УДК 332.1

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10723

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ УМНЫХ ГОРОДОВ В АРКТИЧЕСКИХ РЕГИОНАХ РОССИИ 

PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF SMART CITIES IN THE ARCTIC REGIONS OF RUSSIA

Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых — докторов наук МД-402.2019.6

Панасейкина Вероника Сергеевна, кандидат экономических наук, доцент, ФГБОУ «Кубанский государственный университет», г. Краснодар 

Panaseikina V.S., candidate of economic sciences, associate professor, Kuban State University, vspjuly@mail.ru

Аннотация. Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки механизма реализации задач, закрепленных в Указе Президента РФ от 5 марта 2020 г. N 164 «Об Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года», а также «Основах государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 г» в части  развития подходов и инструментов внедрения проекта «Умный город» в опорных арктических регионах России. 

Summary. The relevance of the study is due to the need to develop a mechanism for implementing the tasks enshrined in the Decree of the President of the Russian Federation of March 5, 2020 N 164 «On the Fundamentals of State Policy of the Russian Federation in the Arctic for the Period up to 2035», as well as «Fundamentals of State Policy in the Field of Environmental Development of the Russian Federation for the period up to 2030 ”in terms of developing approaches and tools for implementing the“ Smart City ”project in the key Arctic regions of Russia.

Ключевые слова: традиционное  природопользование, коренные народы, «умный город», экологическая безопасность, арктические регионы.

Keywords: traditional nature management, indigenous peoples, «smart city», environmental safety, arctic regions.

В настоящее время российская Арктика является местом реализации международных и отечественных фундаментальных и прикладных исследований в области проблем устойчивого развития нашей планеты, изменения климата, сохранения биологического разнообразия, безопасности, разведки и добычи полезных ископаемых, культуры северных народов и т.д

Однако существует ряд ограничивающих факторов, которые объективно сужают спектр возможностей комплексного развития территорий, несмотря на их огромный потенциал, а именно неразвитость транспортной инфраструктуры, значительная отдаленность населенных пунктов между собой и по отношению к промышленно развитым центрам, практически отсутствующая современная социальная и коммунальная инфраструктура в сельской местности, и как следствие значительный отток оттуда населения, ухудшение здоровья населения, сокращение территорий традиционного природопользования. В этой связи растущие потребности в модернизации инфраструктуры, обновлении объектов жилищно-коммунального хозяйства, развитии инфраструктурных проектов, в том числе социального характера и многих других сферах требуют более активного развития партнерских отношений государства и частного бизнеса.

В соответствии с Указом Президента РФ от 5 марта 2020 г. N 164 «Об Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года» основными национальными интересами Российской Федерации в Арктике являются:

• обеспечение суверенитета и территориальной целостности Российской Федерации;
• сохранение Арктики как территории мира, стабильного и взаимовыгодного партнерства;
• обеспечение высокого качества жизни и благосостояния населения Арктической зоны Российской Федерации;
• развитие Арктической зоны Российской Федерации в качестве стратегической ресурсной базы и ее рациональное использование в целях ускорения экономического роста Российской Федерации;
• развитие Северного морского пути в качестве конкурентоспособной на мировом рынке национальной транспортной коммуникации Российской Федерации;
• охрана окружающей среды в Арктике, защита исконной среды обитания и традиционного образа жизни коренных малочисленных народов, проживающих на территории Арктической зоны Российской Федерации [1].

В таблице представлены основные задачи в сфере экономического и инфраструктурного развития Арктической зоны.

В 2018 году Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства был запущен проект «Умный город», а с 2019 года он стал осуществляться в рамках Программы «Цифровая экономика» и национального проекта «Жилье и городская среда». В проекте участвуют 177 городов РФ, находящихся, в том числе, и в Арктике. В 2019 году началась реализация проекта «Умные города Мурманской области» [2]. Тестовой площадкой для опробования новых технологий стал город-спутник Кольской АЭС Полярные Зори, в котором с 2019 года начал работать аппаратно-программный комплекс «Безопасный город». В состав комплекса входят различные цифровые сервисы по электронному голосованию по общегородским вопросам или по управлению сферой ЖКХ. Одним из таких сервисов является интерактивная карта Полярных Зорь, на которой обозначены «проблемные» городские объекты.

С 2019 года программа «Умный город» работает и в Якутске. Она объединяет в себе более 100 различных сервисов и технологий: энергоэффективные технологии, цифровую инфраструктуру города, системы безопасности, онлайн-мониторинг систем ЖКХ и телекоммуникации [3].

В настоящее время для арктических регионов важным направлением является внедрение интеллектуальных систем экологической безопасности.

Основными экологическими проблемами арктических регионов являются:

• загрязнение окружающей среды;
• деградация земель и нарушение условий землепользования;
• негативные последствия глобальных изменений климата;
• ухудшение среды обитания и условий традиционного природопользования;
• изменение биоразнообразия и сокращение запасов биоресурсов [4].

Основными мерами по реализации государственной политики в сфере обеспечения экологической безопасности в Арктической зоне Российской Федерации являются:

• установление особых режимов природопользования и охраны окружающей природной среды, включая мониторинг ее загрязнения;
• рекультивация природных ландшафтов, утилизация токсичных промышленных отходов, обеспечение химической безопасности, в первую очередь в местах компактного проживания населения.

Крайне острой для арктической зоны является проблема утилизации промышленных отходов, в огромном количестве накапливающихся вокруг промышленных предприятий. Из-за особенностей циркуляции воздушных масс в Арктике загрязняющие вещества, газовые и аэрозольные примеси скапливаются в ее атмосфере. Основные угрозы экологического характера в Арктической зоне России увеличение загрязнения и деградация компонентов природной среды в условиях растущей антропогенной нагрузки, накопление отходов; высокие риски и затраты при освоении природных ресурсов; глобальные климатические изменения и их влияние на зону распространения вечной мерзлоты, развитие опасных гидрометеорологических, ледовых и других природных процессов, увеличение риска и ущерба от этих процессов.

Одной из первостепенной задачей для внедрения интеллектуальных систем экологической безопасности является автоматизация системы управления обращения с твердыми коммунальными отходами.

Так, внедрение автоматизированной информационной системы управления обращения с отходами, позволяющей оптимизировать маршруты движения специализированной техники для обеспечения эффективного использования ресурсов при сборе и вывозе отходов, а также обеспечение контроля за передвижением и работой специализированной техники в онлайн – режиме позволит обеспечить бесперебойную работу по вывозу твердых коммунальных отходов.

Также, требуется организация взаимодействия региональных и муниципальных органов власти, регионального оператора по вывозу твердых коммунальных отходов, перевозчиков отходов и полигонов захоронения, которая в свою очередь будет способствовать повышению эффективности деятельности регионального оператора по вывозу твердых коммунальных отходов, прозрачности деятельности по сбору, вывозу и захоронению твердых коммунальных отходов.

В результате реализации проекта «Умный город» возможно:

• привлечь  инвестиции в экономику арктических регионов;
• развить новые отрасли экономики;
• развить социальную и инженерную инфраструктуру.

Литература

1. Указ Президента РФ от 5 марта 2020 г. N 164 «Об Основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года» // https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/73606526/
2. Иванова С.А., Карагулян Е.А. Применение концепции умного устойчивого города в решении проблем пространственного развития Арктической зоны России // Креативная экономика. — 2020. — Том 14. — № 5. — С. 797–816. doi: 10.18334/ce.14.5.109383
3. Майоров М. Умные города в Арктике: необходимость и перспективы развития // https://goarctic.ru/society/umnye-goroda-v-arktike-neobkhodimost-i-perspektivy-razvitiya/
4. Седова Н.Б., Кочемасова Е.Ю. Экологические проблемы Арктики и их социально-экономические последствия // ЭКО. – 2017. – №5. С.160-171

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10715

ВЛИЯНИЕ НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ МЕРЗЛОТНЫХ ПОЧВ

THE EFFECT OF OIL POLLUTION ON THE ENZYMATIC ACTIVITY OF PERMAFROST SOILS 

Сивцев Семен Исаевич, лаборант-исследователь, аспирант, Институт проблем нефти и газа СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ ЯНЦ СО РАН, Якутск, Россия, sivtsevsemen@mail.ru

Ерофеевская Лариса Анатольевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт проблем нефти и газа СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ ЯНЦ СО РАН, Якутск, Россия, lora-07.65@mail.ru

Sivtsev Semyon Isaevich, research assistant, post-graduate student, Institute of Oil and Gas Problems of the Siberian Branch of the RAS — Division of Federal Research Centre “The Yakut Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”, Yakutsk, Russia, sivtsevsemen@mail.ru

Erofeevskaya Larisa Anatolyevna, candidate of biological sciences, researcher, Institute of Oil and Gas Problems of the Siberian Branch of the RAS — Division of Federal Research Centre “The Yakut Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences”, Yakutsk, Russia, lora-07.65@mail.ru

Аннотация. При активном использовании и добыче нефти и нефтепродуктов не редко происходят аварии и утечки. При очистке последствий утечки крайне важен мониторинг протекания процесса биодеградации, что можно реализовать, наблюдая за ферментативной активностью. В статье приведены результаты исследования ферментативной активности почвы в процессе биодеградации нефти и оценка активности микроорганизмов по этим показателям.

Summary. With the active use and production of oil and oil products, accidents and leaks are not uncommon. When cleaning up the consequences of a leak, it is extremely important to monitor the course of the biodegradation process, which can be realized by observing the enzymatic activity. The article presents the results of a study of the enzymatic activity of the soil during the biodegradation of oil and an assessment of the activity of microorganisms by these indicators.

Ключевые слова: нефтезагрязнения, ферментативная активность, биоремедиация, биодеградация, микроорганизмы.

Key words: oil pollution, enzymatic activity, bioremediation, biodegradation, microorganisms. 

Введение. В последние десятилетия большое внимание привлекли загрязнение нефтью и нефтепродуктами. Из-за увеличения добычи сырой нефти и увеличения вероятности аварий нефтяные соединения являются одним из наиболее часто встречающихся загрязнителей в почве. Поскольку он содержит много токсичных соединений в относительно высокой концентрации, сырая нефть является физически, химически и биологически вредной для почвенных микроорганизмов. Относительно высокая гидрофобность нефтяных углеводородов вызывает повышенную способность накапливаться в почве и отложениях по сравнению с водной средой [1]. Кроме того, высокая гидрофобность этих соединений приводит к их связыванию с частицами почвы и отложений, что приводит к снижению биодоступности этих загрязнителей для биологической сорбции [2].

Следовательно, должны быть найдены подходящие решения для удаления или контроля этих загрязнений почвы. Измерение микробиологических параметров, таких как дыхание почвы, активность углерода или ферментов в микробной биомассе, дает информацию о наличии и активности жизнеспособных микроорганизмов, а также о степени, типе и продолжительности воздействия углеводородного загрязнения на метаболическую активность почвы. Такие измерения могут служить хорошим показателем воздействия загрязнения на здоровье почвы [3]. Ферментативная активность ассоциируется в качестве индикаторов биогеохимических циклов, деградации органических веществ и процессов восстановления почвы, поэтому они могут определять, наряду с другими физическими или химическими свойствами, качество почвы. Ферменты являются хорошими индикаторами, поскольку а) они тесно связаны с органическим веществом, физическими характеристиками, микробной активностью и биомассой в почве и б) предоставляют раннюю информацию об изменениях качества почвы. и в) более быстро оцениваются [4]. Известно, что многочисленные ферменты участвуют в процессах разложения и минерализации органических веществ. Наиболее часто анализируемые ферменты включают различные гидролазы, участвующие в циклах C, N, P и S, а также некоторые оксидоредуктазы. Таким образом, по анализу почвенной активности ферментов можно проследить за качеством биологической активности и деструкции нефтезагрязнения в почве.

Целью исследований настоящей работы являлась оценка влияния нефтяного загрязнения на ферментативную активность мерзлотных почв в процессе биоремедиации.

Материалом для исследований являлись фоново-чистые и нефтезагрязненные мерзлотные почвы нефтегазового комплекса (НГК) Якутии.

Методы и методики исследований

Основные операции по отбору проб и пробоподготовке при выполнении исследований осуществляли по методическим требованиям [5].

Транспортировку и хранение отобранных проб осуществляли в сумках-холодильниках.

Активность окислительно-восстановительных ферментов, участвующих в биодеградации углеводородов, определяли по методам, описанным Ф.Х. Хазиевым [6].

Культивирование углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) осуществляли в качалочных условиях на среде Мюнца с нефтью [7].

Остаточное содержание нефтепродуктов в почве в процессе биормедиации осуществляли согласно утвержденной инструкции [8].

Экспериментальная часть

Успешная, экологически безопасная рекультивация нефтезагрязнений возможна при применении микробиологического метода с использованием активных культур нефтеокисляющих аборигенных микроорганизмов. Однако, активной жизнедеятельности этих микроорганизмов способствуют лишь оптимальные условия. Это предполагает разработку технологий применения бактериальных препаратов нефтеокисляющих микроорганизмов для каждой почвенно-климатической зоны с целью адаптации микроорганизмов к условиям окружающей среды. Этот вид исследований является особенно важным в суровых условиях северных регионов России, в частности в Якутии с жарким сухим летом и долгой холодной зимой.

Эффективность обработки бактериальными препаратами загрязненных нефтью территорий можно исследовать по изменению активности уреазы в почве [9].

Изучения велись в лабораторно-полевых условиях на нескольких участках, загрязнённых сырой нефтью, вдоль трассы трубопровода «Восточная Сибирь — Тихий океан». Образцы брали до и после биологической рекультивации. Для измерения уреазной активности использовали колориметрический метод на спектрофотометре  CECIL Aquarius.

В результате выполненной работы были получены следующие данные для трех разных мест, которые показаны в таблице 1.

Первичная микробиологическая обработка загрязненных дерново-подзолистых суглинистых почв привела к снижению общего содержания нефтепродуктов, но уреазная активность не достигла фонового значения. Тогда как, обработка мерзлотных подзолистых типов почв местными микроорганизмами дает более эффективные результаты. Следует отметить, что добавление препарата «Дестройл» (Д1-2) к местным микроорганизмам для обработки мерзлотных подзолистых почв приводит к подавлению уреазной активности, что свидетельствует о недостаточно эффективном использовании этого препарата в данных условиях. Напротив этого использование микробного биопрепарата «Байкал ЭМ-1» (СУ-5Б) приводит к более чем 2 кратному повышению активности уреазы.

Биологическую активность почвы и ее способность к самоочищению оценивали по количеству УОМ и содержанию остаточной нефти в почве (таблица 2)

Таким образом, результаты исследования уреазной активности нефтезагрязненных почв показывают неэффективность однократной обработки мерзлотных почв. Поэтому, для достижения желаемых результатов, необходимо проведения рекультивационных работ в несколько этапов.

В рамках работ по биоремедиации были проведены анализы для определения каталазной активности почв.

Каталаза является очень распространенным ферментом, который содержится почти во всех аэробно дышащих клетках и в некоторых факультативных анаэробах. Функция каталазы заключается в защите организма от активных кислородсодержащих радикалов и пероксида водорода [10,11]. Исследования показали, что отклонения от среднего значения активности каталазы могут достигать 250%. Эти данные демонстрируют, насколько осторожно следует относиться к выводам об активности каталазы в зависимости от вида и рода живого организма или внешних воздействий. [11].  

Во время биоремедиации в ряде испытательных зон с недостаточным содержанием воды в почве (до 30%), было отмечено сдерживание процессов разложения перекиси водорода, токсичной для живых организмов, на кислород и воду_.

По обеспеченности каталазой исследуемые почвы отнесены в разряд бедных (1-3 ед. ферментативного действия) (таблица 3).

Таким образом, для рекультивируемых мерзлотных почв  активность уреазы и каталазы можно рассматривать как информативный показатель состояния почв в процессе биодеструкции нефтяного загрязнения.

Литература 

1. Karthikeyan, R., Bhandari, A., 2001. Anaerobic biotransformation of aromatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in soil microcosms: a review. J. Hazard. Subst. Res. 3, 1.
2. Parrish, Z.D., Banks, M.K., Schwab, A.B., 2005. Assessment of contaminant lability during phytoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbon impacted soil. Environ. Pollut. 137, 187.
3. Eibes, G., Cajthaml, J., Moreira, M.T., Feijoo, G., Lema, J.M., 2006. Enzymatic degradation of anthracene, dibenzothiophene and pyrene by manganese peroxidase in media containing acetone. Chemosphere 64, 408e414.
4. Nielsen, M., Winding, A., 2001. Microorganisms as Indicators of Soil Health. National Environmental Research Institute, Denmark.
5. ГОСТ 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализов.
6. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. — М: Наука, 1990. – 189 с.
7. Керстен Д.К. Морфологические и культуральные свойства индикаторных микроорганизмов нефтегазовой съемки //Микробиология,1963,№5,С.1024-1030.
8. РД 39-0147098-90 Инструкция по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазпрома.
9. Томский И.С., Ерофеевская Л.А. Изучение активности фермента уреазы в мерзлотных почвах Якутии, загрязненных углеводородами нефти // Химия и химическое образование: Сборник научных трудов 5-го Международного симпозиума (12 — 18 сентября 2011 г., г. Владивосток). — Владивосток: Издательство Дальневосточного федерального университета, 2011 — С. 51-53.
10. Краткая химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1963. С. 455-456.
11. Михлин  Д.М. Биохимия клеточного дыхания. М.: АН СССР, 1960. С. 246-260.

УДК 551.511.61 

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10704

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ВЫБРОСОВ ТВЕРДОТОПЛИВНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В ТЁПЛЫЙ И ХОЛОДНЫЙ ПЕРИОДЫ ГОДА

NUMERICAL MODELING OF DISTRIBUTION OF POLLUTING SUBSTANCES IN THE TESTING OF ROCKET ENGINES

Рязанов Валерий Игоревич, младший научный сотрудник в ФГБУ Высокогорный геофизический институт, Россия, г. Нальчик

Ryazanov Valery Igorevich, Junior researcher at the Federal state budgetary institution Vysokogorny geophysical Institute, Nalchik, Russia

Аннотация. В работе представлена трехмерная математическая модель переноса и диффузии атмосферных примесей и результаты расчетов загрязнения окружающей среды от твердотопливных ракетных двигателей в различные периоды года в регионе с характерными для него метеорологическими параметрами. В численных экспериментах варьировались шаг сетки по пространственным координатам, шаг сетки по времени, некоторые параметры численной схемы. Получены оценочные характеристики концентраций примесей в приземном слое в холодные и теплые периоды года.

Summary. The paper presents a three-dimensional mathematical model of the transport and diffusion of atmospheric impurities and the results of calculations of environmental pollution from solid rocket engines in different periods of the year in the region with characteristic meteorological parameters. In numerical experiments, the grid pitch in spatial coordinates, the grid pitch in time, and some parameters of the numerical scheme were varied. Estimated characteristics of impurity concentrations in the surface layer are obtained in the cold and warm periods of the year.

Ключевые слова: распространение примесей, трехмерная модель, ракетные двигатели, метеорологические параметры, численное моделирование

Key words: distribution of impurities, three-dimensional model, rocket engines, meteorological parameters, numerical modeling

Введение

Проблеме загрязнения атмосферы в результате ракетно-космической деятельности посвящено много исследований в связи с ее актуальностью. В том числе имеются объемные монографии с анализом влияния компонентов ракетного топлива на флору, фауну и человека. При этом возникает необходимость в анализе распространения примесей в атмосфере непосредственно в районе расположения космодромов, полигонов и близлежащих населенных пунктов, в том числе для принятия эффективных предупредительных и защитных мер.

В настоящее время по исследованию распространения примесей в атмосфере ведутся работы, по таким направлениям как исследование распространения загрязняющих веществ при различных метеорологических условиях, усовершенствование методов расчета локального, мезомасштабного и дальнего распространения аэрозолей, анализ вымывания и осаждения примесей на подстилающую поверхность.

Тем не менее, в области РКД многие вопросы загрязнения воздуха при пусках ракетоносителей исследованы недостаточно. Остаются актуальными вопросы распространения и диффузии вредных веществ, в частности:

• формализация источников загрязнения атмосферы, имитирующих пуск и полет ракетоносителя в виде облака и шлейфа;
• моделирование и анализ загрязнения атмосферы с учетом локальных условий распространения, характерных для полигонов;
• оценка загрязнения атмосферы при учете фактических метеопараметров;
• изучение распространения и переноса примесей в сложных природных условиях и на дальние расстояния с учетом рельефа, характеристик подстилающей поверхности, турбулентности в пограничном слое атмосферы;
• исследование очищения атмосферы осадками и взаимосвязи загрязнения воздуха и других объектов окружающей среды.

Для решения этих вопросов приоритетное значение имеет совершенствование методов моделирования и разработка адекватных моделей переноса и диффузии загрязняющих веществ, учитывающих фактическую метеорологическую обстановку и корректно учитывающих особенности пограничного слоя атмосферы.

В работе представлена усовершенствованная автором статьи трехмерная математическая модель переноса и диффузии атмосферных примесей от объемных и линейных источников при реальных состояниях атмосферы, последние могут быть построены по данным аэрологического зондирования или численного моделирования по глобальной модели GFS или WRF.

1 Постановка задачи математической модели переноса и диффузии примесей

В работе используется трехмерная математическая модель распространения выбросов от приземного объемного и линейного источников при различных состояниях атмосферы.

Перенос частиц реагента в турбулентной среде описывается уравнением турбулентной диффузии, которое представляет собой дифференциальное уравнение в частных производных [1,4,5]:

Уравнения гидротермодинамики пограничного слоя атмосферы (ПСА) описывают влажную конвекцию в приближении Буссинеска, в уравнениях учитывается адвективный и турбулентный перенос, силы плавучести, трения и барических градиентов (для упрощения записи переменные, от которых зависят функции, опущены) [3]:

уравнения неразрывности:

уравнения термодинамики:

где

— вектор скорости;

u(x,y,z,t), v(x,y,z,t), w(x,y,z,t) — компоненты вектора скорости воздушных потоков в атмосфере и облаке;

 (x,y,z,t) — потенциальная температура;

(x,y,z,t)=C_p(P(x,y,z,t)/1000)^R/Cp — приведенное давление;

— средняя потенциальная температура;

R —  газовая постоянная;

s(x,y,z,t) — удельная влажность воздуха;

Q_S(x,y,z,t) — суммарное отношение смеси жидкой и твердой фаз в облаке; 

 (z) — параметр, учитывающий изменение плотности воздуха с высотой;

P(x,y,z,t) и T(x,y,z,t) — соответственно давление и температура;

C_p — теплоемкость воздуха при постоянном давлении;

L_k, L_c, L_з — соответственно удельная теплота конденсации, сублимации и замерзания;

¢(x,y,z,t), ¢(x,y,z,t), s¢(x,y,z,t) — отклонения приведенного давления, потенциальной температуры и удельной влажности от их фоновых значений в окружающей атмосфере, которые обозначим как _ф(x,y,z), _ф(x,y,z) и s_ф(x,y,z);

— изменения удельной влажности за счет диффузии пара на капли и кристаллы;

— масса капельной воды, замерзающей в единицу времени в единице объема воздуха;

K_x(x,y,z,t) K_y(x,y,z,t) K_z(x,y,z,t) — коэффициенты турбулентной диффузии по осям координат.

Начальные условия для системы уравнений (1) — (3) имеют следующий вид:

На боковых границах области используются фоновые условия по термодинамическим параметрам.

Перенос многокомпонентных газовых примесей рассчитывается с учетом микрофизических процессов вымывания осадками и туманами.

Задача сформулирована в предположении, что в начальный момент времени характеристики облака примесей известны и соответствуют сформировавшемуся облаку газов после окончания работы ракетных двигателей. В облаке имеется относительно небольшой перегрев по отношению к окружающей атмосфере (несколько градусов). Стадия работы двигателей и подъема сильно разогретой газовоздушной смеси в данном исследовании не рассматривалась.

Основные уравнения для скорости измерения концентрации многокомпонентных газовых примесей и частиц аэрозолей записаны в виде [1]:

Здесь

— концентрация газовых смесей и аэрозолей;

где Н – верхняя граница области интегрирования. Начальные условия задаются в виде:

На боковых границах области задаются следующие краевые условия:

Основными факторами, влияющими на характер распространения атмосферной примеси, являются физико-химические свойства самой примеси и метеорологические особенности несущей среды. Вариации гидротермодинамических характеристик атмосферы очень разнообразны. Они зависят от взаимодействия факторов различного масштаба: например, фоновых полей метеоэлементов и локальных атмосферных циркуляций, вызванных термической и орографической неоднородностью подстилающей поверхности. Термическая неоднородность поверхности, в свою очередь, является следствием неравномерной инсоляции склонов, чередования водных поверхностей и суши, различий в альбедо, и др.

Для учета орографии в модели используется метод фиктивных областей, который предполагает дополнение фактической области фиктивными областями до прямоугольной формы, и доопределение системы уравнений в фиктивные области специальными условиями [11,12,13].

2. Результаты расчетов и их интерпретация

Ниже приведены некоторые результаты моделирования распространения примесей в теплый и холодный периоды года в регионах с характерными метеорологическими параметрами. Численные эксперименты выполнены для облака примесей, образующихся при утилизации просроченных РДТТ.

Для анализа таких результатов использовался программный модуль трехмерного представления данных на основе современных графических программных библиотек. Модуль предназначен для визуализации и анализа трехмерных наборов данных в узлах сетки, полученных в модели. Программа позволяет строить изоповерхности, изолинии в выбранной плоскости, сечения, объемные представления данных в трехмерной сетке и т.д. [9].

Моделирование загрязнения окружающей среды от выбросов твердотопливных ракетных двигателей осуществлялось по представленной в разделе 1 трехмерной численной модели. При выполнении моделирования загрязнения и отладке программного кода варьируется, шаг сетки по пространственным координатам, шаг сетки по времени, некоторые параметры численной схемы, например, параметр в итерационной процедуре метода блочной верхней релаксации.

Выброс вредного вещества — оксида алюминия при сопловом сжигании РДТТ имеет следующие параметры [7,10]:

• продолжительность выброса газовоздушной смеси (ГВС) около 80 с;
• диаметр устья источника около 2,0 м;
• температура на выходе около 2303°К;
• средняя скорость выхода ГВС около 2200 м/с;
• оксид алюминия около 12,90 тонны;
• объем облака примеси около 330000 м³.

Была вычислена начальная концентрация примеси в поднявшемся над местом прожига РДТТ облаке, значение которой составило для Al₂O₃   = 164 мг/м³. Некоторые результаты расчетов по трехмерной модели с фактическими метеорологическими параметрами в районе расположения специализированного предприятия (северо-восток Московской области) для теплого периода года приведены в таблице 1, а для холодного периода – в таблице 2. Приведены значения концентрации Al₂O₃ в приземном слое в момент времени t=10 мин в узлах сетки с шагом 0,5 км по горизонтальным координатам X и Y, с 3-го по 8-й км по оси X, вдоль которой перемещалась примесь (часть массива данных). Каждая строка соответствует координате , каждый столбец – координате . Из данных видно, что облако со временем «касается» поверхности земли и загрязняет приземный воздух.

На оси эллипса загрязнения в приземном слое концентрация составила 12,4 мг/м³ (максимально-разовая ПДК не установлена, среднесуточная составляет 0,01 мг/м³).

На оси эллипса загрязнения в приземном слое концентрация составила 7,18 мг/м³. В расчетах для зимнего периода отмечались меньшие значения концентрации примесей в приземном слое.

Для одного из численных экспериментов, выполненного с учетом реальных данных аэрологического зондирования атмосферы, на рисунке 1 приведено изменение направления и скорости ветра с высотой. Разворот и сдвиг горизонтального ветра представлены условными стрелками, длина которых пропорциональна значению скорости ветра, направление стрелок указывает направление ветра. Левый рисунок — это вид сбоку, правый рисунок — вид сверху. На виде сверху направление на Север соответствует верху рисунка, а направление на Юг — низу рисунка.

На рисунке 2 приведены изолинии концентрации примеси (Al2O3) в момент 150 с, вид сверху, ячейки вспомогательной сетки на рисунке 2х2 км. Начальное положение облака приведено синим цветом в центре расчетной области. Изолинии от наружного контура к внутреннему имеют значения, соответственно: 0.001; 0.01; 0.1; 0.25; 0.5; 1.0; 5.0; 10.0 (в единицах ПДК). Голубой контур соответствует 0.569. Стрелками указано изменение направление ветра с высотой, вид сверху. В пограничном слое атмосферы ветер северо-восточный. Выше ПСА ветер юго-восточный.

На рисунке 3 приведены изолинии концентрации примеси в момент 300 с, вид сверху. Изолинии от наружного контура к внутреннему имеют значения: 0.001; 0.01; 0.1; 0.25; 0.5; 1.0 (в единицах ПДК).  Желтый контур 0.175.

Аналогичные численные эксперименты могут помочь скорректировать местоположение измерительных приборов для контроля качества атмосферного воздуха на территории космодромов.

Выводы

Разработанная модель используется для расчета концентраций примесей в приземном слое атмосферы при прожигах РДТТ. Модель применяется для исследования динамики распространения примесей, анализа приземных концентраций в направлении распространения облака ЗВ, и с помощью таких оценок — предупреждения экологических последствий, обусловленных текущими метеорологическими условиями. Также на основе совокупности численных экспериментов за длительный период для определения неблагоприятных метеорологических условий, при которых проведение работ приведет к экологическим последствиям на окружающей территории.

Моделирование распространения и диффузии загрязняющих веществ выполняется с целью определения по имеющейся (или прогнозной) метеорологической информации периодов времени (состояния погоды), во время которых проведение работ по утилизации будет экологически безопасно для окружающих населенных пунктов и объектов инфраструктуры.

Список литературы

1. Алоян А.Е., Пененко В.В., Козодеров В.В. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды//в кн. Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования, т.2, Математическое моделирование. — М.: Наука, 2005. — C. 279-351.
2. Амвросов А.Ф. Особенности распространения и рассеяния примеси над горным районом. — Труды ИЭМ, 1990, вып. 51 (142).- с 45-52.
3. Коган Е.Л., Мазин И.П., Сергеев Б.Н., Хворостьянов В.И.. Численное моделирование облаков. -М.: Гидрометеоиздат, 1984.- 186 с.
4. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-265 с.
5. Бызова Н.Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы. -М.: Гидрометеоиздат,1974.-191 с.
6. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды.- М.: Гидрометеоиздат, 1984.-560 с.
7. Пащенко, С.Э. Полуэмпирическая модель процессов, происходящих при образовании и распространении высокодисперсных аэрозолей окислов алюминия при открытом сжигании крупногабаритных РДТТ / С.Э. Пащенко, А.Е. Осоченко, В.Е. Зарко, А.С. Жарков, В.И. Марьяш, С.М. Уткин, М.А. Потапов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции ФГУП «ФНПЦ «Алтай» (Бийск, 26–28 сентября 2001 г.). – Бийск, 2003. – С. 83–97
8. НТО Анализ экологической обстановки в месте проведения ОР изделия Ж65/55 для подтверждения продленного срока эксплуатации: научно-технический отчет / М.: ООО «НПЦ «ЭКОПРОМСЕРТИФИКА». – 2017. – 25 с.
9. Керимов, А.М. Модели и методы расчета мезомасштабного распространения примесей в атмосфере / А.М. Керимов, Е.А. Корчагина, А.В. Шаповалов, В.А. Шаповалов // Нальчик: Издательство КБНЦ РАН. – 2008. – 108 с.
10. Дорофеев А.А. Основы теории тепловых ракетных двигателей. Теория, расчет и проектирование: учебник / А.А. Дорофеев // 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2014. – 571 с.
11. Алоян, А.Е. Алгоритм численного решения мезометеорологических задач в случае криволинейной области / А.Е. Алоян, А.А. Фтейчик, Л.М. Фалейчик // в кн. Математические модели рационального природопользования. — Новосибирск: Наука, 1989. — С. 14-35.
12. Boyarshinova, Е.А. Model of dynamics of atmosphere with monotone numerical schemes / E.A. Boyarshinova H Bull. Nov. Comp. Center, Num. Model, in Atmosph.,etc., 2000. — 6. — P. 1-8.
13. Фалейчик, А.А. Использование методов математического моделирования при оценке возможных изменений микроклимата / А.А. Фалейчик II Обозрение прикладной и промышленной математики — 1996. — Т. 3. — Вып. 3. — С. 434-449.

УДК 631. 95

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10674

БИОРЕСУРСЫ АГРОЭКОСИСТЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

BIORESOURCES OF AGROECOSYSTEM AT VARIOUS
METHODES OF USE

Мязин Николай Георгиевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Парахневич Татьяна Михайловна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-7815-3785, tatyana.1701@mail.ru

Стекольникова Нина Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9796-759х, stekolnikova-nv@mail.ru

Волошина Елена Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-8730-8822, lena.volo@mail.ru

Харьковская Элен Вячеславовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-1194-5635, constance24@yandex.ru

Myazin Nikolay G., doctor of agriculture sciences, professor,  of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Parakhnevich Tatiana M., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-7815-3785, tatyana.1701@mail.ru

Stekolnikova Nina V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9796-759х, stekolnikova-nv@mail.ru

Voloshina Elena V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-8730-8822, lena.volo@mail.ru

Kharkovskaya Helen V., candidate of agriculture sciences, associate professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great», Voronezh, Russian Federation (394087 Russia, Voronezh, st. Michurina, 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-1194-5635, constance24@yandex.ru

Аннотация. В статье представлены многолетние результаты (2001-2018 гг.) изучения видового разнообразия биологических ресурсов агроэкосистем и потенциала их использования в условиях Центрального Черноземья. Внимание уделено видовому составу сегетальных растений в одновидовом и бинарном агроценозах озимой пшеницы, интродукции растений, биоразнообразию на разновозрастных залежах. При проведении данной работы применялся стандартный набор методик: фенологические наблюдения и учеты, анализ флористического состава, химико-аналитические и сравнительные методы. Установлено, что сегетальная растительность агроценоза озимой пшеницы представлена 19 видами, относящимися к 9 семействам. Формирование бинарного посева обеспечивает снижение засоренности на 42,5% с сохранением видового разнообразия сегетальных растений и повышением урожайности озимой пшеницы на 19,9% в сравнении с одновидовым посевом. Интродукция окопника лекарственного в агроэкосистемы Центрального Черноземья позволяет расширить ассортимент высокоурожайных кормовых и медоносных растений. Использование его биомассы для мульчирования агроценозов картофеля обеспечивает повышение урожайности данной культуры до 44,4%. Длительные исследования на залежах показали, что с течением времени видовое богатство продуцентов постепенно снижается. При абсолютно заповедном режиме создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности, но, при этом, интенсивность восстановительных сукцессий различна. На 30-летней залежи самой многочисленной и стабильной является группа мезофитной лугово-степной растительности. На более молодой 22-летней залежи отмечена тенденция к сокращению доли луговой флоры и увеличению площади, занятой кленом американским. Следовательно, на залежах целесообразно возобновление сельскохозяйственной деятельности, что позволит предотвратить зарастание необрабатываемых земель древесно-кустарниковой растительностью. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о необходимости углубленного изучения биологического разнообразия, его функций в экологических процессах, оказывающих значительное влияние на продуктивность, устойчивое развитие агроэкосистем и повышение уровня безопасности сельскохозяйственного производства.

Summary. The article presents the results of studying (2001-2018 years) the species diversity of biological resources in agroecosystems and the potential for their use in the conditions of the Central Black Soil Region. Attention is paid to the species composition of segetal plants in single-species and binary agrocenoses of winter wheat, plant introduction, biodiversity in uneven-aged abandoned fields. In carrying out this work, a standard set of methods was used: phenological observations and records, analysis of floristic composition, chemical-analytical and comparative methods. It was found that the segetal vegetation of the winter wheat agrocenoses is represented by 19 species belonging to 9 families. The formation of a binary sowing provides a decrease in weediness by 42.5% while maintaining the species diversity of segetal plants and an increase in the yield of winter wheat by 19.9 % ​​in comparison with single-species sowing. The introduction of  Symphytum officinale into the agroecosystems of the Central Black Soil Region makes it possible to expand the range of high-yielding forage and melliferous plants. The use of its biomass for mulching potato agrocenoses provides an increase in the yield of this crop by 44.4%. Long-term studies on abandoned fields have shown that over time, the species richness of producers gradually decreases. Under an absolutely reserved regime, conditions are created for the introduction of trees and shrubs into the herbage, but, at the same time, the intensity of recovery successions is different. On the 30 year old abandoned field, the most numerous and stable group is mesophytic meadow-steppe vegetation. On the 22^nd year old abandoned fields, a tendency towards a decrease in the proportion of meadow flora and an increase the area occupied by Acer negundo was noted. Consequently, it is advisable to resume agricultural activity on abandoned fields, which will prevent overgrowth of uncultivated lands with trees and shrubs. Thus, the conducted studies allows to conclude that an immersed study of biological diversity, its functions in ecological processes that have a significant impact on productivity, sustainable development of agroecosystems and an increase in the level of safety of agricultural production, is necessary. 

Ключевые слова: сегетальные растения, бинарные посевы, интродукция, окопник лекарственный, залежь, сукцессия, флористический состав.

Keywords: segetal plants, binary crops, introduction, Symphytum officinale, abandoned field, succession, floristic composition. 

Введение. Биологические ресурсы являются важнейшей  компонентом среды обитания человека. Наиболее значимым ресурсом при ведении сельскохозяйственной деятельности является генетическое разнообразие растений, которое использовалось человечеством в течение многовековой истории своего существования для удовлетворения своих потребностей.

Темпы  утраты  генетических ресурсов в настоящее время  вызывают наибольшую обеспокоенность, так как постоянное снижение биоресурсной базы влечет человечество к потере адаптационного потенциала в современных экологических и  социально-экономических условиях.

Разнообразие видов  живых организмов, связанных между собой многочисленными функциональными и трофическими связями, в итоге определяет устойчивость природных и аграрных экосистем.  

Смещение экологического равновесия в агроэкосистемах, обусловленное снижением видового разнообразия, часто приводит к ослаблению  кибернетических механизмов, в числе которых, уменьшение численности и разнообразия обратных связей, переход к разомкнутым циклам биогенных веществ и энергии, снижение первичной биопродуктивности, смена биотических доминантов, чаще всего, за счет быстро размножающихся популяций вредных насекомых, растений, микроорганизмов, что в конечном итоге приводит к росту темпов  регрессии экосистем [1].

Цель исследований. Изучить видовое разнообразие биологических ресурсов агроэкосистем и определить потенциал их использования в условиях Центрального Черноземья.

Объекты и методы исследований. Для реализации поставленной цели были обобщены результаты многолетних научных исследований (2001-2018 гг.), полученных на кафедре агрохимии, почвоведения и агроэкологии Воронежского ГАУ. Экспериментальные работы были проведены в агроэкосистемах Центрального Черноземья.

Изучение состава сегетального компонента биоценоза проводили в одновидовом и бинарном посеве озимой пшеницы (сорт Безенчукская 380). Бинарный агроценоз создавали за счет подсева весной в агроценоз озимой пшеницы вики мохнатой (озимой) (сорт Глинковская). Норма высева бобового растения составляла 15 кг/га. Предшественник – черный пар.

Анализ количественного и видового состава сегетальных растений изучали с помощью учетных рамок площадью 1 м² [2].

Увеличение биологического разнообразия агроэкосистем в условиях Центрального Черноземья за счет интродукции изучалось на примере окопника лекарственного (Symphytum officinale L.), семейство Бурачниковые  (Boraginaceae), в агроценозе которого проводили фенологические наблюдения, учет насекомых опылителей и нектарность по общепринятым методикам. Продолжительность и другие показатели цветения определяли путем этикетирования отдельных бутонов [3]. Учет урожая проводили путем взвешивания скошенной зеленой массы с делянки и одновременным отбором снопов для определения выхода сухого вещества и химического анализа.

Химический анализ растений проводили на содержание сырого протеина (ГОСТ 13496.4-93), сырого жира (ГОСТ 13496.15-97),  сырой клетчатки (ГОСТ 13496.2-91), золы и микроэлементов (ГОСТ 26225-95). Содержание кормовых единиц в надземной массе определяли на основании химических анализов и коэффициентов переваримости [4].

Исследования биоразнообразия на разновозрастных залежах проводились в течение 15 лет на территории Новоусманского района Воронежской области. На залежах 1990 г. и 1998  г. были заложены пробные площадки (5мх10м). Флористический состав растительных сообществ залежных экосистем изучали с помощью определителя флоры средней полосы европейской части России П.Ф. Маевского [5]. Названия растений приведены по сводке С.К. Черепанова [6]. Обилие видов оценивали по шкале Браун-Бланке. Жизненные формы растений выделяли по классификации И.Г. Серебрякова [7].

Для определения достоверности полученных результатов использовался дисперсионный анализ [8].

Результаты и обсуждение исследований. Одним из компонентов агроэкосистем являются сегетальные растения, которые в большинстве случаев рассматриваются как фактор ограничивающий урожай сельскохозяйственных культур. Разнообразие сорных растений очень велико, только в условиях Центрального Черноземья распространено более 250 видов, обладающих высокой конкурентностью и способностью приспосабливаться к неблагоприятным экологическим факторам.

В целях уничтожения сегетальных растений используют гербициды, что приводит к нарушению трофической структуры сообщества, функций почвенно-биотического комплекса, химическому загрязнению получаемой продукции, поверхностных и подземных вод и т.д.

С экологической точки зрения небольшая численность сегетальных растений  в составе агроценоза не только не оказывает отрицательного воздействия на культурное растение, но и выполняет ряд  положительных экологических функций [9].

В результате проведенных многолетних исследований установлено, что в составе агрофитоценозов озимой пшеницы Воронежской области в осенний период распространены яровые, зимующие и озимые сорные растения, принадлежащие к 7 семействам. Наибольшее число видов включали семейства Капустные (Brassicaceae) – 4 вида, Злаки (Gramineae) – 3 вида. Семейства Мареновые (Rubiaceae), Амарантовые (Amaranthaceae), Фиалковые (Violaceae), Гвоздичные (Caryophyllaceae) и Астровые (Asteroideae) были представлены по одному виду сегетальных растений.

В состав яровой группы входят просо куриное (Echinochloa crusgalli), звездчатка средняя (Stellaria media (L.) Vill.), подмаренник цепкий (Galium aparine L.), горчица полевая (Sinapis arvensis L.), марь белая (Chenopodium album L.). Зимующие сегеталы представлены ромашкой непахучей (Matricaria perforate L.), фиалкой полевой (Viola arvensis Murray), пастушьей сумкой (Capsella bursa—pastoris (L.) Medik), яруткой полевой (Thlaspi arvense L.), дескурайнией Софии (Descurainia Sophia L.), а озимые – метлицей обыкновенной (Apera spica venti L.) и кострецом ржаным (Bromus secalinus L.).

Доля зимующих сорных растений в составе сегетального сообщества агроценоза озимой пшеницы в данный период составляла 41,9%, озимых – 26,4%, а яровых – 31,7%.

Состав сегетальных растений в весенний период был представлен семействами Злаки (Gramineae), Амарантовые (Amaranthaceae), Капустные (Brassicaceae), Астровые (Asteroideae), Гречишные (Polygonaceae), Фиалковые (Violaceae), Пасленовые (Solanaceae), Мареновые (Rubiaceae), Гвоздичные (Caryophyllaceae). Доминирующими  являются зимующие и яровые ранние виды.

Изменение структуры агрофитоценоза озимой пшеницы за счет подсева вики мохнатой (озимой) обеспечивало перестройку компонентного состава сегетальной растительности. В бинарном посеве наблюдалось снижение численности  проса куриного (Echinochloa crusgalli L.), щетинника зеленого (Setaria viridis L. Beauv.), пастушьей сумки (Capsella bursa—pastoris L.), ярутки полевой (Thlaspi arvense L.), ромашки непахучей (Matricaria perforate Merat.), фиалки полевой (Viola arvensis Z.), подмаренника цепкого (Gallium aparine L.), звездчатки средней (Stellaria media L.). Их численность в сравнении с одновидовым посевом уменьшалась на 25,0-61,5%. Марь белая (Chenopodium album L.) и василек синий (Centaurea uganus L.) в агрофитоценозе не обнаружены. Численность сегетальных растений в бинарном агроценозе составляла 50,0 шт/м² , что меньше чем в одновидовом посеве на 41,2%.

В фазе колошения озимой пшеницы состав сегетального сообщества расширяется за счет яровых поздних растений, таких как бодяк полевой (Cirsium arvense), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), паслен черный (Solanum nigrum L.). Увеличивается  и численность сорных растений. Однако минимальная она была так же в бинарном агроценозе и составляла 72,0 шт/м², тогда как в одновидовом посеве 128 шт/м².

Снижение засоренности в бинарном агроценозе происходит в результате более разнообразных  межпопуляционных взаимодействий между культурными и сегетальными растениями в разные периоды роста и развития.

Урожайность озимой пшеницы в бинарном агроценозе составила в 2016 году – 34,2 ц/га (НСР_0,95 2,1), 2017 – 32,5  (НСР_0,95 3,2), 2018 – 30,3 ц/га (НСР_0,95 1,6) и превышала одновидовой агроценоз на 20,1, 18,3 и 21,4% соответственно.

Следует отметить, что недостаточно изучен вопрос накопления сегетальными растениями тяжелых металлов и радионуклидов. В литературных источниках отмечается, что для фиторемедиации агроэкосистем могут быть использованы такие растения как щирица запрокинутая, одуванчик лекарственный [10].

Для повышения устойчивости и продуктивности агроэкосистем используется интродукция растений. В последние годы особое внимание уделяется введению в состав агрофитоценозов продуцентов, обладающих лекарственными свойствами, которые широко используются в фармакологии. В условиях Центрального Черноземья к таким растениям относится окопник лекарственный [11].  

В ходе исследований было выявлено, что данная культура обладает высокой экологической пластичностью и хорошо развивается в условиях затенения, что является важным признаком для ее размещения вблизи лесных полос, в поймах рек с целью формирования экотонов и энтомологических микрозаказников.

Окопник является типичным раннецветущим энтомофильным растением. Цветение окопника начинается на две недели раньше других нектароносных культур, а высокая нектарность цветков и обилие пыльцы привлекает к цветущему растению большое количество насекомых, а также медоносных пчел.

Наблюдения показали, что наиболее интенсивная посещаемость данной  культуры опылителями приходится на первую половину его цветения. Объясняется это не только ежедневным нарастанием количества цветков в этот период, но и более высокой их нектарностью. Наибольшая посещаемость пчелами  культуры приходится на середину дня, что связано с наибольшим количеством свежераскрывшихся цветков, хорошо выделяющих нектар.

В изучаемых экологических условиях окопник возобновляет вегетацию сразу после схода снега, формируя пригодную к использованию в качестве корма биомассу к началу  мая.  При этом по качеству его зеленая масса не уступает бобовым травам, а по некоторым показателям превосходит их. В связи с чем он с успехом может быть использован для приготовления комбикормов. При благоприятных погодных условиях интродуцент формирует до трех укосов, обеспечивая продуктивность  до 32 т/га.

Анализ химического состава и питательности окопника показал, что наиболее ценным является корм, полученный в первый укос. Так содержание сырого протеина в растениях первого укоса практически в 2 раза превышало данный показатель в растениях в последующих укосах, а  клетчатки – в 2,5 раза.

В одном килограмме натурального корма в растениях с первого укоса содержалось 0,22 к.ед., со второго укоса 0,18 к.ед., с третьего – 0,10 к.ед., т.е.  на 18,2% и 54,5% ниже соответственно; переваримого протеина – 39,5 г, 20,4 г и 13,0 г, то есть более высокой питательностью обладают корма, полученные при первом укосе.

Кроме этого, проведенными исследованиями установлена эффективность применения биомассы окопника в качестве мульчирующего материала в агроценозах картофеля. Так, запасы продуктивной влаги в почве при использовании данного приема увеличивались по отношению к контролю  в фазу всходов на 10,2%, цветения – 11,4%, плодообразования – 4,7%, что в дальнейшем сказалось на увеличении продуктивности картофеля до 44,4%.

Что касается использования данного растения в качестве лекарственного сырья, то научный интерес к его изучению возрос в последние годы. Следует так же отметить, что данное растение может с успехом использоваться для биоремедиации загрязненных почв. Учитывая биологические особенности окопника, его целесообразно выращивать в индивидуальных предприятиях или крестьянско-фермерских хозяйствах.

В настоящее время изучение восстановительных сукцессий растительных сообществ особенно актуально в связи с изменениями экосистем в процессе интенсивного антропогенного воздействия [12]. Залежные экосистемы являются важным источником биологических ресурсов. Они могут использоваться в качестве сенокосов и пастбищ, приносить доход как источники ягод, грибов, лекарственных трав.

Согласно итогам Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 г. в Воронежской области площадь залежи составила 50193 га [13]. В то же время, проведенные И.Е. Смелянским исследования показали, что в 2010 г. фактическая площадь залежей на территории Воронежской области составляла 448,259 тыс. га [14]. Такое несоответствие данных обусловлено тем, что в некоторых субъектах РФ большая часть неиспользуемых земель не переводилась в другие угодья и согласно земельной статистике формально продолжает считаться пашней.

Выход из сельскохозяйственного оборота земель в таких масштабах с одной стороны имеет негативные социальные и экономические последствия, а с другой – из сельскохозяйственного оборота частично выпадают малоплодородные и деградированные почвы. При определенных условиях, на залежах происходит восстановление плодородия почв, нормализуется водный режим, повышается биоразнообразие и стабильность агроландшафта.

В ходе длительных исследований в Новоусманском районе на залежах разного возраста было установлено, что восстановительная сукцессия проходит по следующей схеме: бурьянистая → корневищная → корневищно-рыхлокустовая → древесно-кустарниковая стадии [15].

На ранней бурьянистой стадии зарастания залежей господствуют сорные однолетние и многолетние растения: осот полевой (Sonchus arvensis L.), ромашка непахучая (Tripleurospermum inodorum L.), икотник серый (Berteroa incana), бодяк полевой (Cirsium arvense L.), мелколепестник канадский (Erigeron canadensis L.), лебеда раскидистая (Atriplex hastata L.), татарник колючий (Onopordum acanthium L.), клевер пашенный (Trifolium arvense L.), коровяк метельчатый (Verbascum lychnitis L.), латук компасный (Lactuca serriola L.), крестовник Якова (Senecio jacobaea L.), одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale F.H. Wigg.), гулявник Лезеля (Sisymbrium loeselii L.), цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.), донник лекарственный (Melilotus officinalis (L.) Pall.) [16].

На данной стадии сукцессии, в фитоценозах преобладают вредные и ядовитые растения, которые животными не поедаются. Следовательно, сформированная биомасса поступает в детритную пищевую сеть, обогащая почву органическим веществом, обеспечивая повышение активности ПБК. Органическая масса, поступившая на поверхность почвы, способствует восстановлению почвенного плодородия. Растения бурьянистой стадии обеспечивают снегозадержание, тем самым улучшая водный режим в весенне-летний период.

Следует отметить, что одуванчик лекарственный и донник лекарственный в современных условиях используются для фиторемедиации почвенного покрова, загрязненного тяжелыми металлами. Донник также широко применяется в агроценозах в качестве сидеральной культуры.     

На корневищной стадии сукцессии преобладают следующие виды: репешок обыкновенный (Agrimonia eupatoria L.), василек луговой (Centaurea jacea L.), горошек мышиный (Vicia cracca L.), молочай прутьевидный (Euphorbia virgata Waldst. & Kit.), пырей ползучий (Elytrigia repens L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), полынь горькая (Artemisia absinthium L.), ястребинка волосистая (Hieracium pilosella L.), зверобой продырявленный (Hypericum perforatum L.), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare L.), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), цмин песчаный (Helichrysum arenarium (L.) Moench.), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), клевер луговой (Trifolium pratense L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), земляника зеленая (Fragaria viridis Weston.), вероника дубравная (Veronica chamaedrys L.), подмаренник настоящий (Galium verum L.), вязель разноцветный (Coronilla varia L.), лядвенец рогатый (Lotus corniculatus L.), люцерна серповидная (Medicago falcata L.), стальник полевой (Ononis arvensis L.), лапчатка серебристая (Potentilla argentea L.), синеголовник плосколистный (Eryngium planum L.) [17].

На данной стации сукцессии разнообразие популяций растений существенно возрастает. Увеличивается участие бобовых растений, таких как горошек мышиный, клевер ползучий, лядвенец рогатый, люцерна серповидная, которые занимают нижний ярус фитоценоза и характеризуются незначительным проективным покрытием. Будучи азотофиксирующими продуцентами, они обогащают почву биологическим азотом, существенно улучшая условия для роста и развития растений. Данные бобовые растения введены в культуру, селекционным путем получены их высокопродуктивные сорта, которые используются для создания сенокосов и пастбищ, а также кормовых севооборотов. Многие из перечисленных растений залежей являются лекарственными (репешок обыкновенный, тысячелистник обыкновенный, подмаренник настоящий, полынь обыкновенная, зверобой продырявленный, стальник полевой и др.) и используются в фармакологии.

На корневищно-рыхлокустовой стадии наряду с разнотравьем доминирующее положение начинают занимать дерновинные злаки: мятлик луговой (Poa pratensis L.), вейник наземный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth.), тимофеевка степная (Phleum phleoides (L.) Karst.), лисохвост луговой (Alopecurus patensis L.), кострец безостый (Bromopsis inermis Leyss.), овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.). Все они введены в культуру и широко используются в сельском хозяйстве.

Древесно-кустарниковая стадия характеризуется преобладанием следующих видов: клен американский (Acer negundo L.), яблоня лесная (Malus sylvestris Mill.), ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior L.), вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.), шиповник собачий (Rosa canina L.), терн (Prunus spinosa L.), спирея иволистная (Spiraea salicifolia L.) [15].

Результаты исследований показали, что с течением времени видовое богатство залежей постепенно снижается. При отсутствии хозяйственной деятельности создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности. Причем, интенсивность восстановительных сукцессий на изучаемых залежах различна. На залежи 1990 г. преобладает мезофитная лугово-степная растительность и видовой состав относительно стабилен. Залежь 1998 г., несмотря на большое количество травянистых многолетников, перешла в древесно-кустарниковую стадию сукцессии. Здесь присутствуют относительно взрослые особи клена американского, но, при этом, сохранились признаки предыдущей корневищно-рыхлокустовой стадии. В данном случае определяющим фактором стало наличие клена американского в составе лесополос и его способность к активной инвазии на залежи с изреженным травянистым покровом.

Следует отметить, что на залежах, наряду с последовательной сменой доминирующих жизненных форм растений, будет претерпевать изменения и гетеротрофная часть биоценозов. При переходе агроценозов в залежи формируются благоприятные условия обитания, что приводит к возрастанию численности животных, изменению видовой, половой и возрастной структуры популяций.

Заключение.  В ходе проведенных исследований, установлено, что формирование бинарного посева обеспечивает снижение засоренности на 42,5% с сохранением видового разнообразия сегетальных растений и повышением урожайности озимой пшеницы на 19,9% в сравнении с одновидовым посевом. Интродукция окопника лекарственного в агроэкосистемы Центрального Черноземья позволяет расширить ассортимент кормовых и медоносных культур. Использование его биомассы для мульчирования агроценозов картофеля обеспечивает повышение его урожайности до 44,4%. Видовое богатство залежей с течением времени постепенно снижается. При абсолютно заповедном режиме создаются условия для внедрения в травостой древесно-кустарниковой растительности, однако интенсивность восстановительных сукцессий различна. На залежи 1990 г. самой многочисленной и стабильной является группа мезофитной лугово-степной растительности. На более молодой залежи 1998 г. отмечена тенденция к сокращению доли луговой флоры и увеличению площади, занятой кленом американским. Следовательно, на залежах целесообразно возобновление сельскохозяйственной деятельности, что позволит предотвратить их зарастание древесно-кустарниковой растительностью и будет способствовать повышению устойчивости агроэкосистем.

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о необходимости углубленного изучения биологического разнообразия, его функций в экологических процессах, оказывающих значительное влияние на продуктивность, устойчивое развитие агроэкосистем и повышение уровня безопасности сельскохозяйственного производства.

Литература

1. Харьковская Э.В. Видовое разнообразие продуцентов, как критерий состояния экосистем // Опыт и проблемы природопользования при реализации президентских программ в Центральном Черноземье России. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет, 2006. С. 228-232.
2. Исаев В.В. Прогноз и картографирование сорняков. М.: Агропромиздат, 1990. 192 с.
3. Пономарева Е.Г. Кормовая база пчеловодства и опыление сельскохозяйственных растений. М.: Колос, 1980. 255 с.
4. Ничипорович А.А. Теоретические основы повышения продуктивности растений. М.: ВИНИТИ, 1977. 134 с.
5. Маевский П.Ф. Флора средней полосы европейской части России. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2014. 635 с.
6. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). СПб: Мир и семья, 1995. 804 с.
7. Серебряков И.Г. Экологическая морфология растений. М.: Высшая школа, 1962. 378 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
9. Житин Ю.И., Стекольникова Н.В. Использование бинарных посевов для повышения активности почвенно-биотического комплекса и продуктивности культур // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. № 1. С. 49-52.
10. Соколов О.А., Черников В.А. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Пущино, 1999. 164 с. 
11. Житин Ю.И., Волошина Е.В. Влияние прилегающих экосистем на агроценозы окопника // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2017. №2 (53). С. 50-58.
12. Luzuriaga A.L., Escudero A. What determines emergence and net recruitment in an early succession plant community? Disentangling biotic and abiotic effects // J. Veget. Sei. 2008. Vol. 19. № 4. P. 445-456.
13. Основные итоги Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 года по субъектам Российской Федерации: кн. 2. Т.1. М.: ИИЦ «Статистика России», 2018. 711 с.
14. Смелянский И.Е. Сколько в степном регионе России залежей? // Степной Бюллетень. 2012. № 36. С. 4-7.
15. Парахневич Т.М., Кирик А.И. Структура и динамика растительного покрова на разновозрастных залежах // Вестник ОрелГАУ. 2017. № 4 (67). С. 43-50.
16. Житин Ю.И., Парахневич Т.М. Влияние различных режимов хозяйственного использования на состав почвенного и растительного покрова в ходе сукцессии // Агроэкологические проблемы современности. Курск: КГСХА, 2001. С. 12-18.
17. Парахневич Т.М. Особенности динамики восстановительных сукцессий на разновозрастных залежах // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2008. № 3-4 (18-19). С. 13-18. 

References

1. Khar’kovskaya, E.V. (2006). Vidovoye raznoobraziye produtsentov, kak kriteriy sostoyaniya ekosistem [Species diversity of producers as a criterion for the state of ecosystems]. Opyt i problemy prirodopol’zovaniya pri realizatsii prezidentskikh programm v Tsentral’nom Chernozem’ye Rossii. Voronezh: Voronezh State Agrarian University, pp. 228-232.
2. Isayev, V.V. (1990). Prognoz i kartografirovaniye sornyakov [The forecast of weed and their mapping]. Moscow: Agropromizdat, 192 p.
3. Ponomareva, Ye.G. (1980). Kormovaya baza pchelovodstva i opyleniye sel’skokhozyaystvennykh rasteniy [Fodder base for beekeeping and pollination of agricultural plants]. Moscow: Kolos, 255 p.
4. Nichiporovich, A.A. (1977). Teoreticheskiye osnovy povysheniya produktivnosti rasteniy [Theoretical basics for increasing plant productivity]. Moscow: VINITI, 134 p.
5. Mayevskiy, P.F. (2014). Flora sredney polosy yevropeyskoy chasti Rossii [Flora of the middle zone of the european part of Russia]. Moscow: Partnership of scientific publications KMK, 635 p.
6. Cherepanov, S.K. (1995). Sosudistyye rasteniya Rossii i sopredel’nykh gosudarstv (v predelakh byvshego SSSR) [Vascular Plants of Russia and Neighboring States (within the former USSR)]. SPb: World and family, 804 p.
7. Serebryakov, I.G. (1962). Ekologicheskaya morfologiya rasteniy [Ecological morphology of plants]. Moscow: Vysshaya shkola, 378 p.
8. Dospekhov, B.A. (1985). Metodika polevogo opyta: s osnovami statisticheskoy ob-rabotki rezul’tatov issledovaniy [Field experiment technique: with the basics of statistical processing of research results]. Moscow: Agropromizdat, 351 p.
9. Zhitin, YU.I. & Stekol’nikova, N.V. (2019). Ispol’zovaniye binarnykh posevov dlya povysheniya aktivnosti pochvenno-bioticheskogo kompleksa i produk-tivnosti kul’tur [The use of binary crops to increase the activity of the soil-biotic complex and crop productivity]. Vestnik rossiyskoy sel’skokhozyaystvennoy nauki, no 1, pp. 49-52.
10. Sokolov, O.A. & Chernikov, V.A. (1999). Atlas raspredeleniya tyazhelykh metallov v ob»yektakh okruzhayushchey sredy [Atlas of the distribution of heavy metals in environmental objects]. Pushchino, 164 p.
11. Zhitin, YU.I. & Voloshina, Ye.V. (2017). Vliyaniye prilegayushchikh ekosistem na agrotsenozy okopnika [The influence of adjacent Ecosystems on agrocoenosis of Symphytum officinale]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, no 2 (53), pp. 50-58.
12. Luzuriaga, A.L. & Escudero, A. (2008). What determines emergence and net recruitment in an early succession plant community? Disentangling biotic and abiotic effects. Veget. Sci., vol. 19, no 4, pp. 445-456.
13. ISC, Statistics of Russia (2018). Osnovnyye itogi Vserossiyskoy sel’skokhozyaystvennoy perepisi 2016 goda po sub»yektam Rossiyskoy Federatsii [The main results of the All-Russian agricultural census of 2016 for the constituent entities of the Russian Federation]. Moscow: ISC, Statistics of Russia, book 2, vol. 1, 711 p.
14. Smelyanskiy, I.Ye. (2012). Skol’ko v stepnom regione Rossii zalezhey? [How many abandoned fields are in the steppe region of Russia?]. Stepnoy Byulleten’, no 36, pp. 4-7.
15. Parakhnevich, T.M. & Kirik, A.I. (2017). Struktura i dinamika rastitel’nogo pokrova na raznovozrastnykh zalezhakh [The structure and dynamics of vegetation cover on different ages abandoned fields]. Vestnik OrelGAU, no 4 (67), pp. 43-50.
16. Zhitin, YU.I. & Parakhnevich, T.M. (2001). Vliyaniye razlichnykh rezhimov khozyay-stvennogo ispol’zovaniya na sostav pochvennogo i rastitel’nogo pokrova v khode suktsessii [The influence of different regimes of economic use on the composition of soil and vegetation cover during succession]. Agroekologicheskiye problemy sovremennosti. Kursk: KGSKHA, pp. 12-18.
17. Parakhnevich, T.M. (2008). Osobennosti dinamiki vosstanovitel’nykh suktsessiy na raznovozrastnykh zalezhakh [Features of the dynamics of recovery successions on abandoned fields of different ages]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, no 3-4 (18-19), pp. 13-18.

УДК 622.1:622.271

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10640

Определение элементов залегания трещин с применением БПЛА

Determination of crack occurrence elements using UAVs

Боос Иван Юрьевич, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Руденко Екатерина Александровна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Разин Антон Игоревич, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Гришин Арсений Александрович, ООО НИП «Сибмаркпроект», геолог

Гуща Дмитрий Игоревич, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», ассистент

Абдуллаева Анна Анатольевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Boos Ivan Yurievich, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Rudenko Ekaterina, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Razin Anton Igorevich, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Grishin Arseny Aleksandrovich, OOO «NIP Sibmarkproekt», geologist

Grounds Dmitry Igorevich, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University», assistant

Abdullayeva Anna A., Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Аннотация. При разработке полезных ископаемых открытым способом в скальных массивах, трещиноватость является одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на устойчивость бортов и уступов карьера. В данной работе была опробована инновационная методика, основанная на комбинированном применении БПЛА и методов фотограмметрии для картирования и анализа трещиноватости откосов бортов карьеров. В качестве инструмента измерений был использован квадракоптер DJI PHANTOM 4 с установленной на нем системой ТЕОКИТ производителя TEODRONE® позволяющей определять точные положения центров снимков. Была построена 3D модель экспериментального участка борта карьера «Эльдорадо», на которой непосредственно выделялись плоскости трещин. Далее методами аналитической геометрии вычислены углы падения и простирания каждой плоскости. Построены диаграммы трещиноватости. По результатам данного исследования была изучена возможность успешного внедрения БПЛА для решения горно-геомеханических задач на предприятиях. Разработанная методика имеет ряд преимуществ по сравнению с классическими способами выполнения аналогичных работ.

Summary. When mining open-pit minerals in rock massifs, fracturing is one of the most important factors affecting the stability of the sides and ledges of the quarry. In this work, we tested an innovative technique based on the combined use of UAVs and photogrammetry methods for mapping and analyzing the fracturing of the slopes of the sides of quarries. As a measurement tool, the DJI PHANTOM 4 quadrocopter was used with the TEODRONE® TEOKIT system installed on it, which allows determining the exact positions of the image centers. A 3D model of the experimental section of the side of the Eldorado quarry was built, on which the crack planes were directly distinguished. Further, the angles of incidence and strike of each plane are calculated using analytical geometry methods. Fracture diagrams are constructed. Based on the results of this study, the possibility of successful implementation of UAVs for solving mining and geomechanical problems at enterprises was studied. The developed method has a number of advantages in comparison with the classical methods of performing similar work.

Ключевые слова: трещина, геомеханика, борт карьера, карьер, TEODRONE.

Keywords: crack, geomechanics, quarry Board, quarry, TEODRONE.

При разработке месторождений полезных ископаемых, для решения технологических задач важным условием является наличие актуальных и точных геометрических данных о поверхности карьера, включая структурно-тектонические характеристики прибортового массива.

Так, например, в скальных массивах при разработке полезных ископаемых открытым способом трещиноватость является одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на устойчивость бортов и уступов карьера. Поэтому для оценки устойчивости бортов и уступов одними из обязательным работ является изучение структурно-тектонических нарушений и трещиноватости.

На данный момент съёмка трещиноватости классическим способом (рисунок 1) (с помощью горного компаса, и мерных лент) имеет множество недостатков:

• Опасность выполнения работ, специалисту приходится находиться в непосредственной близости от откоса уступа;
• Трудоёмкость полевых работ;
• Человеческий фактор, при производстве измерений;
• Необходимость вести в поле большое количество абрисов, схем, зарисовок, записей;
• Невозможность в полной мере охватить весь откос уступа по высоте
• Ограниченное количество замерных станций;
• Малое количество измерений на станциях, не достаточное для качественного статистического анализа;
• Трудоёмкость точной плановой привязки трещиномерных станций;
• Трудоёмкость камеральной обработки данных;

Невозможность быстрого получения результата делает прогнозирование устойчивости не актуальным.

Стремительное развитие БПЛА (Беспилотные летательные аппараты) привело в свою очередь к совершенствованию методов фотограмметрии и аэрофотосъёмки, что позволило активно применять их на горных предприятиях для решения разного рода горно-геометрических задач.

Предлагаемая методика основана на применении БПЛА и методов фотограмметрии для картирования и анализа трещиноватости откосов бортов карьеров.

Объектом изучения являлся карьер «Эльдорадо» в Североенисейском районе Красноярского края. В качестве инструмента измерений использовался квадракоптер DJI PHANTOM 4 с установленной на него системой ТЕОКИТ производителя TEODRONE® позволяющей определять точные положения центров снимков.

Экспериментальным участком являлась северо-западная часть борта карьера месторождения «Эльдорадо». Построение 3D модели участка в виде «облака точек» (рисунок 2) осуществлялось в программной среде Agisoft Metashape Professional.

На экспериментальном участке борта было выделено 166 плоскостей трещин (рисунок 3). Затем методами аналитической геометрии были вычислены элементы залегания каждой плоскости, угол падения и простирания.

По полученным данным были построены решетки трещиноватости (рисунок 4).

Далее на диаграммах были выделены системы трещин. На данном экспериментальном участке выделяется две системы трещин:

Первая система трещин представляет собой согласно падающую сланцеватость с простиранием параллельным откосу (рисунок 5). Простирание α = 315° падение δ=60°.

Вторая система трещин перпендикулярна сланцеватости (рисунок 5) и образует блочность: Простирание α = 234° падение δ=86°.

Полученные результаты согласуются с ранее выполненными исследованиями.

В результате данного исследования были получены следующие выводы:

1. Возможно успешное применение БПЛА на горных предприятиях для картирования и анализа трещиноватости откосов бортов карьеров.
2. Интегрируя методы БПЛА, фотограмметрии, и аналитической геометрии, возможно определить элементы залегания систем, и выделять системы трещин.
3. Описанная методика обладает рядом преимуществ перед классическими способами. Значительно растет безопасность и производительность труда, в результате обработки получается 3D модель откосов месторождения что позволяет производить более глубокий анализ структурных нарушений.

Литература

1. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. Москва.: Недра, 1965. 378 с.
2. Демин А. М. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. Москва.: Недра, 1973. 232 с.
3. Шпаков П. С., Поклад Г. Г., Ожигин С. Г., Долгоносов В. Н. Выбор прочностных показателей пород для расчета параметров устойчивых откосов // Маркшейдерия и недропользование. 2002. № 2. С. 37–41.
4. Попов В. Н., Шпаков П. С., Юнаков Ю. Л. Управление устойчивостью карьерных откосов: учеб. для вузов. Москва.: Горная книга, 2008. 683 с.
5. Попов Ю.В., Пустовит О.Е. Методика изучения и анализа трещиноватости. Часть 2 графические методы изображения замеров ориентировки трещин и анализ трещиноватости: учеб.пособие для вузов. Ростов-на –Дону, 2009. 35 с.
6. Патачаков И.В., Фуртак А.А., Боос И.Ю «Определение прочностных свойств горных пород методом обратных расчетов в условиях Горевского свинцово-цинкового месторождения» // Маркшейдерия и недропользование. 2018 №1(93). 41 с.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Гальперин, А.М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломирования специалистов «Горное дело». – Москва. Горная книга, 2012. – 480 с.
13. Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Управление устойчивостью карьерных откосов: Учебник для вузов. – Издательство Московского государственного горного университета, издательство «Горная книга». 2008. – 683 с.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Ляшенко В. И. Развитие научно-технических основ мониторинга состояния горного массива сложноструктурных мес то рожде ний. Сообщение 2 // ГИАБ. 2017. № 3. С. 123–141.
16. Курленя М.В. Научная школа. Геомеханика и технологии освоения недр. Новосибирск: Наука, 2016. 268 с.
17. Козырев А. А., Рыбин В. В. Геомеханическое обоснование рациональных конструкций бортов карьеров в тектонически напряженных массивах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2015. Т. 2. № 2. С. 245–250.
18. Левин Е. Л., Половинко А. В. Влияние неопределенности физико-механических свойств пород прибортового массива на коэффициент запаса устойчивости борта карьера, вероятность его обрушения и оценка зоны развала обрушившихся масс // Горный журнал. 2016. № 5. С. 14–20
19. Semenyutina, A., Choi, M., & Bugreev, N. (2020). Evaluation of woody plants of Juniperus L. for urban greening in sparsely wooded regions . World Ecology Journal, 10(1), 97-120. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.1.5
20. Belyaev, A., Repnikov, B., Semenyutina, A., Solonkin, A., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Scientific substantiation of formation of a selection-seed-breeding center for wood and agricultural plants. World Ecology Journal, 10(2), 3-17. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.1

References

1. Fisenko G. L. Ustojchivost` bortov kar`erov i otvalov. Moskva.: Nedra, 1965. 378 s.
2. Demin A. M. Ustojchivost` otkry`ty`x gorny`x vy`rabotok i otvalov. Moskva.: Nedra, 1973. 232 s.
3. Shpakov P. S., Poklad G. G., Ozhigin S. G., Dolgonosov V. N. Vy`bor prochnostny`x pokazatelej porod dlya rascheta parametrov ustojchivy`x otkosov // Markshejderiya i nedropol`zovanie. 2002. № 2. S. 37–41.
4. Popov V. N., Shpakov P. S., Yunakov Yu. L. Upravlenie ustojchivost`yu kar`erny`x otkosov: ucheb. dlya vuzov. Moskva.: Gornaya kniga, 2008. 683 s.
5. Popov Yu.V., Pustovit O.E. Metodika izucheniya i analiza treshhinovatosti. Chast` 2 graficheskie metody` izobrazheniya zamerov orientirovki treshhin i analiz treshhinovatosti: ucheb.posobie dlya vuzov. Rostov-na –Donu, 2009. 35 s.
6. Patachakov I.V., Furtak A.A., Boos I.Yu «Opredelenie prochnostny`x svojstv gorny`x porod metodom obratny`x raschetov v usloviyax Gorevskogo svinczovo-cinkovogo mestorozhdeniya» // Markshejderiya i nedropol`zovanie. 2018 №1(93). 41 s.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Gal`perin, A.M. Geomexanika otkry`ty`x gorny`x rabot: uchebnik dlya studentov vuzov, obuchayushhixsya po napravleniyu podgotovki diplomirovaniya specialistov «Gornoe delo». – Moskva. Gornaya kniga, 2012. – 480 s.
13. Popov V.N., Shpakov P.S., Yunakov Yu.L., Upravlenie ustojchivost`yu kar`erny`x otkosov: Uchebnik dlya vuzov. – Izdatel`stvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, izdatel`stvo «Gornaya kniga». 2008. – 683 s.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Lyashenko V. I. Razvitie nauchno-texnicheskix osnov monitoringa sostoyaniya gornogo massiva slozhnostrukturny`x mes to rozhde nij. Soobshhenie 2 // GIAB. 2017. № 3. S. 123–141.
16. Kurlenya M.V. Nauchnaya shkola. Geomexanika i texnologii osvoeniya nedr. Novosibirsk: Nauka, 2016. 268 s.
17. Kozy`rev A. A., Ry`bin V. V. Geomexanicheskoe obosnovanie racional`ny`x konstrukcij bortov kar`erov v tektonicheski napryazhenny`x massivax // Fundamental`ny`e i prikladny`e voprosy` gorny`x nauk. 2015. T. 2. № 2. S. 245–250.
18. Levin E. L., Polovinko A. V. Vliyanie neopredelennosti fiziko-mexanicheskix svojstv porod pribortovogo massiva na koe`fficient zapasa ustojchivosti borta kar`era, veroyatnost` ego obrusheniya i ocenka zony` razvala obrushivshixsya mass // Gorny`j zhurnal. 2016. № 5. S. 14–20
19. Semenyutina, A., Choi, M., & Bugreev, N. (2020). Evaluation of woody plants of Juniperus L. for urban greening in sparsely wooded regions . World Ecology Journal, 10(1), 97-120. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.1.5
20. Belyaev, A., Repnikov, B., Semenyutina, A., Solonkin, A., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Scientific substantiation of formation of a selection-seed-breeding center for wood and agricultural plants. World Ecology Journal, 10(2), 3-17. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.1

УДК 622.1:622.271

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10639

Использование спутниковых GNSS приёмников для наблюдения за сдвижениями на Кия-Шалтырском месторождении

The use of satellite GNSS receivers to monitor the displacements on cue-Altercom field

Патачаков Игорь Витальевич, кандидат технических наук, доцент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Гришин Арсений Александрович, ООО НИП «Сибмаркпроект», геолог

Еретнов Николай Валерьевич, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», специалист по организационному обеспечению

Абдуллаева Анна Анатольевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Разин Антон Игоревич, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» 

Анашкин Никита Александрович, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Putchkov Igor V., candidate of technical Sciences, associate Professor, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Grishin Arseny Aleksandrovich, OOO «NIP Sibmarkproekt», geologist

Erenow Nikolay V., Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University, organizational support specialist

Abdullayeva Anna A., Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Razin Anton Igorevich, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Anashkin Nikita, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Аннотация. Сдвижение горных пород – это длительный и многостадийный процесс деформирования массивов пород, в результате которого происходят перемещения массива или его части в сторону выработанного пространства. Наиболее распространенным методом для наблюдений является классический метод. Однако, в последние годы всё большее значение в области пространственных измерений занимают GNSS технологии. В данном исследовании, в классический метод наблюдений за сдвижением горных пород на Кия-Шалтырском нефелиновом руднике были внедрены спутниковые технологии. Представлены результаты измерений, полученные с использованием GNSS технологий и инструментальной съемки. Посредством сравнения полученных результатов сделан вывод о возможности успешного интегрирования GNSS приемников в маркшейдерско-геодезическом методе.

Summary. Rock displacement is a long and multi – stage process of deformation of rock massifs, as a result of which the mass or part of it moves towards the developed space. The most common method for observations is the classical method. However, in recent years, GNSS technologies have become increasingly important in the field of spatial measurement. In this study, satellite technologies were introduced into the classical method of observing the movement of rocks at the Kiya-Shaltyrsky nepheline mine. The results of measurements obtained using GNSS technologies and instrumental survey are presented. By comparing the results obtained, a conclusion is made about the possibility of successful integration of GNSS receivers in the surveying and geodesic method.

Ключевые слова: сдвижение, наблюдательных станций, нивелирование, GNSS, Кия-Шалтырское месторождение, оседания, горизонтальные деформации.

Keywords: displacement, observation stations, leveling, GNSS, Kiya-Shaltyrskoye field, subsidence, horizontal deformations.

Сдвижение горных пород – это длительный и многостадийный процесс деформирования массивов пород, в результате которого происходят перемещения массива или его части в сторону выработанного пространства. Данный процесс оказывает негативное влияние на производство горных работ, транспортные коммуникации, здания и сооружения, может вызывать аварийные ситуации, представляет большую опасность для человеческой жизни.

Поэтому изучение характеристик процесса сдвижения остается актуальной задачей на всех стадиях развития горного предприятия. Для получения характеристик процесса сдвижения, данных о геомеханическом состоянии массива горных пород и его изменении во времени проводятся маркшейдерские наблюдения. Фиксацию деформаций прибортового массива производят на специальных наблюдательных станциях, представляющих собой системы реперов.

На сегодняшний день существует большое количество методик инструментальных наблюдений за развитием процесса сдвижения на реперах наблюдательных станций. Классические методы представляют собой наблюдения нивелированием высокого класса и измерением интервалов мерными компарированными лентами. Однако, в последние годы всё большее значение в области пространственных измерений занимают GNSS технологии.

При использовании спутниковой аппаратуры для наблюдений за сдвижением земной поверхности необходимо выполнение следующих требований:

• Радиовидимость на всех определяемых пунктах должна быть только удовлетворительной (R=1);
• Должен быть применен только способ непосредственных измерений (могут быть использованы как два, так и три приемника);
• Может быть использована только двухчастотная аппаратура;
• Небольшая удалённость определяемых пунктов от исходных.

Удовлетворительными условиям радиовидимости следует считать такие, при которых одновременно выполняются следующие требования:

• Фактор, характеризующий геометрию созвездия спутников и выражаемый через коэффициент GDOP;
• Отношение “сигнал/шум” не менее 6;
• Качество радиосигнала более 90%;
• Отсутствие потерь целых циклов при приеме радиосигнала.

Спутниковая аппаратура имеет ряд ограничений в использовании, и не является панацеей при проведении наблюдений за состоянием прибортового массива. Поэтому, для контроля измерений, совместно с GNSS измерениями нами были использованы традиционные способы определения положения реперов наблюдательных линий.

В данном исследовании была изучена возможность интеграции классического метода с применением спутниковых GNSS технологий для наблюдений за сдвижением горных пород на Кия-Шалтырском нефелиновом руднике. Первый способ подразумевает использование тахеометра, нивелира и компарированной мерной ленты для определения превышений и выполнения линейных измерений между реперами, расположенными на борту карьера, под вторым использование спутниковых GNSS приёмников для наблюдения за сдвижением реперов, расположенных на уступах, а также контроля стабильности опорных реперов.

Целью исследования являлись инструментальные наблюдения на пунктах станций мониторинга за деформационными процессами в зоне непосредственного влияния горных работ и в периферийной зоне для определения параметров процесса сдвижения и деформаций бортов, установления параметров процесса сдвижения. Для этого на карьере были заложены наблюдательные станции по нескольким профильным линиям, на которых производились наблюдения на протяжении 4 циклов, каждый цикл из которых составляет 30 календарных дней.

При использовании этих методов все работы можно подразделить на:

• Линейные измерения коротких расстояний с помощью стальных рулеток и жестких отвесов и линейные измерения расстояний от 30 м и больше с помощью светодальномера;
• Геометрическое нивелирование горизонтальных участков профильных линий;
• Тригонометрическое нивелирование по наклонной части.
• Угловые измерения с помощью высокоточных теодолитов (тахеометров);
• Спутниковые GNSS измерения.

Схема расположения наблюдательных станций на карьере Кия-Шалтырского нефелинового рудника приведена на рисунках 1 и 2.

Для исследования использовались многочастотные ГЛОНАСС/GPS геодезические спутниковые приемники. На протяжении всех четырех циклов наблюдений на всех наблюдательных станциях выполнялось определение величин сдвижения реперов в горизонтальной и вертикальной плоскостях по результатам инструментальных наблюдений. [3]

Для получения наиболее качественных результатов измерений при высокоточной GNSS-съемке наблюдения производились с соблюдением ряда условий:

Метод позиционирования – статическое относительное позиционирование по фазе несущей.

Угол отсечки (маска высоты) –15º.

Продолжительность сеансов – 60 минут.

Интервал регистрации (эпоха) – 15 сек.

Способ учета метеоданных – не учитывались.

Геометрический фактор GDOP – <5.

Эфемериды – бортовые.

Количество сеансов – не менее двух.[3]

Обработка результатов измерений выполнялась в три этапа:

1. Предварительная обработка – разрешение неоднозначностей при определении расстояний до наблюдаемых спутников.
2. Оценка точности геодезических построений.

При просмотре файлов данных с приемников производился непосредственный контроль качества записанной информации, т.е. проверялись допуски дисперсии, СКО, отношения векторов. Вектора обсчитывались с допустимыми значениями этих параметров. Контроль полноты осуществлялся методом предобработки результатов спутниковых измерений. При этом фиксировались как факты недостатка информации, так и факты ее избыточности.

3. Уравнивание и трансформация полученных координат в принятую систему координат.

В течение 4 циклов с периодичностью 30 дней проводился анализ профильных линий Пр-(-V), Пр-(-IV) на Северо-Восточном борту карьера и Пр-(0), Пр-(+I) на Юго-Западном борту карьера (рисунки 1,2).[2]

По результатам наблюдений определялись следующие параметры, характеризующие процесс деформирования прибортового массива:

• горизонтальные смещения реперов (мм);
• вертикальные смещения (мм);
• полный вектор смещений (мм);
• горизонтальные деформации интервал между реперами за период между двумя сериями наблюдений;
• скорость полного вектора смещения (мм/сутки) за период наблюдений.

Для того, чтобы убедиться в достоверности GNSS измерений, были посчитаны разности превышений реперов, полученных GNSS измерениями и геометрическим нивелированием. Результаты сравнения GNSS измерений и геометрического нивелирования за 1 и 4 циклы исследований представлены в таблице 1. [2]

Из таблицы видно, что разница между превышениями не выходит за рамки допустимой ошибки измерений, что говорит о возможном применении GNSS технологий для наблюдения за деформациями.

В результате проводимых в течение 4 циклов с периодичностью 30 дней измерений, для реперов расположенных на уступах вычислены оседания, плановые смещения и полный вектор смещения между циклами (таблица 2).

На основании анализа таблицы 2 можно сделать вывод, что абсолютные горизонтальные деформации (ξ) и оседания (ŋ) близки к нулю, что говорит об отсутствии деформаций на участках, захваченных данными профильными линиями наблюдательных станций.

В результате проделанного исследования были получены следующие выводы:

• по итогу циклов наблюдений получены характеристики процесса сдвижения, данные о геомеханическом состоянии массива горных пород и его изменениях во времени;
• обоснована возможность совместного использования маркшейдерско-геодезического метода и экспериментального способа наблюдений с помощью спутниковой аппаратуры, по средствам сравнения разности превышений GNSS измерений и геометрического нивелирования.

Литература

1. Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработка мероприятий по обеспечению их устойчивости. // Л., ВНИМИ, 1971, – 187 с.
2. Итоговый технический отчет о результатах наблюдений по договору РА-Д-19-053 от 17.01.19. «Маркшейдерские наблюдения по профильным линиям наблюдательной станции» // Красноярск, ООО НИП «СИБМАРКПРОЕКТ», 2019, 47 с.
3. Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемки ситуации и рельефа с применением глобальных навигаций спутниковых систем ГЛОНАСС и GNSS ГКИНП (ОНТА)-02-262-02. // Москва, 2002г
4. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов разрезов и отвалов, интерпретации их результатов и прогнозу устойчивости. // Изд. ВНИМИ, Л., 1987, – 116 с.
5. Антонович, К.М. А11 Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2 т. Т. 2. Монография / К.М. Антонович; ГОУ ВПО «Сибирская государственная геодезическая академия». – М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. – 360 с.: ил.
6. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых» // Москва «ЗАО НТЦ ПБ», 2018
7. Пустовойтова Т.К., Кагермазова СВ. Влияние структуры массива скальных пород на устойчивость бортов карьера.- В сб. статей №51. Л.: ВНИМИ, 1964, с.161-174.
8. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов железорудных карьеров КМА -Горный журнал, 1969, №4, с.41-43.
9. Белоусов В.В. Основные вопросы тектоники.- М.: Госгеолтехиздат, 1962, с.608.
10. Окатов Р.П., Попов И.И., Попов В.Н. Некоторые вопросы учета трещи¬новатости горных пород.- Изв. вузов, Горный журнал, 1970, №3, с.21-29.
11. Окатов Р.П. Исследование устойчивости приконтурных уступов (на примере Карагайлинского карьера).- Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: МГИ, 1972, с. 16.
12. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле.- М.: Высшая школа, 1973, 286 с.
13. Окатов Р.П., Попов И.И., Попов В.Н. О прогнозировании параметров уступов на Карагайлинском карьере.- Изв. вузов, Горный журнал, 1971, №9, с.33-42.
14. «Исследование и обоснование устойчивых параметров откосов уступов и бортов карьера Кия-Шалтырского нефелинового рудника при отработке месторождения на полную глубину». Отчет по НИР. ФГАОУВПО СФУ, 2011. – 200с.
15. «Геомеханическое обоснование параметров устойчивости откосов бортов, уступов и отвалов на Кия-Шалтырском нефелиновом руднике» . Отчет по НИР. ООО «НЕДРАПРОЕКТПЛЮС» , 2017. – 107с.
16. Kruzhilin, S. N., & Mishenina, M. P. (2019). Substantiation of rejuvenating tree pruning of representatives of the genus Рopulus l. In the urban city aglomerations. World Ecology Journal, 9(2), 1-20. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2019.2.1
17. Tereshkin, A. V., Kalmykova, A. L., & Andrushko, T. A. (2019). Relevance of enrichment of landscaping plantings with lianas in the conditions of urban ecosystems of the Saratov region. World Ecology Journal, 9(2), 21-38. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2019.2.2

References

1. Instrukciya po nablyudeniyam za deformaciyami bortov, otkosov ustupov i otvalov na kar`erax i razrabotka meropriyatij po obespecheniyu ix ustojchivosti. // L., VNIMI, 1971, – 187 s.
2. Itogovy`j texnicheskij otchet o rezul`tatax nablyudenij po dogovoru RA-D-19-053 ot 17.01.19. «Markshejderskie nablyudeniya po profil`ny`m liniyam nablyudatel`noj stancii» // Krasnoyarsk, OOO NIP «SIBMARKPROEKT», 2019, 47 s.
3. Instrukciya po razvitiyu s«emochnogo obosnovaniya i s«emki situacii i rel`efa s primeneniem global`ny`x navigacij sputnikovy`x sistem GLONASS i GNSS GKINP (ONTA)-02-262-02. // Moskva, 2002g
4. Metodicheskie ukazaniya po nablyudeniyam za deformaciyami bortov razrezov i otvalov, interpretacii ix rezul`tatov i prognozu ustojchivosti. // Izd. VNIMI, L., 1987, – 116 s.
5. Antonovich, K.M. A11 Ispol`zovanie sputnikovy`x radionavigacionny`x sistem v geodezii. V 2 t. T. 2. Monografiya / K.M. Antonovich; GOU VPO «Sibirskaya gosudarstvennaya geodezicheskaya akademiya». – M.: FGUP «Kartgeocentr», 2006. – 360 s.: il.
6. Federal`ny`e normy` i pravila v oblasti promy`shlennoj bezopasnosti «Pravila bezopasnosti pri vedenii gorny`x rabot i pererabotke tverdy`x polezny`x iskopaemy`x» // Moskva «ZAO NTCz PB», 2018
7. Pustovojtova T.K., Kagermazova SV. Vliyanie struktury` massiva skal`ny`x porod na ustojchivost` bortov kar`era.- V sb. statej №51. L.: VNIMI, 1964, s.161-174.
8. Fisenko G.L. Ustojchivost` bortov zhelezorudny`x kar`erov KMA -Gorny`j zhurnal, 1969, №4, s.41-43.
9. Belousov V.V. Osnovny`e voprosy` tektoniki.- M.: Gosgeoltexizdat, 1962, s.608.
10. Okatov R.P., Popov I.I., Popov V.N. Nekotory`e voprosy` ucheta treshhi¬novatosti gorny`x porod.- Izv. vuzov, Gorny`j zhurnal, 1970, №3, s.21-29.
11. Okatov R.P. Issledovanie ustojchivosti prikonturny`x ustupov (na primere Karagajlinskogo kar`era).- Avtoreferat diss. na soisk. uch. step. kand. texn. nauk. M.: MGI, 1972, s. 16.
12. Ry`zhov P.A. Matematicheskaya statistika v gornom dele.- M.: Vy`sshaya shkola, 1973, 286 s.
13. Okatov R.P., Popov I.I., Popov V.N. O prognozirovanii parametrov ustupov na Karagajlinskom kar`ere.- Izv. vuzov, Gorny`j zhurnal, 1971, №9, s.33-42.
14. «Issledovanie i obosnovanie ustojchivy`x parametrov otkosov ustupov i bortov kar`era Kiya-Shalty`rskogo nefelinovogo rudnika pri otrabotke mestorozhdeniya na polnuyu glubinu». Otchet po NIR. FGAOUVPO SFU, 2011. – 200s.
15. «Geomexanicheskoe obosnovanie parametrov ustojchivosti otkosov bortov, ustupov i otvalov na Kiya-Shalty`rskom nefelinovom rudnike» . Otchet po NIR. OOO «NEDRAPROEKTPLYuS» , 2017. – 107s.
16. Kruzhilin, S. N., & Mishenina, M. P. (2019). Substantiation of ejuvenating tree pruning of representatives of the genus Ropulus l. In the urban city aglomerations. World Ecology Journal, 9(2), 1-20. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2019.2.1
17. Tereshkin, A. V., Kalmykova, A. L., & Andrushko, T. A. (2019). Relevance of enrichment of landscaping plantings with lianas in the conditions of urban ecosystems of the Saratov region. World Ecology Journal, 9(2), 21-38. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2019.2.2

УДК 622.1:622.271

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10638

Изменчивость интенсивности трещиноватости с глубиной на удерейском месторождении

Variability of fracture intensity with depth at Ozereyka field

Боос Иван Юрьевич, ассистент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Патачаков Игорь Витальевич, кандидат технических наук, доцент, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Гришин Арсений Александрович, ООО НИП «Сибмаркпроект», геолог, arseniy.grishin.2012@mail.ru

Абдуллаева Анна Анатольевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Разин Антон Игоревич,  Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» 

Актелова Анастасия Юрьевна, Институт горного дела, геологии и геотехнологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

Boos Ivan Yurievich, assistant, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Putchkov Igor V., candidate of technical Sciences, associate Professor, Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Grishin Arseny Aleksandrovich, Sibmarkproekt NIP LLC, geologist, arseniy.grishin.2012@mail.ru

Abdullayeva Anna A., Institute of mining, Geology and geotechnologies, SIBERIAN Federal University

Razin Anton Igorevich, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Akalova Anastasiya, Institute of mining, Geology and geotechnologies of the Federal STATE Autonomous educational institution «Siberian Federal University»

Аннотация. В процессе обоснования устойчивых параметров бортов карьеров Удерейского месторождения были проведены исследования зависимости интенсивности трещиноватости от глубины. Материалом изучения являлись геологическое описание керна восьми скважин, пробуренных с целью изучения геомеханических свойств массива для проектирования карьера, а также структурно-геологические разрезы по данным скважинам. Была определена зависимость интенсивности трещиноватости по интервалам глубины. Установлено уменьшение количества трещин по мере углубления в массив, это позволит обосновать более экономически выгодные параметры бортов на нижних горизонтах.

Summary. During the study of the stable parameters of pit Udereysk field studies have been conducted based on the intensity of fracturing with depth. The study material was a geological description of the core of eight wells drilled to study the geomechanical properties of the massif for quarry design, as well as structural and geological sections based on these wells. The dependence of the fracture intensity on the depth intervals was determined. A decrease in the number of cracks as they go deeper into the massif is established, which will allow us to justify more cost-effective parameters of the sides at the lower horizons.

Ключевые слова: трещиноватость, глубина, коэффициент структурного ослабления, физико-механические свойства, месторождение «Удерейское», скважина, керн.

Keywords: fracturing, depth, structural attenuation coefficient, physical and mechanical properties, Udereyskoye field, well, core.

При проектировании карьера, важное значение имеют углы откоса его бортов. Заниженные параметры приводят к увеличению коэффициента вскрыши, что снижает экономические показатели разработки, завышенные параметры, в свою очередь, могут привести к нарушению устойчивости бортов в виде оползней и обрушений. Поэтому важной задачей при проектировании карьеров является обоснование рациональных устойчивых параметров бортов карьеров.

Для обоснования устойчивости откосов уступов и бортов карьеров необходимо знать прочностные свойства горных пород и структурно-тектонические особенности прибортового массива. К первым относятся плотность γ, сцепление κ, угол внутреннего трения ρ. сопротивление на сжатие σ_сж, сопротивление на растяжение σ_р.

Обычно физико-механические параметры определяются в лабораторных условиях на породных образцах. Но существует проблема перехода от физико-механических характеристик в образце к характеристикам в массиве. В частности, показатель сцепления κ в массиве в сотни раз меньше, чем в образце, это связано с нарушенностью массива трещинами разного генезиса.

Для перехода к физико-механическим характеристикам в массиве используют коэффициент структурного ослабления в массиве (λ) [2, 9].

Н – глубина залегания пород, м;

l — средний размер элементарного структурного блока, м;

а — коэффициент, зависящий от прочности пород в монолитном образце и характера трещиноватости.

Размер элементарных структурных блоков «1» зависит от интенсивности и направленности систем трещин в массиве. Поэтому очень важно анализировать трещиноватость массива при проектировании карьеров.

Объектом изучения являлось месторождение «Удерейское» расположенное в Мотыгинском районе Красноярского края. Материалом изучения являлись описание керна восьми скважин, пробуренных с целью изучения геомеханических свойств массива для проектирования карьера, а также структурно-геологические разрезы по данным скважинам. Целью изучения являлось изучение зависимости интенсивности трещиноватости от глубины.

Исходя из анализа материалов описания керна была составлена таблица, отражающая распределение трещин в керне по глубине для каждой из скважин (таблица 1).

По данным вышележащей таблицы были построены графики с линиями тренда, показывающие изменение распределения трещин по глубине по каждой из скважин (Рисунок 1-8).

Анализ результатов инженерно-геологической документации керна скважин Удерейского золото-сурьмяного месторождения показывает, что число трещин уменьшается по мере углубления в массив. Это позволит завысить угол откосов и высоту уступов на нижних горизонтах карьера, за счёт уменьшения коэффициента структурного ослабления (λ) при проектировании бортов карьеров и геомеханическом обосновании.

Литература

1. Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Шпакова М.В. Расчет устойчивости карьерных откосов по программе STABILITY ANALYSIS. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. № 8. С. 56-63.
2. John Read, Peter Stacey Guidelines for open pit slope design/editors, CSIRO, 2009, Reprinted with corrections, 2010, Published exclusively in Australia. 544 p.
3. Козырев А. А., Рыбин В. В. Геомеханическое обоснование рациональных конструкций бортов карьеров в тектонически напряженных массивах // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2015. Т. 2. № 2. С. 245–250.
4. Козлов Ю.С., Мочалов А.М., Пушкарев В.И., Сапожников В.Т., Фисенко Г.Л. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. – Ленинград., ВНИМИ, 1972г.165 с.
5. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. Москва.: Недра, 1965. 378 с.
6. Демин А. М. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. Москва.: Недра, 1973. 232 с.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л., Управление устойчивостью карьерных откосов: Учебник для вузов. – Издательство Московского государственного горного университета, издательство «Горная книга». 2008. – 683 с.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Гальперин, А.М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки дипломирования специалистов «Горное дело». – Москва. Горная книга, 2012. – 480 с.
13. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Ляшенко В. И. Развитие научно-технических основ мониторинга состояния горного массива сложноструктурных месторождений. Сообщение 2 // ГИАБ. 2017. № 3. С. 123–141.
16. Шпаков П. С., Поклад Г. Г., Ожигин С. Г., Долгоносов В. Н. Выбор прочностных показателей пород для расчета параметров устойчивых откосов // Маркшейдерия и недропользование. 2002. № 2. С. 37–41.
17. Левин Е. Л., Половинко А. В. Влияние неопределенности физико-механических свойств пород прибортового массива на коэффициент запаса устойчивости борта карьера, вероятность его обрушения и оценка зоны развала обрушившихся масс // Горный журнал. 2016. № 5. С. 14–20.
18. Semenyutina, A., Sapronova, D., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Adapting the seasonal rhythms of development on the example of dendrological collection of the federal scientific center of agroecology of the russian academy of sciences . World Ecology Journal, 10(2), 75-87. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4
19. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88-109. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.5

References

1. Shpakov P.S., Yunakov Yu.L., Shpakova M.V. Raschet ustojchivosti kar`erny`x otkosov po programme STABILITY ANALYSIS. Gorny`j informacionno-analiticheskij byulleten` (nauchno-texnicheskij zhurnal). 2011. № 8. S. 56-63.
2. John Read, Peter Stacey Guidelines for open pit slope design/editors, CSIRO, 2009, Reprinted with corrections, 2010, Published exclusively in Australia. 544 p.
3. Kozy`rev A. A., Ry`bin V. V. Geomexanicheskoe obosnovanie racional`ny`x konstrukcij bortov kar`erov v tektonicheski napryazhenny`x massivax // Fundamental`ny`e i prikladny`e voprosy` gorny`x nauk. 2015. T. 2. № 2. S. 245–250.
4. Kozlov Yu.S., Mochalov A.M., Pushkarev V.I., Sapozhnikov V.T., Fisenko G.L. Metodicheskie ukazaniya po opredeleniyu uglov naklona bortov, otkosov ustupov i otvalov stroyashhixsya i e`kspluatiruemy`x kar`erov. – Leningrad., VNIMI, 1972g.165 s.
5. Fisenko G. L. Ustojchivost` bortov kar`erov i otvalov. Moskva.: Nedra, 1965. 378 s.
6. Demin A. M. Ustojchivost` otkry`ty`x gorny`x vy`rabotok i otvalov. Moskva.: Nedra, 1973. 232 s.
7. Mark D. Zoback. Reservoir Geomechanics. Cambridge University Press, 2010. 449 p.
8. Popov V.N., Shpakov P.S., Yunakov Yu.L., Upravlenie ustojchivost`yu kar`erny`x otkosov: Uchebnik dlya vuzov. – Izdatel`stvo Moskovskogo gosudarstvennogo gornogo universiteta, izdatel`stvo «Gornaya kniga». 2008. – 683 s.
9. Kianoosh Taghizadeh, Gael Combe, Stefan Luding. ALERT Doctoral School 2017 – Discrete Element Modeling. The Alliance of Laboratories in Europe for Education, Research and Technology, 2017. 218 p.
10. P. TURNER, R.R. HILLIS, M.J. WELCH. GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION NO. 458. Geomechanics and Geology. Geological Society of London. Geomechanics and Geology, 2017, 458 p.
11. François Henri Cornet, Université de Strasbourg. Elements of Crustal Geomechanics. Cambridge University Press, 2015, 490 p.
12. Gal`perin, A.M. Geomexanika otkry`ty`x gorny`x rabot: uchebnik dlya studentov vuzov, obuchayushhixsya po napravleniyu podgotovki diplomirovaniya specialistov «Gornoe delo». – Moskva. Gornaya kniga, 2012. – 480 s.
13. Ameen, Mohammed S. Operational Geomechanics – A Rock-Based Science for Environmental, Energy, and Engineering Applications. EAGE Publication, 2018. 327 p.
14. Livinskiy I. S., Mitrofanov A. F., Makarov A. B. Complex geomechanical modeling: structure, geology, reasonable sufficiency. Gornyi Zhurnal. 2017. No. 8. pp. 51–55. DOI: 10.17580/gzh.2017.08.09
15. Lyashenko V. I. Razvitie nauchno-texnicheskix osnov monitoringa sostoyaniya gornogo massiva slozhnostrukturny`x mestorozhdenij. Soobshhenie 2 // GIAB. 2017. № 3. S. 123–141.
16. Shpakov P. S., Poklad G. G., Ozhigin S. G., Dolgonosov V. N. Vy`bor prochnostny`x pokazatelej porod dlya rascheta parametrov ustojchivy`x otkosov // Markshejderiya i nedropol`zovanie. 2002. № 2. S. 37–41.
17. Levin E. L., Polovinko A. V. Vliyanie neopredelennosti fiziko-mexanicheskix svojstv porod pribortovogo massiva na koe`fficient zapasa ustojchivosti borta kar`era, veroyatnost` ego obrusheniya i ocenka zony` razvala obrushivshixsya mass // Gorny`j zhurnal. 2016. № 5. S. 14–20.
18. Semenyutina, A., Sapronova, D., & Khuzhakhmetova, A. (2020). Adapting the seasonal rhythms of development on the example of dendrological collection of the federal scientific center of agroecology of the russian academy of sciences . World Ecology Journal, 10(2), 75-87. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.4
19. Khuzhakhmetova, A., Lazarev, S., & Semenyutina, V. (2020). Ecological and biological assessment of climbing shrubs for landscaping residential areas. World Ecology Journal, 10(2), 88-109. https://doi.org/10.25726/worldjournals.pro/WEJ.2020.2.5

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10618

Разработка комплекса природоохранных мероприятий на основе ландшафтно-экологической оценки земель (на примере Пуровского района ЯНАО)

Development of a set of environmental measures based on landscape and environmental assessment of land (on the example of the Purovsky district of the Yamal-Nenets Autonomous district)

Запевалов Владимир Николаевич, старший преподаватель, Тюменский индустриальный университет, Российская Федерация, г. Тюмень

Zapevalov Vladimir, senior lecturer, Tyumen industrial University, Tyumen, Russian Federation

Аннотация. Цель статьи – анализ научных и нормативных подходов к функционированию природно-территориальных комплексов и формированию особо охраняемых природных территорий на землях муниципального района в целях разработки комплекса природоохранных мероприятий на основе ландшафтно-экологической оценки земель.

В статье проведен анализ территории Пуровского района на основе ландшафтно-экологического подхода. Рассмотрены природно-территориальные и ландшафтные условия. Проведена оценка экологического состояния, осуществлено ландшафтно-экологическое зонирование, а также разработан и обоснован комплекс природоохранных мероприятий для устойчивого развития территории на основе формирования особо охраняемых природоохранных зон.

Summary. The purpose of the article is to analyze scientific and regulatory approaches to the functioning of natural and territorial complexes and the formation of specially protected natural territories on the lands of a municipal district in order to develop a set of environmental measures based on landscape and environmental assessment of land.

The article analyzes the territory of the Purovsky district based on the landscape-ecological approach. Natural-territorial and landscape conditions are considered. An assessment of the ecological state was carried out, landscape and ecological zoning was carried out, and a set of environmental measures for the sustainable development of the territory was developed and justified on the basis of the formation of specially protected nature protection zones.

Ключевые слова: природно-территориальный комплекс,ландшафтно-экологическая оценка земель, природоохранные мероприятия, особо охраняемые природные территории, муниципальный район.

Keywords: natural-territorial complex, landscape-ecological assessment of land, nature protection measures, specially protected natural territories, municipal district.

1. ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях освоение северных территорий Западной Сибири, разрешение экологической ситуации и сохранение природной среды от негативного антропогенного воздействия становятся важнейшими задачами государственного и муниципального управления. При этом возникает необходимость сокращения загрязнений водного и воздушного бассейнов, сохранения почв и, прежде всего, земель сельскохозяйственного назначения, эффективного использования рекреационных зон, создания особо охраняемых природных территорий. Поэтому необходимо подробное ландшафтно-почвенное и зоолого-ботаническое изучение природно-территориальных комплексов с выработкой специальных природоохранных рекомендаций и проектных решений по сохранению природной среды.

Анализ специфики развития различных территорий принято проводить на основе рассмотрения их через призму понятия «природно-территориальный комплекс» и его особенности.

В общем понимании под природно-территориальным комплексом (ПТК) понимается территория, которая обладает определенным единством природы, что обусловлено историей ее развития, общим происхождением и, своеобразием географического положения и действующими в пределах ее границ природными, экологическими, социально-экономическими и другими процессами [2]. 

С позиции физической географии под ПТК понимается некая пространственно-временная система различных географических компонентов и комплексов, взаимообусловленных в своем размещении относительным единством происхождения и развивающаяся как единое целое [3].

Фактически ПТК выступает закономерным сочетанием взаимосвязанных компонентов антропогенной среды и природы на определенной территории. При этом все природные компоненты, входящие в состав комплекса (почва, солнечная радиация, географическая широта местности, климат, рельеф, животный и растительный мир), неразрывно и тесно связаны друг с другом. В общем случае в иерархии ПТК следует различать три главных уровня (ранга): глобальный, региональный и локальный [4]. Составляющими ПТК выступает ряд компонентов (рисунок 1).

На сегодняшний день в результате деятельности человека значительное количество ПТК подверглись необратимым изменениям.

2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ОСНОВЕ ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ЗЕМЕЛЬ ПУРОВСКОГО РАЙОНА

На основе проведенных исследований и анализа территории Пуровского района при применении ландшафтно-экологического подхода, можно провести формирование природного каркаса рассматриваемой территории.

При формировании природного каркаса территории данного района необходимо выделить следующие структурные блоки: основные ядра или узлы каркаса, которые способствуют сохранению экологического равновесия рассматриваемой территории, поддерживают способности экосистемы к саморегуляции, а также вспомогательные элементы, которые связывают в единую сеть ядра и участки, усиливающие их функциональную роль [1].

Ядра и узлы каркаса представляют собой обширные ПТК, внутри которых, благодаря их высокому уровню и размерам биоразнообразия, протекают различные природные процессы, которые стабилизируют экологический баланс на значительных территориях. Такими ядрами каркаса могут выступать охраняемые территории, которые призваны решать задачи сохранения биологического и ландшафтного разнообразия, поддержания экологического баланса и наиболее важных природных процессов, сбережения уникальных природных объектов, создания рекреационных зон, защиты территорий традиционного природопользования в сложившихся условиях  [6].

Вспомогательными элементами природного каркаса территории Пуровского района, связующими в единую сеть ядра и участки, усиливающие их функциональную роль, выступают водоохранные зоны и зелено-защитные зоны вдоль железных, автомобильных дорог, населенных пунктов. Экологические коридоры создают возможность для свободной миграции между экологическими ядрами и узлами и играют ведущую роль в сохранении биоразнообразия. В таблице 1 отражены элементы природного каркаса территории Пуровского района.

Ведущую природоохранную и стабилизирующую функцию в природном каркасе территории Пуровского района выполняет сеть ПТК с определенным режимом использования.

При разработке и обосновании комплекса природоохранных мероприятий для устойчивого развития территории Пуровского района необходимо исходить из того, что на сегодняшний день на территории района нет особо охраняемых природных территорий (ООПТ) ни федерального, ни регионального, ни местного значения. Согласно же схемы природного каркаса территории Пуровского района именно природоохранные зоны на базе заказников регионального значения «Ево-Яхинский» и «Тыдды-Оттинский» выступают важнейшими узлами природного каркаса. Вместе с тем, на территории Ямала функционируют 13 ООПТ.

Важно отметить, что согласно Стратегии социально-экономического развития ЯНАО до 2020 года [7] определено, что нефте- и газодобыча останутся базовым сектором экономики округа. При этом Пуровский район будет лидирующим районом по добыче полезных ископаемых: нефти, газа и газового конденсата. В результате развития отраслей экономики муниципального образования Пуровский район произойдет рост промышленного производства к 2030 году. Планируется, что в промышленности увеличится сектор обрабатывающего производства природных ресурсов и продукции АПК. К 2030 году на полную мощность заработает Новоуренгойский газохимический комплекс.

Дальнейшее социально-экономическое развитие Пуровского района на период до 2030 года приведет к увеличению антропогенной на нагрузки на различные ПТК и может привести к ухудшению экологической ситуации, несмотря на все принимаемые меры со стороны местной администрации. В этой ситуации, по нашему мнению, необходимо формирование ООПТ на базе заказников регионального значения «Тыдды-Оттинский» и «Ево-Яхинский», которые составляют ядро природного каркаса рассматриваемой территории [5].

Для реализации проекта по созданию ООПТ местного уровня на базе региональных заказников «Тыдды-Оттинский» и «Ево-Яхинский» необходимо реализовать ряд последовательных мероприятий:

1. Проведение комплексного экологического обследования территории, которой предполагается придать статус ООПТ местного значения.
2. Подготовка научного обоснования образования ООПТ местного значения.
3. Подготовка пояснительной записки о необходимых затратах, в том числе компенсации убытков, возникающих в связи с изъятием земель и (или) ограничением хозяйственной деятельности.
4. Подготовка картографических материалов проектируемой ООПТ местного значения (при необходимости и ее охранной зоны).
5. Подготовка проекта положения об ООПТ местного значения, проведение необходимых кадастровых работ.
6. Согласование проекта положения об ООПТ местного значения с исполнительными органами государственной власти ЯНАО, органами местного самоуправления, землепользователями и землевладельцами.
7. Принятие решения об образовании особо охраняемой природной территории местного значения.

В целях защиты ПТК и природных объектов в границах ООПТ местного значения «Тыдды-Оттинский» и «Ево-Яхинский» от неблагоприятных антропогенных воздействий на прилегающих к ним земельных участках, водных поверхностях могут быть созданы охранные зоны с регулируемым режимом хозяйственной деятельности.

Авторский вклад в разработку комплекса природоохранных мероприятий на основе ландшафтно-экологической оценки земель Пуровского района ЯНАО заключается:

• в оценке экологической ситуации на данной территории;
• формировании схемы природного каркаса с выделением ядер, узлов и коридоров;
• обосновании создания ООПТ местного значения на базе региональных заказников «Тыдды-Оттинский» и «Ево-Яхинский» и определении порядка их создания.

3. ВЫВОДЫ

По результатам рассмотрения теоретических и нормативно-правовых положений по организации природоохранных мероприятий в муниципальном районе установлено следующее:

1. Под ПТК понимается территория, которая обладает определенным единством природы, что обусловлено общим происхождением и историей ее развития, своеобразием географического положения и действующими в пределах ее границ природными, экологическими, социально-экономическими и другими процессами.
2. На сегодняшний день в результате антропогенной деятельности значительное количество ПТК подверглись необратимым изменениям. С позиции оценки отдельных факторов антропогенного воздействия, состояния компонентов ПТК, перспектив развития территории важным выглядит проведение картографирования.
3. ООПТ регионов и муниципальных районов играют важнейшую роль в сохранении и восстановлении ресурсов живой природы ПТК. Они являются наиболее эффективным механизмом поддержания экологического баланса территорий, сохранения естественного биоразнообразия. Особенностью ООПТ муниципального значения является их неполное изъятие из хозяйственного использования, сочетание экономического и природоохранного аспектов в их функционировании.
4. Нормативно-правовое обеспечение по формированию природоохранных зон муниципального района должно включать разработку соответствующих нормативных актов со стороны органов местной власти муниципальных образований. При формировании муниципальных систем ООПТ основным принципом должен быть приоритет решения природоохранных задач над всеми остальными, в том числе и рекреационными.

В статье проведен анализ территории Пуровского района на основе ландшафтно-экологического подхода, рассмотрены природно-территориальные и ландшафтные условия района, проведена оценка экологического состояния территории, осуществлено ландшафтно-экологическое зонирование территории района.

Установлено, что территория Пуровского района имеет вид низменной равнины с невысокими поднятиями до 150 м высотой к югу. Климат муниципального района суров, что объясняется рядом факторов, такими как положение в высоких широтах и близость Северного Ледовитого океана, проявляющееся в неравномерном поступлении суммарной солнечной радиации в течение года, низких зимних температурах воздуха и больших годовых амплитудах температур.

Русла рек района слабо врезаны и сильно извилисты. На водоразделе рек Пура и Таза расположена одноименная Таз-Пурская возвышенность, имеющая характер относительно приподнятой расчлененной равнины с высотами до 80 м. Основой речной сети Пуровского района является река Пур, образующаяся от слияния рек Пяку-Пур и Айваседо-Пур и впадающая в Тазовскую губу. Бассейн р. Пура сильно заболочен. В бассейне р. Пура насчитывается более 86 тыс. озер.

На территории района осуществляется активная добыча углеводородов, по этому показателю район занимают ключевую позицию в ЯНАО. Во многом это определяет экологические проблемы района – наиболее высокую долю выбросов загрязняющих веществ в атмосферу среди всех муниципальных образований ЯНАО, составляющую 60% (1-ое место среди других муниципальных районов), и загрязнение территорий продуктами добычи углеводородов. Это определяет необходимость постоянного мониторинга за состоянием экологической ситуации, а также разработку программ по охране окружающей среды муниципального образования Пуровский район.

Отсутствие ООПТ на территории Пуровского района выглядит негативным с позиции экологической составляющей и сохранения природных богатств района.

В качестве ландшафтно-экологических зон Пуровского района можно выделить: зоны сельскохозяйственного использования, зоны недропользования, зоны традиционного природопользования, зоны особо охраняемых территорий и объектов, водоохранные зоны, прибрежные полосы, охранные зоны нефтегазовых месторождений, зелено-защитные зоны, рекреационные зоны, зоны утилизации.

На основе результатов ландшафтно-экологической оценки была сформирована схема природного каркаса территории Пуровского района. Территориально природный каркас территории Пуровского района представлен ядрами, узлами и коридорами. Разработанная схема природного каркаса территории Пуровского района позволяет сформировать систему природоохранной деятельности и экологическую безопасности, сократить потери биоразнообразия и деградацию ландшафтов рассматриваемой территории в условиях ее интенсивного хозяйственного использования, а также способствовать восстановлению утраченных от нерациональной хозяйственной деятельности природных территорий.

В данной статье предлагается организация комплекса природоохранных мероприятий для устойчивого развития территории Пуровского района на основе формирования особо охраняемых природоохранных зон муниципального района на базе заказников регионального значения «Ево-Яхинский» и «Тыдды-Оттинский», выступающих важнейшими узлами природного каркаса территории.

Для реализации проекта по созданию ООПТ местного уровня на базе региональных заказников «Тыдды-Оттинский» и «Ево-Яхинский» определен ряд последовательных мероприятий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Большаник, П. В. Геоэкологические проблемы трансформации рельефа урбанизированных территорий (на примере городов Западной Сибири). Монография. / П. В. Большаник, В. Н. Недбай. – Москва: ИНФРА-М, 2017. – 243 с. – Текст: непосредственный.
2. Волков, С. Н. Землеустройство. Т. 7.: Землеустройство за рубежом / С. Н. Волков. – Москва: Колос, 2005. – 408 с. – Текст: непосредственный.
3. Волков, С. Н. Землеустройство: учеб. пособие / С. Н. Волков. – Москва: ГУЗ, 2013. – 992 с. – Текст: непосредственный.
4. Воробьев, А. В. Управление земельными ресурсами / А. В. Воробьев, Е. В. Акутнева. – Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2015. — 212 с. – Текст: непосредственный.
5. Землякова, Г. Л. Ведение государственного кадастра недвижимости как функция государственного управления в сфере использования и охраны земель. Монография / Г. Л. Землякова. – Москва: ИЦ РИОР, НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 376 с. – Текст: непосредственный.
6. Селиверстов, В. Е. Сибирь и ее регионы в экономическом пространстве России: позиционирование, перспективы, институциональные условия / В. Е. Селиверстов // Макрорегион Сибирь: проблемы и перспективы развития: сб. науч. трудов. – Красноярск: СФУ, 2017. – С. 298 – 330. – Текст: непосредственный.
7. Официальный сайт Правительства Ямало-Ненецкого автономного округа: сайт. – URL: https://www.yanao.ru (дата обращения 20.08.2019). – Текст электронный.

УДК 338.23:330.341

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10597

Оптимизации размещения объектов обращения с отходами как фактор экологоустойчивого развития городских агломераций

Optimization of waste management facilities placement as a factor of ecological and sustainable development of urban agglomerations

Цыпкин Юрий Анатольевич, заведующий кафедрой маркетинга, доктор экономических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», Российская Федерация, г. Москва, e-mail: tsypkin@valnet.ru

Близнюкова Татьяна Викторовна, старший преподаватель кафедры городского кадастра, ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», Российская Федерация, г. Москва, e-mail: tvblisnukova@yandex.ru

Фомин Александр Анатольевич, профессор кафедры экономической теории и менеджмента, ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству», Российская Федерация, г. Москва, e-mail: agrodar@mail.ru

Феклистова Инесса Сергеевна, доцент Высшей школы финансов и менеджмента, Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте РФ, (ВШФМ РАНХиГС), г. Москва, e-mail: Inessa_pakulina@mail.ru

Орлов Степан Владимирович, к.э.н., доцент, заведующий каферой истории общественных жвижений и политических партий исторического факультета, МГУ им. М.В Ломоносова

Tsypkin Yury A., Head of Department of Marketing, State University of Land Use Planning, 15 Kazakova str., Moscow 105064 Russia, e-mail: tsypkin@valnet.ru, ORCID.ORG: orcid.org/0000-0002-0774-485X

Bliznukova Tatiana V., Senior lecturer of the Department of municipal Cadastre, State University of Land Use Planning, 15 Kazakova str., Moscow 105064 Russia, e-mail: tvblisnukova@yandex.ru

Fomin Alexander A., Professor of the Department of Economic theory and management, State University of Land Use Planning, 15 Kazakova str., Moscow 105064 Russia, e-mail: agrodar@mail.ru, ORCID.ORG: 0000-0002-3881-8348

Feklistova Inessa S., Associate Professor of Higher School of Finance and Management of Russian Presidential Academy of National Economy and Public Administration under the President of the Russian Federation (HSFM RANEPA), Prospect Vernadskogo, 84, bldg 2, Moscow 119571, Russia, e-mail: Inessa_pakulina@mail.ru, ORCID.ORG: orcid.org/0000-0003-1870-7795

Orlov Stepan Vladimirovich, Ph. D., associate Professor, head of the Department of history of social movements and political parties, faculty of history, Lomonosov Moscow state University

Аннотация. Авторами статьи обоснована необходимость оптимизации размещения существующих и планируемых объектов обращения с твердыми коммунальными отходами. Доказывается целесообразность применения прогнозных моделей образования отходов городских агломераций как основы разработки практических рекомендаций по оптимизации размещения объектов обращения с отходами в регионе. Для построения трендов отходов городских агломерациях в регионе авторами рекомендуется использовать разработанную в ходе проведенного исследования методику прогнозирования. Доказана целесообразность использования разработанного подхода при планировании на разных уровнях управления.

Summary. The authors of the article substantiate the need to optimize the placement of existing and planned solid municipal waste management facilities. The expediency of using predictive models of waste generation in urban agglomerations as a basis for developing practical recommendations for optimizing the placement of waste management facilities in the region is proved. To build trends in urban agglomerations in the region, the authors recommend using the forecasting methodology developed in the course of the study. The expediency of using the developed approach in planning at different levels of management is proved.

Ключевые слова: коммунальные отходы, экологоустойчивое развитие, городская агломерация, оптимизация, территориальное размещение, прогнозная модель, эффективность.

Keywords: municipal waste, sustainable development, urban agglomeration, optimization, territorial location, forecast model, efficiency.

C каждым годом в России растет количество вывозимых на свалки твердых коммунальных отходов городских агломераций. Объем вывезенных твердых коммунальных отходов увеличивается ежегодно почти на 13 млн. м³. В целом сбором коммунальных отходов охвачено 74% населения городских агломераций. Среди твердых коммунальных отходов увеличивается масса отходов, которые не разлагаются и требуют больших площадей для складирования. В настоящее время 5,8% от свалок перегружены, а 27,8 % – не соответствуют нормам экологической безопасности.

Во многих странах мира всё большее распространение приобретают такие меры обращения с твёрдыми коммунальными отходами, как сортировка мусора, последующая вторичная переработка его, и другие методы утилизации, отличные от складирования и захоронения. По показателям вторичной переработки мусора, сортировки и утилизации Россия пока еще отстает от развитых стран. К сожалению, большинство коммунальных отходов продолжают складировать на полигонах и стихийных свалках. Одними из главных причин такого обращения с отходами является несовершенство правовой базы, слабая регуляторная политика государства и недостаточное в недавнем времени финансирование государственных программ, направленных на развитие иных мер обращения с ТКО, нежели полигоны ТКО, например, сортировки отходов городских агломераций. [1, с. 39].

Однако проведенные исследования показали, что дискуссионными до сих пор остаются вопросы оптимизации размещения существующих и планируемых объектов обращения с отходами как фактора экологоустойчивого развития городских агломераций [2, с. 17].

Целями проведенного нами исследования являлись: 1) обоснование необходимости оптимизации размещения существующих и планируемых объектов обращения с отходами; 2) построение прогнозных моделей образования отходов городских агломераций как основы разработки практических рекомендаций по оптимизации размещения объектов обращения с отходами в регионе.

В процессе исследования нами применялись следующие методы научных исследований: монографический, экономико-статистический, графический, экономико-математического моделирования, экспертных оценок, методы парных сравнений и расстановки приоритетов и другие.

В России удельные показатели образования отходов составляют ориентировочно 220-250 кг/год на одного человека, а в больших городах – 330-400 кг/год. Твердые коммунальные отходы городских агломераций захораниваются на свалках и полигонах [3, с. 36]. И лишь 3,5% твердых коммунальных отходов (ТКО) сжигаются на мусоросжигательных заводах. Около 0,1% коммунальных отходов городских агломераций опасны. Значительную угрозу для окружающей среды и биоты представляют медицинские отходы, содержащие опасные патогенные и условно патогенные микроорганизмы. Биота представляет собой исторически сложившуюся совокупность флоры, фауны и микроорганизмов (не всегда экологически взаимосвязанных, в отличие от биоценоза), которые населяют какую-либо определенную территорию. Ежегодно растет количество вывозимых на свалки твердых коммунальных отходов городских агломераций [4, с. 30]. Объем вывезенных твердых коммунальных отходов увеличивается ежегодно почти на 13 млн. м³. В целом сбором коммунальных отходов охвачено 74% населения городских агломераций. Среди твердых коммунальных отходов (ТКО) увеличивается масса отходов, которые не разлагаются и требуют больших площадей для складирования. В настоящее время 5,8% от свалок перегружены, а 27,8 – не соответствуют нормам экологической безопасности.

Оптимальными путями утилизации ТКО городских агломераций являются следующие: элементный или раздельный сбор ТКО. Он дает возможность решить проблемы городских агломераций, которые возникают при их утилизации и полноценно использовать вторичные ресурсы сырья и материалов; вывоз ТКО в санитарно-промышленные зоны. В таких зонах отходы сортируют для получения вторичного сырья и сжигают в специальных печах для получения энергии; утилизация твердых коммунальных отходов городских агломераций путем захоронения на специальных полигонах.

Действующие свалки ТКО являются одним из наиболее опасных объектов, которые негативно влияют на окружающую среду и здоровье людей городских агломераций [5]. В связи с этим практически во всех городских агломерациях России необходимо найти пути для закрытия свалок ТКО и перехода на другие технологии управления отходами городских агломераций [6, с. 49]. Возможны следующие варианты изменения существующей технологии: новые полигоны ТКО, которые проектируются и эксплуатируются в соответствии с требованиями нормативно-правовых актов РФ, а также позволяют получать энергию из отходов в виде биогаза; мусороперерабатывающие заводы, когда мусор, поступающий после сбора, проходит предварительную стадию разделения, на которой изымают ценные компоненты. На следующей стадии, согласно запроектированному варианту, отходы либо подают на анаэробную обработку, либо сжигают, либо складируют на полигонах ТКО. Также возможно применение различных методов обработки до различных фракций отходов; мусоросжигательные заводы, на которых весь мусор, который поступает из системы сбора, сжигают, а уловленные системой очистки отходящих газов твердые остатки и пыль хранят на полигонах ТКО, в соответствии с классом опасности отходов.

Основными причинами возникновения проблем при обращении с коммунальными отходами в городских агломерациях являются: несовершенная механизм сбора, транспортировки, обработки, хранения, переработки, обезвреживания и захоронения отходов, и, как следствие, увеличение объемов их накопления; отсутствие экологически безопасных методов и средств обращения с мусором, что приводит к повышению техногенных и экологических рисков в городских агломерациях; медленное введение малоотходных технологий и низкие темпы создания инфраструктуры в сфере обращения с отходами городских агломераций, в том числе опасными; несовершенное законодательство и система государственного регулирования в сфере обращения с отходами городских агломераций; отсутствие единого органа, на который возложены функции в сфере обращения с отходами.

В настоящее время проблема рационального обращения с отходами городских агломераций приобрела широкую актуальность. Данная проблема имеет много аспектов, прежде всего, экологический – коммунальные отходы стали фактором ухудшения состояния окружающей среды, а также они являются конечным продуктом нерациональной хозяйственной системы, ориентированной на быстрое истощение природных ресурсов. Также эта проблема является социальной, нанося прямой ущерб огромному количеству людей (через потерю здоровья, комфорта, ухудшение качества жизни). У проблемы есть экономический уровень, который определяется оценкой прямых и косвенных убытков. Многие аспекты проблемы недостаточно изучены и поэтому являются актуальным направлением исследования ученых различных научных направлений. Высоко оценивая вклад ученых в освещении проблем нормативно-правового регулирования сферы обращения с отходами, следует признать, что каждый этап исторического развития страны ставит перед исследователями новые задачи, которые требуют решения.

Управление экологоустойчивым развитием городской агломерации является важнейшим фактором эффективного природопользования территории [7, с. 123]. Экологическая опасность коммунальных отходов городских агломераций обусловлена чрезвычайно низким уровнем эффективности использования природных ресурсов. Наиболее приемлемым способом обращения с коммунальными отходами городских агломераций является рециклинг.

В связи с низким уровнем социокультурного сознания населения относительно экологических угроз (от складирования коммунальных отходов) необходимо разработать рациональную систему обращения с отходами городских агломераций [5].

Вступление в силу новых нормативно-правовых актов по обращению с отходами обеспечило положительные сдвиги в решении проблемы отходов городских агломераций и высветило актуальные проблемы, которые необходимо еще решить [8, с. 57]. Вследствие ненадлежащего функционирования механизмов по обращению с коммунальными отходами городских агломераций, все распоряжения и действия, которые осуществляются на региональном и местном уровнях, внедряются не в полной мере [9, с. 24]. Последствиями таких действий является увеличение объема складирования коммунальных отходов на свалках, что приводит к ухудшению уровня экологической безопасности городских агломераций [10, с. 69]. Поэтому оптимизация размещения существующих и планируемых объектов обращения с отходами является значимым фактором экологоустойчивого развития городских агломераций [11, с. 328].

В ходе проведенного исследования нами были построены прогнозные модели образования отходов городских агломераций как основа разработки практических рекомендаций по оптимизации размещения объектов обращения с отходами в регионе. На региональном уровне для планирования объемов отходов компьютерное программное обеспечение не используется не только при многофакторном корреляционно-регрессионном анализе, но и при построении трендов. Для построения прогнозных моделей рекомендуется использовать специально разработанную надстройку к пакету «Excel».  Целесообразно использовать предложенный методический подход при планировании объемов отходов городских агломераций на разных уровнях управления. Он прост в применении и доступен пониманию практических работников разных уровней управления.

Предлагаемая нами методика прогнозирования была использована при построении трендов отходов городских агломерациях Орловской области, отходов в расчете на одного жителя и ежегодного прогноза до 2021 г. (табл.1).

Оптимальной прогнозной моделью является линейная (рис. 1).

Нами были обобщены результаты прогнозирования величины отходов городских агломераций Орловской области в расчете на одного жителя. Оптимальной прогнозной моделью является степенная (рис. 2).

Эту методику мы использовали и при построении трендов прогнозных моделей населения Орловской области для уточнения моделей отходов. Сравнение показателей фактических отходов городских агломераций с расчётными, учитывающими усредненную динамику численности населения показало высокую тесноту связи и свидетельствует о необходимости использования разработанного нами подхода при планировании на разных уровнях управления. Этот подход доступен пониманию практических работников разных уровней управления и прост в применении.

Выводы. В процессе исследования были получены следующие результаты:

1. Выявлено, что по показателям вторичной переработки мусора, сортировки и утилизации Россия пока еще отстает от развитых стран. Большинство коммунальных отходов складируют на полигонах или стихийных свалках. Одними из главных причин нерационального обращения с коммунальными отходами является несовершенство правовой базы, слабая регуляторная политика государства и недостаточное в недавнем времени финансирование государственных программ по сортировке отходов городских агломераций. Доказано, что оптимальными путями утилизации ТКО городских агломераций являются следующие: элементный или раздельный сбор ТКО, что дает возможность решить проблемы городских агломераций, которые возникают при их утилизации и полноценно использовать вторичные ресурсы сырья и материалов; вывоз ТКО в санитарно-промышленные зоны, в которых отходы сортируют для получения вторичного сырья и сжигают в специальных печах для получения энергии; утилизация отходов путем захоронения на специальных полигонах.
2. Обосновано, что с целью сокращения вовлекаемых земельных ресурсов под размещение отходов городских агломераций Орловской области, целесообразно провести инвентаризацию существующих (в том числе фактически эксплуатируемых и неэксплуатируемых) объектов размещения отходов, не включенных в Государственный реестр объектов размещения отходов. Доказано, что основываясь на данных об объемах образования отходов в каждом городской агломерации области, целесообразно провести логистические расчеты для принятия решения о размещении на одном из фактически эксплуатируемом или законсервированном полигоне межмуниципального полигона на два или три муниципальных района. Необходимо учитывать возможность дозагрузки и рекультивации после окончания эксплуатации всех несанкционированных свалок, полигонов в соответствии с действующим природоохранным законодательством страны.
3. Доказано, что построение прогнозных моделей образования отходов городских агломераций является основой разработки практических рекомендаций по оптимизации их размещения в регионе. Выявлено, что на уровне региона для планирования образования отходов городских агломераций современное компьютерное программное обеспечение не используется не только при многофакторном корреляционно-регрессионном анализе, но и при построении трендов. Это в современных условиях недопустимо. Для построения трендов отходов городских агломерациях Орловской области рекомендуется использовать разработанную в ходе проведенного исследования методику прогнозирования. Доказана целесообразность использования разработанного подхода при планировании на разных уровнях управления, так как сам метод доступен пониманию практических работников разных уровней управления и прост в применении.

Список литературы

1. Близнюкова, Т.В. Разработка оптимальной схемы обращения с твердыми бытовыми отходами в регионе / Т.В. Близнюкова, Ю.А. Цыпкин, С.Л. Пакулин, Пакулина А.С. // Development of the optimal scheme of solid domestic waste management in the region”. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science”, Sept 1, 2018. – Morrisville: Lulu Press., 2018. – С. 38–44.
2. Bliznukova, T.V., Tsypkin, Yu.A., Pakulin, S.L., Feklistova, I.S. Creation of an effective system of solid domestic waste management in the territory. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science”, Sept 1, 2018. – Morrisville: Lulu Press., 2018. – Pp. 14–21.
3. Bliznukova, T.V., Tsypkin, Yu.A., Pakulin, S.L., Feklistova, I.S. Ensuring sustainability of the solid domestic waste management system. Proceedings of XХVIІ International scientific conference “New step in science”, Sept 15, 2018. – Morrisville: Lulu Press., 2018. – Pp. 31–38.
4. Feklistova, I.S., Pakulin, S.L., Bliznukova, T.V., Tsypkin, Yu.A. Optimization of the location of waste treatment facilities as a factor in the ecological and sustainable development of agglomerations. Proceedings of XIV International scientific conference “Science in 2018” (Jan 26, 2018). – Morrisville: Lulu Press, 2018. – Pp. 29–33.
5. Feklistova, I., Tsypkin, Yu. (2019) “Assessing the efficiency of management and land use in the agrarian sector of municipalities”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Sci. 274 012089. IOP Publishing. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/274/1/012089/pdf (accessed 30 August 2019).
6. Pakulin, S.L., Tsypkin, Yu.A., Pakulina, H.S., Bliznukova, T.V. The formation of the civilized enterprise in the sphere of solid domestic waste. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science” (Sept 1, 2018). – Morrisville: Lulu Press., 2018. – Pp. 45–51.
7. Цыпкин, Ю.А. Маркетинг. принципы и технология маркетинга в свободной рыночной системе / Ю.А. Цыпкин, К. Ховард, Н.Д. Эриашвили. – Москва: Банки и биржи, 1998. – 256 с.
8. Цыпкин, Ю. А. Оценка земельных ресурсов и агробизнеса / Ю.А. Цыпкин, Т.В.Близнюкова, И.С. Феклистова, А.А. Фомин и др. – М.: PRO-Appraiser, 2019. – 446 с.
9. Цыпкин, Ю.  Роль стимулов в управлении предприятиями / Ю. Цыпкин, А.Костенко, Н. Решитилова // Экономика сельского хозяйства России. – 1997. – № 12. – С. 21-26.
10. Цыпкин, Ю. А. Оценка земельной собственности в России / Ю.А. Цыпкин, С.Н. Волков, И.Л. Цуканов, А.А. Демченко // Развитие оценочной деятельности и создание «Единой системы оценки собственности» в Российской Федерации : материалы докладов 1-ой Всероссийской конференции «Оценка национального богатства страны». – М., 1997. – С. 69-71.
11. Цыпкин, Ю. А. Управление проектами пространственного развития / Ю.А.Цыпкин, Т.В. Близнюкова, И.С. Феклистова и др. – Москва: ИП Осьминина Е.О., 2020. – 538 с.

References

1. Bliznukova T.V., Tsypkin, Yu.A., Pakulin, S.L., Pakulina, H.S. (2018) Development of the optimal scheme of solid domestic waste management in the region. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science” (Sept 1, 2018). Morrisville: Lulu Press., pp. 38–44.
2. Bliznukova T.V., Pakulin S.L., Tsypkin Yu.A., Feklistova I.S. (2018) Creation of an effective system of solid domestic waste management in the territory. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science” (Sept 1, 2018), Morrisville: Lulu Press., pp. 14–21.
3. Tsypkin Yu.A., Feklistova I.S., Pakulin S.L., Bliznukova T.V. (2018), Ensuring sustainability of the solid domestic waste management system”. Proceedings of XХVIІ International scientific conference “New step in science” (Sept 15, 2018), Morrisville: Lulu Press., pp. 31–38.
4. Feklistova I.S., Pakulin S.L., Bliznukova, T.V., Tsypkin, Yu.A. (2018) Optimization of the location of waste treatment facilities as a factor in the ecological and sustainable development of agglomerations. Proceedings of XIV International scientific conference “Science in 2018” (Jan 26, 2018), Morrisville: Lulu Press., pp. 29–33.
5. Tsypkin, Yu., Feklistova, I. (2019) “Assessing the efficiency of management and land use in the agrarian sector of municipalities”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Sci. 274 012089. IOP Publishing. Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/274/1/012089/pdf (accessed 30 August 2019).
6. Pakulin S.L., Tsypkin Yu.A., Pakulina H.S., Bliznukova T.V. (2018) The formation of the civilized enterprise in the sphere of solid domestic waste. Proceedings of XХV International scientific conference “New look in world science” (Sept 1, 2018), Morrisville: Lulu Press., pp. 45–51.
7. Tsypkin Yu.A., Howard K., Eriashvili N.D. (1998) Marketing. Printsipy i tekhnologiya marketinga v svobodnoy rynochnoy sisteme [Marketing. Principles and technology of marketing in a free market system]. Moscow: Banks and Exchanges. (in Russian)
8. Tsypkin Yu.A. (ed.), Bliznukova T.V., Fomin A. A., Feklistova I.S. et al. (2019) Otsenka zemel’nykh resursov i agrobiznesa [Assessment of land resources and agricultural business]. Moscow: Pro-Appraiser. (in Russian)
9. Tsypkin Yu., Kostenko A., Reshetilova N. (1997) Rol’ stimulov v upravlenii predpriyatiyami [The Role of incentives in the management of enterprises]. Economics of agriculture of Russia, no. 12, pp. 21-26.
10. Tsypkin Yu.A., Volkov S.N., Tsukanov I.L., Demchenko A.A. (1997) Otsenka zemel’noy sobstvennosti v Rossii [Assessment of land ownership in Russia]. Razvitie otsenochnoy deyatel’nosti i sozdanie «Edinoy sistemy otsenki sobstvennosti» [Development of appraisal activity and creation of a «Unified system of property assessment»]. Proceedings of the Otsenka natsional’nogo bogatstva strany: 1st all-Russian conference, Moscow, pp. 69-71.
11. Tsypkin Yu.A., Bliznukova T.V., Feklistova I.S. et al. (2020) Upravlenie proektami prostranstvennogo razvitiya [Management of spatial development projects]. Moscow: Individual entrepreneur Osminina E.O. (in Russian)

УДК 502:624.131 

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10577

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 

BASIC PROBLEMS OF ENVIRONMENTAL SAFETY IN CONSTRUCTION OF THERMAL POWER PLANTS

Брюхань Федор Федорович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Инженерные изыскания и геоэкология», Национальный исследовательский  Московский государственный строительный университет, г. Москва

Bryukhan F.F., National Research Moscow State University of Civil Engineering, pniiis-gip@mail.ru 

Аннотация. Рассматриваются основные природные факторы, влияющие на экологическую безопасность тепловых электростанций (ТЭС), изучаемые в рамках инженерных изысканий. Проводится анализ этих факторов и предлагаются меры по компенсации тех из них, которые являются наиболее опасными с экологической точки зрения. Важное значение для обеспечения экологической безопасности окружающей среды имеет оптимальный выбор площадки размещения ТЭС на предпроектной стадии строительства.

Summary. The main natural factors affecting on the environmental safety of thermal pwer pants (TPPs), studied as part of engineering surveys, are examined. An analysis of these factors is carried out and measures to compensate for those that are the most dangerous from the environmental point of view are proposed. The optimal choice of the TPP sites at the pre-design stage of construction is important for ensuring of the environmental safety.

Ключевые слова: тепловая электростанция, окружающая среда, экологическая безопасность, инженерные изыскания.

Keywords: thermal power plant, environment, environmental safety, engineering surveys. 

Среди различных типов электростанций в России и в мире преобладают тепловые электростанции (ТЭС), на которых вырабатывается приблизительно 2/3 общей электрической мощности [1]. При этом большинство ТЭС работают на сжигании угля. Их характерной особенностью является многофакторное воздействие на окружающую среду. Поэтому тепловая энергетика относится к наиболее экологически опасным производствам [2].

Совокупность факторов, представляющих потенциальную опасность для окружающей среды, включает как природные (топографические, климатические, гидрологическими, геологические и др.), так и техногенные условия территорий, на которых намечается строительство ТЭС [1, 2].

К основным факторам техногенных условий относятся:

• расположение территорий намечаемого строительства ТЭС относительно населенных пунктов, промышленных предприятий, транспортных и иных коммуникаций;
• технические характеристики ТЭС (мощность, объемы сжигаемого топлива, используемые природные ресурсы [2, 3]).

Многообразие условий, характеризующих комплексное воздействие ТЭС на окружающею среду, определяет необходимость обоснования и разработки мероприятий, обеспечивающих экологическую безопасность ТЭС как на предпроектном, так и на проектных этапах их строительства ТЭС [4].

Предпроектный этап строительства ТЭС. Основные работы на предпроектном этапе строительства ТЭС относятся к инженерным изысканиям. Основное назначение этих работ заключается в деталь­ном изучении природных и техногенных условий территорий намечаемого строительства [2].

В составе комплексных инженерных изысканий выполняют следующие отдельные виды изыскательских работ [1]:

• инженерно-геодезические изыскания;
• инженерно-геологические изыскания;
• инженерно-гидрометеорологические изыскания;
• инженерно-экологические изыскания;
• инженерно-геотехнические изыскания;
• изыскания грунтовых строительных материалов;
• изыскания источников водоснабжения на базе под­земных вод.

Обоснование экологической безопасности ТЭС обеспечивается результатами инженерно-экологических изысканий, главными задачами которых является получение исходных данных для [1, 2]:

• экологического обоснования предпроектной и проектной докумен­тации на выбранном вари­анте площадки при нормальном режиме ее эксплуатации, а также при возможных залповых и ава­рийных выбросах и сбросах загрязняющих агентов;
• подготовки материалов по оценке воздействия ТЭС на окружающую среду (ОВОС);  
• оценки экологических рисков и разработки раздела проектной документации «Перечень мероприятий по охране окружающей среды» (ПМ ООС).

На предпоектных стадиях также проводится выбор оптимального варианта размещения ТЭС с точки зрения технологической и экологической безопасности. Подобная задача по оптимизации размещения тепловых и атомных электростанций была сформулирована ранее в работах [2].

Техническая документация, обосновывающая экологическую безопасность ТЭС. Основным документом, обосновывающим экологическую безопасность строительства ТЭС, разрабатываемым на предпроектных стадиях строительства, являются материалы ОВОС, в которых предлагаются предложения по реализации природоохранных мероприятий и инженерных решений по защите окружающей среды [2, 5, 6].

На стадии разработки проекта основным документом, относящемся к охране окружающей среды, является ПМ ООС [3]. В ПМ ООС учитываются факторы техногенного воздействия промышленных объектов, коммуникаций и населенных пунктов, находящихся вблизи площадки размещения проектируемой ТЭС. Среди природных факторов учитываются опасные и особо опасные природные процессы и явления (геологические, гидрологические, метеорологические и пр.). Эти процессы и явления ответственны как за технологическую опасность эксплуатации ТЭС, так и опосредованную экологическую опасность в случае нештатных ситуаций и возможных аварий [3]. 

Заключение

1. Основным источником исходных данных для обоснования экологической безопасности строящихся ТЭС являются материалы о природных и техногенных условиях территорий намечаемого строительства.
2. Дано описание назначения предпроектной и проектной документации, по обеспечению экологической безопасности ТЭС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1. Кузьмин В.В. Некоторые вопросы обеспечения экологической безопасности строящихся ТЭС // Инновационная наука. 2016. № 3-4. С. 206-209.
2. Брюхань А.Ф., Брюхань Ф.Ф., Потапов А.Д. Инженерно-экологические изыскания для строительства тепловых электростанций. – М.: Из-во АСВ, 2010. – 192 с.
3. Виноградов А.Ю. Концептуальная схема обеспечения экологической безопасности строящихся тепловых электростанций // Научный обозреватель. 2016. № 2. С. 62-63.
4. Виноградов А.Ю. Об экологической безопасности строящихся тепловых электростанций // Приволжский научный вестник. 2016. № 2. С. 37-39.
5. Брюхань Ф.Ф. Типовое содержание документов по оценке воздействия на окружающую среду намечаемого строительства тепловых электростанций // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 11. С. 50-53.
6. Fedor Bryukhan. Unified Structure of Materials of the Environmental Impact Assessment for Thermal Power Plants // Proceedings of 18-th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM-2018, Albena (Bulgaria). Vol. 18. Iss. 5.1. PP. 1011-1016.

LIST OF REFERENCES

1. Kuz’min V.V. Some Issues of Ensuring of the Environmental Safety of Thermal Power Plants under Construction // Innovative Science. 2016. No. 3-4. PP. 206-209.
2. Bryukhan A.F., Bryukhan F.F., Potapov A.D. Engineering and Ecological Surveying for Construction of Thermal Power Plants. – Moscow: ASV Publishing House, 2010. – 192 p.
3. Vinogradov A.Yu. Conceptual Scheme for Ensuring of the Environmental Safety of Thermal Power Plants under Construction // Scientific Observer. 2016. No. 2. PP. 62-63.
4. Vinogradov A.Yu. On the Environmental Safety of Thermal Power Plants under Construction // Privolzhsky Scientific Bulletin. 2016. No. 2. PP. 37-39.
5. Bryukhan F.F. Standard Contents of Documents on Assessment of Environmental Impact of Planned Construction of Thermal Power Plants // Industrial and Civil Engineering. 2016. No. 11. PP. 50-53.
6. Fedor Bryukhan. Unified Structure of Materials of the Environmental Impact Assessment for Thermal Power Plants // Proceedings of 18-th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM-2018, Albena (Bulgaria). Vol. 18. Iss. 5.1. PP. 1011-1016.