Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный технический университет» Кафедра жилищно-коммунального хозяйства Курсовой проект по дисциплине «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» на тему: «Рекультивация отработанного карьера нерудных строительных материалов» Выполнил: студент гр. бПВ-191 Радин М. А. Принял: ст. пр. Жукова А.В. Воронеж 2022 Содержание Введение……………………………………………………………………………………………3 1. Основные показатели объекта рекультивации………………………………………………..4 2. Характеристика природных условий…………………………………………………………..5 3. Техническая схема рекультивации…………………………………………………….............6 3.1. Установление направления целевого использования карьера…………………..............6 3.2. Состав мероприятий технического этапа……………........................................................8 3.3. Требования к снятию и сохранению плодородного слоя почвы………….......................9 4. Проведение вертикальной планировки………………………………………………………12 4.1. Вертикальная планировка дна карьера ………………………………………………….12 4.2. Сопряжение проектной поверхности карьера с прилегающей территорией………….14 4.3. Определение объёмов земляных работ при создании проектной поверхности рекультивируемого карьера. Разработка плана перемещения земляных масс…………….16 5. Чистовая планировка рекультивируемой территории………………………………………18 6. Определение требуемых объёмов потенциально-плодородных пород и плодородного слоя почвы………………………………………………………………………………………………19 7. Защита карьера от вод поверхностного стока……………………………………………….21 8. Проектирование мероприятий биологического этапа рекультивации…………………….24 9. Дорожная сеть и лесополосы на плане……………………………………………………….28 10. Технология производства рекультивационных работ……………………………………..31 11. Основные технико-экономические показатели проекта рекультивации………………....53 Заключение………………………………………………………………………………………..55 Список использованной литературы……………………………………………………………56 Изм. Лист Фамилия Выполнил Радин М. А. Проверил Жукова А.В. Подпись Дата ВГТУ 19-бПВ-04 КР по теме: «Рекультивация отработанного карьера нерудных строительных материалов (М:1000) Стадия Лист Листов У 2 30 Кафедра ЖКХ Введение Рекультивация земель – комплекс мер по экологическому и экономическому восстановлению земель и водных ресурсов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов. Рекультивация земель включает: восстановление рельефа; восстановление почв и растительности; лесовосстановление; создание новых ландшафтов. В результате рекультивации земель на нарушенных землях создаются сельскохозяйственные и лесные угодья, водоёмы различного назначения, рекреационные зоны, площади для застройки. Нарушенные земли, загрязняющие окружающую среду, рекультивация которых для хозяйственного использования экономически не эффективна, подлежат консервации биологическими, техническими или химическими методами. Рекультивация земель обычно осуществляется в два этапа: 1. Технический (планировка поверхности, покрытие её плодородным слоем или улучшение грунта, строительство дорог, гидротехнических или мелиоративных сооружений, другие работы в соответствии с проектом) 2. Биологический (агротехнические и фитомелиоративные мероприятия по восстановлению плодородия, ускорению почвообразовательных процессов, возобновление флоры и фауны на рекультивируемых землях). Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 3 1. Основные показатели объекта рекультивации Наименование объекта рекультивации: Карьер нерудных строительных материалов Местоположение:г. Рязань №№ п/п 1 2 3 4 5 6 Показатели Основные характеристики рекультивируемого карьера: площадь карьера средняя глубина средние уклоны днища: продольный поперечный средний уклон прилегающей поверхности объемы грунта в отвалах: плодородного потенциально-плодородного Проектная площадь рекультивации, всего в т. ч.: создание сельскохозяйственных угодий создание лесных насаждений Проектируемые уклоны: днища откосов Планировочные работы Объем земляных работ: срезка насыпь Потребное количество материалов: семена трав посадочный материал органические удобрения минеральные удобрения Единица измерения Количество га м 10 112,3 в долях в долях 0,031 0,005 в долях 0,01 тыс. м3 тыс. м3 35256 23504 га 11 га га 9 2 град. град. га 0,005 10 12 тыс. м3 тыс. м3 11143 39425 кг тыс. шт. т т 300 1733 4,25 6,39 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 4 2. Характеристика природных условий Рекультивируемый карьер расположен в западной частиОктябрьского района, от областного центра г. Калининграда.Транспортная связь осуществляется по автодороге Е-30. Карьер имеет равнинный рельеф с небольшим уклоном. На юго-востоке рекультивируемой территории расположена самая низкая точка – 108,60 м. Самая высокая точка имеет абсолютную отметку 121,00 м и находится в северозападной части рекультивируемой территории. Карьер имеет прямоугольную форму, площадью 10 га. Максимальная отметка дна карьера – 118 м; минимальная – 104,8 м. Климат Рязанской области носит умеренно-континентальный характер, не отличающийся экстремальностью и резкими изменениями величин.Среднегодовая температура на территории области колеблется от +3,9 °С (на севере, в Елатьме) до +4,6 °С (на юге, в Ряжске). Среднемесячная температура января −11,5 °С (на юго-востоке) и −10,5 °С (на юго-западе). Среднемесячная температура июля +18,8 °С (на севере), +20 °С (на юге). Рязанская область расположена в зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков — до 500 мм, на севере. На юго-западе и возвышенных районах юго востока осадков выпадает до 600 мм в год. Испаряемость на севере менее 500 мм, в центре и на юге более 500. Коэффициент увлажнения таким образом равен единице. Такое достаточное увлажнение способствует широкому развитию агропромышленного комплекса. Преобладающими почвами Рязанской области являются черноземы (44%), серые лесные почвы (37 %), дерново-подзолистые (13,8%), пойменные (5%), торфяные почвы (4%).В Рязанской области черноземы в основном представлены выщелоченными и оподзоленными. Мощность гумусового горизонта выщелоченных черноземов колеблется от 69 до 110 см. Структура – от зернистой до пористо-комковатой. Гранулометрический состав – средне- и тяжелосуглинистый. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 5 Среднегодовая температура воды в реках Рязанской области +18 +20 °С. Она увеличивается от севера к югу на 1-3 градуса. Средняя температура воды в озёрах и прудах несколько выше, чем в реках. Замерзание воды происходит в конце ноября начале декабря, когда среднесуточная температура опускается ниже нуля. Устойчивый ледовый покров на реках, пригодный для сооружения ледовых переправ и зимних дорог обычно формируется к началу января, однако в тёплые зимы он может сформироваться только к середине февраля, или не установиться совсем. Среднее количество дней с устойчивым ледоставом — 110 дней. 3. Техническая схема рекультивации 3.1. Установление направления целевого использования карьера Перед началом проектирования мероприятий по рекультивации следует чётко определить вид будущего целевого использования восстанавливаемого карьера, так как от этого зависит комплекс принимаемых технических решений, виды, объёмы и стоимость работ. Направление рекультивации и последующее целевое использование зависит от формы техногенного рельефа, климатических, геологических, гидрогеологических и производственно-экономических условий, санитарногигиенического состояния населённых пунктов, расположенных вблизи нарушенных земель, наличия потенциально-плодородных пород, пригодных для устройства экранов, мелиорантов для нейтрализации токсичных химических веществ и снижения кислотности, территориального расположения рекультивируемого участка по отношению к населённым пунктам. Карьерные выемки строительных материалов при наличии благоприятных для сельскохозяйственной рекультивации вскрышных и вмещающих пород и возможностью выполаживания откосов площадью 10 га и более могут быть использованы для создания пашни и кормовых угодий, а менее 10 га – под лесонасаждения или в водохозяйственных целях. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6 Выбор направления целевого использования рекультивируемого карьера производится на основании анализа конкретных природных, хозяйственных и социально-экономических условий, к которым, прежде всего, относятся (в качестве примера): 1. Площадь карьера:S = 10 га; форма карьера представлена в виде прямоугольника размеры карьера:с севера на юг – 250 м;с запада на восток – 400 м. 2. Состояние поверхности карьера: дно карьера имеет характерные отметки в пределах от 104,8 до 118 м; направление уклона дна карьера – с северо-запада на юго-восток; сопряжения с прилегающей территорией – отмечено в северной части карьера. 3. Наличие отвалов в карьере: внутренние отвалы, расположенные в пределах контура карьера, представлены: отвалами потенциально-плодородного грунта мехсостав – средние суглинки, рН – 6,1, гумус – 1,3 %, их объём составляет 35256 м3; внешние отвалы, расположенные за пределами карьера, представлены: отвалами плодородного слоя почвы мехсостав – средние суглинки, рН –6,4, гумус – 4,1 %, их объём составляет 23504м3. 4. Характеристика прилегающей территории: рельеф слабоволнистый равнинный со средним уклоном 33‰ с северозапада на юго-восток; территория до разработки карьера по добыче песка (глины, мела, ракушечника) отводилась под пашню, либо сенокосы или пастбища. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7 На основании анализа вышеизложенных условий установлено, что территория карьера строительных материалов после проведения рекультивационных работ будет использована под пастбища или сенокосы. 3.2. Состав мероприятий технического этапа Основные проектные решения, принимаемые для приведения отработанного карьера в пригодное для целевого использования состояние, должны включать мероприятия технического и биологического этапов, обеспечивающие соответствие восстановленного участка требованиям ГОСТ 17.5.3.04-83. Основные проектные решения Работы по рекультивации глиняного карьера в г. Калининград включают следующее: мероприятия технического этапа: 1. Вертикальная планировка с разравниванием отвалов. 2. Грубая планировка всей рекультивируемой площади с созданием необходимого уклона поверхности карьера. 3. Выполаживание откосов карьера и сопряжение с прилегающей поверхностью. 4. Проектирование оградительной, водоотводящей сети. 5. Нанесение плодородного слоя почвы. 6. Чистовая планировка рекультивируемой территории. 3.3. Требования к снятию и сохранению плодородного слоя почвы Перед началом горных работ плодородный слой почвы (ПСП) и потенциально плодородные породы следует снимать и перемещать во временные отвалы для последующего использования на создание рекультивационного слоя или для повышения плодородия малопродуктивных земель, или непосредственно на рекультивируемые площади. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8 Целесообразность селективного снятия плодородного слоя почвы, потенциально плодородных пород и их смесей устанавливают в зависимости от уровня плодородия почвенного покрова конкретного региона, природной зоны, типов и подтипов почв, а также основных показателей свойств почв и выбранного направления рекультивации. Плодородный слой почвы, подлежащий селективному снятию, должен характеризоваться благоприятными физическими и химическими свойствами. Плодородный слой почвы не должен содержать радиоактивные элементы, тяжелые металлы, остаточные количества пестицидов и другие токсичные соединения в концентрациях, превышающих предельно допустимые уровни, установленные для почв. Он не должен быть опасным в эпидемиологическом отношении, загрязнен и засорен отходами производства, твердыми предметами, камнями, щебнем, галькой, строительным мусором. Работы по селективному снятию почвенного слоя производятся сезонно, в теплое и сухое время года. Снятие почв на участках, занятых сельскохозяйственными культурами, производится после уборки урожая. ПСП селективно не снимается, если мощность этого слояменее 20 см, микрорельеф местности не обеспечивает его снятие, а также на участках, покрытых лесом, целесообразнее подлежащих снимать раскорчевке. вместе с В этих потенциально случаях ПСП плодородными подстилающими породами. Нецелесообразно снимать ПСП на почвах песчаных, слаборазвитых, щебнистых, солончаках. Не следует снимать ПСП на участках, занятых лесом, с мощностью менее 10 см. Мощность снимаемого плодородного и потенциально плодородного слоев почвы принимается на основе: оценки уровня плодородия почвы и структуры почвенного покрова; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9 оценки плодородия отдельных генетических горизонтов почвенного профиля основных типов и подтипов почв. Мощность снимаемого ПСП устанавливают по генетическому горизонту с содержанием гумуса от 1 до 3 %, в том числе в лесостепной и степной зонах – не менее 2-3 %, в южно-таежной лесной, сухостепной, полупустынной, предгорной, а также лесостепной для серых лесных почв – от 1 до 1,5 %. При экономической целесообразности и излишках для рекультивации нарушенных земель снятый плодородный слой почвы может быть использован для землевания малопродуктивных угодий. Плодородный слой почвы, не использованный сразу в ходе работ, складируется в соответствии с требованиями ГОСТ 17.5.3.04-83 и может храниться в отвалах в течение 10 лет. Отвалы заскладированного ПСП располагают за контуром рабочей зоны карьеров в местах, на которых исключается подтопление, засоление и загрязнение почвенного склада промышленными отходами. Формы и размеры отвалов почвенной массы должны обеспечивать их наилучшую сохранность. Высота склада принимается равной или менее 5 м. При снятии, складировании и хранении плодородного слоя почвы принимаются меры, исключающие ухудшение качества складируемой почвенной массы (смешение с подстилающими породами, загрязнение жидкостями, различным строительным мусором и др.), а также предотвращающие их размыв и выдувание. Поверхность почвенных складов и их откосов засевают многолетними травами, если срок хранения превышает 2 года. Для засевания откосов рекомендуется использовать гидроспособ. 4. Проведение вертикальной планировки 4.1. Вертикальная планировка дна карьера Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 10 Обычно при планировке дна карьера в целях рекультивации принимают направление и величину уклона окружающего рельефа. В нашем случае существующий рельеф имеет общее продольное направление уклона от точки 1 к точке 5, его величина iпрод=26‰ (т.е. на каждый метр длины линии 1-5 отметка понижается на 26 мм). Для организации стока поверхностных вод после рекультивации принимаем двускатный профиль дна карьера, то есть от линии 1-5 дно карьера разуклоняется в разные стороны. Поперечный уклон принимаемiпопер=5‰ (т.е. на каждый метр длины в перпендикулярную от линии 1-5 сторону отметка понижается на 5 мм). Наша задача сводится к тому, чтобы определить отметки точек 1-9 после планировки дна карьера. Для начала, найдем среднюю отметку дна карьера по формуле: HСР = Ср. отм. = H1 + ⋯ + H9 9 (4.1) 118 + 111,6 + 108,4 + 109,31 + 104,8 + 111,0 + 116,3 + 117,8 = 112,3 9 Из 9-ти отметок дна карьера выбираем точку с отметкой, наиболее близкой к полученной средней – точка 9 с отметкой 113,9. От этой точки начнем планировать дно карьера (рис. 2): Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11 Рис. 2 Вертикальная планировка дна карьера i= ∆h → ∆h = i ∗ l l (4.2) H2’ = 113,8 + (0,005 * 106) = 113,6 H1 = 118 + (0,026 * 200) = 118,26 H5 = 104,8+ (0,026 * 400) = 105,9 H9 = 113,9 + (0,026 * 200) = 112,4 H3’ = 109,34+ (0,026 * 87,6) = 109,64 H3 = 118 – (0,005 * 400) = 108,4 H4’ = 107,64 + (0,026 * 143,8) = 109,72 H4 = 118 – (0,005 * 125) = 109,3 H6’ = 110,2 + (0,026 * 59,8) = 111,9 H6 = 118 – (0,005 * 125) = 111,0 H7’ = 114,58 – (0,026 * 119,6) = 117,51 H7 = 118 – (0,005 * 200) = 116,3 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12 H8’ = 116,6 – (0,026 * 66) = 116,32 H8 = 118 – (0,005 * 125) = 117,8 4.2. Сопряжение проектной поверхности карьера с прилегающей территорией Существующий отработанный карьерсопрягается с прилегающими ненарушенными территориями с помощью откосов. Существующие откосы имеют заложение 1:1,5. В рамках курсового проекта проектируем сопряжение дна карьера с окружающим рельефом посредствам откосов с заложением 1:3. 4.3. Определение объёмов земляных работ при создании проектной поверхности рекультивируемого карьера. Разработка плана перемещения земляных масс После вертикальной планировки дна карьера необходимо посчитать объем земли, который потребуется для подсыпки дна карьера там, где требуется подсыпка, и объем земли, оставшийся после срезки дна карьера там, где требуется срезка. В планировке дна карьера следует стремиться к тому, чтобы объем срезки плюс объем грунта в отвале вскрыши (в той насыпи, которую разместили на дне карьера) равнялся объему насыпи. То есть, чтобы разровнять дно карьера с помощью того грунта, которым мы располагаем. Считать объем грунта будем с помощью картограммы земляных масс (рис. 3). При расчетах будем рассматривать две поверхности: существующая поверхность дна карьера. Обозначим отметки с этой поверхности Hсущ. проектируемая поверхность дна карьера – поверхность, которую получили после вертикальной планировки. Обозначим отметки с этой поверхности Hпр. Перед расчётом земляных масс опустим проектные отметки на 1 м. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13 Рис. 3 Картограмма земляных масс Далее, в каждом прямоугольнике следует посчитать объём выемки и объём насыпи по формуле: V = ∆HСР ∗ S 1,48+0,26+0,65+0 1. V1.1 = 9055 ∗ 1,48+0+0+0 4 = 948 м3 −0,3−0,2−1,4−1,05 3. V1.3 = 4987 ∗ 4 4. V2.1 = 7988 ∗ 5. V2.2 = 4670 ∗ 6. V2.3 = 886 ∗ = 5410 м3 4 2. V1.2 = 2562 ∗ 0,65+0,3 0+0,3+0+0 4 4 8. V3.2 = 9995 ∗ 9. V3.3 = 1775 ∗ 10.V4.1 = 9970 ∗ 11.V4.2 = 9980 ∗ = 3678 м3 (выемка) = 2197 м3 4 0,3+0+0+0 7. V3.1 = 9800 ∗ (4.6) = 701 м3 = 66 м3 1,6+0,5+0,3+0 4 = 6370 м3 0,3+0,5+0,75+0,3 4 0,3+0+0,75+0,7 4 = 2089 м3 1,8+1,55+0,2+0,5 4 0,2+0,5+0,3+0,75 4 = 4622 м3 = 10094 м3 = 4366 м3 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 14 12.V4.3 = 5000 ∗ После того, 0,75+0,3+0,3+0,7 4 как = 2562 м3 посчитали объем земляных масс в каждом прямоугольнике, считаем объем земляных масс в целом по котловану. Для этого составим таблицу под планом земляных масс и посчитаем сумму насыпи и выемки по столбцам картограммы (рис. 4, табл. 2). Рис. 4 Картограмма земляных масс Таблица 2 Расчёт объёмов земляных масс WНАС = V1.1+ V4.1+V2.1 + V3.1= 5410+2562+7988+701+66+2089+4622+6370+10094+4366+2562 WВ = V1.2 + V4.2+ V2.2 + V3.2 = 3678+7437+167+249+924+4622+11+5+12 Насыпь = 39425 м3 Выемка = 11143 м3 Как говорилось в начале, в планировке дна карьера должен соблюдаться баланс земляных масс (формула 4.7), то есть объем насыпи должен равняться Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 15 объему выемки плюс объем грунта вскрыши в отвале (невязка может быть 1015%). WНАС = WВ + WОТВ (4.7) 50568 = 57060 → невязка 8,8% 5. Чистовая планировка рекультивируемой территории Планировочные работы включают выравнивание поверхности нарушенных земель в соответствии с последующим использованием их в народном хозяйстве. Согласно ГОСТу 17.5.1.01-83 выделяются следующие виды планировки по очередности проведения работ: грубая планировка – предварительное выравнивание поверхности с выполнением основного объема земляных работ (считали в п. 4.3); Грубую планировку отвала рекомендуется проводить в период его отсыпки по мере подвигания фронта отвальных работ. чистовая планировка – окончательное выравнивание поверхности и исправление микрорельефа при незначительных объемах земляных работ. Чистовая планировка производится перед нанесением на поверхность плодородного слоя почвы, потенциально плодородных пород или перед производством лесопосадочных работ, как правило, после осадки отвала (через 1-1,5 года после отсыпки пород). Принимаем в курсовом проекте, что чистовая планировка производится через год после выполнения работ по планировке дна карьера (после работ из пункта 4.1, 4.2, 4.3). В рамках курсового проекта объем работ по чистовой планировке карьера не рассчитывается ввиду их незначительной величины. 6. Определение требуемых объёмов потенциально-плодородных пород и плодородного слоя почвы Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 16 После чистовой планировки, необходимо нанести потенциально плодородные породы (ППП) и плодородный слой почвы (ПСП). Мощность насыпного слоя потенциально-плодородных пород после усадки при использовании карьера в дальнейшем в качестве сенокосов и пастбищ составляет 0,3м, а мощность насыпного плодородного слоя после усадки при этом составляет 0,2м. Необходимо определить объем требуемого грунта: потенциально-плодородных пород плодородного слоя Для определения объема грунта сначала необходимо посчитать площадь карьера после рекультивациипо формуле: SК = SДНА + SОТК = SДНА + ∑ SК = 100000 + Si ОТК cos α (6.1) 496 + 320 + 50 + 53,6 + 324 + 244 + 240 + 5,3 = cos 10 = 97934 м2 Зная площадь карьера после рекультивации, можно посчитать требуемый объем грунта потенциально-плодородных пород (формула 6.2) и плодородного слоя (формула 6.3): VППП = 1,2 ∗ 0,3 ∗ SК , (6.2) VПСП = 1,2 ∗ 0,2 ∗ SК , (6.3) где – 1,2 – коэффициент разрыхления; 0,3 – мощность ППП; 0,2 – мощность ПСП. VППП = 1,2 ∗ 0,3 ∗ 97934 = 35256м3 VПСП = 1,2 ∗ 0,2 ∗ 97934 = 23504м3 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 17 7. Защита карьера от вод поверхностного стока Для предотвращения попадания стока поверхностных талых и ливневых вод на территорию рекультивируемого карьера в курсовомпроекте необходимо запроектировать водонаправляющие валы. Они должны обеспечивать перехват, а система нагорных канав – пропуск максимального расхода талых вод заданной вероятностью превышения. Расчёт водонаправляющих валов проводится в следующей последовательности: 1. По данным таблицы 3 принимается неразмывающая скорость течения воды VТЕЧдля грунтов, в которых будет проходить водонаправляющий вал. За расчётный вид грунта принимаем мехсостав плодородного слоя почвы. Таблица 3 Неразмывающие скорости течения воды (по Ивонину В.М.) при глубине потока ≤ 1,0м Грунты Наименование грунтов малоплотные среднеплотные плотные очень плотные Глины 0,40 0,85 1,20 1,70 Суглинки 0,40 0,80 1,20 1,70 - 0,70 1,00 1,30 Непросадочные лессовидные суглинки 2. Требуемая площадь живого сечения потока для заданного максимального расхода Q5 % при неразмывающей скорости VТЕЧнаходим по формуле: SЖ = SЖ = Q5 % VТЕЧ (7.1) 1,9 = 2,375 м2 0,80 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 18 3. Поперечное сечение канавы принимается треугольной формы, и поэтому глубина воды в канаве определяется по формуле: SЖ SЖ = k m Hk2 , т. е. Hk = √ , km (7.2) где k m – заложение откосов канавы (принимают равным 2-3; в случаях создания водонаправляющих лесных полос заложение откосов принимать равным 4-5). 2,35 Hk = √ = 1,18 м 2 4. Строительная высота вала определяется по формуле: HВ = Hk + ∆h, (7.3) где ∆h – конструктивный запас (принимается равным 0,2-0,3 м). HВ = 1,13 + 0,2 = 1,4 м 5. Гидравлический радиус для треугольной формы поперечного сечения находим по формуле: RГ = k m ∗ Hk 2 √1 + k m RГ = (7.4) 2 2 ∗ 1,18 = 0,52 м 2√1 + 22 6. Зная гидравлический радиус и неразмывающую скорость, рассчитывается допустимый продольный уклон вала, необходимый для пропуска расчетного расхода по формуле Шези: 2 VТЕЧ i= 2 , C ∗ RГ (7.5) где С – коэффициент Шези, определяемый по формуле: C= 1 R Г 0,25 , kШ (7.6) гдеk Ш – коэффициент шероховатости (при расходе 1,9 м3/с принимаемk Ш = 0,03). C= 1 ∗ 0,530,25 = 28,4 0,03 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 19 0,802 i= = 0,0028 28,42 ∗ 0,53 7. Вал заканчивается боковым водосливом, ширину которого рассчитывают по формуле: b= Q5 % , VТЕЧ ∗ HВ/СЛ (7.7) где HВ/СЛ – высота напора на пороге водослива, принимается равной 0,1 м. b= 1,9 = 23,75 м 0,80 ∗ 0,1 Зная расчётную глубину канав, заложение откосов и допустимый уклон, вычерчивается на миллиметровой бумаге поперечное сечение сооружения в масштабе 1:100, принимая следующие параметры водонаправляющего вала: поперечное сечение – трапецеидальное с шириной гребня 1,0-2,0 м и заложением откосов: верхового – 2-3, низового – 1,5-2. Трассировку водонаправляющего вала на плане производят с расчётным допустимым уклоном i по той стороне выположенного откоса карьера, которая расположена в верхней части косогора, прилегающего к объекту территории. Начало и протяжённость вала зависят от граничных створов карьера. Водосливная часть проектируется на расстоянии 20-40 м от бровки выположенного откоса, при этом сброс воды осуществляют в близлежащую балку или овраг с одновременным созданием противоэрозионных гидротехнических сооружений. Крепление водосливной части производят залужением многолетних трав или каменно-бутовой отмосткой. При проектировании водонаправляющего вала на плане выполняют следующее условие: расстояние от бровки выположенного откоса до подножия вала должно быть не менее 10-15 м. 8. Проектирование мероприятий биологического этапа рекультивации Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 20 «Биологический рекультивируемой этап» –переход территории. В его к целевому состав использованию входят окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель, создание сельскохозяйственных или лесохозяйственных угодий. Комплекс мероприятий по биологическому освоению рекультивируемого участка с последующим использованием его под сельскохозяйственное или лесохозяйственное направление осуществляется после завершения технического этапа и работ по нанесению плодородного слоя почв. Обязательные условия, которые должны выполняться на биологическом этапе рекультивации: 1) На спланированной рекультивируемой площади плодородный слой должен быть 0,3 м. 2) С целью восстановления содержания гумуса в почве, улучшения структурного состояния почв, необходимо провести озеленительные агротехнические работы: на склоновых участках посадка черенков кустарников, произрастающих в данной местности из расчета 1 шт. на2 м2; на ровных участках рекультивированных земель производится посевмноголетних трав с соблюдением подбора травосмеси. Разработка системы восстановления Отработанный карьер строительных материалов находится в Калининградской области. Грунты, подверженные разравниванию, относятся к потенциально-плодородным, с относительно слабокислой реакцией среды и низким содержанием токсичных солей, что позволяет провести биологическое освоение участка без применения химических мелиораций восстанавливаемых земель. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 21 В мелиоративный период проводится необходимая обработка почвы с внесением повышенной дозы органоминеральных удобрений, и участок засевается многолетними травами. В течение пяти лет на участке предусматриваются мероприятия по сохранению плодородного слоя от водной и ветровой эрозии, восстановлениюего биологической активности, структуры, водно-воздушного и теплового режимов, а также накоплению органического вещества и азота. По окончании первой стадии биологического этапа вводится районированный сельскохозяйственный севооборот или идёт освоение под пастбище или сенокосы. Установление состава сельскохозяйственных культур-освоителей Наиболее значительному повышению почвенного плодородия, биологической активности и противоэрозионной стойкости способствует возделывание многолетних злакобобовых смесей. Правильный подбор компонентов смеси, соответствующая обработка почвы и оптимальная норма высева дают положительный результат. Наиболее продуктивна смесь: люцерна + пырей + костёр. Она обеспечивает наибольшие урожаи сена и оказывает благоприятное влияние на урожайность последующих культур. Нормы высева семян: люцерны синегибридной –12-15 кг/га; пырея сизого – 10-12 кг/га; костра безостого – 8-10 кг/га. Под зяблевую вспашку вносятся органические удобрения в виде навоза: 40-60 т/га и минеральные: фосфорные (суперфосфат) – 3 ц/га; калийные (калийная соль) – 1,5 ц/га; азотные (аммиачная селитра) – 4 ц/га. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 22 Азотные минеральные удобрения вносятся при ранневесенней обработке почвы или под предпосевную культивацию. В течение пяти лет злакобобовая смесь скашивается на сено или зелёный корм, а после вводится хозяйственный севооборот или идёт освоение под пастбище. Подбор состава лесных культур Лесохозяйственное направление рекультивации земель – это создание на нарушенных землях лесных насаждений различного типа. На территории отработанного карьера по добыче глины, расположенного в Калининградской области, целесообразно провести посадку лесной полосы плотной конструкции с целью защиты участка от неблагоприятных ветров и укреплению выположенных откосов карьера. Лесополоса плотной конструкции имеет комбинированный тип смешения, шестирядная, шириной 18,0 м, с размещением деревьев 3х1 м. Лесополоса повторяет контур границ карьера. Для создания такой лесной полосы рекомендуется следующий состав древесно-кустарниковых пород: 1) Главная порода – робиния (лжеакация) является наиболее подходящей для данных природных условий. Быстрорастущая, светолюбивая, засухоустойчивая культура с мощной корневой системой, дающая обильные корневые отпрыски. 2) Сопутствующая порода – клен остролистный, применяется как примесь к другим породам. 3) Кустарники – занимают обе опушки лесной полосы. С внешней стороны: смородина золотистая, засухоустойчивая культура, используется как щит лесоразведения, рекомендуется вводить на солнечных опушках. С внутренней стороны: терн – ветвистый колючий кустарник, плотное размещение 1,0 м препятствует проходу животных. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 23 Схема смешения древесно-кустарниковых пород в лесной полосе приведена на рисунке 5: ТР + КЛ + АБ + КЛ + СМЗ Рис. 5 Размещение древесно-кустарниковых пород в лесной полосе Расчетколичества минеральных удобрений, черенков и многолетних трав расход удобренияnУД – 850 кг/га; посадка черенков nЧЕР – 1 черенок/м2; посадка травы nТР – 30кг/га. Используемая масса минеральных удобрений, посадка черенков и многолетних трав находится по формулам: PУД = SРЕК ∗ nУД ∗ 10−4 (8.1) NЧЕР = SОТК ∗ nЧЕР (8.2) PТР = SД ∗ nТР ∗ 10−4 (8.3) PУД = 75121,7 ∗ 850 ∗ 10−4 = 8324,4 кг NЧЕР = 1733 ∗ 1 = 1733 шт PТР = 100000 ∗ 30 ∗ 10−4 = 300 кг Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 24 9. Дорожная сеть и лесополосы на плане Согласно СНиПам, дороги подразделены на 5 категорий:I-III дороги федерального назначения; IV-Vдороги местного значения. Местными называют дороги при интенсивности движения менее 200 автомобилей в сутки, по которым в основном перевозят сельскохозяйственные грузы. В зависимости от их назначения их подразделяют на: Внехозяйственные дороги общего пользования, которые соединяют хозяйственные центры административными сельскохозяйственных центрами, предприятий автомобильными с дорогами федеральногозначения, железнодорожными станциями, пристанями. В эту же группу включают дороги, соединяющие центральную усадьбу сельскохозяйственных предприятий с усадьбами производственных подразделений, также последние с предприятиями по доработке и переработке сельскохозяйственной продукции.Эти дороги являются дорогами муниципального значения. Внутрихозяйственные дороги, обеспечивающие транспортные связи внутри отдельного сельскохозяйственного предприятия. Они находятся в ведении тех хозяйств или администраций, на территории которых расположены. Внутрихозяйственные дороги подразделяют на магистральные и полевые. Магистральные дороги обеспечивают удобную транспортную связь между хозяйственными центрами производственных подразделений, населенными пунктами, животноводческими фермами, севооборотными массивами, автомобильными дорогами общего пользования и создают благоприятные условия для перевозки грузов, передвижения техники и людей. Полевые дороги необходимы для обслуживания производственных процессов в пределах севооборотных массивов, полей, многолетних Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 25 насаждений, сенокосов и пастбищ. Полевая дорожная сеть является естественным продолжением и разветвлением магистральных дорог. При размещении внутрихозяйственных магистральных дорог учитывают: возможность круглогодичных перевозок; минимальность капитальных вложений на строительство дорог и дорожных сооружений; снижение транспортных расходов и эксплуатационных затрат; создание наилучших условий для правильной организаций территории и рационального использования земель; обеспечение выполнения строительных норм и правил в части проектирования и строительства, магистральных дорог соответствующих категорий и групп. Проекты составляют в такой последовательности: изучают материалы обследования существующей дорожной сети; составляют схемы транспортных связей, направлений и местоположения дорог; определяют грузонапряженность на перспективу, устанавливают категории и группы дорог; размещают трассы дорог и дорожные сооружения; определяют экономическую эффективность проекта. Направление магистральной дорожной сети определяет размещение грузооборотных пунктов, между которыми осуществляют грузовые и пассажирские перевозки. Грузооборот – это сумма внутрихозяйственных и внешних перевозок людей и грузов. Грузооборотные пункты делят на три группы: 1. Административные и социально-культурные центры, железнодорожные станции, аэропорты, межхозяйственные предприятия и комплексы; Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 26 2. Местные промышленные, сельскохозяйственные и перерабатывающие предприятия и организации, осуществляющие транспортные связи с пунктами первой группы; 3. Хозяйственные центры, селения, животноводческие фермы и комплексы, другие крупные производственные объекты, а также массивы севооборотов многолетних насаждений кормовых угодий в хозяйстве. При установлении направления и движения грузов в каждом конкретномхозяйстве, определяют их вид, объем, распределение продукции, объемы завозимых в хозяйство материалов и оборудования. Учитывают также пассажирские перевозки, как в пределах хозяйства, так и на пункты первой и второй групп. Для обоснования местоположения, категорий и групп дорог определяют грузонапряженность дорог. Под среднегодовой грузонапряженностью дорог понимают суммарное количество грузов, перевозимых по дорогам за год. Для определения грузонапряженности в проекте делают соответствующие расчеты, результаты которых используют при установлении категорий и групп внутрихозяйственных магистральных дорог. При установлении категории или группы дорог необходимо определить суточную интенсивность движения, которая характеризуется числом машин, проходящих по дороге в сутки за период интенсивных автоперевозок, ширину земляного полотна, проезжей части, тип покрытия. Дороги V категории, в которую входят внутрихозяйственные магистральные дороги, в зависимости от расчетных объемов грузовых перевозок подразделяют на три группы: I-c; II-c; III-c. Дороги группы сельскохозяйственных производственных I-cсоединяют предприятий подразделений, и центральные организаций животноводческими с усадьбы усадьбами комплексами, Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 27 фермами, дорогами общего пользования, и другими сельскохозяйственными объектами; грузонапряженность – более 10 тыс. т. Дороги группы II-cсоединяют усадьбы производственных подразделений сельскохозяйственных предприятий и другие сельскохозяйственные объекты с дорогами общего пользования между собой и другими внутрихозяйственными объектами, за исключением полевых и вспомогательных дорог;грузонапряженность – до 10 тыс. т. Дороги группыIII-cвспомогательные; предназначены для транспортного обслуживания отдельных сельскохозяйственных угодий и массивов севооборотов. На внутрихозяйственных магистральных дорогах применяют следующие типы дорожных сооружений: I-cкапитальные или облегченные с усовершенствованным покрытием; II-cкапитальные или облегченные с усовершенствованным покрытием, а также переходные; III-cпереходные, а также низшие. В курсовом проекте запроектирована дорога II категориии сеть дорог III категории на территории рекультивируемого карьера. 10. Технология производства рекультивационных работ Состав работ по рекультивации карьера: 1. Снятие и складирование плодородного грунта. 2. Планировка поверхности дна котлована. 3. Снятие, транспортирование и нанесение почв на рекультивируемые земли. 4. Планировка поверхности отвалов, выполаживание откосов. 5. Строительство дорог, гидротехнических, противоэрозионных и мелиоративных сооружений. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 28 Принимаем в курсовом проекте срок выполнения работ по рекультивации карьера 1 год. 11. Основные технико-экономические показатели проекта рекультивации Заключение В ходе курсового проекта была проведена рекультивация отработанного карьера нерудных строительных материалов. Рекультивация была проведена в два этапа: технический и биологический, которые обеспечили соответствие восстановленного участка требованиям ГОСТ 17.5.3.04-83. Были выполнены следующие мероприятия технического этапа: Вертикальная планировка с разравниванием отвалов. Грубая планировка всей рекультивируемой площади с созданием необходимого уклона поверхности карьера. Выполаживание откосов карьера и сопряжение с прилегающей поверхностью. Проектирование оградительной, водоотводящей сети. Нанесение плодородного слоя почвы. Чистовая планировка рекультивируемой территории. В составеработ биологического этапа было выполнено окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель. С целью восстановления содержания гумуса в почве, улучшения структурного состояния почв, были проведены озеленительные агротехнические работы:на склоновых участках произведена посадка черенков кустарников, на ровных участках – посев многолетних трав с соблюдением подбора травосмеси. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 29 Территория карьера после проведения рекультивационных работ будет использована под пастбища или сенокосы. Список использованной литературы 1. Голованов, А.И. Природообустройство: учеб. для вузов / А.И. Голованов и др. – 2-е изд., доп. перераб. – СПб.: «Лань», 2015. – 560 с. 2. Голованов, А.И. Рекультивация нарушенных земель: учебник / А.И. Голованов, Ф.М. Зимин, В.И. Сметанин. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб.: «Лань», 2015. – 327 с. 3. Инженерная биология: учебное пособие / Ю.И. Сухоруких, Б.С. Маслов, Н.Г. Ковалев и др. – 3-е изд., доп. – СПб.: «Лань», 2016. – 360 с. 4. Клиорина, Г.И. Инженерная подготовка городских территорий: учебник для академического бакалавриата / Г.И. Клиорина, В.А. Осин, М.С. Шумилов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Юрайт, 2017. – 271 с. 5. Ковязин, В.Ф. Инженерное обустройство территорий: учебное пособие / В.Ф. Ковязин. – СПб.: «Лань», 2015. – 480 с. 6. Сазонов, Э.В. Экология городской среды: учебное пособие: рекомендовано УМО / Э.В. Сазонов. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва: Юрайт, 2017. – 308 с. 7. Рекультивация земель: курс лекций / Брянск. гос. инж.-технолог. акад.; сост. С.В. Егорова. – Брянск: [б. и.], 2009. – 95 с. Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 30
