Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка и исследование способа защиты элементов мелиоративных водохранилищ от прорастающей растительности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование способа защиты элементов мелиоративных водохранилищ от прорастающей растительности"

На правах рукописи

Кирсанов Алексей Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЛИОРАТИВНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ОТ ПРОРАСТАЮЩЕЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Специальность 06.01.02 — Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0 НОЯ 2014

Краснодар - 2014

005555579

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» (ФГБОУ ВПО «Кубанский ГАУ»)

Защита состоится «15» декабря 2014 г. в 1015 часов на заседании диссертационного совета Д220.008.02 на базе ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет» по адресу: 400002,г. Волгоград, пр. Университетский, 26, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном интернет-сайте ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ».

Автореферат разослан «Ю» ноября 2014 года и размещен на официальных интернет-сайгах ВАК РФ и ВолГАУ.

Ученый секретарь

Научный руководитель -

Официальные оппоненты —

кандидат технических наук, профессор Островский Вячеслав Тимофеевич

доктор технических наук, профессор

ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный

аграрный университет»,

заведующий кафедрой землеустройства

и земельного кадастра

Ахмедов Аскар Джангир Оглы

кандидат технических наук, ФГБУ «Управление Кубаньмелиоводхоз», заместитель директора Якуба Сергей Николаевич

Ведущая организация -

Открытое акционерное общество проектно-изыскательский институт «Кубаньводпроекг» (г. Краснодар)

диссертационного совета

Ряднов Алексей Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Кубанский водохозяйственный комплекс включает целый ряд достаточно крупных мелиоративных водохранилищ - Варнавинское, Крюковское, Шапсугское, Шенджийское и др. Построенные в 50-е годы прошлого века, в период бурного развития мелиоративного и гидротехнического строительства, сооружения водохранилищ в соответствии с нормами имеют износ 80-90%. Такие водохозяйственные объекты необходимо изучить и дать рекомендации по реконструкции или консервации.

Первым водохранилищем, выведенным из эксплуатации в Краснодарском крае, является Шапсугское, опорожненное в 2002 г. В настоящее время реконструкция ITC ведется по проектам, согласованным государственной экспертизой. Однако в ложе водохранилища и по линейным границам гидротехнических сооружений не предусмотрено никаких технологических мероприятий по защите от прорастающей растительности. Под ее воздействием на вновь возводимых сооружениях происходит разрушение температурно-осадочных швов и каменной наброски.

В целом понятно, что ложе водохранилищ и основные ГТС после реконструкции необходимо подготовить к затоплению. Однако состояние этих объектов перед повторным затоплением кардинально отличается от первоначального запуска водохранилища в эксплуатацию.

Достаточно продолжительный период реконструкции сооружений вследствие больших объемов работ (V6em0Ha = 40 тыс. м3; Угрунта = 760 тыс. м ; L-ютины = 12 км), воздействие комплекса природных факторов, изменение гидрологического и гидрогеологического режимов создают условия для интенсивного зарастания влаголюбивой и древесной растительностью ложа опорожненного водохранилища и сооружений напорного фронта. Все это требует изучения особенностей таких объектов и разработки научно обоснованных технологических приемов, восстановления и защиты элементов сооружений от прорастающей растительности с учетом степени зарастания, видов растений, интенсивности и характера воздействия их на сооружения.

Степень разработанности. В настоящее время хорошо изучены вопросы расчета и строительства объектов водохозяйственного комплекса. Много научных трудов посвящено эксплуатации, ремонту и безопасности гидромелиоративных систем. В то же время ввиду износа многих водохранилищ и постепенного зарастания необходимо проведение реконструкции с использованием средств, предотвращающих развитие растительности на их элементах. Развитие растений нарушает целостность и ремонтопригодность сооружений уже на этапе строи-

тельства. Таким образом, в настоящее время способ защиты элементов мелиоративных водохранилищ от прорастающей растительности с использованием современных материалов является малоизученной темой.

Цель работы: разработка и исследование способа защиты элементов сооружений мелиоративных водохранилищ от прорастающей растительности и методики расчета возникающих напряжений для обоснования выбора геосинтетического материала, блокирующего развитие растений.

Задачи разработок и исследований:

- проведение натурных (полевых сезонно-годичных) исследований в ложе Шапсугского мелиоративного водохранилища;

- использование современных методов дистанционного зондирования земли для оценки степени и характера зарастания в предпусковой период;

- обоснование технологических схем и методов борьбы с негативным воздействием влаголюбивых растений в зоне переменного уровня и на отдельных элементах ГТС;

- разработка конструкции лабораторной установки и исследование воздействия растений на искусственную преграду;

- разработка методики расчета возникающих напряжений для обоснования выбора геосинтетического материала;

- производственные испытания способа борьбы с влаголюбивой растительностью.

Объект исследования. Опорожненное ложе и сооружения Шапсугского мелиоративного водохранилища, на которых происходит развитие влаголюбивой растительности, вызывающее нарушение их целостности.

Предмет исследования - естественный процесс воздействия влаголюбивой растительности, нарушающий целостность сооружений и протекающий се-зонно-годично в опорожненном водохранилище.

Методы исследований: в процессе выполнения исследований по теме диссертационной работы в натурных и лабораторных условиях применялись существующие стандартные методики.

Научная гипотеза - создание искусственных преград с помощью современных геосинтетических материалов позволит исключить нарушения целостности сооружений, связанные с прорастанием влаголюбивых растений на мелиоративных водохранилищах.

Научная новизна работы заключается:

- в комплексном подходе к обоснованию схем и технологических приемов подготовки водохранилища к запуску после реконструкции, учитывающем ре-

жимные исследования, конструктивные особенности ГТС и технологию их реконструкции, наличие современных композитных материалов;

- в разработке способа борьбы с вредоносной растительностью;

- в получении результатов лабораторных исследований и зависимостей расчета пригрузочных характеристик фунта;

- в разработке методики расчета выбора геосинтетического материала с учетом характера зарастания (вида растений) и плотности грунта.

Теоретическая и практическая значимость работы:

- получены результаты сезонно-годичных исследований ложа опорожненного мелиоративного водохранилища;

- разработан способ борьбы с влаголюбивой растительностью;

- установлены зависимости расчета пригрузочных характеристик грунта;

- разработана методика расчета возникающих напряжений для обоснования выбора геосинтетического материала;

- разработаны технологические приемы использования космической съемки в оценке степени и характера зарастания ложа водохранилища.

Положения, выносимые на защиту:

- проведение натурных (сезонно-годичных) исследований в ложе Шап-сугского водохранилища после его опорожнения;

- разработка способа борьбы с влаголюбивой растительностью;

- проведение лабораторных исследований воздействия растений на искусственную преграду из геосинтетического материала;

- установление теоретических зависимостей расчета оптимальной приг-рузки грунтом;

- разработка методики расчета возникающих напряжений для обоснования выбора геосинтетического материала, способного блокировать развитие растительности.

Реализация и внедрение результатов исследований. При реконструкции гидротехнических сооружений Шапсугского водохранилища для проведения исследований оборудованы опытные участки в соответствии с разработанными схемами и расчетами. Результаты исследований вошли в состав «Альбома типовых решений по применению геосинтетических материалов ООО «Гекса-нетканые материалы» в водохозяйственном строительстве».

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 5, 6, 7-й всероссийских конференциях молодых ученых (г. Краснодар, 2011, 2012, 2013); на 26-м пленарном межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Арзамас, 2011); на

Международной научно-практической конференции (г. Волгоград, 2012, 2013); на ежегодных научно-практических конференциях преподавателей по итогам НИР за 2010, 2011, 2012,2013 гг.

Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе в изданиях включенных в перечень ВАК - 4 научные работы. Также получен патент на изобретение и опубликован альбом типовых решений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 128 наименований, в том числе 9 публикаций зарубежных авторов, и приложений. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, включает 62 рисунка, 20 таблиц и приложения на 26 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель работы, научная новизна, практическая значимость и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние мелиоративных водохранилищ Краснодарского края и Республики Адыгея» выполнен анализ состояния сооружений водохозяйственного комплекса Кубани. Эти водохранилища построены в период интенсивного развития мелиоративного и гидротехнического строительства. В связи с этим их современное состояние, степень заиления и нарушения целостности, вызванные развитием растительности, примерно одинаковы.

С целью исключения аварий и чрезвычайных ситуаций первым из ряда мелиоративных водохранилищ Кубани выведено из эксплуатации Шапсугское. После опорожнения произошло естественное зарастание ложа и распространение растительности на реконструируемые сооружения. Мощная корневая система этих растений способствует нарушению целостности и вновь возводимых сооружений. Однако по ложу водохранилища и линейным границам гидротехнических сооружений никаких защитных мероприятий не предусмотрено.

В виду того, что актуальным является вопрос о скорой реконструкции других мелиоративных водохранилищ, существует необходимость технологического обоснования схем и приемов подготовки ложа водохранилищ к запуску после реконструкции основных гидротехнических сооружений; разработки, исследования и внедрения метода запуска граничных участков гидротехнических сооружений напорного фронта и зон переменного уровня.

Во второй главе «Обоснование возможности повторного ввода в эксплуатацию Шапсугского водохранилища» проанализирована возможность и целесообразность реконструкции гидроузла и повторного ввода его в эксплуатацию. При этом учитывалась вероятность возникновения ряда негативных социальных и экономических последствий, которые могут возникнуть в период реконструкции.

В случае прекращения работы Шапсугского водохранилища в системе водохозяйственного комплекса необходимо проведение ряда мероприятий для сохранения его основных функций. При полной ликвидации Шапсугского водохранилища следует выполнить различные инженерно-мелиоративные мероприятия, такие как реконструкция дамб обвалования рек Кубань и Протока, культурно-технические работы в ложе водохранилища и др. (рисунок 1).

на р. Кубани и р. Протоке Общая длина реконструируемых дамб обвалования составит около 600 км. Необходимость реконструкции этих дамб вызвана паводковыми расходами рек Шебш, Афипс, Убин, которые трансформировались водохранилищем до величины, безопасной для дамб обвалования. Выполненные расчеты показывают, что дополнительный паводковый расход по этим рекам составляет 290 м7с, а с учетом совпадения паводков по р. Кубани суммарный расход ниже р.Убина составит 1890 м3/с (вместо 1600 м3/с при действующем водохранилище).

Вариант реконструкции Шапсугского водохранилища с сохранением его регулирующей емкости и вводом в эксплуатацию включает реконструкцию земляной плотины, водосбросного сооружения и отводящего канала, водозабора - водовыпуска Афипской ОС, перенос автодороги с гребня плотины, строительство нового водосбросного сооружения.

Как показал анализ, в случае ликвидации водохранилища объем строительно-планировочных работ составляет 9475 тыс. м3, а при повторном запуске - 2065 тыс. м3. Сравнение вариантов показывает высокую эффективность сохранения регулирующей емкости Шапсугского водохранилища.

7

В третьей главе «Натурные исследования в ложе опорожненного Шап-сугского водохранилища» описаны натурные исследования состояния ложа Шапсугского водохранилища в процессе его реконструкции.

В начале исследований в декабре 2008 г. произведено фотографирование ложа Шапсугского водохранилища с применением малой авиации. Которое показало, что практически вся территория ложа заросла влаголюбивой растительностью. Для проведения натурных исследований были определены створы, охватывающие практически всю акваторию водохранилища (рисунок 2).

Рисунок 2 - Наблюдательные створы в акватории Шапсугского водохранилища В наблюдательных створах определялась степень зарастания, динамика уровня грунтовых вод, плотность донных отложений, а также оборудованы опытные площадки для натурных исследований и испытаний геотекстиля.

В результате анализа выполненных измерений в пределах опорожненной чаши водохранилища выявлено, что максимальная плотность растений тростника южного составила 120 шт/м2, осоки острой и камыша озерного - 92 шт/м2, тростника обыкновенного - 291 шт/м2, ивы - 1,92 шт/м2. Данные по произрастающим в опорожненном ложе Шапсугского водохранилища видам сведены в таблицу. Наиболее опасно на водохранилищах развитие тростника южного. Его прорастающие стебли вызывают деформации на отдельных элементах ГТС, а при повторном вводе водохранилища в эксплуатацию, может нанести значительный ущерб сооружениям.

Таблица - Характеристики влаголюбивых растений

Вид растительности Ср. диаметр, см Ср. длина, м Ср. кол-во. шт

Тростник южный 0,74 3,84 101,0

Осока острая, камыш озерный 1,25 2,75 85,22

Тростник 0,22 0,63 272,30

Ива 11,76 7,61 0,43

Для режимного наблюдения за колебаниями уровней грунтовых вод ложе водохранилища на пикетах 137, 165, 180 оборудованы наблюдательные шурфы и установлены мерные рейки с ценой деления 1 см. По результатам наблюдений построены графики колебания уровня грунтовых вод по годам. Наблюдения динамики уровня грунтовых вод позволили сделать заключение, что оптимальным периодом для проведения работ по расчистке ложа водохранилища в предпусковой период после реконструкции ГТС являются август, сентябрь и октябрь.

На основе анализа состава грунтов в ложе Шапсугского водохранилища определено, что отложения достаточно однотипны, в них преобладает тонкодисперсная составляющая (фракция < 0,005 мм), затем фракция тонкого алеврита (0,05-0,01 мм) и крупного пелита (0,01-0,005 мм). Проанализирована степень заиления за 50 лет. Определено, что заиление в южной части составило около 1 м, а в северной мощность слоя ила достигает до 2 м.

Применение современной методики дистанционного зондирования земли в изучении мелиоративного состояния ложа Шапсугского водохранилища позволило идентифицировать виды произрастающих растений и определить занимаемые ими площади (рисунок 3), с выделением подтопленных территорий, границ подпорных сооружений, а также проанализировать динамику развития естественных процессов в ложе объекта.

1- водоросли на поверхности воды;

2 - осока острая и камыш озерный;

3-тростник южный;

4 - древесная растительность;

5 - вейник наземный, мелкий тростник, аморфа кустарниковая

Рисунок 3 - Карта уточненных границ влаголюбивой растительности.

Космический снимок, комбинация "4.3.2"

В четвертой главе «Обоснование нового способа борьбы с влаголюбивой растительностью. Разработка методики расчета для выбора геосинтетического материала» проанализированы существующие способы борьбы с влаголюбивой растительностью и описан разработанный автором новый способ, предотвращающий развитие растений, нарушающих целостность сооружений.

Сущность способа заключается в покрытии подверженных зарастанию участков геосинтетическим материалом с пригрузкой грунтом.

Укладка геотекстиля, пригруженного грунтом, угнетает развитие растений, создавая преграду для их роста. С учетом упругих свойств материала и формализованной схемы воздействия на него прорастающего растения составлена математическая модель описания процесса. В модели рассматривается за-гружение бесконечной полосы геотекстиля одной вертикальной силой и распределение по поверхности полосы нагрузкой. При возрастании силы от нулевого значения до величины Р (в период развития стебля растения) оболочка отрывается от основания (рисунок 4).

Геотекстиль

ч

д=согте1 Грунт

I I / \ /

; I. !! I ) ] ■ ■ I I Г ] I Г1;. Л ; ;

: /// / /// /// /П ///1 Ш /// / / Ш Ш

К / Упругое |р

: основание

Рисунок 4 — Исходное состояние (а) и деформированное состояние (б) геотекстиля

Обозначая точки соприкосновения оболочки и основания как О, получаем усилие Ш в оболочке, которое направлено параллельно касательной к поверхности и в точках О - горизонтально (рисунок 5). &

Полость

q=const

мт=

° 1о(Х0) 'Р У о

Рисунок 5 — Расчетная схема возникающей полости

Для выделенного круглого элемента из рассматриваемой оболочки (рисунок 6) составлено уравнение равновесия (1). На гранях элемента возникают искомые напряжения о„, и а,.

• (у ш

' ' пвтаатя!

... • н ¡ЫхУ

аГ

от

V Л

■ ста,-

Ж Р

-■■■'■•ог

Рисунок 6 - Возникающие в выделенном .элементе напряжения

Отсюда радиус полости

1о

где: Р - давление стебля растения на геосинтетический материал; Я - вес грунта воздействующего на площадку в 1 м*. Меридиональное напряжение определяется по формуле (3):

ат- ее ,

где

Л1

е = — .

¡0

(2)

(3)

(4)

1о — хо ; Л1 — разница между длиной хо по горизонтали и по кривой в поднятом состоянии; Е - модуль упругости (модуль Юнга).

Соответственно через уравнение Лапласа находим окружное напряжение О^ (уравнение 5):

Рт

)

(5)

Проведены исследования для определения силы воздействия прорастающих стеблей тростника южного (Р) на геотекстиль. При этом испытывались образцы растений в различных фазах развития. Длина стеблей составила 4, 7, 10 см. Сила давления одного стебля определялась по стандартным методам статистической обработки.

На рисунке 7 приведен график дифференциальной функции распределения сминания стеблей для 1| = 4±0,5см.

1 <р(р>

0,00

0,20 0,40 0,00 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40

-•*■■■ 1~гюрК1уЛЯТЯГЗКЖвЯ1Ц№Я11Й —2-ИО фунКфШ ПОрмагеЫвГОраСЯреДОМЯКЯ р Ад

Рисунок 7 - График дифференциальной функции распределения сминания стеблей 11 = 4±0,5см (1 - по результатам испытаний, 2 - по функции нормального распределения)

Соответственно графикам получены формулы функции нормального распределения для переменной величины длины / прорастающего стебля. Также введен коэффициент запаса для учета увеличения силы воздействия влаголюбивой растительности на геотекстиль. Коэффициент принят равным 1,25, это наиболее употребляемый максимальный коэффициент запаса в гидротехническом строительстве. Соответственно для значений при величинах /ь /2, /3, максимальное теоретическое давление (давление одного стебля) составит: ^макс. теор I = 3,00 Па; Рмакс хеор 2 = 5,53 Па; Рмакс. теор 3 = 7,49 Па.

При максимальной плотности тростника южного в ложе Шапсугского водохранилища, равной 120 шт/м2, давление на геосинтетический материал составит для Р„акс. теор. 1 = 360,0 Па/м2; ДЛЯ Рмакс. теор. 2 = 663,0 Па/м2; Рмакс. теор. 3 = 898,5 Па/м2.

С целью определения оптимальных характеристик пригрузки грунтом разработана модель установки, с помощью которой осуществлены лабораторные исследования воздействия растительности на геосинтетический материал (рисунок 8). В процессе исследований использовались отобранные в ложе водохранилища грунты с различной плотностью - от 1,41 до 1,75 т/м3.

Рисунок 8 — Лабораторная установка

Задача проведения эксперимента - определить вертикальное смещение системы материал—грунт при фиксированных значениях нагрузки (вычисленных значениях давления стебля растения Р). В лабораторных условиях £лаб.уст=0,09м2, и стеблей равно 11 шт, значение Р „агрУзки для 11 стеблей составило ^нагр.^ 33,0 Па/8лабуст; Рнагр.2= 60,8 Па / 8лабуст; Лшр.з= 83,4 Па/ 8ла5уст.

Грунт укладывается в центральный элемент установки с величинами 2; 4; 6; 8 и 10 см. По результатам испытаний на лабораторной установке построены графики (рисунок 9). Они характеризуют высоту вертикального смещения системы материал - грунт при воздействии на нее заданной величины силы давления прорастающих стеблей ( Р, 2,з)-

¡1 СМЙЦ; СИСТ..

Грунт выработки N31 (99)

При Р: у - -0,05.x* - 0,05х + 0,6 При К у - -0,031 х- + 0,177х + 0.575 При К у - -0,05 х2 * 0.1 <>х * 1.9

Верхняя граница I /йрй'фузкй фумтом "7.....1

р « 33,0 Пз

Я =60,8 Па

ш

1ез « пригр,

грунтом, мм

Грунт выработки N=5 (Е 50651)

" |пра>~ >> -ЧЫН8*- - ЭД»7.* •«(Ш^ у» ■ 032х * 3,6 1 При ь У ■■■■■■ <УЙ I *г - «УЙЯх + 5чШ

Верхняя граница /пригрузк« грунтом

Р = 33,0 Па

Р * 60,6 Па

Р

Рисунок 9 - Графики вертикального смещения системы материал-грунт выработки X» 1, 5 у- высота вертикального смещения системы: х - величина пригрузки грунтом

В результате анализа графиков выявлено, что оптимальная величина пригрузки геосинтетического материала грунтом в зависимости от его плотности и вида влаголюбивого растения составляет от 5 до 8 см.

Систематизировав результаты комплексных натурных исследований ложа Шапсугского мелиоративного водохранилища, лабораторных исследований взаимодействия системы материал-грунт при воздействии растений и результатов исследований на лабораторной установке разработана методика расчета возникающих напряжений для обосования выбора геосинтетического матриала, защищающего элементы мелиоративных водохранилищ от прорастающей растительности.

Выполненные по методике расчеты показали, что возникающие напряжения при воздействии стебля тростника южного на геосинтетический материал, пригруженный грунтом, составили ат= 271,56 Па и аг= 1348,39 Па, при прочности до разрыва, равной 4700 Па.

В пятой главе «Производственные испытания способа борьбы с влаголюбивой растительностью при реконструкции сооружений Шапсугского водохранилища» осуществлена оценка происходящих нарушений целостности вновь возводимых сооружений во время реконструкции водохранилища. Для предотвращения отрицательного воздействия растений на элементы сооружений разработана конструктивная схема укрепления температурно-осадочных швов, каменной наброски и зон переменного уровня с применением термоскрепленного геотекстиля (рисунок 10).

Рисунок 10 - Крепление верхового откоса. Схема укладки геотекстиля

При реконструкции сооружений Шапсугского водохранилища оборудованы опытные участки плотины, на которых осуществлено укрепление температурно-осадочных швов (ГЖ131) и каменной наброски (ПК133).

В подверженных зарастанию зонах ложа Шапсугского водохранилища, согласно разработанному способу в закрепленных створах водохранилища с учетом требований лабораторных исследований оборудованы опытные площадки, на которых использовался геотекстиль. Спустя год на этих площадках с

уложенным геотекстилем с пригрузкой грунтом развития тростника южного практически не наблюдалось.

Оценка эффективности инвестиционного проекта реконструкции Шап-сугского водохранилища показала, что срок окупаемости с учетом срока строительства и проведении дополнительных мероприятий, защищающих элементы мелиоративных водохранилищ, составляет 14 лет, что является вполне приемлемым для инвестиционных проектов, имеющих экологическую и социальную направленность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведено комплексное изучение состояния ложа опорожненного Шапсугского мелиоративного водохранилища. В результате натурных исследований выявлено, что практически вся территория ложа заросла влаголюбивой растительностью, а наиболее опасным растением, нарушающим целостность сооружений является тростник южный. Его максимальная плотность достигает 120 шт/м2, средняя - 101 шт/м2. Определено, что донные отложения по гранулометрическому составу однотипны, а возрастание отметок дна за период эксплуатации составило в среднем 1,5 м. Анализ динамики уровня грунтовых вод позволил сделать заключение, что наиболее благоприятным периодом для проведения работ по расчистке ложа и подготовке его к реконструкции, являются август, сентябрь и октябрь.

2. Применение современной методики дистанционного зондирования земли в изучении мелиоративного состояния ложа Шапсугского водохранилища позволило идентифицировать виды произрастающих растений, определить занимаемую ими площадь, с выделением подтопленных территорий, границ подпорных сооружений.

3. В процессе выполнения исследовательских работ с целью снижения и исключения отрицательного воздействия прорастающей растительности в ложе Шапсугского водохранилища, на контактных участках ГТС в зоне переменного уровня разработан способ борьбы с влаголюбивой растительностью (патент 1Ш № 2493320, МПК Е 02 В 15/00).

4. Выполнено моделирование воздействия растения на преграду из геосинтетического материала. Получены характеристики давления стеблей тростника южного как наиболее вредоносного растения. Сила воздействия одного стебля (/'макс теор) при различной длине образцов (/ = 4-10 см) составила от 3,00 до 7,49 Па. При максимальной плотности стеблей давление Рмакс.теор составило от 360,0 до 898,5 Па/м2.

5. В результате лабораторных исследований воздействия растений на искусственную преграду в виде пригруженного фунтом геосинтетического материала получены математические зависимости, характеризующие величину вертикального смещения системы материал-грунт (для грунтов плотностью от 1,41 до 1,75 т/м3).

6. Разработана методика расчета возникающих напряжений для обоснования выбора типа и технических характеристик геосинтетического материала. Напряжения при воздействии стебля тростника южного на геосинтетический материал пригруженный грунтом составили ат = 271,56 Паио,= 1348,39 Па при прочности до разрыва, равной 4700 Па.

7. Выполнено внедрение результатов работы в производство: согласно разработанной конструктивной схеме укладки геосинтетического материала, защищающего элементы Шапсугского мелиоративного водохранилища, оборудованы опытные участки плотины, на которых с помощью разработанного способа осуществлено укрепление тем пературно-осадочных швов и каменной наброски.

Рекомендации производству

В процессе строительства и реконструкции мелиоративных водохранилищ рекомендуется применять современные геосинтетические материалы для защиты их элементов от прорастающей растительности. Разработанная методика позволяет выбрать тип и технические характеристики геосинтетического материала.

Перспективы дальнейшей разработки темы

На большинстве водохозяйственных объектов влаголюбивая растительность отрицательно воздействует на элементы сооружений. Рассматриваемая тема и проблемы защиты элементов сооружений геосинтетическими материалами являются весьма актуальными и требуют дальнейшего изучения и углубления.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ:

1. Кирсанов, А. А. Инженерно-мелиоративный способ реконструкции Шапсугского водохранилища / А. А. Кирсанов // Науч. журн. КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - № 08 (82). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/08/pdf/38.pdf

2. Кирсанов, А. А. Лабораторные испытания геосинтетических материалов / А. А. Кирсанов // Науч. журн. КубГАУ [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 07 (091). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/рсИ784.рс^

3. Кирсанов, А. А. Изучение жесткости прорастающих стеблей тростника южного /А. А. Кирсанов// Науч. журн. КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 07 (091). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/pdf/85.pdf

4. Шишкин, В. О. Оценка эффективности инвестиционного проекта реконструкции Шапсугского водохранилища /В. О. Шишкин, А. А. Кирсанов// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: КубГАУ, 2014. -№3 (48).-С. 189-194.

патентах:

5. Пат. 2493320 Российская Федерация, МПК Е02В 15/00. Способ борьбы с зарастанием болотной растительностью водоемов в период их эксплуатации/ В. Т. Островский, А. А. Кирсанов (РФ); заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кубанский Государственный аграрный университет». - 2012107488/13; Заявл. 28.02.2012; Опубл. 20.09.2013; Бюл. № 26. - 8 с.

в других научных изданиях:

6. Кирсанов, А. А. Результаты натурных исследований в ложе Шапсугского водохранилища / А.А. Кирсанов // Университет: наука, идеи и решения (научный журнал)№1/2010. Краснодар: КубГАУ 2010.-С. 164-165.

7. Островский, В. Т. Натурные исследования ложа Шапсугского водохранилища / В. Т. Островский, А. А. Кирсанов // Проблемы мелиорации земель и воспроизводства почвенного плодородия: материалы (тез.) 3-й Междунар. науч. — практ. конф. (г.Краснодар, 20-22 октября 2010 г.) — Краснодар, 2010. - С. 177-179.

8. Кирсанов, А. А. Заиление водохранилищ степной зоны /А.А. Кирсанов// Материалы V Всерос. науч. - практ. конф. молодых ученых. - Краснодар, 22-24 ноября 2011г. Краснодар, 2011. - С. 498-500.

9. Кирсанов, А. А. Применение современных геосинтетических материалов в мелиорации водохранилищ степной зоны / А. А. Кирсанов // XXVI пленар. межвуз. координац. совещ. по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов: сб. Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова; Арзамас, гос. пед. ин—т им. А.П.Гайдара. - М,-Арзамас: АГПИ2011. - С. 129-130.

10. Малышевский, В. А. Применение технологии дистанционного зондирования земли в изучении мелиоративного состояния ложа Шапсугского водо-

хранилища / В. А. Малышевский, А. А. Кирсанов // Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем: материалы Междунар. науч. -практ. конф. Т. 1. — Волгоград: Волгоград. ГАУ, 2012. - С. 264—267.

11. Островский, В. Т. Использование космической информации для изучения видов болотной растительности в Шапсугском водохранилищ / В. Т. Островский, Л. Б. Зотова, А. А. Кирсанов // Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем: материалы Междунар. науч. - практ. конф. Т. 1. — Волгоград: Волгоград. ГАУ, 2012. - С. 273-277.

12. Островский, В. Т. Шапсугское водохранилище, эксплуатация, причины ликвидации и проблемы его ввода в водохозяйственный комплекс. /В. Т. Островский, А. А. Кирсанов// Управление водными ресурсами: рациональное использование, охрана и безопасность: материалы науч. практ. конф., посвящ. 50-летию Кубанского бассейнового водного управления. - Краснодар, 2012. - С. 87-90.

13. Кирсанов, А. А. Способ борьбы с болотной растительностью на сооружениях Шапсугского водохранилища /А. А. Кирсанов// Интеграция науки и производства — стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО: материалы Междунар. науч. - практ. конф., посвящ. 70-летию Победы в Сталинградской битве: Волгоград ЗОянваря —1 февраля 2013г. Т. 3. - Волгоград: Волгоград. ГАУ, 2013. - С. 297-299.

14. Кирсанов, А. А. Динамика уровня грунтовых вод в ложе Шапсугского водохранилища /А. А. Кирсанов// Интеграция науки и производства - стратегия устойчивого развития АПК России в ВТО: материалы Междунар. науч. - практ. конф. посвящ. 70-летию Победы в Сталинградской битве: Волгоград 30 янва-ря-1 февраля 2013 г. Т. 3. - Волгоград: Волгоград. ГАУ, 2013. — С. 300-303.

15. Кирсанов, А. А. Разработка технологических приемов очистки ложа Шапсугского водохранилища от влаголюбивой растительности /А.А. Кирсанов// Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы VI Все-рос. науч. — практ. конф. молодых ученых. Краснодар, 2013. - С. 394-396.

Кирсанов Алексей Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЛИОРАТИВНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ОТ ПРОРАСТАЮЩЕЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

В авторской редакции

Подписано в печать 13.10.2014г. Формат 60x84 1Л6.

Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 331. ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.