способ защиты грунтов от эрозии

Формула изобретения

1. Способ защиты грунтов от эрозии, включающий приготовление водного раствора поливинилового спирта и нанесение его на поверхность грунта, отличающийся тем, что в грунт предварительно вносят влагосорбент, в качестве которого используют порошок бентонитовой глины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в поверхностный слой грунта вносят семена многолетних трав, удобрения и гуматы в виде смеси с порошком бентонитовой глины.

3. Способ защиты грунтов от эрозии, включающий приготовление водного раствора поливинилового спирта и нанесение его на поверхность грунта, отличающийся тем, что в грунт предварительно вносят влагосорбент, в качестве которого используют порошок бентонитовой глины, причем водный раствор поливинилового спирта наносят на поверхность грунта во вспененном виде.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и охране окружающей среды, в частности к технологии инженерно-биологической защиты земляных сооружений от дефляции, переувлажнения и оплывания, оврагообразования и других процессов ветровой и водной эрозии, а также к способам рекультивации нарушенных ландшафтов - песчаных карьеров и эродированных склонов.

Известен состав и способ для создания профилактического покрытия против эрозии песчаного субстрата, состоящий во внесении в субстрат отходов нефтеперерабатывающей промышленности [1, 2]. Его недостатком является повышение общего уровня экологического загрязнения территории, так как отходы нефтепереработки токсичны.

Известен также способ создания профилактического покрытия против ветровой и водной эрозии (прототип), включающий приготовление водного раствора поливинилового спирта, внесение его в поверхностный слой песчаного грунта и обезвоживание полимерсодержащего слоя за счет его замораживания [3, 4].

Недостатком этого способа является ограниченный период его применения, так как замораживание предполагается лишь в начале зимы, а период положительных температур воздуха исключается. Кроме того, при гелеобразовании на поверхности песчаного субстрата скапливается большая доля внесенного в грунт полимера с формированием пленки. Это обстоятельство ограничивает срок действия профилактического покрытия, так как полимер не достаточно устойчив к световому воздействию и со временем разлагается. Возможно также, при некоторой передозировке, образование плотной корки полимера на поверхности, которая будет препятствовать росту растений.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение времени реализации способа на период положительных температур воздуха, снижение его зависимости от погодных условий, продление срока действия и расширение области его применения на поверхности грунтов с различной крутизной.

Цель достигается тем, что, в варианте 1 используется способ защиты грунта от эрозии, при котором готовят водный раствор поливинилового спирта (ПВС) и наносят его на поверхность грунта, отличающийся тем, что в грунт предварительно вносят влаго-сорбент, в качестве которого используют порошок бентонитовой глины. В смеси с порошком глины вносят семена многолетних трав, удобрения и гуматы. В варианте 2 так же в поверхностный слой грунта предварительно вносят влаго-сорбент (бентонитовую глину), семена многолетних трав, удобрения и гуматы, а водный раствор поливинилового спирта наносят на закрепляемую поверхность грунта во вспененном виде.

Раствор полимера во вспененном виде легко удерживается на крутом склоне грунта, не стекает вниз и постепенно впитывается в верхний слой минерального субстрата, что расширяет область применения способа на склонах разной крутизны и повышает его эффективность.

В обработанном песчаном субстрате избыток воды из раствора ПВС идет на набухание бенто-порошка. Это происходит за счет высокой адсорбционной активности бентонитовой глины, так как ее активная удельная поверхность достигает 800-900 м²/г. Концентрация раствора полимера в песчаном субстрате повышается до критического уровня и он переходит в гелеобразное состояние, формируя пространственную пленочную структуру. Такая структура связывает частицы грунта и защищает его от водной и ветровой эрозии.

Распределение полимера в минеральном субстрате подчиняется распределению в нем сорбента. Поэтому, управляя распределением порошка бентонитовой глины в объеме закрепляемого песчаного субстрата, можно формировать заданную полимерно-песчаную структуру. Эта технология практически не зависит от погодных условий, так как для гелеобразования и закрепления песчаного субстрата не требуется отрицательная температура воздуха или сухая погода.

При этом бентонитовая глина, состоящая в основном из минералов группы монтмориллонита, является в данном случае еще и ценным почвообразующим компонентом. Внесение в состав мелиоранта семян многолетних растений, удобрений и гуматов позволяет создавать на защищаемой поверхности сплошной дерновый слой и продлевать, в отличие от прототипа, действие профилактического покрытия практически на неограниченное время.

Пример 1. Порошок бентонитовой глины вносят на поверхность песчаного субстрата с расходом 100-500 г/м². Затем его перемешивают в слое глубиной 3-5 см, укатывают и поливают 0,25-2,0% раствором ПВС. Этим достигается равномерное закрепление песчаного субстрата.

Пример 2. Порошок бентонитовой глины 100-500 г вносят на каждый квадратный метр поверхности песчаного субстрата, засыпая в предварительно сделанные борозды, направленные вдоль склона. Затем поверхность укатывают и поливают 0,25-2,0% раствором ПВС. Таким образом, формируется бороздовое закрепление, которое препятствует локализации поверхностного стока, снижая его эрозионную активность.

Пример 3. На каждый квадратный метр поверхности песчаного субстрата в его верхний 3-5 см слой вносят сухую смесь, состоящую из порошка бентонитовой глины 100-500 г, семян многолетних трав 20-60 г, минеральных удобрений 20-60 г и гуматов 50-100 г. Затем поверхность откоса укатывают и методом дождевания или полива из расчета 10 л/м² на нее наносят 0,25-2,0% водный раствор поливинилового спирта. Применение растений-рекультивантов позволяет продлить действие профилактического покрытия на неограниченный срок.

Пример 4. Порошок бентонитовой глины вносят на поверхность песчаного субстрата с расходом 100-500 г/м². Затем его перемешивают в слое глубиной 3-5 см, укатывают и поливают 0,25-2,0% раствором ПВС. При этом водный раствор поливинилового спирта наносят во вспененном виде. Этим достигается удержание раствора ПВС на поверхности крутого откоса до завершения его впитывания в песчаный субстрат, что расширяет область применения способа.

В первые часы после нанесения профилактического покрытия, функцию противоэрозионной защиты выполняет образовавшийся гель полимера. Затем, через 3-4 недели, за счет всхода и укоренения многолетних растений, защита от эрозии усиливается. Она продлевается практически на неограниченный срок по причине образования сплошного дернового слоя.

Ускоренному формированию дерна способствуют благоприятные термовлажностные условия, которые создаются внесением бенто-порошка и пропиткой песчаного субстрата раствором поливинилового спирта. Это подтверждается, в частности, появлением повышенного содержания влаги под профилактическим покрытием, что видно на зависимости влажности песка от глубины и концентрации раствора полимера (см. чертеж).

Таким образом, повышается надежность способа, расширяется время реализации его на период положительных температур воздуха и область его применения на склоны различной крутизны, снижается зависимость от погодных условий и увеличивается срок действия.

Источники информации

1. SU 865888, С 09 К 17/00, А 01 В 13/16. Бюл. №35 от 23.09.81.

2. Ананенков А.Г., Ставкин Г.П., Лобастова С.А., Хабибуллин И.Л. Экологические основы землепользования при освоении и разработке газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера / М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2000, 316 с.

3. SU 1790593 A3, С 09 К 17/00. Бюл. №3 от 23.01.93.

4. Чеверев В.Г. Техническая мелиорация грунтов криолитозоны водным раствором полимера. Материалы 1 конференции геокриологов России. М.: Изд-во МГУ, 1996. Кн.3. С.178-188.