Выявление факторов, влияющих на заболачиваемость техногенных озер

Гущенко В.В. (НИ ИрГТУ)

Выявление факторов, влияющих на заболачиваемость техногенных озер, образованных в долине рек Иркут и Ангара

Добыча строительного сырья для производства бетона, строительных материалов, отсыпки дорожного полотна и т.д. в Иркутском районе ведется долгое время, начиная с советских времен. На протяжении всего периода добычи песчано-гравийной смеси в поймах рек Иркут и Ангара находятся участки с хаотичной выемкой полезного ископаемого, заброшенные карьеры, нерекультивированные выработки.

 

В пойме реки Ангара были проведены исследования по изучению процесса восстановления растительности на нарушенных землях в результате их затопления.

 

Все понижения техногенного рельефа, находящиеся ниже уровня грунтовых вод на изучаемой площади затоплены. Это относится как карьерам, так и к другим неровностям.

 

Автор выделяет два основных направления возможного развития процесса становления затопленных выработок в экосистеме:

 

1.                  заболачивание водоема;

 

2.                  образование техногенного озера.

 

Оба варианта имеют свои недостатки и преимущества. Положительным свойством болот является формирование источника вод на равнине. Низовые болота играют роль биогеохимических барьеров на пути стока с водосбора и препятствуют эвтрофикации водоемов.

 

Содержание влаги в болотах России оценивается в 2000 км³. На долю болот приходится около 1,4 млн км², или 8% территории России [1].

 

Условиями заболачивания являются: влажный климат (осадки превышают испарение); наличие пониженных элементов рельефа или плоскоравнинный рельеф; наличие водоупорных пород вблизи поверхности земли, высокое стояние уровня грунтовых вод и активность течения биогенных процессов [2].

 

На болоте в результате гидридической сукцессии выделяется следующая цепь развития флоры [3]: водные растения — густые заросли осоки — злаковые травы — кустарники — заболоченный лес — климаксный лес.

 

Главное достоинство болот то, что они являются «санитарами» агроэкосистем. Стекающая в них вода может содержать удобрения, остатки пестицидов, нефтепродукты, навозные стоки, а вытекающие из них ручьи полностью очищены от этих примесей. В Эстонии есть опыт использования болот как очистных сооружений для обеззараживания наиболее токсичных животноводческих стоков свиноферм [4].

 

Во многих районах России запрещено их осушение, так как невысокий доход от осушенных земель не идет в сравнение с убытком, который наносится природе, и в первую очередь - гидрологическому режиму ландшафтов.

 

Недостатком заболачивания является то, что при массовом развитии зеленых, сине-зеленых, диатомовых и других водорослей в воде наблюдается так называемое «цветение». В такие периоды бурное увеличение органической массы в водоемах оборачивается для последних настоящим бедствием. При гниении отмирающих водорослей расходуется растворенный в воде кислород, а после отмирания они всплывают и образуют на поверхности сплошной покров, препятствующий газообмену водной толщи озера с атмосферой. Недостаток кислорода приводит к установлению в водоеме восстановительных условий и к появлению в водах сероводорода и метана [5].

 

При анализе результатов исследований возникла необходимость выявления факторов, влияющих на заболачивание техногенных водоемов. По геоморфологическим условиям залегания и водному питанию изученные автором заболоченные участки относятся к группе речных долин и устьевых областей рек. Выделены семь основных причин возникновения условий для заболачивания, влияние которые можно минимизировать технологическим путем в процессе отработки и (или) рекультивации. К этим причинам относятся: экспозиция, уклон поверхности берега, глубина водоема, площадь и форма зеркала, водообмен.

 

Экспозиция играет одну из решающих ролей в становлении растительного покрова как на берегу, так и на дне водоема. В результате полевых исследований, подводный и пояс переменного уровня южной (рис. 1), юго – восточной экспозиции (рис. 2) отнесен к наиболее благоприятному для заболачивания. Объединяющий критерий этих участков – наличие плодородной почвы в указанных поясах берегового склона.

Как выяснилось в результате исследований, проведенных автором в 2009 и 2010 г.г. наличие плодородного слоя в зоне подводного и переменного пояса берега приводит к быстрому образованию болотной растительности (камыши, осока, ряска и т.п.).

Далее следует выделить влияние уклона подводной части берега. В 2009 году в результате изучения техногенных озер в долине р. Иркут, район ст. Баклаши, было зафиксировано заболачивание прибрежной зоны озера в местах, где угол откоса дна варьировал в диапазоне 0 – 3⁰.

 

 

 

Необходимо отметить тот факт, что эти участки имели южную и юго – восточную экспозицию. На рисунке 3 показан заболоченный участок южной экспозиции с уклоном дна 3⁰.

 

Как было сказано выше, почва «активно участвует» в процессе заболачивания поверхности. При тяжелом гранулометрическом составе и неблагоприятных водно-воздушных свойствах почв и пород (низкая порозность, плохая водопроницаемость, бесструктурность) орошение без сооружения дренажной системы может привести к оглеению и заболачиванию почв [6].

 

Неправильное использование почв без учета их свойств, условий развития, с нарушением научно обоснованных рекомендаций применения того или иного приема приводит к существенному их ухудшению (эрозия, вторичное их засоление, заболачивание, загрязнение почвенной среды и т.д.).

 

Процесс заболачивания зависит от глубины водоема, может развиваться в двух вариантах. У мелких озер с пологими берегами зарастание происходит в ходе постепенного продвигания растительных зон от берегов к середине водоема. Так озеро в итоге превращается в низинное травяное болото (рис. 4). Совсем по-другому протекает зарастание у глубоких озер с крутыми берегами. Они зарастают не с краю, как мелкие, а в результате образования на поверхности слоя сплавины (рис. 5). Сплавина, состоящая из отмерших и частично из живых растений, постепенно утолщается, образуя порой, целые плавучие острова. Основу слоя составляют растения с длинными корнями (белокрыльник, вахта, сабельник и др.), образующие что-то вроде сетки или каркаса. На этой основе поселяются другие травы, а порой даже ивняк или ольшанник. Постепенно заполняя все озеро и увеличиваясь в мощности, сплавина превращает весь водоем в зыбучее болото с редкими "окнами" воды. Отдельные отмершие части сплавины опускаются на дно, образуя торф. Со временем плавучий слой смыкается с донным торфяным, и озеро окончательно превращается в болото [5].

 

Минимальные отметки поверхности внутренних отвалов должны быть выше прогнозируемого уровня грунтовых вод. Если отметки внутренних отвалов будут ниже ожидаемого уровня грунтовых вод, должны быть предусмотрены мероприятия, исключающие заболачивание рекультивируемой поверхности [7].

Согласно [8], техногенные водоемы, глубиной свыше 1,5 м и площадью более 400 м², благоустраиваются. Одно из требований заключается в создании проточного водообмена, водоем должен иметь подпитку и сток в русло реки. Объем воды, поступающий для активного водообмена – не менее 0,7 м³/сек. После детального анализе изученных озер необходимо учесть большое влияние формы контура образуемого водоема на процесс заболачивания. На рисунке 6 отображен участок искривления линии берега, в результате чего появился участок со своей обособленной растительность, которая вызывает заболачиваемость прибрежного участка.

 

 

 

В результате исследований, проведенных автором в 2009 и 2010 гг., было исследовано 15 техногенных озер, 7 из которых находятся в долине р. Иркут и 8 в пойме р. Ангара. На водоемах, образованных в выработках после добычи песчано-гравийной смеси открытым способом, удалось выявить ряд причин заболачивания водоемов.

 

На основе проведенных полевых исследований и требований закона «О Земле» и «Земельного Кодекса РФ» автором предлагается ряд рекомендаций:

 

-           контур выработанного пространства в плане не должен иметь участков резкого искривления;

 

-           плодородный и потенциально плодородный слой необходимо складировать в местах неподверженных затоплению, проводить мероприятия, исключающие его интенсивный размыв под действием осадков;

 

-           создание водообмена является обязательным требованием при затоплении отработанного пространства.

 

 

Используемая литература

 

1.                  Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году». – М. 2009. – 496 с.

 

2.                  Влияние современных экзогенных геологических процессов на состояние геоэкосистемы Смоленской области. А.С. Кремень, А.В. Левин, Смоленский государственный университет.

 

3.                  В.М. Ивонин Экология и лесные мелиорации. г. Новочеркаск, - 1988., 98 с

 

4.                  Романов В.В. Гидрофизика болот.—Л.: Гидрометеоиздат,—1961.—360 с.

 

5.                  Озера и водохранилища Московского региона. Учебное пособие по курсу «География и экология Московского региона». – М., :2004

 

6.                  Почвоведение. 2 ч. Под редакцией В.А. Ковды, Б.Г. Розанова. – М. «Высшая школа»,: 1988, 405 с.

7.   ГОСТ 17.5.3.04-83. Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель [Текст]. – Введ. 1984-07-01. – М. 1983. – 11 с.

 

8. Инструкция по рекультивации земель, нарушенных при разработки россыпных месторождений золота предприятиями объединения «Лензолото», - П., 1992.