СТО Газпром 2-1.19-199-2008

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-1.19-199-2008

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТО Газпром 2-1.19-199-2008

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Информационно-рекламный центр газовой промышленности»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ»

РАСЧЕТНЫЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ, ОПАСНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЯ МЕР ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА И ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА СКЛОНАХ В УСЛОВИЯХ АКТИВИЗАЦИИ НЕГАТИВНЫХ СКЛОНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЙОНАХ ОСВОЕНИЯ ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

СТО Газпром 2-1.19-199-2008

Дата введения - 2008-08-15

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН

Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»

 

2 ВНЕСЕН

Департаментом по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»

 

3 УТВЕРЖДЕН

Распоряжением ОАО «Газпром» от 29 января 2008 г. № 12

И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

с 15 августа 2008 г.

 

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

Содержание

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Оценка состояния почвенно-растительного покрова и степени техногенных воздействий на территориях освоения газовых месторождений Крайнего Севера

4.1 Оценка фонового и прогнозного состояния почвенно-растительного покрова

4.2 Оценка воздействия основных объектов газодобывающего комплекса на почвенно-растительный покров

4.3 Особенности эрозии почвенно-растительного покрова тундры

5 Оценка противоэрозионной устойчивости почвенно-растительного покрова тундры

5.1 Определение эродирующей способности поверхностного стока

5.2 Определение показателей противоэрозионной стойкости тундровых почвогрунтов

5.3 Оценка опасности эрозии почвенно-растительного покрова тундры

6 Определение гидрологических параметров дождевого и талого стока

6.1 Определение расчетных значений максимальных расходов воды и слоев стока при отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений

6.2 Определение коэффициентов стока дождевых паводков в теплый период года на водотоках разных размеров

6.3 Определение сборных коэффициентов дождевого стока и максимальных суточных слоев дождевого стока

7 Основные показатели и критерии оптимизации противоэрозионных мероприятий

8 Методы определения исходных характеристик состояния тундровых почвогрунтов

Приложение А (справочное)

Приложение Б (справочное)

Приложение В (рекомендуемое)

Библиография

 

Введение

Настоящий стандарт разработан в соответствии с пунктом 6.1 «Разработка технологий, технических средств и организационных мероприятий, направленных на повышение экологической, промышленной и антитеррористической безопасности производственного комплекса Общества» «Приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2006-2010 гг.».

Настоящий стандарт направлен на предотвращение негативных воздействий на почвенно-растительный покров при освоении газовых месторождений Крайнего Севера. На основе анализа материалов многолетних исследований почвенно-растительного покрова районов освоения месторождений углеводородов Крайнего Севера разработана методическая основа определения степени опасности развития водно-эрозионных процессов, обоснованы основные критерии оптимизации противоэрозионных мероприятий.

Стандарт разработан авторским коллективом в составе: к.т.н. Г.С. Акопова, д.г.н. А.В. Баранов, К.Л. Унанян, Я.В. Малич, Е.В. Дорохова (лаборатория защиты окружающей среды ООО «ВНИИГАЗ»), д.г.н. Н.Н. Бобровицкая, к.т.н. О.Б. Воскресенский (ГУ «ГГИ»), д.г.н. В.Я. Григорьев (МГУ им. М.В. Ломоносова).

1 Область применения

Настоящий стандарт предназначен для использования в дочерних обществах и организациях ОАО «Газпром» при планировании и проектировании мероприятий по предотвращению негативных воздействий на почвенно-растительный покров.

Положения настоящего стандарта применяются при оценке противоэрозионной устойчивости почвенно-растительного покрова к различным видам механических воздействий, расчете потенциальной опасности развития водно-эрозионных склоновых процессов, оптимизации мер их предупреждения и защиты промысловых объектов месторождений Крайнего Севера.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

СТО Газпром РД 1.13-153-2005 Методика расчета разрушения дождевым и талым стоком отсыпных сооружений при обустройстве и эксплуатации газовых месторождений Крайнего Севера.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочного стандарта по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение настоящего стандарта, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте установлены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 водная эрозия почвы: Процесс разрушения почвенного покрова талым и дождевым стоком и сноса его частиц потоками воды.

3.2 гидравлический радиус потока: Гидравлическая характеристика поперечного сечения потока жидкости, выражаемая отношением площади этого сечения к его смоченному периметру (т. е. к той части периметра, по которой происходит соприкосновение потока с твердыми стенками).

3.3 донная скорость потока: Скорость потока на средней высоте выступов шероховатости (неровностей) дна его русла.

3.4 донная размывающая скорость для почвогрунтов: Донная скорость потока, при которой наблюдается интенсивный и непрекращающийся отрыв и перенос частиц (агрегатов) почвогрунта.

3.5 донная неразмывающая скорость для почвогрунта: Донная скорость потока, при которой не наблюдается отрыв и перенос отдельных частиц (агрегатов) почвогрунта.

3.6 допустимая скорость потока: Величина скорости потока меньше донной размывающей скорости.

3.7 допустимые (по условию неразмываемости почвогрунта) расход воды и уклон русла потока: Соответственно расход и уклон, при которых донная скорость потока равна донной неразмывающей скорости потока для почвогрунта.

3.8 овражная эрозия: Рельефообразующий процесс, осуществляемый мощными потоками талых и дождевых вод, в результате которого возникают отрицательные линейные формы на поверхности склонов.

3.9 плоскостная эрозия: Процесс смыва частиц почвенно-растительного покрова со склона сплошным потоком талых и дождевых вод.

3.10 противоэрозионная стойкость почвогрунта: Способность его оказывать сопротивление размывающему и смывающему действию водных потоков.

3.11 противоэрозионные свойства почвогрунта: Свойства, обуславливающие его противоэрозионную стойкость.

3.12 почвогрунт: Минеральный грунт с признаками развитого или начального почвообразования.

3.13 размывающая способность потока: Способность его отрывать и переносить частицы (агрегаты) почвогрунта.

3.14 сток воды: Количество воды, стекающей с данного участка суши (водосбора) за некоторое время (сутки, месяц, год или любой иной промежуток времени).

3.15 струйчатая эрозия: Процесс размыва и выноса частиц почвенно-растительного покрова со склона по системе мелких ручейков, сформировавшихся в период снеготаяния и выпадения дождей.

3.16 транспортирующая (смывающая) способность потока: Предельный расход наносов, который способен транспортировать водный поток.

3.17 эродирующая способность потока: Энергетическая характеристика воздействия водного потока на почвогрунт.

4 Оценка состояния почвенно-растительного покрова и степени техногенных воздействий на территориях освоения газовых месторождений Крайнего Севера

4.1 Оценка фонового и прогнозного состояния почвенно-растительного покрова

Для оценки состояний почвенно-растительного покрова территорий освоения газовых месторождений Крайнего Севера используют картографические и табличные материалы, приведенные в публикациях [1 - 3]. По таблице А.1(приложение А) определяют характеристики фонового состояния почвенно-растительного покрова.

4.2 Оценка воздействия основных объектов газодобывающего комплекса на почвенно-растительный покров

4.2.1 Степень техногенных воздействий на почвенно-растительный покров определяют на основе результатов экологических исследований в осваиваемых районах криолитозоны в соответствии с публикациями [4], [5].

4.2.2 Основные техногенные воздействия на почвенно-растительный покров в процессе обустройства газовых месторождений связаны:

- с частичным уничтожением растительности в результате проезда транспорта, уплотнением и частичным разрывом тундрового войлока;

- снятием растительного покрова, удалением верхних органогенных горизонтов почвы, нарушением микрорельефа (планировка территории);

- погребением естественного почвенно-растительного покрова в результате навалов, сооружения отсыпок и др.;

- механическим нарушением всего почвенного профиля при экскавации и переотложении грунта.

4.2.3 Основные виды нарушений почвенно-растительного покрова и сопутствующие им эрозионные процессы определяют по таблице Б. 1 (приложение Б).

4.3 Особенности эрозии почвенно-растительного покрова тундры

Основными особенностями эрозионных процессов при антропогенном нарушении почвенно-растительного покрова являются:

- малая мощность органогенного слоя и резкое уменьшение по глубине противоэрозионной стойкости тундровых почвогрунтов;

- постоянное увеличение площади тундры, лишенной растительного покрова и органогенного слоя почвы, защищающего ее от всех видов эрозии;

- формирование на склонах с нарушенным почвенно-растительным покровом и с нерегулируемым микрорельефом при талом и дождевом стоке дендровидной сети эрозионных борозд;

- три звена ручейковой сети с преобладающими соответственно типами смыва (размыва): плоскостной (мелкоструйчатый); бороздчатый (мелкоручейковый); линейный (крупно-ручейковый) в пределах каждого водосбора.

5 Оценка противоэрозионной устойчивости почвенно-растительного покрова тундры

5.1 Определение эродирующей способности поверхностного стока

5.1.1 Основными показателями эродирующей способности поверхностного стока являются величины средней V, м/с, и донной VД, м/с, скоростей потока.

5.1.2 Донную скорость стекающего слоя воды в створе при плоскостном (мелкоструйном) поверхностном стоке вычисляют по формуле

,                                        (5.1)

где J -

тангенс угла наклона дна;

m1 -

коэффициент, учитывающий характер микрорельефа (ровный - m1= 1, слабовыраженный - m1= 2, сильновыраженный - m1= 3);

a -

коэффициент стока (значения приведены в таблице 6.3);

x -

длина участка склона, м;

no -

коэффициент шероховатости (по Маннингу) (при эрозии почвогрунта плоскостной (мелкоструйчатой) no » 0,047 · d0,17, где d0,17- см. формулу 5.4, мелкоручейковой (бороздчатой) - no » 0,02¸0,04, крупноручейковой (линейной) - n » 0,08¸0,12);

r -

интенсивность дождя, м3/с, вычисляют по формуле

,                                                           (5.2)

где ТД -

длительность дождя, с (определяется экспериментально или по данным ближайших метеостанций).

5.1.3 В отдельных малых и крупных ручейках с размываемым руслом и относительно ровным дном VVД и глубину (гидравлический радиус) R, м, вычисляют по формулам:

,                                                    (5.3)

,                                               (5.4)

,                                                  (5.5)

где qС -

расход стока (воды), м3/с;

nм =

no (см. описание к формуле (5.1));

d -

средневзвешенный диаметр частиц (агрегатов), слагающих дно водотоков, м (в случае отсутствия экспериментальных определений d его значения для талых водонасыщенных тундровых почвогрунтов устанавливают по их гранулометрическому составу: супесь - 0,3 мм; легкий суглинок - 0,5 мм; средний суглинок - 1,5 мм; тяжелый суглинок - 3,0 мм; глина - 4,0 мм).

При известных величинах dnм формулу (5.4) приводят к более простым видам:

- для турбулентного режима течения

,                                                        (5.6)

- для переходного режима течения

.                                                       (5.7)

5.2 Определение показателей противоэрозионной стойкости тундровых почвогрунтов

5.2.1 Основными количественными показателями противоэрозионной стойкости почвогрунтов являются величины неразмывающих VДН, м/с, и размывающих VДР, м/с, донных скоростей потока.

5.2.1.1 Для несвязных водонасыщенных почвогрунтов при их плотности менее 1,3 т/мVДР вычисляют по формуле

,                                                                 (5.8)

где А -

коэффициент для почвогрунтов (при талом стоке с порозностью агрегатов Р = 0,3¸0,5 А = 2,6, с Р = 0,1¸0,3 А = 3,5; при дождевом стоке А уменьшают в 1,3 раза).

При плотности грунтов выше 1,3 т/м3 и наличии корней растений величину VДР, для связных почвогрунтов вычисляют по формуле

,                                                         (5.9)

где т2 -

коэффициент, учитывающий скрепляющее действие живых корней растений (диаметром менее 1 мм) (см. рисунок В. 1 приложения В);

k1 -

параметр, учитывающий влияние на VДР сцепления, обусловленного межагрегатными силами при разной плотности грунта, определяют по рисунку В.2 (приложение В);

dот -

средний размер отрываемых потоком агрегатов при VД = VДР (для несвязных почвогрунтов dот принимают равным d; для связных - dот = 3,3·10-2С), м;

С -

общее сцепление почвогрунтов, определяемое в соответствии с публикацией [6].

Для графического определения VДР применяют номограмму, приведенную на рисунке В.3 (приложение В).

5.2.1.2 Экспертные величины VДР связных грунтов в зависимости от гранулометрического состава и их плотности устанавливают по рисунку В.4 (приложение В). При наличии корней растений установленные величины VДРувеличивают в  раза.

5.2.1.3 Для приближенной оценки противоэрозионной стойкости верхнего слоя тундровых почвогрунтов с разной степенью задернения используют количество растительных остатков Rр, г в 100 см3, в поверхностном слое 0 - 5 см. Приближенные значения VД, для задернованных тундровых почвогрунтов плотностью менее 1,3 т/м3 определяют в зависимости от их гранулометрического состава и величины Rр по таблице 5.1.

Таблица 5.1

Показатель противоэрозионной стойкости задернованных тундровых почвогрунтов

Гранулометрический состав почв и почвогрунтов

Величина VДР при разных значениях Rр

0,00

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Супесь и легкий суглинок

0,05

0,07

0,14

0,16

0,30

0,46

0,68

Средний суглинок

0,10

0,12

0,55

1,20

1,70

2,30

2,90

Тяжелый суглинок

0,14

0,21

0,63

1,10

1,80

2,50

3,20

Глина

0,16

0,22

0,59

0,94

1,50

2,00

2,50

5.2.1.4 VДН вычисляют по формуле

.                                                               (5.10)

5.2.1.5 Для учета влияния техногенного нарушения почвенно-растительного покрова на его противоэрозионную стойкость средневзвешенное по площади значение размывающей скорости  вычисляют по формуле

,                                             (5.11)

где VДРН -

донная размывающая скорость для нарушенного почвогрунта, м/с;

SН -

техногенно-нарушенная площадь, доли ед.

5.2.2 Для однообразия оценки степени нарушения почвогрунтов принимают следующие градации качественной оценки нарушения:

- слабая - нарушено менее 30 % почвенного покрова, органогенные горизонты почвогрунтов смяты, уплотнены, частично содраны или перемешаны с нижележащими глеевыми горизонтами, нарушения доминируют на периферии промузлов и в основном связаны с проездами внедорожного транспорта;

- средняя - нарушено от 30 % до 50 % поверхности почвенно-растительного покрова, растительный покров и торф перемешаны с глеевыми горизонтами на глубину до 30 см, наблюдается при планировке поверхности, многократных проходах транспорта;

- сильная - нарушено от 90 % до 100 % поверхности почвенного покрова, уничтожены верхние горизонты, перемешаны с глеем, на поверхность выходят почвообразующие породы.

5.2.3 Дополнительными показателями противоэрозионной стойкости почвогрунтов служат значения допустимых (по условию неразмываемости почвогрунта) уклонов дна русла JДОП, тангенс угла наклона и расходов воды qСДОП, м3

5.2.3.1 Допустимый уклон JДОП вычисляют по преобразованным формулам Шези-Маннинга:

- для турбулентной области течения при VД > 0,2 м/с

;                                             (5.12)

- для переходной области течения при VД £ 0,2 м/с

.                                            (5.13)

Для графического определения JДОП используют номограммы, приведенные на рисунке В.5 (а, б) (приложение В).

5.2.3.2 Значение qСДОП для почвогрунта вычисляют по формуле

qСДОП = VН · wН,                                                             (5.14)

где VН - средняя неразмывающая скорость, м/с;

wН - площадь поперечного сечения потока, м2.

Для турбулентного и переходного режимов течения qСДОП вычисляют по формулам:

- при VД > 0,2 м/с

;                                                 (5.15)

- при VДH £ 0,2 м/с

qСДОП = 1,8 · 10-6 · VДH/J1,63.                                                (5.16)

5.2.3.3 Установленные значения VДРqСДОП и JДОП используют для дальнейших расчетных определений опасности ручейковой эрозии почвогрунтов и при обосновании мер ее предупреждения.

5.3 Оценка опасности эрозии почвенно-растительного покрова тундры

5.3.1 Опасность эрозии почвогрунтов оценивают величинами возможной и существующей интенсивности эрозионного процесса.

5.3.2 При плоскостной (мелкоструйчатой) дождевой эрозии тундровых почвогрунтов величину смыва QCM, т/га, вычисляют по формуле

,                                 (5.17)

где rv -

плотность сложения почвы, т/м3;

v -

частота пульсаций донной скорости, 1/с (v » 10);

n1 -

показатель степени, равный 3;

Т0 -

длительность дождя до стока, с (определяется экспериментально).

Слой дождя М, мм, вычисляют по формуле

.                                                                  (5.18)

5.3.3 Основной количественный показатель опасности эрозии в размываемых малых и больших ручейках - интенсивность размыва почвогрунта f, т·м-1·с-1, вычисляют по формуле

f = f1·(VД/VДР)n.                                                                   (5.19)

где f1 -

интенсивность смыва при VД = VДР, т·м-1·с-1;

n -

показатель степени, равный: при VД/VДР £ 1 n = 1,5; при VД/VДР > 1 n = 3,4 (при размыве) и n = 4,33 (при смыве).

Величину f1, в зависимости от имеющихся данных, вычисляют по эмпирическим формулам:

f1 = 0,85 · k · VP,                                                                   (5.20)

,                                                                     (5.21)

где VP -

средняя размывающая скорость, м/с;

k -

эмпирический коэффициент, равный 9,5·10-6 и 15,0·10-6 соответственно для ненасыщенных (при размыве) и насыщенных (при смыве) наносами потоков.

Формулы (5.20), (5.21) применяют для определения показателей интенсивности ручейковой эрозии почвогрунтов при дождевом и талом стоках в соответствии с СТО Газпром РД 1.13-153.

Для графического определения используют номограммы, приведенные на рисунке В.6 (а, б, в, г) (приложение В).

5.3.4 Фоновые величины количества QФ, т/га, и интенсивности fФ т·м-1·с-1, смыва естественных почвогрунтов, а также реальные величины количества QП, т/га, и интенсивность fП т·м-1·с-1, смыва техногенно-нарушенных тундровых почвогрунтов при дождевом и талом стоках вычисляют аналогично формулам (5.17) и (5.19).

5.3.5 Относительную опасность ручейковой эрозии почвогрунтов оценивают по соотношениям fП/fФ и QП/QФ, приведенным в таблице 5.2.

Таблица 5.2

Показатели опасности эрозии нарушенных тундровых почв

Показатель

Уравнения

Соотношение интенсивности смыва до и после нарушения

При VД = VДР/1,41

,                           (5.22)

где VДРП -

донная размывающая скорость для почвогрунта после его нарушения;

KП -

коэффициент, равный отношению донной скорости потока до и после нарушения.

Соотношение величин смыва до и после нарушения

При В ~ 

,                         (5.23)

где     qСП -

расход стока после нарушения, м3/с;

ТС -

длительность стока до нарушения, с;

ТСП -

длительность стока после нарушения, с;

В -

ширина потока, м.

     

При QП/QФ £ 1 нарушенный почвенно-растительный покров находится в устойчивом равновесном состоянии, опасность эрозии отсутствует и возможно его самовосстановление. Противоэрозионные меры не требуются.

При QП/QФ >1 состояние почвенно-растительного покрова неустойчиво, происходит эрозия и дальнейшая его деградация. Противоэрозионные мероприятия необходимы.

5.3.6 Общую эрозию в год QS, т/га, вычисляют по формуле

,                                                          (5.24)

где S -

площадь водосбора, га;

fi -

средняя интенсивность смыва почвогрунта за i-й паводок, т · м-1· c-1;

Bi -

средняя ширина потока в i-й паводок, м;

Тi -

длительность стока в i-й паводок, с;

g -

количество паводков в год.

Ширину потока В, м, вычисляют по формуле

                                                          (5.25)

или при 0,02 < J < 0,13

.                                                               (5.26)

Длительность дождевого и талого стоков TC с малых водосборов вычисляют по формуле

TC = 3,6 · (WC/QmaxP%),                                                         (5.27)

где WC -

объем стока, м3;

QmaxP% -

максимальный расход стока (весеннего половодья) (см. формулу (6.1)), м3/с.

Среднюю величину расхода стока qС вычисляют по формуле

qС = WC/TC = 0,28 · QmaxP%.                                                     (5.28)

Степень опасности возможной ручейковой эрозии тундровых почвогрунтов оценивают по изменениям относительных величин мощности органогенного слоя НГ, см, и процентного содержания органического вещества Г в слое 0-20 см, приводящим к снижению биопродуктивности БН, г/м2, и деградации почвенно-растительного покрова в пределах ручейковой сети. Шкала деградации и соответствующие изменения величин БННГГ относительно фоновых их значений приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Показатели и критерии деградации почвенно-растительного покрова тундры

Показатель

Степень деградации

отсутствует

слабая

средняя

сильная

очень сильная

0

1

2

3

4

Живая надземная биомасса БН

Более 0,11

От 0,12 до 0,25

От 0,26 до 0,50

От 0,51 до 0,75

Более 0,76

Мощность органогенного слоя НГ

Меньше или равно 0,10

От 0,10 до 0,20

От 0,30 до 0,50

От 0,60 до 0,80

Более 0,80

Содержание гумуса в слое 0-20 см Г

Меньше или равно 0,05

От 0,06 до 0,14

От 0,15 до 0,29

От 0,30 до 0,50

Более 0,50

6 Определение гидрологических параметров дождевого и талого стока

6.1 Определение расчетных значений максимальных расходов воды и слоев стока при отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений

6.1.1 Максимальный расход воды весеннего половодья QmaxP%, м3/с, для временных водотоков вычисляют по формуле

QmaxP% = kо · hp% · m · d · d1 · S/(S + S1)E,                                            (6.1)

где kо -

параметр, характеризующий дружность весеннего половодья;

hp% -

расчетный слой суммарного весеннего стока, мм;

Р% -

ежегодная вероятность превышения, определяемая в зависимости от коэффициента вариации Сv и соотношения CSv, а также среднего многолетнего слоя стока ho (коэффициенты вариации Сv и асимметрии слоя стока весеннего половодья CS принимаются равными Сv = 0,20, CS = 4Сv);

m -

коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров кривых распределения слоев стока и максимальных расходов воды (см. таблицу 6.1);

dd1 -

коэффициенты, учитывающие влияние проточных озер и заболоченности речных водосборов на максимальные расходы воды, принимают равными d = 1, d1 = 1;

S -

площадь водосбора до расчетного створа, км2;

S1 -

дополнительная площадь, учитывающая снижение интенсивности редукции модуля максимального стока с уменьшением площади водосбора, км2, принимают равной 1 км2;

Е -

показатель степени редукции, Е = 0,17 - в соответствии с СП 33-101-2003 [7].

Таблица 6.1

Значение коэффициента m

Р%

1

3

5

10

25

m

1,00

0,97

0,96

0,93

0,90

6.1.2 Средний многолетний слой стока весеннего половодья hо определяется по данным ближайших метеостанций.

6.1.3 Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья в оврагах определяют по формуле (6.1), в которой hp% вычисляют с учетом особенности накопления снега на водосборах оврагов и который заключается в повышенных (до 20 % и более) запасах снега в руслах оврагов.

Переход от слоя суммарного весеннего стока 1 %-ной обеспеченности h1% к слоям стока других обеспеченностей выполняют введением переходных коэффициентов, приведенных в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Значения переходных коэффициентов

Р%

1

3

5

10

25

hр/h1%

1,00

0,92

0,88

0,83

0,74

Продолжительность снеготаяния определяют по данным ближайших метеостанций путем интерполяции.

6.2 Определение коэффициентов стока дождевых паводков в теплый период года на водотоках разных размеров

6.2.1 Значения коэффициентов стока a по месяцам (для осадков 1 %-ной обеспеченности) приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3

Значения коэффициентов стока a при дождевых осадках 1 %-ной обеспеченности

Месяц

VI

VII

VIII

IX

a

1,0

0,7

0,4

0,9

6.2.2 Расчетные значения коэффициентов стока для суточных осадков a' приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4

Значения коэффициентов стока при суточных дождевых осадках 1 %-ной обеспеченности a' на водотоках разных размеров

Суточный слой осадков, мм

Площадь водосбора, км2

От 0,10 до 1,00

От 1,10 до 10,00

От 11,00 до 100,00

Более 100,00

От 40 до 60

1,00

0,90

0,85

0,80

Менее 40

1,00

0,90

0,80

0,75

6.3 Определение сборных коэффициентов дождевого стока и максимальных суточных слоев дождевого стока

Сборные коэффициенты дождевого стока a" и суточные слои стока дождевых паводков с вероятностью превышения 1 % приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5

Суточные слои осадков Р1%, мм, сборные коэффициенты стока a" и суточные слои стока h1%, мм, дождевых паводков 1 %-ной обеспеченности на малых водотоках

Месяц

Суточный слой осадков, Р1%

Коэффициенты стока a" и слои стока hl% на водосборах площадью S, км2

от 0,1 до 1,0

от 1,1 до 10,0

от 11,0 до 100,0

более 100,0

a"

hl%

a"

hl%

a"

hl%

a"

hl%

Июнь

От 40 до 60

1,0

40-60

0,90

36-54

0,85

34-51

0,80

32-48

Менее 40

1,0

< 40

0,90

< 36

0,80

< 32

0,75

< 30

Июль

От 40 до 60

0,7

28-42

0,63

25-38

0,60

24-36

0,56

22-34

Менее 40

0,7

< 28

0,63

< 25

0,56

< 22

0,52

< 21

Август

От 40 до 60

0,4

16-24

0,36

14-22

0,34

14-20

0,32

13-19

Менее 40

0,4

< 16

0,36

< 14

0,32

< 13

0,30

< 12

Сентябрь

От 40 до 60

0,9

36-54

0,81

32-49

0,76

30-46

0,72

29-43

Менее 40

0,9

< 36

0,81

< 32

0,72

< 29

0,68

< 27

Примечание - a" - сборные коэффициенты максимального суточного дождевого стока, учитывающие их снижение от периода половодья к осени (с июня по август) и увеличение в сентябре, а также с увеличением площади водосбора. Вводятся в значения суточных слоев осадков. Например, для августа для S = 1,1÷10 кмaa ´ a' = 0,4 ´ 0,9 = 0,36.

7 Основные показатели и критерии оптимизации противоэрозионных мероприятий

7.1 Соотношение VД и VДР принимают в качестве показателя противоэрозионной эффективности и критерия оптимизации мер предупреждения эрозии почв. Отношение величин VД и VДР определяет интенсивность f и величину эрозии QCM. Величины VД и VДР вычисляют по формулам, приведенным в 5.1 и 5.2.

7.2 Соотношение расчетных возможных потерь почвы QCM с допустимым их пределом QДОП, т/га, служит интегральным показателем эффективности и критерием оптимизации мер предупреждения прогнозируемой эрозии.

Величину QCM рассчитывают по формулам, приведенным в 5.3. Допустимую величину смыва QДОП определяют по величине скорости наращивания гумусового слоя почвы в процессе почвообразования. За допустимый смыв тундровых почвогрунтов принимают расчетную величину их смыва QФ при естественном фоновом состоянии почвенно-растительного покрова.

Величину QДОП равную QФ, вычисляют по формулам:

- для плоскостного (мелкоструйчатого) смыва за один дождь при VДХ = VДХФ = VДРФ

QДОП = 1,6·10-2 · r · VФ · dФ · (ТД - Т);                                          (7.1)

- для бороздчатого (мелкоручейкового) смыва (размыва) за один паводок при VД = VДНФ = VДРФ

,                                              (7.2)

где обозначения аргументов и их размерность прежние.

Общую величину в год QДОП определяют суммированием QДОП за все паводки в течение этого года.

7.3 По уравнениям (функциям) оптимизации, представленным в виде разностей (Q - QДОП £0; VД - VДДОП £ 0; qС - qСДОП £ 0) или соотношений (Q/QДОП £ 1; VД/VДДОП £ 1; qС/qСДОП £ 1), устанавливают различные варианты оптимальных сочетаний противоэрозионных мероприятий, которые обеспечивают минимум эрозии почвогрунтов. При более детальной оценке эффективности и оптимизации противоэрозионных мероприятий с учетом направленности их действия на факторы ручейковой эрозии вместо расчетных значений QQДОП, VДVДДОПqСqСДОП, используют их зависимости от характеристик стока и свойств тундровых почвогрунтов.

8 Методы определения исходных характеристик состояния тундровых почвогрунтов

8.1 Величины d, содержание физической глины CфгrrvP определяют лабораторными и полевыми методами согласно публикации [8].

При отсутствии экспериментальных определений этих величин в расчетах используют их приближенные значения, приведенные в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Приближенные значения исходных характеристик почвогрунтов

Гранулометрический состав

d

СФ

r

rv

Р

Песок - легкий суглинок

От 0,20 до 1,50

От 5,00 до 30,00

2,65

1,40

От 0,20 до 0,30

Суглинок - глина

От 1,50 до 4,00

От 30,00 до и более 50,0

2,70

1,35

От 0,40 до 0,50

8.2 Для верхних слоев сильнозадернованных почвогрунтов с большим содержанием органических остатков Rp значения r и rv устанавливают по графику, приведенному на рисунке В.7 (приложение В).

8.3 Содержание живых корней Rk и всех растительных остатков Rp определяют методом отмыва их водой от минеральной части почвогрунта с последующим разделением по размеру, высушиванием и взвешиванием.

8.4 Слой осадков М, модуль стока Qр% и длительность стока ТC устанавливают по данным ближайших метеостанций. Другие характеристики (уклон, J, длина склона x, мощность органогенного слоя HГ, тип растительности и гранулометрический состав грунтов) определяют на основе ландшафтного районирования (см. таблицу А.1 приложения А).

Приложение А
(справочное)

Ландшафты и почвенно-растительный покров полуострова Ямал

Таблица А.1

Ландшафты и почвенно-растительный покров полуострова Ямал

№ выде
лов

Характер рельефа

Литология

Крутизна склона (градусы)

Растительность, микрорельеф

Почвы

Мощность органогенных горизонтов, см

Глубина сезонного оттаивания, см

Льдис
тость, %

Выпуклые вершины гряд

Пески, слоистые пески, суглинки

0-5

Травянисто-кустарничково-лишайниково-моховая кочковато-пятнистая тундра

Подолы глеевые, подбуры глееватые, глееземы поверхностно-турбированные, песчаные раздувы (эоловые примитивные)

0-8

80-100

10-25

Глины, суглинки

0-5

Кустарничково-моховая, нано-полигонально-пятнисто-
бугорковая тундра

Глееземы грубогумусовые, иллювиально-железистые, поверхностно-турбированные торфянистые; торфяно-глееземы

2-12

70-80

25-35

Плоские и слабо
выпуклые водоразделы

Пески, слоистые пески, суглинки

0-1

Травянисто -кустарничковая лишайнико-
моховая бугорковатая тундра

Подбуры глееватые, глееземы турбированные и иллювиально-железистые

3-10

70-80

20-30

 

Глины, суглинки

0-1

Кустарничково-моховая нано-полигонально-пятнистая тундра с ивой

Глееземы торфянистые, торфяно-глееземы, торфяные эутрофные глеевые

5-15

60-70

25-35

Вогнутые проседающие водоразделы

Пески, слоистые пески, суглинки

0-3

Травяно-моховая с ивой тундра со сфагновыми пятнами

Глееземы торфянистые, типичные, торфяные эутрофные глеевые, глееземы грубогумусовые нарушенные

5-30

70-80

25-30

 

Глины, суглинки

0-3

Пушицево-
осоково-сфагновое болото

Торфяно-глееземы, глееземы торфянистые, торфяные олиготрофные

20-40

40-50

30-40

Склоны пологие

Пески, супеси, слоистые породы

0-3

Ивняк злаково-разнотравный, в западинах - луговины злаково-осоковые или осоково-гипново-сфагновое болото

Подзолы глеевые, торфяно-глееземы, иллювиально-железистые, глееземы торфянистые

5-17

10-25

10-25

Глины, суглинки

0-3

Ивняк травяно-хвощовый, в западинах - болото гипново-осоково-сфагновое, на буграх - кустарничково-моховая тундра

Торфяно-глееземы, глееземы торфяные, торфяные эутрофные глеевые, торфяные олиготрофные

5-40

40-65

25-30

Склоны покато-крутые солифлю
кционно-сплывные

Пески, супеси, слоистые породы

3-7

Ивняк разнотравно-моховой сухой с луговинами (10-20 %), в мочажинах - осоково-сфагновое болото

Подбуры глееватые, подзолы глеевые, песчаные раздувы

2-8

70-90

20-30

 

Глины, суглинки

3-7

Ивняк разнотравно-хвощово-моховой с луговинами (10 %) и мочажинами осоково-сфагновыми (10 %). Ивняк разнотравно-моховой с луговинами + разнотравно-
злаковые восстанавли
вающиеся группы

Глееземы грубогумусные, торфяно-глееземы, глееземы торфянистые, глееземы грубогумусные нарушенные, песчаные раздувы

5-15

60-70

35-50

Контакты террас, сложные покато-крутые склоны катастро
фически сплывные, овражные с погребенным льдом

Пески, супеси, слоистые породы

7-10

Травяно-кустарничково-моховая на буграх, в ложбинах -ерниково-ивняково-травяно-моховая тундра

Подзолы глеевые, глееземы грубогумусные нарушенные, песчаные раздувы

3-10

80-90

25-35

 

Глины, суглинки

7-19

Ивняк разнотравно-моховой

Глееземы грубогумусовые (в т.ч. нарушенные), торфяно-глееземы

5-15

50-70

40-80

Шлейфы склонов, межгривные лога, лощины, полосы стока

Слоистые породы, супеси

1-3

Травяно-моховая с ивой заболоченная тундра с пушицево-осоково -гипново-сфагновым болотом

Торфяные олиготрофные деструктивные, торфяно-глееземы иллювиально-железистые, глееземы торфянистые, торфяные эутрофные глеевые

10-30

50-60

25-30

 

Глины, суглинки

1-3

Та же

Глееземы торфянистые, торфяные эутрофные глеевые

5-20

40-50

35-15

8

Котловины, западины, низины

Торф, глины, суглинки, супеси

1-3

Болота: плоско-бугристые, травяно-кустарничково-лишайниково-зеленомошные, осоково (пушицево-осоково) -гипновые

Торфяно-глееземы

5-50

30-50

30-80

Останцы в долинах выпуклые, покато -склоновые

Пески, супеси

1-5

Кустарничково-лишайниково-моховая, нанобугорковато-пятнистая тундра

Подбуры глееватые, подзолы глеевые, торфяно-глеземы, песчаные раздувы

1-8

80-110

15-25

Суглинки

1-5

Травяно-кустарничково -моховая, нано-бугорковатая с редкими пятнами тундра

Глееземы грубогумусные и торфяные, глееземы грубогумусовые нарушенные, торфяно-глееземы

5-15

70-100

20-30

10а

Прирусловая пойма

Слоистый аллювий

>3

Ряд открытых группировок из мятлика и хвоща

Аллювиальные перегнойно-глеевые

1-5

100

10-20

10б

Центральная пойма

Песчано-глинистый аллювий

>3

Злаково-разнотравные ивняки с гипновыми мхами

Аллювиальные перегнойные

30-50

90-110

10-20

10в

Притеррасная пойма

Торф, тяжелые суглинки и пески

>3

Арктофиловые заросли с гипновыми мхами

Аллювиальные торфяно-глеевые

50-70

40-60

30-50

Примечание - Типы увлажнения ландшафтных выделов: атмосферный промывной (1а, 1б); атмосферный криогенно-промывной (2а); атмосферный с затрудненным стоком (2б); атмосферный, натечный, избыточный (3а, 3б); склоновый промывной (4а, 4б); склоновый проточно-промывной (5а, 5б, 6а, 6б); длительно-избыточный с выклиниванием вод (7а, 76); постоянно избыточный, проточный с выклиниванием вод (8); атмосферный склоновый (9а, 9б).

Приложение Б
(справочное)

Основные виды нарушений почвенно-растительного покрова и сопутствующие им эрозионные процессы

Таблица Б.1

Основные виды нарушений почвенно-растительного покрова и сопутствующие им эрозионные процессы

Основные объекты газодобывающего комплекса

Техногенные нарушения

Эрозия почв

H1

Н2

Н3

Н4

Н5

Н6

Н7

Плоскостная

Струйчатая

Овражная

1. Линейные сооружения

1.1. Трубопроводы на разных элементах рельефа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

-

+

+

+

+

+

-

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

±

+

+

+

+

-

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

±

+

+

+

+

-

+

-

+

+

1.2. Автодороги-зимники на разных элементах рельефа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

-

-

-

+

+

+

-

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

-

-

-

+

+

-

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

-

-

-

+

+

-

+

-

+

+

1.3. Отсыпки автодороги на разных элементах рельефа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

-

+

+

+

+

+

+

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

±

+

+

+

+

+

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

±

+

+

+

+

+

+

-

+

+

2.Площадочные и точечные сооружения

2.1. Здания, технические сооружения, поселки на разных элементах рельефа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

+

+

+

+

+

-

-

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

+

+

+

+

+

-

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

+

+

+

+

+

-

+

-

+

+

2.2. Насыпи, дамбы на разных элементах рельефа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

+

+

+

+

+

+

+

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

+

+

+

+

+

+

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+

2.3. Опоры и скважины на разных элементах рельефа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) ровный (бесстоковый)

-

+

+

+

+

+

-

±

-

-

б) пологий (с крутизной склона от 0 до 5 град.)

-

+

+

+

+

+

+

-

+

-

в) крутой (с крутизной склона до 20 град.)

-

+

+

+

+

+

+

-

+

+

Условные обозначения

H1 - микрорельефа

Н2 - почвы и ее свойств

Н3 - растительности и ее характеристик

Н4 - снегонакопления

Н5 - тепловых условий

Н6 - водных условий

Н7 - поверхностного стока

Примечания:

1. Линейные сооружения расположены в нескольких элементарных водосборах.

2. Площадные и точечные объекты расположены на одном или нескольких элементарных водосборах.

Приложение В
(рекомендуемое)

Номограммы

Рисунок В.1 - Зависимость коэффициента т2 от содержания живых корней Rk диаметром менее 1 мм

Рисунок В.2 - Зависимость параметра K1 от плотности грунтов rv и содержания физической глины СФГ

1 - при Р = 0,1 - 0,3; 2 - при Р = 0,3 - 0,5

Рисунок В.3 - Зависимость размывающей скорости VДР для несвязных почвогрунтов при талом стоке от средневзвешенного диаметра водопрочных агрегатов d при разной их порозности Р

Рисунок В.4 - Номограмма для определения донной размывающей скорости VДР по плотности грунта rv и содержанию физической глины СФГ

а) донная скорость потока VД £ 0,20 м/с и KСТ = 3:
1 - VДН = 0,03; 2 - VДН = 0,05; 3 - VДН = 0,1; 4 - VДН = 0,15; 5 - VДН = 0,2.

Рисунок В.5, лист 1 - Номограмма для определения JДОП по известным величинам расхода воды q и неразмывающей для почвогрунта скорости потока VДН

б) донная скорость потока VД ³ 0,20 м/с и KСТ = 3:
1 - VДН = 0,4; 2 - VДН = 0,6; 3 - VДН = 0,8; 4 - VДН = 1,0; 5 - VДН = 1,2; 6 - VДН = 1,4;
7 - VДН = 1,6; 8 - VДН = 1,8; 9 - VДН = 2,0

Рисунок В.5, лист 2 - Номограмма для определения JДОП по известным величинам расхода воды q и неразмывающей для почвогрунта скорости потока VДН

а) 0 < VД/VДР < 1

Рисунок В.6, лист 1 - Номограмма определения интенсивности смыва почвогрунтов q от отношения донной скорости потока VД, к донной размывающей скорости VДР

б) 1 < VД/VДР < 2

Рисунок В.6, лист 2

в) 2 < VД/VДР < 5

Рисунок В.6, лист 3

г) 5 < VД/VДР < 10

Рисунок В.6, лист 4

Рисунок В.7 - Зависимость плотности твердой фазы r (1) и плотности сложения rv (2) почвогрунта от содержания растительных остатков R0

Библиография

[1]

Газопровод Ямал - Центр: прогноз изменений и приемы восстановления природной среды. - Сыктывкар, Недра, 1993

[2]

Трофимов В.Т. Полуостров Ямал (инженерно-геологический очерк). - М.: Изд-во МГУ, 1975

[3]

Добринский Л.Н. Природа Ямала. - Екатеринбург: Наука, 1995

[4]

Васильевская В.Д., Григорьев В.Я., Акопова Г.С., Баранов А.В., Погожева Е.А. Диагностика и охрана почвенно-растительного покрова в районах освоения газовых месторождений Крайнего Севера (обзорная информация). - М: ООО «ИРЦ Газпром», 2005

[5]

Геоэкология Севера. - М.: Изд-во МГУ, 1992

[6]

Мирцхулава Ц.Е. Новый (гидроструйный) метод установления сил сцепления почвогрунтов». - М.: Почвоведение, 1980, № 6

[7]

Свод правил по проектированию и строительству

Определение основных расчетных гидрологических характеристик

СП 33-101-2003

[8]

Васильевская В.Д. Почвообразование в тундрах Средней Сибири. - М.: Наука, 1980