Способ возведения противоэрозионного крепления для защиты и восстановления нарушенных земель Арктической зоны Российский патент 2025 года по МПК E02B3/12 A01B13/16 

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в качестве защитного крепления для восстановления эродированных и нарушенных участков земель Арктической зоны в районах Севера и Крайнего Севера.

Известен способ возведения противоэрозионного крепления биопозитивной конструкции, включающий гибкие тюфяки и легкие фашины [1]. Основным недостатком данного технического решения является использование легких фашин из камыша, который обладает ограниченным сроком службы и не везде можно их достать.

Аналогичным техническим решением является способ возведения противоэрозионного крепления из гибких тюфяков [2], включающий укладку гибких тюфяков и защитной сетки. Гибкие цилиндрические тюфяки изготавливают из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, и которые укладывают поперек склона и на определенном расстоянии друг от друга. В промежутки между рядами гибких цилиндрических тюфяков по всей площади укладывают плоские тюфяки из 2-3 слоев геоматов, сверху рядов гибких цилиндрических и плоских тюфяков по всей площади обтягивают защитную сетку и прикрепляют ее местами к поверхности земли с помощью стеклопластиковых или металлических кольев. Существенным недостатком данного технического решения является низкая эффективность его работы в условиях Арктической зоны при защите и восстановлении эродированных и нарушенных земель в районах Крайнего Севера.

Цель изобретения – повышение противоэрозионной защиты и эффективности восстановления нарушенных земель Арктической зоны.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения противоэрозионного крепления, включающем защитную сетку и гибкие тюфяки цилиндрической формы, изготавленные из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, которые укладывают в траншеи, расположенные на расстоянии 10-15 м друг от друга, с заглублением до 2/3 их диаметра, по всей длине размываемого участка, в промежутки между рядами цилиндрических тюфяков сверху мерзлого грунта по всей площади складывают плоские тюфяки из двух-трех слоев геоматов, сверху которых плотными рядами укладывают мешки, заполненные растительным грунтом с добавлением семян морозостойких растений и кустарников, при этом мешки изготавливают из геотекстиля, диаметром 0,2–0,3 м и длиной 0,8–1,0 м и связывают между собой с помощью веревочных узлов, а сверху рядов цилиндрических тюфяков и мешков с растительным грунтом по всей площади и периметру крепления натягивают защитную сетку и местами прикрепляют к основанию с помощью кольев. Для обеспечения прорастания и развития корневой системы морозостойких растений и кустарников, и ускоренного восстановления задернованной поверхности эродированного участка земли промежутки крепления из мешков с растительным грунтом между цилиндрическими тюфяками поливают водой.

На фиг. 1. изображено сечение крепления по линии уклона и стока, на фиг. 2 – план участка крепления, на фиг. 3 - сечение устройства вдоль линии крепления склона, на фиг. 4 – гибкий тюфяк с разрезом в аксонометрии, на фиг. 5 – мешки с растительным грунтом, на фиг. 6 - биомат, на фиг. 7 – геомат.

Крепление устроено сверху эродированного участка мерзлого грунта 1, содержит гибкие цилиндрические тюфяки 2, выполненные из биоматов 3 и перфорированных труб 4, завернутых в геосетку 5. Гибкие тюфяки 2 уложены параллельными рядами вдоль эродированного участка земли с углублением в дно и на расстоянии друг от друга. А в промежутки между гибкими цилиндрическими тюфяками 2 сверху мерзлого грунта 1 по всей площади сложены плоские тюфяки из двух-трех слоев геомат 6, сверху которых плотными рядами уложены мешки 7, заполненные растительным грунтом с добавлением семян морозостойких (многолетних) растений и кустарников. При этом мешки 7 выполнены из геотекстиля 8 (диаметром 20–30 см) и длиной 80–100 см, и связаны между собой с помощью веревочных узлов 9. Сверху рядов гибких тюфяков 2 и мешков 7 по всей площади крепления натянута габионная (металлическая или полимерная) сетка 10, прикрепленная к поверхности с помощью кольев 11, стеклопластиковых или металлических.

Способ возведения противоэрозионного крепления для защиты и восстановления нарушенных земель Арктической зоны осуществляется и работает следующим образом.

Строительство ведется последовательно, все элементы крепления изготавливаются в основном на месте укладки с использованием ручных инструментов и приспособлений. Вначале намечается эродированный участок земли с обнаженными вечномерзлыми грунтами 1 и разбивается его на участки. Далее изготавливают в необходимом количестве гибкие тюфяки 2, для чего заранее заготавливают в нужном количестве и нарезают биоматы 3, геосетки 5, дренажные (с перфорацией) полимерные трубы 4 и геоматы 6. Из этих материалов изготавливают в необходимом количестве гибкие тюфяки 2, диаметром 30-40 см и длиной 200-250 см. При этом диаметр дренажных полимерных труб принимают 50–100 мм. А в качестве биоматов 3 могут быть использованы Биомат БТ-СО/100 или БТ-СО/80. После нарезают необходимое количество и нужного размера защитные сетки из габионных (оцинкованных или полимерных крупноячеистых) сеток 10. Далее планируют эродированный участок земли, намечают места и разрабатывают траншеи на расстоянии 10–15 м друг от друга, глубиной 15-20 см (с частичным охватом вечномерзлых грунтов) под укладку гибких тюфяков 2. Потом укладывают ряды гибких тюфяков 2 в эти траншеи с заглублением до 2/3 их диаметра. А затем, в промежутки между рядами тюфяков по всей площади складывают плоские тюфяки из 2-3 слоев геомат 6, сверху которых плотными рядами укладывают мешки 7, заполненные растительным грунтом с добавлением семян многолетних морозостойких растений и кустарников, покрывая всю поверхность эродированных участков земли. С точки зрения хорошего прорастания уложенных в мешки 7 семян растений и кустарников, наиболее удачными являются мешки из материала геотекстиль, размерами: длиной 80-100 см и диаметром 20-30 см. Геотекстиль является экологически безопасным и хорошо водопроницаемым материалом. При этом гибкие тюфяки 2 (с дренажными перфорированными трубами 4) необходимо уложить с небольшим уклоном в одну сторону, чтобы можно было отвести поверхностный сток в сторону от укрепляемого участка земли. Таким способом, всю площадь небольшого эродированного участка земли покрывают креплением из тюфяков (цилиндрических и плоских) и мешков с растительным грунтом, сверху которых по всей площади с частичным охватом и задернованную поверхность земли, обтягивают габионную сетку 10 с прикреплением местами к поверхности основания с помощью кольев 11, длиной 35-50 см. (колья 11 могут быть изготовлены из стеклопластика или металла). Одновременно сетку 10 привязывают к кольям 11 с помощью оцинкованной проволоки диаметром 2-2,5 мм. Таким образом, строят противоэрозионные крепления (одно, два и более) для защиты и восстановления нарушенных земель Арктической зоны. Вместе с тем, для эффективного прорастания противоэрозионного крепления морозоустойчивыми растениями в мешки с растительным грунтом необходимо добавлять семена таких растений как чубушник Вирджинал (Virginal), рододендрон Голден Лайтс (Golden Lights), спирею японскую Зен Спирит Голд (Zen Spirit Gold) и других. Эти растения выдерживают морозы до – 40^° и ниже, они не требовательны к почвам и легко приспосабливаются к условиям Арктической зоны климата. Из кустарниковой группы отличными морозоустойчивыми качествами обладают: бузина красная, можжевельник казацкий, ольха кустарниковая, полярная ива, кизильник блестящий, спирея серая, карликовая береза и другие кустарники, семена этих кустарников могут быть добавлены в мешки 7 с растительным грунтом.

После завершения строительства все крепление из гибких тюфяков и мешков с растительным грунтом поливают водой, чтобы быстрее заросло травой и кустарниками, так как использованные при этом биоматы и геоматы сохраняют влагу (значительно уменьшают испарение) и способствуют зарастанию этих растений. В результате предлагаемое крепление создает благоприятные условия развитию корневой системы морозостойких растений и восстановлению эродированного участка земли, который в течение короткого периода (2-3 года) зарастает травой и кустарниками, покрывается густой морозостойкой дерновкой. Биоматы и геоматы являются экологически безопасными материалами.

Возведенное предлагаемым способом противоэрозионное крепление для защиты и восстановления нарушенных земель Арктической зоны работает эффективно. В теплый весенне-летний период, когда идут дожди и происходит таяние ледников, возникают поверхностные стоки воды, нагрузки которых воспринимают гибкие тюфяки 2 и защитная сетка 10, прикрепленная к поверхности крепления и земли с помощью кольев 11. При этом образованные поверхностные стоки воды с повышенными скоростями проходят по уклону земли через поверхности крепления, часть стока перехватывается гибкими и плоскими тюфяками и отводится в сторону водосборного тракта. А часть стока воды проходит через всю конструкцию крепления с уменьшением скорости из-за сопротивления геоматов 6, уложенных между рядами цилиндрических тюфяков 2. При этом исключается контактный размыв подстилающих грунтов, наоборот происходит частичное заиление поверхности крепления (задержания песчаных и илистых частиц грунта, содержащейся в мутном потоке поверхностного стока воды). Так как биоматы 3, геоматы 6 и гибкие тюфяки 2 из чего сделано все крепление сооружения работают как фильтры и как дренажи. Плоские тюфяки из 2-3 слоев геоматов 6 защищают растительные грунты мешков 7 с семенами и корнями растений от влияния подстилающих мерзлых грунтов 1 основания.

Таким образом, противоэрозионные крепления из гибких и плоских тюфяков и мешков с растительным грунтом, возведенные предлагаемым способом, надежно защищают и восстанавливают нарушенные земли (с размытой дерновкой), подверженные водной и ветровой эрозии. Использование биомат 3 и геомат 6 обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружения в течение длительного времени. Это создает хорошие условия для прорастания морозостойких трав и кустарников через крепление. Со временем все крепление из цилиндрических и плоских тюфяков и мешков с растительным грунтом полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет оно превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь. Выросшие при этом растения обладают морозостойкими свойствами, выдерживают суровые морозы Арктической зоны (до – 40^° и ниже).

В зависимости от площади эродированных участков земель Арктической зоны количество таких креплений может быть два-три и более.

Предлагаемый способ возведения противоэрозионного крепления наиболее эффективно может быть использован для защиты и восстановления эродированных и нарушенных участков мелиорируемых земель Арктической зоны в районах Севера и Крайнего Севера.

Источники информации

1. Патент № 2758239 Российская Федерация, МПК Е02В 3/00. Способ возведения противоэрозионного крепления биопозитивной конструкции / Курбанов C.O., Настаева Ж.Х., Шалов И.Т. заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова.- №2020131904/15: заявл. 25.09.2020 Бюл. №30. - 7 с.

2. Патент № 2800940 Российская Федерация, МПК Е02В 3/00. Способ возведения противоэрозионного крепления из гибких тюфяков / Курбанов C.O., Курбанов К.С., Настаева Ж.Х. заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова.- №2022131440/15: заявл. 01.12.2022 Бюл. №22. - 6 с.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в качестве защитного крепления для восстановления эродированных и нарушенных участков земель Арктической зоны в районах Севера и Крайнего Севера. Способ возведения противоэрозионного крепления включает укладку защитной сетки и гибких тюфяков цилиндрической формы, которые изготавливают из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, и укладывают в траншеи с заглублением до 2/3 их диаметра. В промежутки между рядами цилиндрических тюфяков сверху мерзлого грунта по всей площади складывают плоские тюфяки из двух-трех слоев геомат, сверху которых плотными рядами укладывают мешки, заполненные растительным грунтом с добавлением семян морозостойких растений и кустарников. При этом мешки изготавливают из геотекстиля диаметром 0,2-0,3 м и длиной 0,8-1,0 м и связывают между собой с помощью веревочных узлов. Сверху рядов цилиндрических тюфяков и мешков с растительным грунтом по всей площади и периметру крепления обтягивают защитную сетку и местами прикрепляют ее к основанию с помощью кольев. Для обеспечения прорастания и развития корневой системы морозостойких растений и кустарников и ускоренного восстановления задернованной поверхности эродированного участка земли промежутки крепления из мешков с растительным грунтом между цилиндрическими тюфяками поливают водой. Противоэрозионное крепление, возведенное предлагаемым способом, наиболее эффективно может быть использовано для защиты и восстановления эродированных и нарушенных участков мелиорируемых земель Арктической зоны в районах Севера и Крайнего Севера. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ возведения противоэрозионного крепления, включающий укладку защитной сетки и гибких тюфяков цилиндрической формы, которые изготавливают из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, и укладывают в траншеи, расположенные на расстоянии 10-15 м друг от друга, с заглублением до 2/3 их диаметра, отличающийся тем, что по всей длине размываемого участка в промежутки между рядами цилиндрических тюфяков сверху мерзлого грунта по всей площади складывают плоские тюфяки из двух-трех слоев геомат, сверху которых плотными рядами укладывают мешки, заполненные растительным грунтом с добавлением семян морозостойких растений и кустарников, при этом мешки изготавливают из геотекстиля диаметром 0,2-0,3 м и длиной 0,8-1,0 м и связывают между собой с помощью веревочных узлов, а сверху рядов цилиндрических тюфяков и мешков с растительным грунтом по всей площади обтягивают защитную сетку и местами прикрепляют к основанию с помощью кольев.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для прорастания и развития корневой системы морозостойких растений и кустарников и ускоренного восстановления задернованной поверхности эродированного участка земли промежутки крепления из мешков с растительным грунтом между цилиндрическими тюфяками после завершения строительства поливают водой.