ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 1, с. 25-41
_ ПО МАТЕРИАЛАМ МЕЖДУНАРОДНОЙ _
КОНФЕРЕНЦИИ «ENGEOPRO-2011»
УДК 624.131.1:556.332.46
ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ЗАКАРСТОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ (на примере Пермского края)
© 2013 г. В. Н. Катаев
Пермский государственный национальный исследовательский университет, Букирева, 15,Пермь,614990 Россия. E-mail: kataev@psu.ru
Поступила в редакцию 5.12.2011 г.
Создание системы карстомониторинга, отвечающей в полной мере целям прогноза проявления карстовых процессов на конкретной территории, - весьма сложная задача. Введению на закар-стованной территории системы специализированного мониторинга предшествует комплекс мероприятий, часть которых является преимущественно прогнозными элементами этой системы, а часть организационно-информационными, реализация которых должна быть выполнена при взаимодействии заинтересованных администраций муниципальных образований, администраций соответствующих субъектов федерального уровня, органов МЧС, научных и производственных организаций, ведущих исследования и изыскания на закарстованных территориях. В работе представлены блоки мероприятий, являющиеся основой организации системы карстомониторинга в большей части реализованные к настоящему времени на территории Пермского края. Некоторые из обозначенных мероприятий отнесены к категории перспективного исполнения.
Ключевые слова: карстовые явления, карстоопасность, прогноз карстоопасности, карсто-мониторинг.
ВВЕДЕНИЕ
Прообразом государственного мониторинга экзогенных геологических процессов были организованные ВСЕГИНГЕО в 1976 г. комплексные многолетние исследования режима оползней, селей, абразии и эрозии на побережье Черного моря. В дальнейшем наблюдательные сети были включены в территориальные мониторинговые системы. Развитию службы государственного мониторинга послужило Постановление Совета Министров Российской Федерации (№ 1229 от 24.11.1993 г.) "О создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)". Позднее в составе Министерства природы России был организован Госцентр "Геомониторинг".
Основы организации мониторинга экзогенных геологических процессов в России, разработанные в 80-е гг. ХХ в., доведены до уровня методических и технологических решений [10, 11, 13, 16, 21].
Проблемы организации карстомониторинга затронуты в территориальных строительных нормах Республики Башкортостан [19], Нижего-
родской области [18], Пермского края [17] и в более поздних документах [14]. Опыт создания основ карстомониторинга, в том числе и авторский изложен в ряде научных публикаций [1, 2, 7-9, 15]. В территориальных документах и в научных публикациях указывается, что проведение карстомониторинга в системе противокарстовой службы является обязательным в пределах населенных пунктов и особо ответственных объектов на территориях с пониженными категориями устойчивости, а также при техногенной активизации карстово-суффозионных процессов.
В общеметодологическом смысле карстомони-торинг - это система оценки и прогноза состояния карстосферы, взаимодойствующей с инженерными сооружениями, основа оптимизации освоения закарстованных территорий.
Как часть мониторинга состояния недр, карсто-мониторинг - это комплекс работ, включающий выполнение режимных наблюдений, создание банка наблюденных данных, анализ мероприятий для оценки современной обстановки развития карста и состояния инженерных объектов на закарсто-
ванных территориях, оперативный прогноз развития карста и деформаций сооружений во времени и пространстве, а в случае необходимости - принятие решений по противокарстовой защите.
В генерализованном виде мониторинг среди прочих включает две главные разновидности мероприятий: слежение за текущим состоянием изучаемого процесса и факторами его развития; анализ динамики процесса.
УСЛОВИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ КАРСТОМОНИТОРИНГА
Пермский край занимает территорию более 160 тыс. км2, в пределах которой на 30 тыс. км2 карстовый процесс развит относительно активно. На 11.6 тыс. км2 экзогенные процессы и карст, как основной, считаются опасными для жизнедеятельности, на них проживают более 500 тыс. человек. Из 44 административных районов края 23 полностью или частью своей территории расположены в пределах влияния карстовых процессов. В зонах влияния карстовых процессов расположены территории 1000 населенных пунктов края. Высокая техногенная нагрузка в ряде районов обусловила развитие специфически развивающихся техногенных форм карста. Особое развитие получил карст на подработанных территориях. Именно здесь остро стоят вопросы прогнозирования развития опасных геолого-гидрогеологических процессов на территории действующих (Верхнекамское месторождение калийных солей - провалы 1986, 2007, 2010 гг.) и выведенных из эксплуатации (Кизеловский угольный бассейн -11 прорывов карстовых вод в горные выработки с 1960 по 1973 гг.) горнодобывающих комплексов. На сегодняшний день карстово-техногенные системы сформировались на территориях крупных градопромышленных агломераций: Соликамск-Березники, Кизел-Губаха-Чусовой, Кунгур.
Помимо высокой концентрации промышленных предприятий регион характеризует высокая плотность линейных сооружений трансрегионального назначения. По территории края проходит более 4.5 тыс. км нефтепроводов и продуктопроводов различного назначения (в том числе 9 магистральных, протяженностью более 1.2 тыс. км), 18 магистральных газопроводов (протяженностью около 7.5 тыс. км).
Среди прочих территориальных проблем края особое место занимает проблема состояния геологической среды в пределах урбанизированных территорий (градопромышленные агломерации и отдельные города), расположенных в зоне развития карстующихся пород. Для этих территорий
характерно не только развитие опасных динамично развивающихся деформационных явлений (карстовые и карстово-суффозионные провалы и просадки), но и ухудшение экологической ситуации (интенсивное загрязнение подземных и поверхностных вод), а как следствие, обострение социально-экономических проблем [4, 12].
В пределах края выявлены все возможные ли-тологические типы карста (за исключением карста мела), развивающиеся в различных геотектонических обстановках (платформы, краевого прогиба, горно-складчатой области) и имеющие многочисленные возрастные генерации не только в породах карбонатной, сульфатной и соляной формаций, но и в терригенных породах, где выщелачиваются сульфатная и карбонатная составляющие (кластокарст) и в карстово-обвальных (карстогенных) образованиях, весьма разнородных по литологическому и механическому составу, мощность которых в зоне сочленения Восточно-Европейской платформы и Предуральского прогиба превышает 120 м [6, 12]. Спектр форм, активность и интенсивность проявления карста тесно связаны с литологическим типом карстую-щихся пород. По аналитическим данным в Пермском крае 70% возникающих катастрофических ситуаций связано с сульфатным карстом, 25-30% с карбонатным, единичные, но наиболее масштабные по разрушению с соляным (рис. 1).
В той или иной форме идея создания систем наблюдения за развитием карстовых процессов в России и, в частности, применительно к территории Пермского Приуралья, имеет длительную историю и начинается с первых инженерных исследований карста. В начале прошлого века, в период 1905-1914 гг. важные работы с соответствующими натурными наблюдениями по оценке карсто-опасности трасс железных дорог Пермского При-уралья проводили такие известные инженеры, как Н.И. Каракаш, А.А. Штукенберг, А.А. Чернов и М.С. Швецов.
На территории современного Пермского края опыт стационарных исследований карстового процесса - основы современного карстомонито-ринга, начал складываться с 30-х гг. прошлого ХХ в. Именно тогда с целью изучения карста в условиях разработки угля шахтным способом в интенсивно дислоцированном районе Западного Урала одной из первых была создана Кизеловская карстовая лаборатория. Позже создается Кунгур-ский карстовый стационар для изучения динамики крупного спелеообъекта - Кунгурской ледяной пещеры, карстовых процессов Урала и Предура-лья. Более 30 лет с начала 60-х гг. ХХ в. велись
Рис. 1. Районы развития активного карста на территории Пермского края. Литологические типы карста: 1 - карбонатный, 2 - сульфатный, 3 - каменной соли; 4 - границы карстовых районов; 5 - местоположение крупных спелео-объектов.
ежегодные наблюдения за переформированием закарстованных берегов Камского водохранилища. Результаты стационарных исследований органично дополнялись результатами геолого-кар-стологических экспедиционных исследований, проводимых в рамках государственных геологосъемочных работ, специальных карстологичес-ких исследований и исследований в рамках инженерно-геологического обоснования устойчивости инженерных объектов различной степени ответственности. С середины 90-х гг. ХХ в. в крае на-
чинается современный этап исследований, напрямую связанный с созданием теоретических основ и практических схем карстомониторинга. В 20022003 гг. в рамках областной целевой комплексной программы "Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 гг." были выполнены работы по обоснованию и созданию системы карстового гидролитомониторинга: газо- и нефтепроводы, финансируемые областной администрацией. С 2004 г. по настоящее время на территории края учеными и специалистами ведутся
работы по обоснованию параметров оценки кар-стоопасности территорий градопромышленных агломераций и созданию крупномасштабных прогнозных схем карстоопасности урбанизированных территорий. Применительно к этим территориям разрабатываются методические рекомендации по организации системного мониторинга. В 2004 г. в соответствии с планом геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы по объекту "Мониторинг экзогенных геологических процессов на территории Пермской области" была разработана программа "Обеспечение безопасной жизнедеятельности населения на закарстованных территориях Пермской области", фактически явившаяся рамочной программой организации системы карстомониторинга. С 2006 по 2010 гг. админ
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.