- прогнозирование водообеспечения и водопо-требления с учетом региональных особенностей используемой территории и основных действующих факторов;
- общая оценка экологического состояния территории с установлением границ взаимодействия техногенного объекта (ТО) с окружающей природной средой, принимая во внимание воздействие обратной связи;
- своевременное выполнение мероприятий по оптимальному использованию ТО для обеспечения стабильного режима эксплуатации ВХС и экологического равновесия в окружающей природной среде [2, 3].
В данной ситуации следует осознавать сложность и неоднозначность воздействия ВХС на отдельные элементы окружающей среды и оценивать риск формирования опасных техноприрод-ных процессов (ОТПП) различного генезиса, обусловленных нарушениями режима эксплуатации ВХС и несвоевременным выполнением охранных и защитных мероприятий. Необходимо учитывать, что в связи со сложностью геоэкологических условий горных регионов и высокой динамичностью развития природных процессов различного генезиса при расширении сферы использования водных ресурсов требуется выполнение специальных исследований для своевременного предотвращения риска формирования ОТПП. Соответственно при выборе типов, характера, размещения и сроков выполнения охранных и защитных мероприятий необходимы углубленные инженерно-геологические исследования, в состав которых должны быть включены:
- детальное изучение естественноисториче-ской обстановки в зоне намечаемого расположения техногенного комплекса;
- выявление факторов и условий возможных внешних воздействий региональной природной обстановки на ТО;
- установление свойств горных пород и характеристик их изменчивости под воздействием внешних природных и антропогенных факторов;
- прогнозирование направленности и характера возможных изменений в геологической среде при строительстве и в период эксплуатации ТО;
- определение направленности формирования геосферы при изменениях режима поверхностной и подземной гидросферы в районе расположения гидроузла и в зонах орошения и обводнения.
Поскольку составляющие инженерно-геологической обстановки в рассматриваемых условиях могут существенно изменяться во времени, необходимо учитывать, что двойственное воздействие природных и техногенных факторов может провоцировать ускорение темпов развития негативных ситуаций. Соответственно сказанному,
необходимо обоснование не только типов защитных сооружений, но также мест их расположения и сроков выполнения охранных мероприятий на основе детальных инженерно-геологических прогнозов. При составлении прогнозов следует иметь в виду, что под воздействием ТО могут изменяться закономерности развития региональных природных процессов и формироваться новые антропогенные, обусловливающие изменения геоэкологической ситуации и повышающие риск формирования ОТПП. Назначение типов, параметров, мест расположения объектов и сроки выполнения защитных и охранных мероприятий должны быть рассредоточены во времени согласно характеру и интенсивности техногенного освоения территории и закономерностям формирования природных процессов. В данном аспекте наряду с водными ресурсами необходим учет состояния и характера использования земельных, энергетических, минеральных и рекреационных ресурсов с обоснованием охраны окружающей природной среды и условий жизни населения.
Основой обеспечения надежности функционирования ТО и стабильности геоэкологической ситуации в пределах осваиваемой территории должны стать [5]:
1. Детальный анализ геоэкологического состояния территории с выявлением областей развития опасных природных процессов различного генезиса.
2. Прогнозирование направленности и интенсивности развития негативных природных процессов в зоне техногенного освоения территории раздельно для 3-х периодов: подготовка территории к освоению, строительство ТО и время его эксплуатации.
3. Назначение сроков и последовательности выполнения охранных мероприятий и размещения защитных сооружений.
4. Определение характеристик взаимодействия ТО и элементов охранных и защитных мероприятий в период его эксплуатации. В состав защитных и охранных мероприятий должны быть включены:
- охранные, выполняемые до начала строительства ТО и обеспечивающие предотвращение развития негативных природных процессов;
- временные, обусловленные "случайными" факторами, проявляющимися в период строительства ВХС, и связанные с составом и технологией строительных работ;
- защитные, обеспечивающие предотвращение эксплуатационных (перманентных) воздействий, обусловленных спецификой режима эксплуатации ТО;
- срочные, локальные, обеспечивающие устранение последствий непредвиденных спон-
танных нарушений, обусловленных экстремальными ситуациями (природные катастрофы, повреждения элементов техногенного объекта и др.).
Подбор конструктивных элементов и мест расположения отдельных защитных сооружений должен выполняться на основе комплексного прогнозирования формирования ПТС и пространственного рассредоточения ее отдельных элементов (объектов), режима эксплуатации ТО и состояния геологической среды. Основой выбора типов и сроков выполнения профилактических, реабилитационных и срочных мероприятий должен быть мониторинг состояния геологической среды и элементов инженерных сооружений с учетом возможного проявления синергетиче-ских эффектов [7].
Для конкретизации состава, типов и времени выполнения защитных и охранных мероприятий необходима территориальная классификация взаимодействия ВХС и ее элементов с окружающей средой. Учитывая сказанное, можно выделить 3 характерных территориальных комплекса:
1. Район расположения элементов ВХС (водо-подпорные сооружения, чаша водохранилища, сеть водотранспортных систем и др.). Здесь в качестве основных учитываемых параметров и действующих факторов выступают: а) характеристики изменения природной обстановки во времени и пространстве в зависимости от режима эксплуатации ВХС; б) условия формирования геологической среды и геоэкологической ситуации при изменении общей природной обстановки в зоне использования водных ресурсов.
2. Район нижнего бьефа в пределах изменчивости жидкого и твердого стока зарегулированного водотока. Необходимо установление характеристик природной обстановки в долине водотока, обусловленных изменениями его гидрологического режима и состояния территории в зависимости от режима эксплуатации ТО и перераспределения водного режима на осваиваемой территории.
3. Район использования водных ресурсов (орошаемые и обводняемые массивы). В связи с изменением водообеспечения территории нарушаются закономерности формирования геодинамических процессов различного генезиса, их характер и масштаб проявления (трансформация экзогенных и активизация эндогенных процессов, изменение гидрогеологических условий территории и т.п.).
Различия в генезисе, характере и интенсивности техноприродных процессов определяют необходимость раздельного анализа ситуации в выделенных районах. Обобщение материалов по всем районам дает возможность выполнения комплексных инженерно-геологических прогнозов, на основе которых определяются состав и объем
охранных и защитных мероприятий на используемой территории.
Состав и сроки выполнения защитных мероприятий должны быть увязаны со стадиями формирования элементов окружающей среды и режимом эксплуатации ВХС. Следует признать, что наибольшую сложность представляет выполнение мероприятий по предотвращению трудно прогнозируемых экстремальных ситуаций: изменение объема и качества водных ресурсов, склоновые обрушения грунтовых масс, проявления сейсмики и т.п. [5].
Для прогнозирования развития указанных процессов организация общесистемного мониторинга выполняется до вступления ВХС в эксплуатацию. Необходимо учитывать, что ОТПП, развивающиеся в различных, неоднородных сферах, связаны как прямой, так и обратной связью. В некоторых ситуациях планомерное изменение отдельных элементов сложной ПТС может способствовать повышению ее устойчивости. Подтверждением данного положения является длительность эксплуатации ряда объектов, созданных еще до нашей эры (таблица). Для обеспечения надежного функционирования сложной ПТС необходимы регулярное обследование состояния ТО и своевременное выполнение защитных мероприятий. Можно выделить три группы мероприятий [17], обеспечивающих: 1) предотвращение нарушений различного генезиса в природной среде, 2) устойчивость эксплуатации объекта и 3) рациональное использование природных ресурсов (рисунок).
Уточнение времени, состава и последовательности проведения охранных и защитных мероприятий, а также сооружения инженерных систем защиты должны выполняться на стадии разработки проекта и его научного обоснования [4].
Исследования, выполненные на ряде объектов в Закавказье, показали, что основным условием обеспечения надежного функционирования ТО является оценка осваиваемой территории по критериям риска развития опасных ОТПП процессов различного генезиса. Согласно материалам сопоставительных расчетов, наиболее эффективно использование рекомендаций А.Л. Рагозина [14] по применению в расчетах универсального показателя надежности, определяющего вероятность безотказной эксплуатации ТО в течение намечаемого срока службы в зависимости от вероятности и интенсивности развития техноприродных процессов различного генезиса. Может быть также рекомендован переход на синтетические методы прогноза формирования сложных процессов с учетом отдельных положений различных методик и использованием системного и факторного анализов. В этом случае при моделировании необходимо наличие информации:
Некоторые данные эксплуатации гидросистем с водохранилищами
№ Наименование плотины Страна Река Время создания Параметры плотины, м Объем водохрани-
длина высота лища, км3
1 Кошиш Египет Нил 3000 г. до н/э 450 15 нет данных
2 Садд-эл-Кафара Египет Вади-Грави 2700 до н/э 108 12 -
3 Мерис Египет Нил 2300 до н/э 203 15 1
4 Нимрод г. Самарра Тигр 2500 до н/э 112 12 1
5 Хомс Сирия Оронт 1300 до н/э 2000 8 0.9
6 Мариб Саба (Иемен) Вади-Дхана 750 г. до н/э-575 г. н/э 600 14 0.87
7 Хабба Ниневия Дияла VП-VI вв. до н/э
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.