Основные приемы природоохранных мероприятий и стабилизации геоэкологических ситуаций в криолитозоне

Основная стратегия ликвидации и ограничения последствий освоения территории криолитозоны определяется необходимостью восстановить в той или иной степени теплофизические условия в нарушенных природных комплексах, а также обеспечить такое функционирование техногенных объектов, которое в минимальной степени влияло бы на теплофизическое состояние природных систем, а сами объекты работали безаварийно и после огработки могли быть ликвидированы или оптимально «вписаны» в естественные природные комплексы. Акцент на реконструкции теплофизических условий означает восстановление термовлажностного режима ПТК. Тепло и влага, как известно, являются важнейшими условиями жизнедеятельности биоты, сохранения естественных мерзлотных условий, состояния и свойств почвогрунтов.

Природоохранные мероприятия в северных регионах предусматривают ликвидацию, ограничение или предотвращение развития деструктивных экзогенных процессов. В конечном итоге это комплекс работ, направленный на сохранение и восстановление ресурсо-средовоснроизводящей функции геокомплексов как среды обитания человека. Разработка комплекса природоохранных мер должна основываться на оценке устойчивости геосистем и на оценке их природоресурсной ценности, рассмотренных в главе 6. Фрагмент сводной таблицы отражает компактную форму систематизации фактического материала по всей цепочке информации от характеристики основных типов ландшафтов до перечня природоохранных мероприятий в соответствии с видами инженерных сооружений и прогнозом их негативного влияния (табл. 7.5).

В основе таблицы — группы устойчивости, а точнее, группы мерзлотно-биотического состояния ландшафтов (см. табл. 6.1). Мерзлотное описание включает: для ММП — их площадь, мощность и среднегодовую температуру грунтов; для СТС или СМС — их мощность и период существования (в датах). Вторая часть таблицы — изменения в ландшафтах, прогноз нежелательных процессов и явлений при определенных видах освоения и перечень природоохранных мероприятий (без технологий).

Рассматриваются типичные виды сооружений и объектов: линейные сооружения (коридоры коммуникаций), которым сопутствует подтопление или дренирование естественных ландшафтов, а также изменение стока водотоков и подземных вод; карьеры гидронамывные и сухоройные; кустовые площадки и промзоны.

В подобных инженерных объектах обязательно происходят те или иные нарушения растительности, снежного покрова и поверхностных горизонтов почво-грунтов, главным образом, снятие мохово-лишайникового покрова, удаление или уплотнение снега, срезание торфа и почвенного горизонта, выемка песка, изменение водно-физических свойств грунтов и г. д. За пределами анализа остается химическое загрязнение почв, поверхностных и подземных вод, связанное с нефтедобычей, а также изменения в животном мире.

Характер изменений ландшафтов и, следовательно, комплекс природоохранных рекомендаций весьма различны по каждому виду нарушений. Так, минимально их число на подтопленных территориях, несколько больше рекомендованных мероприятий при эксплуатации карьеров и строительстве кустовых площадок, максимально их количество при дренировании НТК. Такое соотношение отражает специфику ландшафтной дифференциации таежной зоны Западной Сибири. Она характеризуется почти сплошной заболоченностью. Поэтому подтопление, за исключением ограниченного числа ландшафтов, является усугублением, утрированием основных черт природного комплекса, а дренирование, напротив, радикальной их перестройкой. Следовательно, «подправить» первое относительно проще, чем ликвидировать последнее.

При подтоплении ландшафтов вдоль линейных сооружений главным мероприятием является создание искусственных дренажных систем, гидромелиорация, что особенно актуально в пределах мерзлотных геосистем (плоскобугристые торфяники, комплексные верховые болота), поскольку их обводнение влечет за собой протаиванис, просадку, термокарст и термоэрозию, необратимые изменения мезорельефа. Для самих линейных сооружений это чревато авариями трубопроводов, дорог и т. д.

Дренирование ландшафтов, кроме традиционно возрастающей пожароопасности, сопровождается двумя основными типами нежелательных последствий. Первое — ужесточение мерзлотной со.

со

Природоохранные мероприятия по основным типам ландшафтов, район нефтепромыслового освоения Тюменской области_.

Продолжение таблицы 7.5.

I.

со со.

обстановки, а именно: новообразование мерзлоты (перелетков и островов), увеличение глубины сезонного промерзания и продолжительности его существования, сезонное и многолетнее пучение, в том числе образование бугров. Второе — усиление дефляционных процессов и опустынивание ПТК, поскольку приповерхностные горизонты на большей части региона представлены песками, залегающими у поверхности или под торфом небольшой мощности (до 0,5 м), который при дренировании быстро разрушается (рис. 7.15).

Природоохранные мероприятия по ликвидации или уменьшению последствий дренирования природных комплексов можно объединить в четыре основные группы.

• 1. Противопожарные мероприятия (расчистки и т. д.), прежде всего в залесенных ПТК водоразделов и долин, сосново-кустарничково-сфагновых болотах.
• 2. Мероприятия, связанные с сохранением тепловлагообмена, близкого к естественному. В первую очередь это снегозадержание, которое направлено на смягчение почвенного климата, нормальное существование биоты, поддержание естественных мерзлотных условий. Следует подчеркнуть, что относительно мягкая мерзлотная обстановка в таежной зоне Западной Сибири является результатом отепляющего влияния мощного снежного покрова и высокой обводненности. В Большеземельской тундре, например, при среднегодовых температурах воздуха -6°…-7°С (аналогичных западносибирским) ММП имеют прерывистое распространение, мощность их составляет 90−130 м, температура -1,5°…-3°С. Следовательно, сам природный процесс указывает на уязвимые варианты освоения. При неизменном климате манипуляции со снегом, дренирование однозначно увеличат суровость ландшафтов. Снегозадержание особенно актуально в болотных ПТК с мощным торфяным покровом и хасыреях, где при возможном дренировании следует ожидать активизации процессов пучения. В качестве частных решений на дренированных участках можно использовать теплоизоляционные искусственные материалы — летом над ММП, зимой — над талыми грунтами.
• 3. Строгое соблюдение сезонных сроков различных видов работ. Эксплуатация зимников должна быть ограничена во времени, что основывается на трех основных параметрах — глубине сезонного промерзания, несущей способности грунтов и мощности снега. В ландшафтах с ММП все работы должны производиться исключительно при устойчивой отрицательной температуре и достаточном по мощности снежном покрове во избежание нарушения почвенных покровов, верхних горизонтов почвогрунтов и протаивания ММП.
• 4. Мероприятия, связанные с предотвращением антропогенной активизации эоловых процессов. Их стратегия должна быть направлена на закрепление песков. Главным является посев трав (злаков), что особенно актуально для лесных ПТК. Фиторекультивация должна сопровождаться запретом движения транспорта на 5- 7 лет. Закрепление поверхности грунтов торфом, дерниной прежде всего целесообразно при дренировании гидроморфных ландшафтов. Целесообразно создание противодефляционных сооружений, в том числе ветрозащитных.

Природоохранные мероприятия при площадных нарушениях в пределах карьеров и кустовых площадок принципиально нс отличаются от вышеперечисленных и направлены на устранение изменений режима тепла влаги и закрепление грунтов от развевания.

Карьеры. Разработка гидронамывных карьеров приводит к резкому понижению уровня грунтовых вод, вследствие чего происходит отмирание растительности в радиусе 200−500 м. На месте спущенных или обмелевших озер возможно увеличение СМС, новообразование мерзлоты, пучение. В сухоройных карьерах главная опасность — дефляция.

Для борьбы с этими явлениями и ограничением площадей нарушения главными мероприятиями являются фиторекультивация и снегозадержание. Последнее смягчает зимний микроклимат, увеличивает влагосодержание и тем самым способствует закреплению растительности. В сухоройных карьерах для закрепления стенок можно использовать торф или дернину. В окрестностях гидронамывных карьеров и на их месте нужно искать техническое решение восстановления естественного уровня грунтовых вод (водная мелиорация). Участки брошенных карьеров представляют собой типичные бедленды, в которых практически отсутствует процесс естественной рекультивации. Поэтому природоохранные мероприятия здесь в высшей степени необходимы.

Кустовые тощадки. Мероприятия в их пределах направлены на закрепление откосов, предотвращение их круглогодичного развевания и летнего расползания. Поэтому отсыпки и насыпи следует производить из грубозернистого песка, гравия или щебня. Под самой площадкой резко меняется теплообмен и мерзлотные условия. По совокупности негативных воздействий на площадные сооружения основные рекомендации — посев трав, закрепление поверхности дерниной, торфом, ветрозащита и снегозадержание.

Пересечение долин рек и болот линейными сооружениями. Происходит нарушение естественного горизонтального водообмена грунтовых вод, если линейные сооружения проектируются в крест линий стскания. В этом случае нужно изменять проектное решение — либо переносить коммуникации из опасных в этом отношении Г1ТК, либо менять направление сооружения, располагая его вдоль стока.

Все многообразие инженерно-технологических и биологических природоохранных мер и мероприятий можно объединить в следующие группы.

Запретительные меры, направленные на запрет хозяйственной деятельности в особо опасных по мерзлотным условиям природных комплексах (большое количество льда в породах, близкая к 0 °C температура пород, их малая мощность, склоны крутизной более 5° и т. д.). Ограничение сроков работ — запрет на летнюю транспортировку, но тундре и другим северным ландшафтам, строгое соблюдение сроков эксплуатации зимников. Запрет использования техники и инженерно-технических приемов, не учитывающих физико-механические свойства мерзлых пород.

Мелиорации снежные, водные, тепловые, которые в идеале направлены на предотвращение или стабилизацию криогенных процессов и создание микроклимата в грунтах для успешного проведения фиторекультивации.

Рекультивация мерзлотно-инженерная и фиторекультивация особенно актуальны для сухоройных и гидронамывных карьеров, отвалов, заброшенных буровых, отстойников, участков строительства различных сооружений. Здесь главными и подчас трудно разрешимыми задачами являются выравнивание техногенного микрои мезорельефа, формирование состава и влажности искусственного корнеобитаемого слоя. Промерзание отвалов пород по мере отработки месторождений и создание таким образом техногенных, скованных мерзлотой образований — главное препятствие на пути рекультивации. Состав пород, которые могут быть основой продуктивного слоя, как правило, грубый, а добавки в него местного почвенно-торфяного заполнителя означает дополнительное нарушение природной среды. Как ни оптимистично выглядят рекомендации по рекультивационным мероприятиям бедлендов на Севере, они практически не реализуются.

Инженерные решения направлены на обеспечение безаварийной работы инженерных сооружений. Этими вопросами занимается инженерное мерзлотоведение. Его успехи очевидны, т. к. в российском Заполярье функционируют сложные инженерные системы. Но гам, где на начальных этапах использования территорий игнорируются необходимые инженерные мероприятия, возникают острые экологические ситуации. Прежде всего это относится к регулированию стока вод, расчету высоты искусственных насыпей, прокладке коммуникаций с учетом свойств мерзлых пород, выбору принципа строительства на мерзлоте (сохранение мерзлых пород или их оттаивание на разную глубину) и т. д.

В группу инженерных решений следует отнести обязательную организацию мерзлотной службы, осуществляющую мерзлотный мониторинг и экстренную мерзлотную помощь в промышленных центрах, как это имеет место в городах Муравленково, Салехард, Уренгой и др. Однако функции мерзлотной службы следует расширить таким образом, чтобы она курировала небольшие населенные пункты, места временных работ в ходе геологической разведки, нарушенные окрестности промзон, а также обязательно имела пункт наблюдения в естественной природной среде. Ее финансирование должно обеспечиваться главными пользователями региона, но подчиняться она должна федеральным властям.

Ресурсосбережение предусматривает прежде всего тщательно организованные и оснащенные на современном уровне изыскательские работы, в том числе проведение мерзлотной съемки, цель которой изучение общих и частных закономерностей мерзлых пород, прогноз изменения мерзлотных условий при хозяйственном освоении и разработка природоохранных мероприятий. На федеральном и региональном уровнях целесообразно создание экологических геоинформационных систем и баз данных с обязательным включением в них мерзлотной информации. В группу ресурсосберегающих природоохранных мероприятий следует отнести вахтовый метод работ на Севере и использование техники, особенно транспортной, в северном варианте, максимально щадящей напочвенный покров.

Перечисленные рекомендации универсальны, их следует соблюдать на любой стадии работ, на каждом этапе формирования КЭС.

Меры, но предотвращению возникновения неблагоприятных геоэкологических ситуаций (в том числе кризисных) в криолитозонс в целом сводятся к минимизации техногенных воздействий. Весьма убедительным представляется мнение В. Г. Чигира (1992, 2001), что рациональное освоение Севера должно не предусматривать рекультивацию, а прежде всего сводить к минимуму саму ее необходимость. Прежде всего, следует резко ограничить площади и уменьшить энергетику техногенного освоения за счет инновационных методов реализации технических проектов. Вторым элементом концепции предотвращения КЭС в криолитозоне является необходимость создания большего числа заповедных территорий.