CC BY
65
УЕБТЫНС
мвви
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 627.41
Н.Г. Тазина, В.И. Дарчия*, С.Н. Чернышев*
ФГБОУВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, *НИУ МГСУ
ПРОТИВОЭРОЗИОННОЕ ФИТОЗАКРЕПЛЕНИЕ КРУТЫХ ОТКОСОВ СВЯТОЙ БОГОРОДИЧНОЙ КАНАВКИ
Изложены результаты 4-летнего эксперимента по озеленению и фитозакре-плению грунтовых откосов с уклонами 1:1 и 2:1 высотой до 4,5 м, проведенного МГСУ на территории Дивеевского монастыря на юге Нижегородской области. На объекте — Св. Богородичная Канавка — имеются откосы, ориентированные на все стороны света. Местами откосы затенены деревьями. Это создает широкий спектр геоэкологических условий для газонов. Все откосы закреплены геосинтетической сеткой, откосы с уклоном 2:1 дополнительно закреплены решеткой из арматурного железа с анкерами и распорами в дне рва Св. Канавки. Рекомендованы состав травосмесей и технологии создания газонов для различных микроклиматических условий, устройство многоярусных фитоценозов. Предложенные методы апробированы 3-летней эксплуатацией откосов, созданных для постоянного использования.
Ключевые слова: грунтовые откосы, газоны, микроклимат откосов, виды газонных трав, эрозия откосов, закрепление откосов.
Противоэрозионное укрепление и озеленение крутых грунтовых откосов и склонов актуально для дорожного строительства в стесненных условиях города, благоустройства рекреационных территорий городских парков [1, 2], располагаемых обычно на сложном рельефе, непригодном для застройки или для спортивных сооружений [3]. Плоскостная эрозия склонов представлена в [4, 5], фитозакрепление откосов рассмотрено в [6—9], в геотехнике разработаны методы укрепления крутых грунтовых откосов геосинтетическими материалами [10—13], но нет методик озеленения таких откосов, с которыми пришлось работать нам. Эрозия на крутых откосах обнажает геосинтетические материалы, фотодеструкция снижает их качество [14].
Озеленение крутых откосов обычно не удается, и поэтому георешетки заполняют щебнем. В агротехнике существуют методы создания газонов на склонах, в т.ч. «крутых», каковыми считаются склоны с углом до 15° [15—18]. Более крутые откосы агротехника не рассматривает. Озеленение откосов с наклоном до 30...35° рассматривают гидротехники [19] и строители спортивных сооружений [3]. Авторам пришлось участвовать [20] в озеленении на объекте с еще более крутыми откосами. На Св. Канавке по проекту МГСУ созданы откосы с уклонами 1:1 и 2:1 высотой до 4,5 м по заказу монастыря, расположенного в с. Дивеево на юге Нижегородской области. Длина сооружений Св. Канавки 755 м. Св. Канавка состоит из рва и вала (рис. 1). Она проходит по ломаной линии из шести прямых, оси которых имеют существенно
различные азимуты [21]. Параметры откосов были заданы заказчиком (рис. 2). Их определил преподобный Серафим Саровский в 1825 г. Он же указал необходимость озеленения. Предложения укрепить крутые 2:1 откосы габионами или бетонными подпорными стенками были отвергнуты заказчиком. Заказчик согласился на применение геосинтетических материалов при условии озеленения. Был поставлен эксперимент по посеву и выращиванию газонов на крутых склонах.
Рис. 1. Общий вид откосов рва и вала Св. Канавки
Климат с. Дивеево континентальный [22]. Зимняя абсолютная минимальная температура--44 °С, абсолютная максимальная — +38 °С, средняя температура июля — 18,8 °С, средняя температура января--12,4 °С. Количество
осадков за апрель — октябрь — 384 мм, всего осадков за год в среднем — 640 мм. Средняя месячная относительная влажность воздуха в июле 54 %.
Дивеево находится на северном краю черноземных территорий. Чернозем содержит 3,2 % гумуса, рН — 5,9, содержание фосфора (Р2О5) — 233 мг/кг почвы, калия (К2О) — 345 мг/кг. До проведения эксперимента предполагалось, что почва вала Св. Канавки на насыпном грунте и почва во рве на природных глинах не плодородная. Впоследствии по данным 29 анализов почвы было установлено высокое содержание в ней обменных калия (326 мг/кг почвы) и фосфора (264 мг/кг) при нейтральном рН и содержании гумуса 3,2 %, т.е. выявилось ее высокое плодородие.
Воано-ледн и ковы ё пески •";*' .'■*;
Рис. 2. Профиль сооружений Св. Канавки
Микроклимат на откосах рва и вала Св. Канавки зависит от интенсивности инсоляции, от ориентации к сторонам света и от увлажнения и аэрации. Влияние микроклимата на травяной покров отмечалось и в [23, 24]. На откосах вала, за исключением южного и юго-западного, условия микроклимата были нормальные, благоприятные для травяного покрова. На южном и юго-западном откосах вала из-за сильной освещенности условия произрастания трав были экстремальными. Экстремальные условия были также по всей длине сооружения на откосах рва. Так, на сильно затененных откосах рва северной экспозиции, с застойным холодным влажным воздухом, травяной покров сильно изрежен и частично заменен мхами, папоротниками. Присутствуют грибы. Напротив, на откосах вала южной экспозиции, где лучи солнца в середине дня падают на откос перпендикулярно его плоскости, температура почвы поднимается до очень высоких значений. Растения в этих экстремальных условиях выживают только при уходе по специальной программе, включающей режим полива, скашивания и удобрения.
Сведения о растительном покрове1 мы можем дать на начало XIX в. и на текущий момент. Нами была выполнена геоботаническая съемка откосов, а Г.М. Братцева и А.В. Гоманьков из Геологического института РАН провели спорово-пыльцевой анализ проб из отложений грунта начала 1830-х гг. и из почвы, погребенной под отложением 1829 г.
В начале XIX в. в районе Св. Канавки произрастали деревья и кустарники: сосна, береза, орешник, а также ольха, липа и ель; травы: злаковые (в т.ч. культурные), маревые, лебедовые, сложноцветные, гречишные, кипрейные, осоковые и лютиковые, представленные видами: вьюнок полевой, полынь, горец, гречиха посевная, василек синий, латук, молокан; споровые растения: папоротники, плауны, мхи, печеночники.
1 The plant list. A working list of all plant species. 2013. Режим доступа: http://www.theplantlist.org.
В настоящее время в районе Св. Канавки произрастают деревья и кустарники: тополь, береза, липа, ива, голубая ель, яблони, груши, вишня, туи, боярышник и крыжовник, виноград культурный. Имеется единственный экземпляр «лиственницы», посаженный в 1904 г. В конце ХХ в. имелись также отдельные экземпляры караганы (желтая акация), которые культивировались в предреволюционные годы вместе с тополем серебристым.
На откосах Св. Канавки геоботанической съемкой отмечено 87 видов травянистых растений. Из них восемь видов — многолетние злаковые: овсяница красная, овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, лисохвост луговой, мятлик луговой, полевица тонкая и райграс пастбищный. Все эти злаки являются ценными растениями для озеленения. Из злаковых однолетних встречался злостный сорняк ежовник обыкновенный. Малолетние растения из бобовых были представлены донником лекарственным и люцерной хмелевидной, а многолетние восемью видами: лядвенец рогатый, люцерна пестрая, люцерна желтая, клевер луговой, клевер ползучий, чина луговая, горошек мышиный, люпин многолистный. Бобовые присутствовали как включения, выделяясь из общей массы, хотя их присутствие в травостое было бы полезно. Однолетние и двулетние сорные растения были представлены 29 видами. Среди эфемеров такой злостный сорняк, как мокрица (звездчатка средняя). Яровые ранние — марь белая, лебеда раскидистая, зябра (пикульник красивый), подмаренник цепкий, просвирник пренебреженный, сушеница топяная и т.д. Яровые поздние — ежовник, щирица запрокинутая, щетинник зеленый. Зимующие сорняки — клоповник мусорный, мелколепестник канадский, пастушья сумка, ромашка непахучая, ярутка полевая, яснотка пурпуровая и т.д. Многолетние растения были представлены злостными сорняками, такими как вьюнок полевой, будра плю-щевидная, бодяк полевой, осот полевой, вербейник монетчатый, подорожник большой и т.д. — всего 40 видов. Особое внимание следует обратить на ядовитые растения. Такие их виды, как вербейник монетчатый (луговой чай) и вьюнок полевой на некоторых участках формировали сплошные сомкнутые травостои. Среди ядовитых следует отметить также: лютик полевой, зверобой продырявленный, молочай Вальдштейна (лозный), чистотел большой. Из 87 видов — 40, которые могут использоваться как лекарственные растения.
Сравнение видового состава растений XIX в. с составом гербарного материала 2010 г. показывает отличия как в древесном, кустарниковом, так и травяном составе. Это может быть связано с тем, что спорово-пыльцевой анализ характеризовал территорию большую, чем геоботаническая съемка, а также с изменением фитоценозов.
Отмеченное разнотравье было устойчиво на откосах вала 1:1 в нормальных микроклиматических условиях. Оно сложилось к 2010 г. естественным путем на месте газонов, посеянных в 2003 г. Однако в экстремальных условиях откосы были обнажены или имели мозаично-групповой характер растительного покрытия. Устойчивый фитоценоз разнотравья с лекарственными растениями, на наш взгляд, имеет право быть сохраненным на откосах с нормальными геоэкологическими условиями, возможно, с некоторой корректировкой видового состава. Интерес к сохранению природного разнотравья проявляется и в работах зарубежных ученых [25]. В экстремальных геоэкологических ус-
ловиях естественный травостой не обеспечивает противоэрозионную защиту откосов и не создает необходимое эстетическое качество покрытия. В связи с этим была поставлена задача опытным путем подобрать способ озеленения откосов, находящихся в экстремальных условиях.
В экспериментах на Св. Канавке исследовались различные виды озеленения: с использованием биоматов, рулонных газонов и посевом газонных трав на откосы методом глинования. Биоматы с питательными веществами и семенами укладывались на поверхность откосов вала. Из-за неплотного прилегания биомата к почве на поверхности крутых откосов не удалось создать сплошное покрытие газоном. Эксперимент был проведен двумя фирмами в разные годы и оба раза не дал удовлетворительного результата. На откосах вала и рва были испытаны рулонные газоны. Из-за сформированной и хорошо развитой корневой системы они быстро прижились и после зимы легко восстановились. Применение рулонных газонов особенно оправдано на склонах с экстремальными условиями существования.
Группа сотрудников и студентов МГСУ производила посевы газонных смесей разного состава, подобранных для откосов разной экспозиции. Во-первых, для откосов с уклоном 1:1 с интенсивной инсоляцией, во-вторых, откосов 1:1, умеренно освещаемых солнцем, в-третьих, для откосов 2:1, сильно освещаемых солнцем и, в-четвертых, для откосов 2:1 северной экспозиции, сильно затененных, находящихся под липами с плотной кроной. За посевами в течение 2012—2014 гг. производился одинаковый уход: полив, скашивание, удобрение [21]. Скашивание производилось не одновременно, а по мере отрастания травы до высоты 25 см. На сильно затененных участках скашивали два раза за сезон.
По итогам экспериментов выбрана технология, которая реализована в июне 2013 г. на откосе 1:1 северо-восточной экспозиции, не затененном деревьями. Технология работ следующая. Откос 2003 г. с природным разнотравьем очищали от старых корней с сохранением геосетки. Наносили на геосинтетическую сетку и под нее плодородный состав (чернозем + Биогумус + Фертика Газонное «Весна-Лето» по нормам производителей удобрений) слоем 3.. .4 см. Материал укладывали в текуче-пластичной консистенции. Так выравнивалась поверхность откоса под геосеткой и сетка включалась в грунтовый массив, верхнюю часть которого она армировала. После создания переувлажненного плодородного слоя на его поверхность наносили семена смеси трав. Затем семена опрыскивали составом «Нарцисс» для активизации ферментативного комплекса растений и повышения иммунитета. Опрыскивание дозировалось в соответствии с рекомендацией производителя ООО «Агропром». После нанесения семян поверхность откоса мульчировали. В отсутствие дождей до появления всходов посевы два раза в день опрыскивали водой из садового опрыскивателя. Всходы появлялись на 4—5 день. Для склона северо-восточной экспозиции выбрана овсяница красная красная (Festuca rubra rubra). После появления всходов уход за газоном обычный: мелкокапельный полив дождеванием с интенсивностью не допускающей стекания струй по откосу и периодичностью два раза в сутки вечером и утром; подкормка биогумусом на начальной стадии роста и удобрением Фертика Газонное «Весна-Лето» и Фер-
9/2015
тика Газонное «Осень» в конце августа; скашивание. Под зиму оставлен газон высотой 3.. .5 см. На второй и третий годы газоны поливали дождеванием, регулярно скашивали, два раза за сезон опрыскивали составом «Нарцисс В». Результаты, полученные по названной технологи, приведены в таблице.
Оценка качества газонов по методике А.А. Лаптева
Вид травостоя Время наблюдения Характеристики качества по А.А. Лаптеву
Тип покрытия Проективное покрытие, % Декоративность Балл Оценка
Газон, овсяница красная красная 08.08.13 Диффузно-мозаичное 96 4 14 Хорошо
01.05.14 Диффузно-мозаичное 74 4 13 Удовлетворительно
11.08.14 Сомкнуто-мозаичное 97 5 25 Отлично
Природное разнотравье с подсевом 08.08.13 Мозаичное 50 2 4 Плохо
01.05.14 Раздельно-групповое 45 2 4 Плохо
01.05.14 Мозаичное 60 3 4 Плохо
Как видно из таблицы, уже в первый год газон достиг хорошей декоративности и высокой степени покрытия. Ранней весной следующего года покрытие еще не сформировалось после зимы, а к августу второго года, когда почти завершилось формирование корневой системы овсяницы, она на всех 100 м2 откоса образовала сплошное покрытие с отличной декоративностью. Для сравнения на том же откосе на 15 м2 был оставлен природный травостой из разнотравья. На проплешинах была подсеяна овсяница красная красная и отдельно клевер ползучий с нанесением слоя чернозема. Участок получал подкормку и полив по норме для газона. Нам не удалось получить хорошие результаты при подсеве трав в существующий травостой. А на переувлажненных участках на третий год после посева корневая система газона была окончательно сформирована, и травостой приобрел сомкнутый характер с оценкой, по Лаптеву, отлично.
В ходе 4-летних экспериментально-производственных работ по выращиванию газонов на крутых грунтовых откосах с уклонами 1:1 и 2:1 с целью их защиты от эрозии установлено:
1. Для противоэрозионной защиты откосов 1:1, сложенных тяжелыми суглинками и глинами, достаточно покрытие откоса синтетической геосеткой типа Епката1 S-20, которое было применено на изученных откосах в 2003 г. [12], в сочетании со сплошным газоном. На откосе 2:1 для удержания сетки и дернины поверх почвы необходимо накладывать решетку из арматурной стали d-10 с ячейкой 50 х 50 см, которую закрепляют анкерами длиной 0,7 м. Названная конструкция успешно защищает от эрозии (при наличии сплошной дернины), но не несет противооползневых функций. На откосе 1:1 сетка Enkamat S-20 частично обеспечивает устойчивость, препятствует образованию ополз-
невых трещин отрыва. На участке, где сетка в ходе эксперимента с биоматами была разрезана в направлении вдоль оси сооружения, возникла под разрезом трещина отрыва длиной 16 м с раскрытием до 10 см и смещением нижнего блока на 5 см. Такие трещины отмечены и на участке, где вместо Enkamat S-20 положена сетка, не обладающая достаточной прочностью. Факты свидетельствуют, что Enkamat S-20 держит откос 1:1 от оползания. Для обеспечения противооползневой устойчивости откоса 2:1 нужны иные мероприятия (распоры в траншее, длинные расчетные анкеры, армирование грунтового массива в откосе георешеткой).
2. Газонное покрытие на откосах можно поддерживать в рассматриваемых геоэкологических условиях только по специальной методике эксплуатации, состав которой зависит от уклона и экспозиции откоса.
3. В экстремальных условиях, а именно: на откосах 1:1, обращенных к югу и юго-западу, не защищенных от солнца древесной растительностью, рекомендуем применять рулонный газон — дернину, выращенную и окрепшую в благоприятных условиях и перемещенную в неблагоприятные для нее условия. При эксплуатации таких откосов должен быть обеспечен импульсный полив дождеванием через спринклеры с таким расчетом, чтобы дозирование полива исключало стекание струй по откосу и исключало подачу воды в количестве, более требуемого для транспирации, т.е., чтобы не происходило замачивание грунтов ниже корневой системы. Аналогично следует поступать и с откосами 2:1, независимо от их экспозиции в условиях рва (траншеи). Опыты по выращиванию пырея ползучего на откосе 2:1 дали положительный результат. Потому в рулонный газон для затененных участков можно добавлять пырей ползучий (Elytrigia repens). Целесообразно продолжить опыты по закреплению крутых откосов этим злаком. Его особенность — не любит скашивания, скашивать не более двух раз за сезон, второе скашивание — под зиму.
4. На откосах 1:1 любых экспозиции, кроме южной и юго-западной, вместо укладки рулонных газонов возможно выращивание газонов с посевом методом глинования с последовательностью операций, описанной выше. Видовой состав травосмесей: овсяница красная красная (Festuca rubra rubra), овсяница красная (Festuca rubra), мятлик луговой (Poa pratensis), клевер ползучий (Trifolinum repens). Здесь можно также создавать разнотравье подобное естественному лугу, либо культивировать естественное разнотравье, удаляя прополкой нежелательные виды.
5. Для перевода откосов южной и юго-западной экспозиции из экстремальных в нормальные микроклиматические условия и для противооползневого закрепления грунтов на них и рядом следует создавать многоярусные фитоценозы, высаживать на откосах и около откосов деревья, которые будут временно затенять откосы, обеспечивая травам прямое солнечное освещение в течение 6...8 ч за день. Средний ярус фитоценоза — кустарники — следует выращивать для противооползневого закрепления крутых откосов. В нашем эксперименте крыжовник на откосах 1:1 хорошо рос при любой экспозиции откосов. Он пускал корни длиной до 2,5 м вниз по откосу вдоль поверхности на глубине 10...20 см, очевидно, в поисках воды.
6. Наряду с надземной ярусностью на уровнях травы — кустарники —деревья полезно создавать подземную ярусность на уровне травянистых растений. С этой целью в состав газона можно вводить пырей ползучий, корневая система которого глубоко уходит в землю в отличие от корневых систем других злаков. Корни пырея ползучего располагаются на глубине до 40...50 см и создают второй ярус под корневыми системами других трав. В работе Л.А. Володиной [25] даны рекомендации по созданию ярусных фитоценозов в парках Москвы.
Библиографический список
1. Володина Л.А., Хайдуков К.П. Влияние агрохимических показателей почвы на устойчивое развитие травяного покрова на склонах музея-заповедника «Коломенское» // Научное обозрение. 2014. № 5. С. 47—52.
2. Uren H.V., Dzidic P.L., Bishop B.J. Exploring social and cultural norms to promote ecologically sensitive residential garden design // Landscape and Urban Planning. May 01, 2015. Vol. 137. Pp. 76—84.
3. Burt J.W. Developing restoration planting mixes for active ski slopes: A multisite reference community approach // Environmental Management. 2012. Vol. 49. No. 3. Pp. 636—648.
4. Володина Л.А., Чернышев С.Н. Методика определения скорости плоскостного смыва для проектирования сооружений на склонах // Вестник МГСУ 2014. № 8. С. 54—61.
5. Чернышев С.Н., Володина Л.А. Зависимость скорости плоскостной эрозии от наклона поверхности склона // Вестник МГСУ 2014. № 8. С. 153—164.
6. Goldberg S. Of erosion, soils, and seeds: The right mix of vegetation can make all the difference in stabilization // Erosion Control. 2014. Vol. 21. No. 1. Pp. 16—23.
7. Fan C.-C., Lai Y.-F. Influence of the spatial layout of vegetation on the stability of slopes // Plant and Soil. 2014. Vol. 377. No. 1—2. Pp. 83—95.
8. Verrascina T. Surface protection of slopes by grass covering techniques // 2nd World Landslide Forum, WLF 2011; Rome; Italy // Landslide Science and Practice: Risk Assessment, Management and Mitigation. 2013. Vol. 6. Pp. 631—637.
9. Ma K.-C., Lin Y.-J., Maa S.-Y., Tan Y.-C. Evaluation of the effect of hysteretic flow and root system on shallow landslide // Soil Research. 2012. Vol. 50. No. 7. Pp. 616—624.
10. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве. М. : Изд-во АСВ, 2004. 112 с.
11. Chang I., Shin Y., Cho G.-C. Optimum thickness decision of biopolymer treated soil for slope protection on the soil slope // Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics : Proceedings of the 14th Int. Conference of International Association for Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics, IACMAG 2014. Kyoto, Japan, 2015. Pp. 1643—1648.
12. Чернышев С.Н., Щербина Е.В. Святая Богородичная Канавка: природные условия и технические решения по воссозданию // Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси : тр. 2-го Междунар. науч.-практ. симп. Сергиев Посад : Патриарший издательско-полиграфический центр, 2005. С. 247—253.
13. Wang J., Hu Z.-L., Zhang J.-R., Zhang M.-Z. Pore properties of eco-material for erosion control of slope and its fractal features // Key Engineering Materials. 2008. Vol. 385—387. Pp. 461—464.
14. Дарчия В.И., Пашкевич С.А., Пуляев И.С., Пустовгар А.П., Чернышев С.Н. Влияние условий освещенности откосов на эксплуатационные свойства геосинтетических сеток на основе полиамида-6 // Вестник МГСУ 2013. № 12. С. 101—108.
15. Лепкович И.П. Газоны. М. ; СПб. : Изд-во «Диля», 2003. 237 с.
16. Тюльдюков В.А., Андреев Н.Г., Воронков В.А., Савицкая В.А. Луговодство / под ред. Д.П. Тюльдюкова. М. : Колос, 1995. 415 с.
17. Тюльдюков В.А., Кобозев И.В., Парахин Н.В. Газоноведение и озеленение населенных территорий. М. : КолосС, 2002. 264 с.
18. Hou X.-Q, Li R., Han Q.-F., Jia Z.-K., Wang W., Yan B., Yang B.-P. Effects of strip planting and fallow rotation on the soil and water loss and water use efficiency of slope farmland // Chinese Journal of Applied Ecology. 2012. Vol. 23. No. 8. Pp. 2191—2198.
19. Amini F., Li L. Failure mechanism of earthen levee strengthened by vegetated HPTRM system and design guideline for hurricane overtopping conditions // International Foundations Congress and Equipment Expo 2015, IFCEE 2015; San Antonio; United States, Geotechnical Special Publication, Volume GSP 256, 2015. Pp. 2452—2461.
20. Тазина Н.Г., Дарчия В.И., Чернышев С.Н. Озеленение и закрепление откосов рва и вала Святой Богородичной Канавки в Дивееве // Природные условия строительства и сохранения храмов Православной Руси : сб. тр. 5-го Междунар. науч.-практ. симп. Сергиев Посад, 2014. C. 207—230.
21. Чернышев С.Н. Святая Богородичная Канавка в Дивееве. История и воссоздание // Мир Божий. № 13. 2009. С. 108—112.
22. СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*. М. : Минрегион России, 2012. 112 с.
23. Stefanon M., Drobinski P., D'Andrea F., Lebeaupin-Brossier C., Bastin S. Soil moisture-temperature feedbacks at meso-scale during summer heat waves over Western Europe // Climate Dynamics. 2014. Vol. 42. No. 5—6. Pp. 1309—1324.
24. Володина Л.А. Влияние светового режима на устойчивое развитие травяного покрова на склонах Коломенского // Научное обозрение. 2014. № 2. С. 33—37.
25. Siebert F., Scogings P. Browsing intensity of herbaceous forbs across a semi-arid savanna catenal sequence // South African Journal of Botany. Sept. 01, 2015. Vol. 100. Pp. 69—74.
Поступила в редакцию в августе 2015 г.
Об авторах: Тазина Наталья Георгиевна — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства и луговых экосистем, Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева (ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева), 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49, [email protected];
Дарчия Валентина Ивановна — младший научный сотрудник Научного исследовательского института строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 183-32-92, [email protected];
Чернышев Сергей Николаевич — доктор геолого-минералогических наук, профессор, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (499) 183-83-47, [email protected].
Для цитирования: Тазина Н.Г., Дарчия В.И., Чернышев С.Н. Противоэрозионное фитозакрепление крутых откосов Святой Богородичной Канавки // Вестник МГСУ. 2015. № 9. С. 83—94.
N.G. Tazina, V.I. Darchiya, S.N. Chernyshev
EROSION PROTECTION PHYTOREINFORCEMENT OF SCARP STEEP SLOPES OF THE HOLY VIRGIN'S DITCH
Erosion protection landscaping embedment of steep subsoil slopes is a time-sensitive issue of road construction and planning of recreational area that are often fit on a challenging picturesque terrain unsuitable for site development. The article provides the results of a 4-year experiment on landscaping and plant fixing of up to 4.5 m soil slopes with 1:1 and 2:1 grades; the experiment was carried out by the MGSU on the territory of a convent in the south of the Nizhniy Novgorod region. The site has slopes oriented towards all cardinals. At some places the slopes are bedimmed by trees. All these factors create a wide range of geo-ecological conditions for lawns. All the slopes are fixed with geo-fibrefill grids; slopes with 2:1 grade are strengthened by auxiliary grids made of reinforced metal bars, anchors and braces on the bottom of the Holy Moat. The paper recommends composition of grass plants as well as techniques to build up lawns suitable for various micro-climate conditions. It also advises the structure of multi-tier plant entity. The suggested methods are tested during a 3-year maintenance of slopes built for constant use.
Key words: soil slopes, lawns, micro-climate of slopes, lawn grass species, erosion of slopes, fixation of slopes.
References
1. Volodina, L.A., Khaydukov K.P. Vliyanie agrokhimicheskikh pokazateley pochvy na ustoychivoe razvitie travyanogo pokrova na sklonakh muzeya-zapovednika «Kolomenskoe» [The Influence of Agrochemical Parameters of Soil on the Sustainable Development of Grass Cover on the Slopes of Reserve Museum "Kolomenskoye"]. Nauchnoe obozrenie [Scientific Review]. 2014, no. 5, pp. 47—52. (In Russian)
2. Uren H.V., Dzidic P.L., Bishop B.J. Exploring Social and Cultural Norms to Promote Ecologically Sensitive Residential Garden Design. Landscape and Urban Planning. May 01, 2015, vol. 137, pp. 76—84. DOI: http://dx.doi.org/10.10167j.landurbplan.2014.12.008.
3. Burt J.W. Developing Restoration Planting Mixes for Active Ski Slopes: A Multi-Site Reference Community Approach. Environmental Management. 2012, vol. 49, no. 3, pp. 636— 648. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s00267-011-9797-y.
4. Volodina L.A., Chernyshev S.N. Metodika opredeleniya skorosti ploskostnogo smyva dlya proektirovaniya sooruzheniy na sklonakh [Method of Determining the Speed of Washout for Design of Structures on Slopes]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 8, pp. 54—61. (In Russian)
5. Chernyshev S.N., Volodina L.A. Zavisimost' skorosti ploskostnoy erozii ot naklona poverkhnosti sklona [The Dependence of Sheet Erosion Velocity on Slope Angle]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 8, pp. 157— 164. (In Russian)
6. Goldberg S. Of Erosion, Soils, and Seeds: The Right Mix of Vegetation Can Make All the Difference in Stabilization. Erosion Control. 2014, vol. 21, no. 1, pp. 16—23.
7. Fan C.-C., Lai Y.-F. Influence of the Spatial Layout of Vegetation on the Stability of Slopes. Plant and Soil. 2014, vol. 377, no. 1—2, pp. 83—95. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/ s11104-012-1569-9.
8. Verrascina T. Surface Protection of Slopes by Grass Covering Techniques. 2nd World Landslide Forum, WLF 2011, Rome; Italy. Landslide Science and Practice: Risk Assessment, Management and Mitigation. 2013, vol. 6, pp. 631—637. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-31319-6_80.
9. Ma K.-C., Lin Y.-J., Maa S.-Y., Tan Y.-C. Evaluation of the Effect of Hysteretic Flow and Root System on Shallow Landslide. Soil Research. 2012, vol. 50, no. 7, pp. 616—624. DOI: http://dx.doi.org/10.1071/SR12104.
10. Shcherbina E.V. Geosinteticheskie materialy v stroitel'stve [Geotechnical Materials in the Construction]. Moscow, ASV Publ., 2004, 112 p. (In Russian)
11. Chang I., Shin Y., Cho G.-C. Optimum Thickness Decision of Biopolymer Treated Soil for Slope Protection on the Soil Slope. Computer Methods and Recent Advances in Geo-mechanics : Proceedings of the 14th Int. Conference of International Association for Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics, IACMAG 2014. Kyoto, Japan, 2015, pp. 1643—1648.
12. Chernyshev S.N., Shcherbina E.V. Svyataya Bogorodichnaya Kanavka: prirodnye usloviya i tekhnicheskie resheniya po vossozdaniyu [The Holy Mother of God Moat: Natural Conditions and Technical Solutions for Reconstruction]. Prirodnye usloviya stroitel'stva i sokhraneniya khramov Pravoslavnoy Rusi: trudy 2-go Mezhdunarodnogo nauchno-prak-ticheskogo simpoziuma [Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Symposium "Natural Conditions for the Construction and Preservation of the Orthodox Churches of Russia"]. Sergiyev Posad, Patriarshiy izdatel'sko-poligraficheskiy tsentr Publ., 2005, pp. 247—253. (In Russian)
13. Wang J., Hu Z.-L., Zhang J.-R., Zhang M.-Z. Pore Properties of Eco-Material for Erosion Control of Slope and Its Fractal Features. Key Engineering Materials. 2008, vol. 385— 387, pp. 461—464. DOI: http://dx.doi.org/10.4028/www.scientiflc.net/KEM.385-387.461.
14. Darchiya V.I., Pashkevich S.A., Pulyaev I.S., Pustovgar A.P., Chernyshev S.N. Vliya-nie usloviy osveshchennosti otkosov na ekspluatatsionnye svoystva geosinteticheskikh setok na osnove poliamida-6 [Influence of Ambient Light on Slopes on the Performance Properties of Geosynthetic Grids Based on Polyamide-6]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 12, pp. 101—108. (In Russian)
15. Lepkovich I.P. Gazony [Lawns]. Moscow, Saint Petersburg, Dilya Publ., 2003, 237 p. (In Russian)
16. Tyul'dyukov V.A., Andreev N.G., Voronkov V.A., Savitskaya V.A. Lugovodstvo [Grassland Science]. Moscow, Kolos Publ., 1995, 415 p. (In Russian)
17. Tyul'dyukov V.A., Kobozev I.V., Parakhin N.V. Gazonovedenie i ozelenenie naselen-nykh territoriy [Lawn Science and Planting of Inhabited Territories]. Moscow, KolosS Publ., 2002, 264 p. (In Russian)
18. Hou X.-Q., Li R., Han Q.-F., Jia Z.-K., Wang W., Yan B., Yang B.-P. Effects of Strip Planting and Fallow Rotation on the Soil and Water Loss and Water Use Efficiency of Slope Farmland. Chinese Journal of Applied Ecology. 2012, vol. 23, no. 8, pp. 2191—2198.
19. Amini F., Li L. Failure Mechanism of Earthen Levee Strengthened by Vegetated HP-TRM System and Design Guideline for Hurricane Overtopping Conditions. International Foundations Congress and Equipment Expo 2015, IFCEE 2015; San Antonio; United States, Geo-technical Special Publication, Volume GSP 256, 2015, pp. 2452—2461. DOI: http://dx.doi. org/10.1061/9780784479087.227.
20. Tazina N.G., Darchiya V.I., Chernyshev S.N. Ozelenenie i zakreplenie otkosov rva i vala Svyatoy Bogorodichnoy Kanavki v Diveeve [Greening and Strengthening of Graff and Rampart Slopes of Holy Virgin's Ditch in Diveevo]. Prirodnye usloviya stroitel'stva i sokhraneniya khramov Pravoslavnoy Rusi: sbornik trudov 5-go Mezhdunarodnogo nauchno-prakticheskogo simpoziuma [Natural Conditions for the Construction and Preservation of the Orthodox Churches of Russia : Proceedings of the 5th International Science and Practice Symposium]. Sergiev Posad, 2014, pp. 207—230. (In Russian)
21. Chernyshev S.N. Svyataya Bogorodichnaya Kanavka v Diveeve. Istoriya i vossoz-danie [The Holy Virgin's Ditch in Diveevo. History and Recreation]. Mir Bozhiy [The World of God]. 2009, no. 13, pp. 108—112. (In Russian)
22. SP 131.13330.2012. Stroitel'naya klimatologiya. Aktualizirovannaya versiya SNiP 23-01-99* [Requirements SP 131.13330.2012. Building Climatology. The Updated Edition of the Construction Norms SNiP 23-01-99*]. Moscow, Minregion Rossii Publ., 2012, 112 p. (In Russian)
23. Stéfanon M., Drobinski P., D'Andrea F., Lebeaupin-Brossier C., Bastin S. Soil Moisture-Temperature Feedbacks at Meso-Scale during Summer Heat Waves over Western Europe. Climate Dynamics. 2014, vol. 42, no. 5—6, pp. 1309—1324. DOI: http://dx.doi. org/10.1007/s00382-013-1794-9.
24. Volodina L.A. Vliyanie svetovogo rezhima na ustoychivoe razvitie travyanogo pok-rova na sklonakh Kolomenskogo [The Influence of Light Regime on the Sustainable Development of Grass Cover on the Slopes of Kolomenskoye]. Nauchnoe obozrenie [Scientific Review]. 2014, no. 2, pp. 33—37. (In Russian)
25. Siebert F., Scogings P. Browsing Intensity of Herbaceous Forbs across a Semi-Arid Savanna Catenal Sequence. South African Journal of Botany. Sept. 01, 2015, vol. 100, pp. 69—74. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.sajb.2015.05.007.
About the authors: Tazina Natal'ya Georgievna — Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Crop Research and Grassland Ecosystems, Russian State Agrarian University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy (RSAU-MAA named after K.A. Timiryazev), 127550, 49 Timiryazevskaya str., Moscow, Russian Federation; [email protected];
Darchiya Valentina Ivanovna — junior research worker, Research Institute of Building Materials and Technologies, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; +7 (499) 183-32-92; [email protected];
Chernyshev Sergey Nikolaevich — Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, Professor, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; +7 (499) 183-83-47; [email protected].
For citation: Tazina N.G., Darchiya V.l., Chernyshev S.N. Protivoerozionnoe fitozakreple-nie krutykh otkosov Svyatoy Bogorodichnoy Kanavki [Erosion Protection Phytoreinforcement of SCARP Steep Slopes of the Holy Virgin's Ditch]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2015, no. 9, pp. 83—94. (In Russian)
