ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2014, № 6, с. 518-525
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 624.131.1:551.252
ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ г. БЕРЕЗНИКИ ПЕРМСКОГО КРАЯ РФ ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ РАЗВИТИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
© 2014 г. В. И. Осипов, Ю. А. Мамаев, А. А. Ястребов
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер. д.13, стр. 2, Москва, 101000 Россия. E-mail: mamaev47ya@mail.ru
Поступила в редакцию 01.07.2013 г.
Приводится характеристика инженерно-геологических условий территории г. Березники Пермского края РФ и особенностей развития здесь природно-техногенных процессов чрезвычайного характера; излагается методика составления легенды и макета карты (схемы) зонирования урбанизированной территории по степени опасности развития опасных геологических процессов с позиций усовершенствованных методов инженерно-геологического картографирования; дается описание рискообразующих факторов и геологических процессов в пределах выделенных территориальных зон с целью планирования мониторинговых, изыскательских и строительных работ.
Ключевые слова: инженерно-геологические условия, опасные природные и природно-техногенные процессы, зонирование территории, методика картографирования.
Развитие опасных геологических процессов на урбанизированных территориях обусловливается комплексным воздействием природных и природ-но-техногенных факторов, активизирующихся или возникающих вновь в результате строительной и (или) хозяйственно-производственной деятельности человека. Аналогично опасности природных и природно-техногенных процессов, а также обусловленные ими риски как ожидаемые, условно реализованные потери (ущербы) должны оцениваться по сумме возможных потерь природных и техногенных элементов общего риска, в том числе человеческих жизней, материальных ценностей, потерянных территорий с богатствами недр и биоты, нарушенных производств, транспортных и инженерных сетей и объектов, упущенных выгод, затрат на восстановление технологических процессов и других элементов риска.
Существующие уровни опасности развития геологических процессов (ОРГП) и их прогнозируемые изменения должны учитываться на всех стадиях разработки архитектурно-планировочных, проектно-строительных и административно-управленческих решений при обустройстве городских территорий. Для задач градостроительного проектирования выполняют крупномасштабные
исследования и картографирование инженерно-геологических условий территорий городов в целом и их отдельных районов, при необходимости с оценкой геологических рисков их застройки и эксплуатации.
Ситуация в г. Березники Пермского края наглядно показывает как опасные геологические процессы негативно влияют на техносферу города и условия жизни людей [1]. Город Березники расположен в северо-восточной части ВосточноЕвропейской платформы в пределах Предураль-ского краевого прогиба в центре крупнейшей в РФ залежи калийных солей. Полезная толща солей общей мощностью более 200 м залегает здесь на глубинах 250-450 м под толщей пород терри-генно-карбонатной формации верхнепермского возраста, в которой интенсивно развиты суффо-зионно-карстовые процессы. Территория характеризуется сложными инженерно-геологическими и структурно-тектоническими условиями (рис. 1), а также уникальными объемами и размерами подземных выработок. Так общий объем горных выработок шахтного поля Первого Березников-ского калийного рудника № 1 (БКПРУ-1) превышал 80 млн м3, а размеры ярусно расположенных выработок составляли от 3-6 до 15 м. Подработанное пространство простирается под южной
Р2ш12
7
8
9
Рис. 1. Инженерно-геологическая схема района г. Березники: 1 - техногенные грунты подсыпанных территорий и со-леотвалов; 2 - пойменные отложения р. Камы и ее притоков; 3 - отложения I аккумулятивной надпойменной террасы р. Камы; 4 - отложения нерасчлененного комплекса эрозионно-аккумулятивных террас р. Камы (II и III надпойменных террас); 5 - склоны эрозионно-денудационные делювиальные и оползневые с бугристо-западинным рельефом;
6 - водораздельные пластовые полого-покатые поверхности, перекрытые элювиально-делювиальными отложениями;
7 - терригенно-карбонатные породы (известняки, мергели, песчаники) верхней перми, трещиноватые, выветрелые;
8 - граница подработанного пространства; 9 - земляные защитные дамбы; 10 - тектонические нарушения; 11 - бровки речных террас и уступов; 12 - линии водоразделов; 13 - границы участков с близким к поверхности залеганием пород соляно-мергельной толщи; 14 - места провалов дневной поверхности.
частью города и его промышленной зоной. После аварии на БКПРУ-1 в 2006 г. и затопления всего выработанного подземного пространства рудника, которое продолжалось в течение двух лет, на
рассматриваемой территории активизировались геологические процессы, а именно: значительные и неравномерные деформации поверхности земли с оседаниями от 0.5 до 4.3 м (11 участков) и
провалы больших объемов (3 участка) глубиной до 100 м с плановыми размерами диаметров от 100 до 400 м. Это привело к деформациям и разрушениям промышленных объектов, административных и жилых зданий, транспортных коммуникаций и других объектов. В связи с этим возникла необходимость изучения, оценки и прогнозирования степени опасности дальнейшего развития геологических процессов на территории города.
Коллективом Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН при участии сотрудников Горного института Уральского отделения РАН выполнена комплексная экспертная оценка опасности развития геологических процессов на территории г. Березники с построением схемы зонирования (районирования) по степени опасности в масштабе 1: 25000. Данная схема предназначена для планирования предупредительных мер, направленных на минимизацию возможных социально-экономических потерь в случае дальнейшего развития опасных геологических процессов, а также для территориального планирования городской застройки.
Работы по составлению схемы зонирования территории г. Березники по степени опасности развития геологических процессов (ОРГП) включали: - изучение и картографирование инженерно-геологических условий территории; - оценку воздействия техногенной аварии 2006 г. на БКПРУ-1 на геологическую среду; - разработку методики составления легенды и макета схемы зонирования территории крупного масштаба.
В данной статье дается описание методики составления и легенды схемы зонирования рассматриваемой территории по степени ОРГП с характеристикой отдельных выделенных зон.
Метод тематического картографирования широко применяется при оценке и прогнозировании природных опасностей и рисков [2, 5]. Картографические модели служат наглядной, достаточно точной и объективной основой для накопления и анализа фактических данных, составления прогнозных сценариев, принятия административных или инженерных решений по минимизации рисков. Данный метод применяется на разных уровнях и масштабах исследований, а также для решения общих или целевых задач. Современный отечественный и зарубежный опыт оценки и прогнозирования природных опасностей и рисков показывает, что в настоящее время нет единой общепринятой методики составления таких карт. Разрабатываются в основном и в отдельности близкие по содержанию направления картогра-
фирования: инвентаризационные карты (карты фактов); карты пораженности территории (видов и интенсивности опасных процессов); карты влияния техногенных факторов и другие. Каждое из этих направлений картографирования содержит несколько модификаций карт, отражающих геологические особенности территории, а также задачи и методики исследований. Такие карты могут быть общего (для всех видов освоения) или целевого (конкретного вида строительства) назначений.
Составление схемы зонирования по степени ОРГП в крупном масштабе 1:25000 потребовало дополнения и совершенствования методики картографирования.
Цель разработки схемы зонирования - выявление природных рискообразующих факторов и установление пространственного положения зон проявления и видов опасных геологических процессов. Это важно для целенаправленного планирования дальнейших изыскательских, мониторинговых и инженерных защитных работ, а также учета в проектных решениях планируемого строительства.
В соответствии с классификацией инженерно-геологических карт данная схема относится к синтезированным (обобщенным) специализированным картам инженерно-геологического районирования оценочно-сравнительного типа.
Для оценки опасных геологических процессов на рассматриваемой территории выполнялись аналитические обобщения материалов геологических, геофизических, изыскательских и комплексных мониторинговых работ, включая дешифрирование материалов дистанционных съемок, а также специальное инженерно-геологическое картографирование в масштабе 1:25000.
При составлении схемы учитывалась информация, содержащаяся на ранее выполненных тематических картах и схемах по исследуемому району.
При разработке схемы на территории г. Березники и прилегающих районов были выделены инженерно-геологические таксоны разных порядков, а именно: по геоморфологическим признакам две области: I - долины реки Камы и ее крупных притоков; II - приподнятые водораздельные массивы, сложенные верхнепермскими коренными породами. Внутри областей по особенностям геологического строения обособляются более мелкие таксоны - районы. Критериями выделения инженерно-геологических районов служили воз-
раст, генезис, литологический состав и мощности четвертичных отложений, а также особенности геологического разреза подстилающих коренных пород. Таким образом, территория была подразделена на несколько типовых территориальных выделов с многослойной геологической средой. В границах одних районов отмечается активное развитие опасных геологических процессов, в том числе оседаний и провалов земной поверхности, в других - устойчивое состояние геологической среды.
По совокупности геологической и мониторинговой информации о составе, состоянии и свойствах геологической среды и геологических процессах для каждого типа районов определялись основные (ведущие) природные рискообра-зующие факторы,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.