Материал: Комплекс мероприятий по очистке озера Солнечное г. Томска

Берега озера слабоизвилистые прямолинейные. Крутизна береговых склонов изменчива - более пологие юго-восточные, восточные и северные берега, юго-западные  более крутые. Береговая зона, в том числе и береговой склон, преимущественно имеют техногенное происхождение.

Современные неблагоприятные инженерно-геологические и геологические процессы боковой и плоскостной эрозии здесь выражены слабо, особенно, боковая и волновая.

Колебание уровня воды в озере, составляет 15-50 см. и находятся в пределах нормы. Резкого обмеления озера не происходит. Объём озера составляет 14280м3.

Площадь водного зеркала составляет 0,84 га. Максимальная глубина на дату проведения изысканий составляла 2,0 м.

Основным источником водного питания озера Солнечное является водоприток поверхностных вод по ручью, за счет перегораживания русла которого земляной плотиной и создано рассматриваемое озеро. В весенний период озеро пополняется также поверхностным стоком талых вод по склону долины ручья. Кроме атмосферного питания, подпитка озера осуществляется также мелкими родничками и грунтовыми водами. Искусственное поддержание уровней воды в озере не требуется. Основной фазой водного режима является половодье, в период которого отмечается максимальный приток в озеро и наивысшие отметки уровня воды

Подъем уровней в озере весной начинается вследствие поступления талой воды с водосбора. Весенний подъем уровня начинается во второй половине апреля и продолжается в течение 1-2 недель с интенсивностью 1-3 см/сут, достигая в итоге 0,15-0,50 м. В случае выпадения жидких осадков на тающий снег интенсивность и продолжительность подъема уровня увеличиваются. Максимальные уровни воды наблюдаются в конце апреля - середине мая.

Снижение уровня воды в озере происходит медленно. Это свидетельствует о затрудненной фильтрации, что обусловлено наличием слабоводопроницаемых грунтов.

Осеннее ледообразование на озере начинается в конце октября с появлением заберегов. В первой декаде ноября образуется ледостав. Толщина льда увеличивается в течение всей зимы, достигая максимальных значений (30-50 см) в конце марта. Процесс весеннего разрушения льда происходит под действием тепловых факторов, начинается в начале апреля и продолжается до середины мая.

.3 Инженерно-геологические и гидрогеологические условия

В ложе озера и прилегающей береговой зоне четвертичные отложения отсутствуют. Здесь залегают глины верхнего палеогена новомихайловской свиты.

Абсолютные отметки кровли палеогеновых глин  128,0 м. Мощность глин под ложем озера более 20 м. Непосредственно в ложе озера на глинах палеогена залегают его донные отложения со средней мощностью 0,76 м.

Мощность донных отложений колеблется в интервале 0,1-1,9 м при средней мощности 0,76 м.

Существующие водоносные горизонты здесь расположены значительно выше уреза воды озера. Они не связаны с озером. Глины верхнего палеогена, подстилающие ложе озера, сами подстилаются палеозойским водоносным горизонтом, который также не связан с озером, а разделен с ним мощной водоупорной толщей глин.

Приходная часть водного питания озера состоит из двух источников. Первый из них - атмосферные осадки, особенно склоновый сток талых вод весной. Вторым источником, основным, является сток ручья, который постоянный и представлен, главным образом, подземными водами, которые разгружаются в ручей. Ручей является водоприемником существующей дренажной сети, которая расположена по ручью выше озера.

3. Основные характеристики оз. Солнечное и источники загрязнения

.1 Характеристика озера Солнечное

Рассматриваемое озеро расположено на территории городской застройки, в микрорайоне Солнечный.

Озеро образовалось путем перегораживания русла существующего ручья земляной дамбой. Дно долины ручья плоское шириной 60-75 м, с ассиметричными бортами. Склон левого борта крутопологий, а склон правого борта крутой.

В геоморфологическом отношении эта сильно расчлененная логами территория является частью озерно-аллювиальной водораздельной равнины.

Фото 7. Акватория озера сильно покрыта травянистой растительностью (до расчистки)

Рельеф в основном техногенный. Ручей  выше озера протекает по бетонным трубам. Ширина этого участка более 300 м. Ниже озера (ниже земляной плотины) ручей также протекает по бетонным трубам.

Размеры озера составляют 153 х52 м, площадь акватории озера 0,84 га, максимальная глубина озера достигает 2,0 метров, средняя глубина озера составляет 1,7 м. Границы котловины озера выражены отчетливо, склоны  с северо-запада крутые, с юго-востока пологие. Зимой озеро покрыто льдом. Водоем имеет смешанное питание за счет атмосферных и грунтовых вод.

В соответствии с Водным кодексом Российской федерации статьей 65 с изменениями на 23 июня 2008 года для рассматриваемого озера ширина прибрежной защитной полосы (ПЗП) составляет 50,0 метров. Полоса земли вдоль береговой линии водного объекта общего пользования (береговая полоса) предназначается для общего пользования. Ширина береговой полосы озера составляет двадцать метров (ст. 6, Водного кодекса РФ).

В таблице 2-1 я составил основные технико-экономические  показатели озера:

Таблица 2.1

.2 Источники загрязнения

.3.1 Негативная хозяйственная деятельность, влияющая на состояние озера

В результате интенсивной хозяйственной деятельности, экологические и рекреационные функции озера практически утрачены, воды озера характеризуются как загрязненные.

Признаками интенсивного загрязнения озера является высокий уровень донного осадка. Мощность донных отложений в озере составляет от 0,1 м до 1,9 м Донные отложения черного цвета, жирные на ощупь, визуально отмечается значительное содержание разложившихся и неразложившихся включений растительных остатков.

Почти треть площади озера (в северной части) представляет мелководье. Этот участок интенсивно зарастает камышом.

При разложении, органические вещества интенсивно забирают из воды растворенный кислород, выделяя в воду продукты распада - питательные (биогенные) элементы азота, фосфора.

Таким образом, избыток в озере органических веществ и питательных элементов привёл к нарушению биологического равновесия и подавлению процесса биологического самоочищения и самообеззараживания озера.

Загрязнение озера в первую очередь отрицательно воздействует на ключевой элемент биологического равновесия и самоочищения водоема - состав полезной микрофлоры водоема (биоценоз). Число полезных микроорганизмов в 1 мл. загрязненной воды резко сокращается, обедняется и изменяется их видовой состав, в то же время в грязной воде активно развиваются потенциально опасные микроорганизмы функционирующие при +30-37 С. 

Для спасения и восстановления озера необходима интенсивная очистка воды и донных отложений от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов биологического самоочищения озера.

Береговая полоса озера и территория прибрежной защитной полосы занята многоэтажной застройкой, гаражами, различными коммуникациями.

Фото 8. Фрагмент озера в северной части (до расчистки)

На фотографии мы видим, что помимо многоэтажной застройки происходит активный скат склона (берег склона сильно обводнён) и происходит активное заболачивание территории (фото 8).

.3.3 Характеристика вод озера по химическим и микробиологическим показателям

Качество воды озера  в микрорайоне Солнечный Октябрьского района г.Томска по результатам  анализов, выполненных отделом Томская специализированная инспекция государственного экологического контроля и анализа ОГБУ «Облкомприрода» в 2012 году (аттестат аккредитации №РОСС    RU.0001.510342  Федерального агентства по техническому регулированию  и метрологии), характеризуется превышением  гигиенических нормативов ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-бытового водопользования» и  СанПиН 2.1.980-00  «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» для  водных объектов рекреационного водопользования по следующим показателям:

железу общему  в 3,7-16,7  раза,

фенолам летучим (в пересчете на фенол) в 2,6-6,7 раза,

БПК5  в 1,4-5,1 раза,

ХПК  в 1,7 раза.

В соответствии с РД 52.24.643-2002 «Методические  указания. Метод комплексной  оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям» качество воды озера  по степени загрязненности относится к 4 Б классу (грязная).

4. Основные проектные решения - мероприятия по экологической реабилитации озера

.1 Комплекс мероприятий по очистке озера

Качество воды в озере подтверждает, что в настоящее время наблюдается нарушение процесса биологического самоочищения и самообеззараживания озера.

Для  восстановления озера необходима очистка озера от донных отложений, от гниющей органики и биогенных элементов, восстановление кислородного режима и механизмов биологического самоочищения озера.

В связи с этим, настоящей проектной документацией выполнена реабилитация городского водного объекта за счёт проведения следующих видов работ:

расчистка дна озера от многолетних донных отложений;

расчистка акватории озера от водной растительности;

выравнивание и укрепление береговых откосов озера посевом трав по слою растительного грунта с применением георешётки;

восстановление травяного покрова на прилегающей к озеру территории, нарушенного в процессе расчистки озера.

Весь комплекс выполненных работ является мероприятиями по охране окружающей среды.

В результате проведения комплекса работ, улучшится питание озера, повысится качество воды в озере, будет создана на прилегающей к озеру территории благополучная в санитарном и экологическом плане среда обитания, что позволит в перспективе поддерживать озеро в хорошем санитарном состоянии.

Схема организации работ по расчистке озера разработана на материалах топографической съёмки масштаба 1:500 с учётом существующей застройки.

Границы проектируемых работ располагаются в пределах прибрежной защитной полосы озера (ПЗП).

Расчистка озера. Учитывая размеры озера, характер и состояние береговых склонов, наличие свободной территории, обеспечивающей возможность устройства стоянок для  техники, а также характер проводимых работ, принято решение использовать в качестве основного оборудования для проведения намечаемых в проекте работ плавучий земснаряд «Ватермастер» (Фото 9).

Фото 9. Плавучий земснаряд «Ватермастер».

Данным механизмом выполнены следующие работы: расчистка акватории озера от водной растительности; расчистка дна озера от донных отложений.

Берега на части озера топкие заболоченные, с широкой зоной прибрежной растительности: тростник рогоз осока.

При расчистке акватории, незначительные береговые участки с камышовой и кустарниковой растительностью остаются в естественном состоянии для обитания  гусей, уток и других водоплавающих птиц.

Мощность донных отложений озера по материалам изысканий колеблется в интервале 0,1-1,9 м при средней мощности 0,76 м.  Очистку озера принято выполнить только за счёт расчистки донных отложений.   Объём донных отложений составляет 4800м3. Средняя глубина озера после расчистки составит: 1,7 - 2,0 м.

В качестве основного оборудования для проведения работ по расчистке озера принят плавучий земснаряд «Ватермастер».

Земснаряд выполняет следующие виды работы: очистка поверхности озера от водной растительности; расчистка дна озера от донных отложений.

Фото 10. Устройство работы земснаряда «Ватермастер».

Работы выполняются ковшом-насосом с фрезерной насадкой с подачей пульпы  к месту слива в мешки на прибрежную полосу. Заполнение мешков пульпой осуществляется последовательно, за несколько приёмов, так как пульпа содержит 80-90% воды от общего объёма. Последующее заполнение мешка необходимо продолжать после отделения твёрдых частиц от воды. Материал мешков позволяет обеспечить отток воды. Мешки применяются больших размеров, позволяющие заполнять их грунтом до 50-100 м3 .

Очистка поверхности водного зеркала озера от водной растительности, и растительных остатков выполняется земснарядом с использованием граблей  (Фото 10)

Все операции по расчистке озера земснарядом проводятся последовательно. Площадки для складирования отходов при проведении работ организуются на берегу.

Отходы ила, полученные при расчистке озера, вывозятся на полигон твёрдых бытовых отходов.

Земснаряд транспортируется к месту работы в полностью собранном виде на трейлере. Вход в озеро и перемещение по воде осуществляется своим ходом. Для спуска земснаряда на воду, устраивается  технологический спуск.

Расчистку поверхности воды можно вести весь световой день в две смены, а удаление донных наносов, как более сложную технологическую операцию в работе земснаряда - в одну смену.

Выравнивание и укрепление береговых откосов. После расчистки озера выполняется выравнивание и планировка береговых откосов озера экскаватором  с ковшом планировщиком.

Фото 11. Выравненный и укрепленный склон после расчистки

Спланированные откосы выше уреза воды укрепляются посевом трав. Крепление посевом трав выполняется с применением георешётки (фото 9).

Георешетка закрепляется на основании грунта и между собой при помощи Г-образных монтажных анкеров диаметром 10-14 мм и длиной 50-120 см, изготовленных из стальной арматуры. Монтажные анкеры служат для фиксации георешетки в растянутом (рабочем) положении и соединения модулей георешеток между собой. Для фиксирования георешётки на откосе, дополнительно к монтажным анкерам, предусмотрены деревянные колышки.

После закрепления секций георешетки, ячейки заполняются растительным грунтом, (либо торфо-песчаной смесью) с покрытием выше решётки на 50,0 мм. Подвозка грунта выполняется автосамосвалом, заполнение ячеек выполняется с помощью экскаватора с обратной лопатой. Разравнивание растительного грунта на месте крепления  выполняется вручную. После укладки и засыпки георешётки растительным грунтом выполняется посев трав для создания вегетативного слоя на откосе. Посев трав выполняется вручную.