов промышленных комп лексов, опыт и перспективы освоения месторождений.

Добыча и транспорт полезных ископаемых в при

брежной зоне и на шельфе океана влекут за собой

серьезные изменения в поверхностном слое литосфе ры. Наибольшее площадное распространение имеют

процессы техногенного осадконакопления в результа 25

Системы природопользования

4 . ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

4 . 1 . Факторы систем землепользования

4.1.1. Климатические условия

Требования любых растений, в том числе культур ных, к условиям климата имеют первостепенное зна чение для систем землепользования.

Свет — необходимое условие для процесса фотосин теза, однако его избыток также ослабляет синтез органи ческих соединений в растениях. Отражение приспособ ления растений к освещенности — их подразделение на растения светолюбивые и тенелюбивые, длинного и ко

роткого дня. Недостаток освещения сокращает в расте ниях количество углерода и увеличивает процент белка. Различные требования растений к свету — причина ярус ного строения лесных фитоценозов.

Температура — обеспечивает активные фазы раз вития растений в пределах от 0 до +50о С. Растения имеют многочисленные формы приспособления к эк стремальным температурам и их резким колебаниям — стелющиеся формы, сбрасывание листьев, сокращен ные циклы развития. Однако растения очень чувстви тельны к суммам положительных температур, необхо димых для их развития. В этом отношении важны два следующих показателя:

1.Годовая сумма среднесуточных температур выше

+10о С, так называемых эффективных температур. Показатель обеспечивает полный цикл развития ра стений. Для северной границы земледелия он ра

вен 1000 — 1100о С

2.Сумма среднесуточных температур за год более +5о С (вегетационный индекс), позволяющая рас тениям развиваться без плодоношения.

Реакция растений на увеличение контрастов темпе ратур и степени континентальности климата приводит к

постепенной смене стенотермных видов эвритермными. Увлажнение — отношение осадков к испаряемос

ти — определяет активность в растениях фотосинтеза, питания, водного режима. Помимо количества воды лимитирующими факторами являются ее температура и соленость. Низкие температуры создают эффект 27

С.А. Сладкопевцев

физиологической сухости, а избыток засоления пере носится лишь некоторыми семействами растений —

галофитами.

Обеспечение теплом и влагой — ведущие факторы зональных и поясных типов растительности и сельс кохозяйственного освоения земель.

4.1.2. Рельеф

Рельеф оказывает влияние на системы землеполь зования через уклоны, длину и профили склонов, рас

членение, а также как фактор, определяющий верти кальную поясность.

Уклоны. Влияние морфометрии рельефа и прежде всего уклонов на интенсивность водной эрозии почв

выражается формулой:

R = A × i0,75 × x0,5 × m1,5 , где

R — смыв в единицу времени;

А — коэффициент, учитывающий ряд второстепен ных факторов;

i — уклон;

х — длина склона;

m — интенсивность осадков.

В зависимости от конкретных сочетаний величины

смыва почвы меняются в пределах 0,05 — 5,0 мм в год.

Приведем примеры классификации уклонов, кото рые используются главным образом в интересах сель ского хозяйства.

Таблица 7

Таблица 8

Системы природопользования

Условия производства: 0 — непригодные, 1 — ма лопригодные, 2 — пригодные, 3 — наиболее пригодные.

Таблица 9. Влияние уклонов на смыв почв

Таблица 10. Классы земель по наклону поверхности

Нижеследующие классификации, используемые отечественными исследователями, к сожалению не

сопровождаются обоснованием выделяемых градаций

уклонов рельефа с точки зрения решения практичес

ких задач. Помимо этого правильнее относить града

ции уклонов к рельефу, а не к почвенному покрову. Дифференциация угодий по уклонам в целях зе

мельного кадастра ( ):

в градусах: до 1,1–2,2–3, 3–5, 5–7, 7–10, 10–15,

более 15.

Подразделение почв по уклонам ( ): менее 5, 5–10, 10–15, более 15о.

При кадастровой оценке земель в пределах каж

дого выдела полезно знать не только величины укло нов, но и разброс их по направлениям. С этой точки зрения различаются относительно ровные поверхнос ти с односторонними уклонами — террасы, дельты,

подгорные равнины, а также волнистые и холмистые поверхности с разнонаправленными уклонами — мо ренные или эрозионные. В частности, условия перези 29

С.А. Сладкопевцев

мовки посевов на волнистых поверхностях хуже по сравнению с плоскими(гибель соответственно до 50–

60% и 20–40%). Важность оценки уклонов и эродиро

ванности почв зависит от вида сельскохозяйственного освоения и системы земледелия. Так, пропашные куль

туры — кукуруза, картофель, овощные — более чутко реагируют на расчленение рельефа и на эродирован

ных почвах снижают урожай на 50%. У зерновых сни жение урожая достигает только 25–30%.

Оценка рельефа с точки зрения работы транспор

та и сельскохозяйственных машин связана с тем, что эти условия наиболее благоприятны на горизонталь

ных поверхностях. Нарастание уклонов ведет к услож нению управления машинами, дополнительным на

грузкам на двигатели и расходам горючего, к повышен ному загрязнению окружающей среды, а в отдельных

случаях и к высокой опасности эксплуатации техники.

При обработке пахотных земель на площадях с уклонами до 6 градусов возможно использование обыч

ных машин. Уклоны 6–12 градусов требуют примене ния машин со специальными приспособлениями, а уклоны 12–16 градусов специальных машин. При этом действуют следующие коэффициенты снижения про изводительности сельхозмашин при отвальной пахоте: 1о30' — 100%; 1о30' — 3о — 0.96;3о–6о — 0.90; 6о–12о —

0.75 ( ). По данным Т.В.Звонковой, уклоны менее 2о не лимитируют работу сельхозмашин, при уклонах 6о

целесообразно вести поперечную вспашку. Уклоны в 10о сильно лимитируют работу техники, при 15о попе речная вспашка сильно затруднена, а при 25о работа

любых машин практически невозможна. В среднем

производительность машин снижается на 2% при на растании уклона на 1о. С.И.Сильверстов ( ) оценивает увеличение расхода горючего на 6% при распашке

территорий с уклонами 2 градуса.

Длина и профили склонов. При равных или близ ких уклонах склоны могут значительно различаться по длине, что также влияет на развитие склоновых про цессов и технологию сельскохозяйственного освоения

30 территорий.