Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,969

УМЕНЬШЕНИЕ ПОЖАРООПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ЧЕРЕЗ ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ БОЛОТ

Макаренко Г.Л. 1
1 Тверской государственный технический университет
Проведен анализ и особенности возникновения пожаров в условиях лесоболотных комплексов (выработанных торфяников). Предложена новая геотехнология, обеспечивающая возобновление болотообразовательного процесса дополнительное получение природных ресурсов (торфяная почва, минеральные отложения), и исключение возникновения пожаров на данных территориях.
пожар
выработанный торфяник
геотехнология
восстановление болот
снижение пожароопасности
1. Патент РФ № 2360119/29.06.2009.
2. Рекомендации по восстановлению болот, нарушенных осушительными работами. Мищенко А.Л., Суханова О.В. [и др.]. – М.: Союз охраны птиц России, 2002. 17 с.
3. Conserving Bogs (R. Stoneman, S. Brooks, eds.). Edinburg: The Stationery Office, 1997.
4. Eggelsmann R.R.F. Rewetting for protection and renaturation/regeneration of peatland after or without peat winning // Proceeding of the 8th International Peat Congress. Section III. Leningrad, 1988. P. 251 – 260.
5. Gensior A., Zeitz J., Dietrich O., Dannowski R., Wichtmann W. Fen restoration and reed cultivation: first results of an interdisciplinary project in Northeastern Germany – Abiotic Aspects // Peatland Restoration and Reclamation. Duluth, 1998. Jyvaskyla, 1998. P. 229 – 234.
6. Guidelines for Wetland Restoration of Peat Cutting Areas. (Eds. Blankenburg J. & Tonis W.). Bremen, 2004. 56 pp.
7. Makarenko G.L. About the geological nature peat deposits of forest area Russia 2nd International Scientific Conference «European Applied Sciences: modern approaches in scientific researches»: Volume 1 Papers of the 1st International Scientific Conference (Volume 1). February 18-19, 2013, Stuttgart, Germany. P. 44 – 48 (230 p.).

Неравномерность размещения и большое разнообразие выработанных торфяников по размерам площадей и самопроизвольным зарастанием характерны как в целом для территории РФ, так и отдельных экономических районов. К настоящему времени во многих регионах РФ были выработаны обширные площади торфяных месторождений (900 тыс. га, из которых около 70 % – поля добычи фрезерного торфа), которые являются источниками возникновения пожаров и могут представлять местную минеральную сырьевую базу.

Лесные пожары – разновидность ландшафтных пожаров, к которым относятся, прежде всего, лесоболотные. Под ними обычно понимают горение, стихийно распространяющееся по лесной площади. Поэтому костёр в лесу, сжигание порубочных остатков, встречный низовой огонь и т. п. не являются лесным пожаром, хотя при небрежном обращении с огнём могут стать их причиной.

Горимость лесоболотных ландшафтов – комплексное, обобщающее понятие, показывающее, как часто в конкретном районе возникают пожары и какую площадь они охватывают. Горючими материалами при лесном пожаре являются живой и мёртвый растительный покров, хвоя и листья, веточки, сучья, пни, торф и пр. Природные пожары, особенно лесные и торфяные, иногда становятся для России настоящим бедствием. Сгорают гигантские площади лесных массивов, уничтожаются уникальные экосистемы. С пожарами в атмосферу выбрасывается огромное количество дыма, содержащего такие опасные загрязнители как углекислый газ, угарный газ и окись азота. В отдельные годы этих выбросов столько же, сколько от сжигания всей перерабатываемой в России нефти. От задымления страдают жители городов и поселков. По оценкам медиков задымление территории в результате лесных и торфяных пожаров может привести к гибели людей. Особенно опасно задымление воздуха для детей первого года жизни и новорожденных. У них под воздействием дыма увеличивается частота врожденных пороков сердца и заболеваний органов дыхания.

Различают 3 вида лесоболотных пожаров: низовые, верховые и подземные (торфяные). Первые два вида подразделяются на беглые и устойчивые.

Низовые лесные пожары характеризуются пламенным горением опада, подстилки, а также мохового и травяного покрова, опавших на землю веток и т.п. Скорость движения пожара по ветру 0,25–5 км/ч. Высота пламени до 2,5 м. Температура горения около 700 °C (иногда выше) (рис. 1). При беглом низовом пожаре сгорает верхняя часть напочвенного покрова, подрост и подлесок. Такой пожар распространяется с большой скоростью, обходя места с повышенной влажностью, поэтому часть площади остается незатронутой огнем. Беглые пожары в основном происходят весной, когда просыхает лишь самый верхний слой мелких горючих материалов. Устойчивые низовые лесные пожары характерны для зеленомошниковой группы типов леса после сильных засух во второй половине лета. При толщине подстилки 3–15 см и низкой (7–20 %) влажности лесные пожары принимает устойчивый характер (скорость продвижения фронта 1,1–3 м/мин). Подстилка выгорает до минерального слоя, и вместе с нею сгорает или сильно повреждается поверхностная корневая система деревьев.

makar1.tif

Рис. 1. Низовой лесной пожар

Верховые лесные пожары отличаются от низовых тем, что наряду с горением напочвенного покрова и подстилки горят кроны деревьев. Верховой лесной пожар охватывает листья, хвою, ветви, и всю крону, может охватить (в случае повального пожара) травяно-моховой покров почвы и подрост. При устойчивом верховом лесном пожаре горение крон деревьев, покрова и подстилки происходит одновременно (рис. 2).

makar2.tif

Рис. 2. Верховой лесной пожар

В процессе горения выделяется огромное количество теплоты, которое способствует образованию сильных завихрений воздуха над пожаром и переносу горящих частиц (веточек, шишек, сучков) на 150–200 м вперёд – за фронт пожара, вызывая новые очаги горения. Средняя скорость продвижения фронта лесных пожаров 5–15 м/мин. Верховой пожар – это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения яйцевидно-вытянутая.

Подземные (торфяные) лесные пожары характеризуются беспламенным горением торфяного слоя почвы глубиной 0,3–1,5 м. При малой мощности горящего слоя (до 0,3 м) эти лесные пожары иногда наз. подстилочно-гумусовыми. В засушливые периоды второй половины лета верх, слой торфа может высыхать до относительной влажности 25–100 %. При такой влажности он может загораться и поддерживать горение в нижних, менее сухих слоях. Распространяются со скоростью до 1 км в сутки, отличаются устойчивостью горения (от несколько дней до несколько месяцев). Могут быть малозаметны и распространяться на глубину до нескольких метров, вследствии чего представляют дополнительную опасность и крайне плохо поддаются тушению (торф может гореть без доступа воздуха и даже под водой) (рис. 3).

makar3.tif

Рис. 3. Подземный (торфяной) лесной пожар

Даже сильные дожди не могут ликвидировать торфяной лесной пожар. По мере выгорания торфа сгорает и корневая система деревьев, которые постепенно вываливаются вершиной к центру очага горения.

Большинство выработанных по существующим технологиям торфяников не подготовлено для возобновления болотообразовательного процесса и они лишь частично регенерируются естественным путем с неясно выраженной тенденцией и скоростью самовосстановления. Обычно процесс самовосстановления болот может являться самопроизвольным, однако тенденция зарастания и заболачивания выработанного торфяника может быть нечеткой. В жаркое время года остаточный высоко разложившийся слой торфа высыхает и такой участок напоминает самую настоящую пороховую бочку, для которой достаточно лишь одной спички или удара молнии, чтобы всё вспыхнуло. Выработанные торфяники можно восстанавливать через естественный процесс заболачивания. Эта проблема во многом актуальна не только для России. Работа в этом направлении как в России, так и за рубежом ведётся уже довольно давно. Восстановление болото- и торфообразовательного процесса может быть вызвано избыточным увлажнением поверхности выработанного торфяника. В рамках проекта по восстановлению водно-болотных угодий на месте выработанных торфяников в Великобритании, Голландии и Германии (проект BRIDGE) была разработана классификация выработанных торфяников и рассмотрены факторы, создающие стартовые условия для восстановления. Также рассмотрены гидротехнические приемы, применяемые при обводнении осушенных торфяников и создание условий для реколонизации территории болотными растениями [2 – 6] (рис. 4).

Однако процессы восстановления выработанных торфяников должны быть, прежде всего, должны быть подчинены природным законам, проявление которых зависит от природных условий болотной биогеоценотической системы.

В процессе добычи торфяного сырья по существующим технологиям формируется новый природно-техногенный комплекс (ПТК), техногенной составляющей которого являются выработанные площади и торфяные карьеры. С одной стороны, выработанные плошади это согласованный механизм взаимодействия природной и техногенной составляющей, с другой, процесс нарушения естественной генетически унаследованной взаимосвязи компонентов природной среды. При этом площадь выработанного торфяника придает ПТК новые устойчивые качества. Например: пониженный уровень грунтовой воды (УГВ), наличие остаточного придонного слоя торфа (торфяной почвы), развивающийся новый растительный покров и т.д. Остаточный слой торфяной почвы, как правило, высокой степени разложения при самопроизвольном восстановлении болотообразовательного процесса изолирует проникновение влаги в залежь. Поэтому, остаточный слой торфа не является необходимым для возобновления болотообразовательного процесса, а иногда даже играет отрицательную роль. Данный слой подвержен ветровой эрозии (дефляции). Дефляция приводит к полному или частичному обнажению минеральных отложений. Основной задачей использования любого ПТК является извлечение максимальной полезности при минимальном нарушении его природной составляющей.

Существуют факты, указывающие на целесообразность использования выработанных площадей не только под сельхозугодья, но и полное извлечение придонного слоя торфяной почвы и части слоя минеральных отложений до подвижного горизонта капиллярной каймы (ПГКК). Первоначальное полное извлечение остаточного придонного слоя торфяной почвы и сработка части слоя минеральных отложений до подвижного уровня капиллярной каймы (ПГКК) при сохранении, пониженного после разработки УГВ, может осуществляться в соответствии со стандартными технологиями добычи. Перед сработкой части слоя подстилающих минеральных отложений на выработанных площадях должен проводиться комплекс геологических работ включающих: топографическую съемку, установление литологического состава поверхностного слоя минеральных отложений при проведении геокартирования и гидрогеологическое бурение для определения глубины залегания пониженного УГВ (рис. 5) [1, 7].

Полная сработка придонного слоя торфа, сапропеля и части слоя подстилающих минеральных отложений может значительно ускорить данный процесс. Как показывает анализ придонный слой торфа не является «второсортным» видом сырья для некоторых видов продукции и не играет никакой роли для возобновления болотообразовательного процесса.

Разработка системы рационального использования карьерных площадей выработанных торфяных месторождений становится актуальной особенно при постановке и дополнительном проведении геологоразведочных работ (доразведкой), где основной принцип рационального природопользования должен удовлетворять следующим условиям: полное извлечение и использование торфяных ресурсов и части слоя подстилающих минеральных отложений; обеспечение естественного восстановления и возобновления болото- и торфообразовательного процесса на генетической основе.

Проведения комплекса работ по рекультивации и ориентирование на восстановление болото- и торфообразовательного процесса является общемировой тенденцией, которая призвана улучшить экологическую обстановку территории выработанного торфяника, биогеоценоз которого был нарушен в процессе добычи.

makar4.tif

Рис. 4. Пример практической реализации существующей технологии возобновления болотообразовательного процесса

makar5.tif

Рис. 5. Пример основных этапов преобразования выработанного торфяника и выхода на начальный этап возобновления болотообразовательного процесса (естественного процесса восстановления) и принципиальная схема предлагаемой методики рационального освоения торфяных месторождений в сравнении с общепринятой: 1 – растительный покров; 2 – поверхность после пожара; 3 – складирование остаточного слоя торфа(торфяной почвы) и части слоя подстилающих минеральных отложений (песок) до горизонта капиллярной каймы пониженного УГВ

Внедрение современной технологии комплексного освоения торфяных месторождений на генетической основе удовлетворяет системе рационального природопользования с учетом природных условий залегания (геолого-геоморфологических, гидрогеологических и пр.) и является одним из приоритетных направлений повышения экономической и экологической эффективности торфяных производств. Расширяются направления дополнительной разработки и использования природного сырья выработанного торфяника (торф, сапропель, минеральные отложения); обеспечивается работа торфопредприятия на полную мощность; создаются дополнительные рабочие места и снижается социально-экономическая напряженность; возобновляется болото- и торфообразовательного процесс с пониженным сохранением УГВ, значительно снижается или исключается возможность возникновения пожаров. Повысится рентабельность производства и расширится ассортимент перерабатываемого сырья, который имеет более высокое или аналогичное качество в сравнении с продукцией на рынке, что должно быть учтено при совершенствовании Государственной политики в области добычи органо-минерального сырья. Следует также отметить необходимость правового и нормативного регулирования данной.


Библиографическая ссылка

Макаренко Г.Л. УМЕНЬШЕНИЕ ПОЖАРООПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ЧЕРЕЗ ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ БОЛОТ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 11. – С. 86-91;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=33527 (дата обращения: 21.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252