СПОСОБ ОБВОДНЕНИЯ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ Российский патент 2018 года по МПК E21C41/32 E02B3/12 A62C3/02 

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот, и в частности, к обводнению выработанных торфяников.

Необходимость экологической реабилитации выработанных торфяников, возобновления в них болото- и торфообразовательных процессов, возрождения биосферных функций, а также ликвидация пожароопасной ситуации при выработанных торфяниках (повторное заболачивание), включая их первоначальное обводнение в условиях природных ландшафтов на больших площадях, является актуальной задачей. Так, например, по одному из подобных проектов (Обоснование повторного заболачивания выработанного торфяного месторождения «Булаев мох», Государственное научное учреждение Институт зоологии НАН Беларуси, г. Минск, 2007) восстановление водно-болотной фауны и флоры произойдет через 10-15 лет, функции накопления торфа и связывания диоксида углерода восстановятся через несколько десятков лет. При этом только на обводнение территории выработанных торфяников, по оценкам специалистов, необходимо 2-3 года. При этом наиболее часто встречающаяся проблема мероприятий по обводнению болот - это недостаток воды, необходимой для восстановления нарушенного болота.

Следует отметить, что в рамках проекта «Восстановление торфяных болот России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменения климата», является частью Международной климатической инициативы (IKI), в России проводились в 2001, 2005 и 2006 годах. В 2016 году (27-28 сентября) проведено международное совещание Владимир - национальный парк «Мещера». «Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата: Результаты проекта и перспективы сотрудничества, где предпочтение было отдано непосредственно осмотру объектов. Примером можно сделать ссылку на публикацию (Задеренко О.И., Ямпольский А.Л., Власов Е.Б. «Временные рекомендации по проектированию обводнения выработанных и выведенных из эксплуатации площадей торфяных месторождений». Часть 3. Москва, 2008).

Известны способы предотвращения распространения пожара на торфяниках RU: №2147901, 2302887, 2236877, где в одном случае осуществляют доставку сжиженного азота в зону пожара в сосуде из глубокозамороженного льда, а в других случаях создают газожидкостную смесь замораживания до минусовой температуры или завесу формируют в виде полой щели в виде траншеи, заполняя водостойким негорючим материалом, и грунт отсыпают в виде валика.

Однако известные способы при восстановлении торфяных болот обусловлены мероприятиями, малоэффективными по проблеме мероприятий по обводнению болот - это недостаток воды, необходимой для восстановления нарушенного болота, а также невозможно организовать подачу воды на всю площадь торфяника, учитывая его размеры и труднопроходимые места.

Известны способы борьбы с пожарами на торфяниках SU: №869779, 894051, 1297875.

Однако недостатком данных способов, как и выше, было отмечено, является невозможность использования вод местного стока на обводнение выработанных торфяников без их предварительного стока и дальнейшей подачи на выработанный торфяник, что требует новых усовершенствованных технических решений и времени.

Известен способ ограничения распространения пожара в торфяниках, осуществляемый путем окапывания очага возможного возгорания канавой, которая заливается водой (Повзик Ф.С., Клюс П.П., Матвейкин A.M. Пожарная тактика. М.: Стройиздат, 1990, с. 312-314).

Недостатком известного является низкая эффективность, вследствие чего изготовление канав не предусматривает обводнение всей площади выработанных торфяников. Кроме того, невозможность использования местного стока и снижение общих затрат материальных ресурсов для ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, экологических и техногенных катастроф.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ предотвращения пожара в торфяниках, включающий прокладку каналов вокруг очага возможного возгорания, подачу и наполнение каналов водой, в зимний период прокладывают каналы по всему очагу возможного возгорания и намораживают в подготовленных каналах и естественных углублениях ледяные массивы посредством подачи воды в них зимний период (Патент RU №2254154, А62С 3/02 от 20.08.2005).

Недостатком данного способа является невозможность использования вод местного стока на обводнение выработанных торфяников без их предварительного сбора стока из источника и дальнейшей подачи на всю площадь выработанного торфяника, что требует дополнительных материальных ресурсов и времени.

Сущность изобретения - разработка гидротехнического сооружения по восстановлению торфяных болот, позволяющая эффективно использовать аккумулированные воды местного стока в виде талых снеговых, дождевых вод, из рек, ручьев путем рационального распределения по территории выработанного торфяника за счет вспомогательных гидротехнических сооружений из недорого и доступного для широкого применения материала на неглубоких выработках торфа.

Технический результат - снижение материальных затрат на изготовление гидротехнического сооружения и обеспечение возможности более широкого использования его.

Технический результат достигается тем, что способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников, заключающийся в создании использования воды с доступного источника, ее перемещение на затапливаемые участки выработанного торфяника, вокруг выработанные торфяники разбивают на отдельные замкнутые затопляемые участки с разбивкой на карты, гидротехническое сооружение располагают по их границам, которые выполняют в виде заградительной вертикальной водонепроницаемой загородки, перекрывающей глубину воды до расчетного уровня заполнения каждой карты по длине выработанного торфяника, при этом нижние концы заградительной вертикальной водонепроницаемой загородки помещают в открытые траншеи торфяника с подвязанными кольями, которые ставят в вертикальное положение и засыпают нижние концы вынутым грунтом торфяника, при этом заполнение каждого отдельного участка регулируют створкой путем изменения ширины отводящего канала на входе в подводящие каналы с заполняемыми водой картами.

Кроме того, водонепроницаемую загородку выполняют, например, из полиэтиленовой прочной пленки, подвязанной по высоте кольям.

Кроме того, вертикальную загородку выполняют из недорогих подручных материалов, например щитов из досок, щитов из реек, облицованных полиэтиленовой пленкой, капроновой тканью, и других.

Кроме того, затапливаемые карты участков связаны между собой перепускными регулируемыми трубами, вмонтированными в дно торфяника.

Кроме того, гидротехническое сооружение, расположенное по выработанному торфянику, соединяют с подводящим каналом, при этом канал может быть образован дамбами в земляном русле.

Предложенное гидротехническое сооружение для способа обеспечивает ряд преимуществ, позволяющих эффективно использовать воду местного стока: после их аккумулирования в водохранилище (в пруде) они могут быть перераспределены гидротехническими сооружениями в виде замкнутых заградительных затопляемых участков, стенки которых выполняют вертикальной водонепроницаемой загородкой к подвязанным кольям и заглубляют в грунт торфяника, верх и низ загородки, выполненной из полиэтиленовой пленки, прикрепляют к продольным стержням, скрепленным между собой кольями, т.е. с конструктивными особенностями заполнения водой небольших глубин выработки торфяника. Перераспределение воды происходит по всей длине и ширине торфяника (количество участков и карт на них может быть множество - зависит от площади выработанных торфяников), соответственно и гидротехнических сооружений из недорогих подручных материалов, например щитов из досок, щитов из реек, облицованных полиэтиленовой пленкой, капроновой нитью, и других. Такие гидротехнические сооружения соединяют с подводящим каналом.

Таким образом, порядок заполнения участков с картами всего выработанного торфяника зависит от естественных условий рельефа и выработки площади торфяника и количество воды, накопленного в водохранилище (в пруду). Заполнение замкнутых участков выработанного торфяника до первоначальной отметки для торфообразующих условий данного региона и выращивание биомассы при образовании торфяных болот (различные болотные растения, мох и т.п.), совместимо по назначению с вторичным заболачиванием, тоже могут в долгосрочной перспективе привести к накоплению торфа.

При расчете снижения выбросов учитываются не только сокращение сухой поверхности вторичного заболачивания и соответствующие изменения объема СO₂, но и изменения поверхности затапливаемых участков и соответствующих выбросов метана, а также снижение вероятности торфяных пожаров и связанных с ними выбросов (т.е. парниковых газов на торфяном болоте суммарно). В целом это связано с каскадом затопляемых участков и разделенных на карты на выработанных площадях торфяников, последующим присутствием флоры и фауны, опасностью предотвращения пожарной ситуации. В частности, заполнение водой замкнутого контура гидротехнического сооружения. Такое конструктивное решение гидротехнического сооружения позволяет из облегченного экологически чистого материала сократить резко стоимость строительства замкнутых участков на выработанных торфяниках, где изготовление водонепроницаемой загородки создает доступность их широкого применения как на малых, так и на больших площадях выработанных торфяников. Кроме того, пропуск избыточных паводковых вод накапливают в водохранилище (в пруду), где имеется возможность эффективно использовать воду местного стока, в случае их недостатка, могут быть использованы с помощью передвижных насосных станций их заполнения из других источников.

Преимущество предлагаемого способа заключается в доступности, простоте, экономичности, соблюдении экологических требований к восстановлению болот и их растительности.

Система в целом может служит как временной, так и постоянной мерой по предотвращению пожароопасной ситуации болот, не требует дорогостоящих материалов, а также не требует энергозатрат, проста в эксплуатации.

Управление распределением использования местного стока осуществляется обслуживающим персоналом лесного хозяйства в ручную по потребности в воде.

Важным фактором является рекультивация торфяных болот с гарантированным поддержанием нормального подпертого уровня воды, ускоряющей подготовку торфообразования до первоначальной стадии его.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого способа, что соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 схематично показано торфяное болото (месторождение выработанного торфяника), в плане; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Обводнение выработанных торфяных болот представляет собой схему, конструктивную, включающую водохранилище 1, аккумулирующее воду местного стока, имеющее головное подпорно-регулирующее сооружение 2 на входе в отводящий канал 3 с распределительными обвалованными каналами 4 и 5 с разделительной створкой 6 с осью вращения 7. Выработанный торфяник разбивают на отдельные замкнутые затопляемые участки, внутри которых разбивают затопляемые карты 8, 9, 10 и 11. Затопляемые участки представляют собой гидротехническое сооружение, которое выполняют в виде вертикальной водонепроницаемой загородки (перегородки). В данном конкретном примере оно выполнено из полиэтиленовой пленки 12, верх и низ которой прикрепляют к продольному стержню 13. Вертикальные загородки устанавливают в зимнее время. В грунте торфяника отрывают траншею. Пленку подвязывают к кольям 14, после чего колья вместе с пленкой устанавливают в траншею и засыпают грунтом вынутого торфяника в вертикальное положение.

Расстояние между кольями выполняют из расчета отсутствия прогиба и надежности пленки на разрыв, т.е. частота установки кольев 14 с пленкой 12, должна позволять вертикальную устойчивость водонепроницаемой загородки 12. Воду подают по подводящим каналам 4 и 5 в наполняемые карты 8, 9, 10 и 11, разделенные вертикальными водонепроницаемыми загородками 15 и 16 внутри каждого участка с перепускными трубами 17 и 18. Вертикальную загородку выполняют из недорогих подручных материалов, например из прочной полиэтиленовой пленки, щитов из досок, щитов из реек, облицованных полиэтиленовой пленки, капроновой нитью, и других.

В зависимости от объема накопленной воды в водохранилище 1 (пруда) участки торфяных выработок могут наполняться водой одновременно или попеременно за счет регулирования, которое производят управлением створки 6 на оси вращения 7.

Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников, работает следующим образом.

Самотечное наполнение водами местного стока начинается, например, с болот, реки или ручья в весенне-летне-осенний период, а также, когда запасы снега аккумулируются на территории вблизи обводнения выработанных торфяников, входящих в данную конструктивную систему. Затем вода из водохранилища 1 поступает в отводящий канал 3 с регулятором сооружения 2.

Движение воды в отводящем канале 3 обеспечивается гидравлическим напором воды, и поступление ее регулируют по мере накопления путем изменения ширины канала 3 вертикальной разделительной створкой 6 на оси вращения 7 в начале подводящих каналов 4 и 5, которые связывают с участками с расположенными в них картами 8, 9, 10 и 11.

Заполнение карт происходит последовательно по длине каждого участка торфоразработки, сток наполняет их, поддерживая уровень воды соответственно, в каждой из карт данного участка выработанного торфяника

В результате использование способа позволяет интенсифицировать процесс обводнения путем учета конфигурации площади болота и строения месторождения.

Таким образом, весь сток зааккумулированного в водохранилище используется в течение весеннее-летне-осенний период, в результате территория выработанного торфяника является управляемой и находится в затопленном состоянии, а это устраняет и его возгорание.

На основании данного подхода к конструкции гидротехнического сооружения предложенный способ прост и удобен тем, что для обводнения выработанных торфяников являются: низкая стоимость изготовления, возможность применения на глубину выработанного торфяника установку водонепроницаемых загородок, для образования заполняемых карт внутри участка торфяника, возможность регулирования расходов воды, используя перегораживающие также загородки данной конструкции гидротехнического сооружения, где изготовление в целом использует экологически чистый материал, прост и доступен для широкого применения на выработанных торфяниках.

Примером внедрения могут служить: Мещерская зона для Владимирской и Рязанской зон, а также и Московская область. Все это приведет к значительному сокращению сроков строительства системы обводнения в целом, дает возможность получить определенный экономический эффект и эколого-мелиоративную обстановку территории, следовательно, обеспечивая предотвращение возможного возникновения пожара в засушливые периоды года, и ускоряет восстановление животного мира на затапливаемых торфяниках.

Совокупностью признаков раскрытия сущности изобретения, достаточных для его практической реализации при строительстве обводнения выработанных торфяников, имеется возможность дифференцированного затопления каждой из карт данного участка торфяника, а это, в свою очередь, позволяет обслуживать больше территории.

Изобретение относится к добыче торфа, конкретно к работам по восстановлению торфяных болот, и в частности, к обводнению выработанных торфяников. Обводнение выработанных торфяников представляет собой конструктивную схему, включающую водохранилище 1, отводящий канал 3 и вертикальную регулирующую створку 6 в начале подводящих каналов 4 и 5, выполненных в земляном русле с обваловкой берегов. Подводящие каналы 4 и 5 соединяют с гидротехническим сооружением, выполненным в виде вертикальной водонепроницаемой загородки, перекрывающей заполняемую каждую карту затопляемого участка от дна до поверхности. Вертикальная загородка в целом выполнена из недорогих подручных материалов, например полиэтиленовой пленки 12 или капроновой ткани, и других материалов, закрепленной к кольям, погружаемым их нижним концом в грунт торфяника. Это позволяет снизить материальные затраты на изготовление гидротехнического сооружения и обеспечить возможность более широкого использования для обводнения в целом всего массива для возобновления болот до первоначального его приближения месторождения торфа с одной растительностью, снизить энергетические затраты и улучшить экологическую обстановку. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обводнения торфяных болот, преимущественно выработанных торфяников, заключающийся в использовании воды с доступного источника, ее перемещение на затапливаемые участки выработанного торфяника, отличающийся тем, что выработанные торфяники разбивают на отдельные замкнутые затопляемые участки с разбивкой на карты, гидротехническое сооружение располагают по их границам, которые выполняют в виде заградительной вертикальной водонепроницаемой загородки, перекрывающей глубину воды до расчетного уровня заполнения каждой карты по длине выработанного торфяника, при этом нижние концы заградительной вертикальной водонепроницаемой загородки помещают в отрытые траншеи торфяника с подвязанными кольями, которые ставят в вертикальное положение и засыпают нижние концы вынутым грунтом торфяника, при этом заполнение каждого отдельного участка регулируют створкой путем изменения ширины отводящего канала на входе в подводящие каналы с заполняемыми водой картами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водонепроницаемую загородку выполняют, например, из полиэтиленовой прочной пленки, подвязанной по высоте кольям.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вертикальную загородку выполняют из недорогих подручных материалов, например щитов из досок, щитов из реек, облицованных полиэтиленовой пленкой, капроновой тканью, и других.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что затапливаемые карты участков связаны между собой перепускными регулируемыми трубами, вмонтированными в дно торфяника.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидротехническое сооружение, расположенное по выработанному торфянику, соединяют с подводящим каналом, при этом канал может быть образован дамбами в земляном русле.