Эколого-лесоводственная оценка и оптимизация ландшафтов в условиях техногенеза лесных земель : На примере открытых разработок россыпей в Прикамье

• Автор: Касимов, Апдулбар Касимович
• Шифр специальности: 06.03.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 510 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОГРАММА, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ
1.1. Цель и программа исследований
1.2. Методика исследований
1.3. Объем выполненных работ
2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ПРИКАМЬЯ
3. ЭКОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ
3.1. Дражная разработка россыпей и морфометрия техногенных форм рельефа
3.2. Гидромеханизированная технология работ и морфометрия гидравлических полигонов
3.3. Характеристика техногенных и ненарушенных (целиковых) россыпей
4. ПОЧВЕННЫЕ УСЛОВИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ПРИГОДНОСТЬ ОТРАБОТАННЫХ 1ЮЧВОГРУНТОВ ДЛЯ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ
4.1. Геологические условия почвообразования на россыпях
4.2. Характеристика почв целиковых участков
4.3. Формы отвалообразований в связи с технологией
разработки россыпей и отсыпки грунтов
4.4. Техногенные эдафотопы и их лесонригодность
4.4.1. Свойства почвогрунтов вскрышных отвалов
4.4.2. Особенности грунтосмесей дражных отвалов
4.4.3. Почвогрунты земляных обвалований и западинных
форм рельефа
5. ЕСТЕСТВЕ! И ЮН ВОЗОБНОВЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ФОРМИРОВАНИЕ НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
5.1. Зональная растительность целиковых участков
5.2. Динамика самозарастания вскрышных отвалов и поствскрышных арен
5.3. Растительность экотопов дражных отвалообразований
5.4. Формирование растительного покрова земляных обвалований
и техногенных западин
6. СОСТОЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ НАСАЖДЕНИЙ
6.1. Естественное лесовозобновление на вырубках и нарушенных землях
6.2.Динамика лесовозобновления на объектах
6.2.1. Ход возобновления на вскрышных отвалах и аренах почвенных обнажений
6.2.2. Характеристика возобновления на дражных экотопах
6.2.3. Особенности возобновления на затопляемых и не затопляемых отвалах
6.2.4. Возобновительный процесс на элементах рельефа
дражных отвалов
6.3. Ход роста и формирования естественных насаждений
7. ИСКУССТВЕННОЕ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ В УСЛОВИЯХ МЕХАНИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
7.1. Состояние лесовосстановления на нарушенных землях созданием лесных культур
7.2. Лесорастительные свойства посадочных (посевных) мест
в связи с механическим воздействием на почвенный покров
7.2.1. Особенности плужной подготовки борозд и пластов
7.2.2. Свойства полос и площадок бульдозерной подготовки
7.2.3. Подготовка технологических полос рыхлителем
7.3. Экологические условия лесопосадочных мест и формируемая среда в культурфитоценозах
7.4. Архитектоника корневой системы культур
7.5. Эффективность методов создания лесных культур
7.5.1. Посев и посадка культур на вскрышных и дражных
отвалах
7.5.2. Посев и посадка культур на поствскрышных площадях
7.6. Рост и формирование искусственных насаждений
8. ЭКОЛОГО-ЭКОПОМИЧЕСКОК ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМИЗАЦИИ ЛАНДШАФТОВ МЕТОДОМ ЛЕСНОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
8.1. Прямой ущерб от потерь лесных ресурсов и его
возмещение
8.2.Косвенный ущерб от изменения функциональных свойств лесных экосистем и меры компенсации
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В таежном Прикамье россыпные месторождения впервые были открыты в начале XIX века в бассейне реки Койвы - правого притока р. Чусовой (Шафрановский, 1964). Россыпи, выявленные в последующем в данном и прилегающих регионах, объединяются в Уральскую провинцию, расположенную на западных склонах Южного, Среднего и Северного Урала (Трофимов, 1967).
Добываемые горными предприятиями Западного Урала (ГПЗУ) минералы отличаются высококачественными характеристиками и ценятся на мировом рынке. Поэтому в формировании доходной части экономики региона их добыча и реализация играют важную роль. Вместе с тем все более очевидными Становятся и потери, связанные с нарушением еегешвс!ню-природных процессов в зоне деятельности ГПЗУ.
Актуальность темы диссертации. За длительный период промышленного освоения и эксплуатации россыпей в Прикамье были отработаны полигоны на многих тысячах гектаров, причем преимущественно на малых таежных реках, где незаменимы берегоукрепляющие и руслостабилизирующие функции леса (Рубцов, 1981; Глазунов, 1990, 1992; Ткач, 1995). В этих условиях традиционная технология открытой добычи минералов с применением драг и гидравлическим способом крайне неэкологична. По глубине изменения структуры здесь формируются ландшафты с разрушенной литогенной основой и соответственно выпадением растительного покрова (Емельянов, 1992).
Коренное перепрофилирование площадей и изменение форм рельефа с помощью мобильных технических средств при открытом способе извлечения минералов из почвенной толщи имеет место на всех этапах: при очистке поверхности участка, обводнении, вскрытии горизонтов пустой породы (торфов) и создании доступа к содержащим полезное ископаемое (пескам), выемке и промывке песков. Как правило, процесс этот сопровождается от-сыпкой вскрышных, и дражных валов при складировании почвогрунтов, намывом гидроотвалов, абсолютным изменением формы и глубины водотоков, появлением многочисленных новых замкнутых и открытых водоемов, дамб, плотин и др.
На подготовительном этапе и при эксплуатации вскрываемые участки практически полностью лишаются коренных сообществ, нарушается (снижается) плодородие их почвенного слоя. Последний, оказавшись перемещенным за контуроствркрыши, подвергается к тому же еще и захоронению под многометровой толщей вынимаемых торфов. Причем, чем глубже находится горизонт песков, тем мощнее получается перекрытие почвы и тем беднее плодородие поверхности отвалов. Ясно, что о сохранности растительного покрова на таких отрабатываемых полигонах говорить не приходится. Положение осложняется тем, что перспектива восстановления на них почв с уровнем плодородия, близким к зональному, весьма проблематична. Самозарастание таких участков с новообразованной поверхностью носит дифференцирован-

счете дневную поверхность дражного отвала. При этом на гребне его оказывается самый крупный, вплоть до валунов (более 10 см), галечник.
Характер сосредоточения в отвале галечно-эфельных фракций и сам концентрируемый материал играют решающую роль для возможности дальнейшей рекультивации техногенных новообразований. Математическое выражение это находит в виде формулы в так называемом коэффициенте сосредоточения:

Кс = ,где (3)

Кс - коэффициент сосредоточения галечной фракции,
R4n - радиус дуги черпания песков в забое,
Roc - радиус дуги отвалообразования стакера.
При прочих равных показателях россыпи, большее значение коэффициентов свидетельствует о худших по параметрам дражных отвалов условиях рекультивационных работ и наоборот. На исследованных полигонах ГПЗУ этот оценочный критерий варьирует в пределах от Кс = 1,4 до Кс
1,7. Таким образом, объективно более предпочтительны были отвалы в первом случае и менее - во втором. Последние оказываются относительно выше над урезом воды, а эфеля более мощно перекрыты галечником, что существенно снижает возобновительный потенциал таких отвалов.
Изучение вопросов физиономичности отработанных дражных полигонов, морфологическое описание и исследование структуры отвалов представляет интерес в целях определения возможности их последующего перепрофилирования искусственными приемами, степени необходимости и целесообразности проведения таких работ. Первый этап рекультивационных мероприятий - технический, преследует именно такую его направленность, т.е. придание дневной поверхности нарушенных земель оптимальной формы, выполаживания и сглаживание рельефа, ликвидации выраженных неровностей физической поверхности руслово-пойменного выработанного пространства, уменьшения относительной высоты дражных отвалов над горизонтом меженных вод (ГМВ).
Надо отметить, что намываемые драгой галечно-эфельные насыпные формы грунтов имеют своеобразный, несхожий с другими промышленными отвалами, вид (рис. 4). Свайно-канатное маневрирование и одностакерная отсыпка материала при разработке россыпей формируют в долине реки вытянутые на десятки и сотни метров валы (рис. 5) с дугообразными поперек вала гребенчато-бороздчатыми отвалами шириной от 10-15 (иногда менее) до 30 м и высотой 3-5 м и более.
Радиус дуги обусловлен радиусом отвалообразователя (стакера), а межгребневый пролет - величиной шага между смежными забоями. В разных для маневрирования драги условиях поймы они могут быть различны. Из рис. 6 и 7 видно, что параметры эти колеблются в пределах 2,0 - 4,7 м (в среднем 3,35 м) на профильной линии ПЛ-2 (рис. 8) и 1,3 - 5,0 м (в среднем