География и геология/6. Природопользование и

экологический мониторинг

к. г.-м. н. Мальнева И. В.

ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт

гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО). Россия.

Оценка техногенного воздействия на геологическую среду при ведении мониторинга опасных экзогенных

геологических процессов на примере Большого Сочи

Под мониторингом опасных экзогенных геологических процессов (ОЭГП), являющегося частью мониторинга окружающей среды, понимается постоянно действующая система регулярных исследований режима этих процессов на специально организованной сети пунктов наблюдений, оценка состояния и прогноз развития ОЭГП под воздействием природных и техногенных факторов [2, 3].

В настоящее время особенно большое значение имеет мониторинг ОЭГП на той части территории Большого Сочи, которая является районом проведения зимних Олимпийских игр 2014 года. К сожалению, после 1991 года качественные систематические взаимоувязанные наблюдения за развитием ОЭГП здесь практически не ведутся. Известны лишь наиболее масштабные проявления процессов, вызывавшие негативные последствия. При этом если учет природных факторов в какой-то мере производится (в частности, Росгидрометом), то сведения о техногенных факторах, которые непосредственно влияют на развитие ОЭГП, практически отсутствуют. Проблема является актуальной. При решении её важно так дифференцировать изучаемую территорию на основе учета всех особенностей динамики геологической среды и воздействия на неё техногенного фактора, чтобы размещение пунктов наблюдений и определение состава работ было наиболее рациональным. Ниже предлагаются оценочные методы, способствующие общему успешному решению поставленных задач.

Как известно, на территории Большого Сочи в районе строительства олимпийских объектов выделяются горный кластер (район пос. Красная Поляна и прилегающие территории) и прибрежный кластер (в основном, Имеретинская низменность). Наиболее опасным с точки зрения проявления техногенного влияния является строительство олимпийских объектов в горном кластере, где геологическая среда наиболее уязвима и существует наиболее высокая опасность возникновения и активизации уже зафиксированных ОЭГП (оползней, селей и др.). Эти районы характеризуются высокой концентрацией специфических источников и видов техногенного воздействия и подвергаются более интенсивной, чем на окружающей территории, техногенной нагрузке.

Основными видами техногенного воздействия, определяющими возникновение и активизацию многих ОЭГП, являются гидродинамическое, механическое и гидрохимическое [1, 5]. Гидродинамическое воздействие - это преимущественно обводнение грунтовых толщ, следствием которого является повышение уровня грунтовых вод, достигающее стадии подтопления фундаментов сооружений и территорий, размокание грунтов, снижение их прочностных свойств, суффозионный вынос частиц грунта. Механизм этого воздействия во многом аналогичен действию природных факторов, вызывающих сходные изменения геологической среды, прежде всего – по увлажнению горных пород атмосферными осадками. При совместном гидродинамическом воздействии природных и техногенных факторов возможны особенно значительные изменения геологической среды.

О механическом техногенном воздействии приходится говорить тогда, когда в активную зону под фундаментами зданий и сооружений попадают горные породы с изначально или вновь приобретёнными низкими деформационными и прочностными свойствами. На территории встречаются карбонатные породы, обладающие значительной водорастворимостью, что определяет их неустойчивость в связи с проявлением по отношению к ним в процессе эксплуатации сооружений гидрохимического вида техногенного воздействия. Важным обстоятельством является иногда наличие агрессивных свойств подземных и пополняющих их запасы технических вод по отношению к бетонным и металлическим конструкциям.

Степень устойчивости пород стратиграфо-генетических комплексов (СГК) горных пород различных формаций по отношению к определенному виду воздействия и в целом к комплексному техногенному воздействию определяется на основании ранее полученных сведений об имевших место ОЭГП в пределах территорий распространения этих СГК. До получения в будущем чётких количественных критериев сейчас в сравнительном плане различают СГК устойчивые (ОЭГП не возникают при техногенных воздействиях любой силы), относительно устойчивые (ОЭГП возникают только при очень сильном воздействии), недостаточно устойчивые (ОЭГП возникают при сильном и среднем техногенном воздействии) и неустойчивые (ОЭГП возникают при сильном, среднем и слабом техногенном воздействии) (табл. 1) [1,5].

Таблица 1

Оценки степени устойчивости СГК по отношению к определенному виду воздействия

Устойчивость СГК (в скобках – геологические индексы примеров СГК)	Оценка степени устойчивости в баллах	Сравнительная степень техногенного воздействия в баллах
		Сильная ( 3 )	Средняя ( 2 )	Слабая ( 1 )
1	2	3	4	5
Устойчивые	4	Не возникают ОЭГП при техногенном воздействии любой силы
Относительно устойчивые	3	+
Недостаточно устойчивые	2	+	+
Неустойчивые	1	+	+	+

Примечание. Знак «+» означает, что ОЭГП при техногенном воздействии данной силы могут возникать.

Наиболее устойчивыми являются известняки и мергели карбонатной и карбонатно-терригенной формаций, распространенных в пределах мегантиклинория Большого Кавказа [4]. Возникновение и активизация техногенно обусловленных ОЭГП возможны здесь только при сильном воздействии. В худшем положении находятся хозяйственно освоенные средне- и низкогорья и приморские террасы Черноморского побережья, характеризующиеся распространением неустойчивых кайнозойских пород (терригенного эоценового флиша, майкопских глин, нелитифицированных четвертичных отложений). Возникновение ОЭГП помимо уже существующих здесь является весьма вероятным событием.

При наличии техногенного воздействия на геологическую среду выводы о степени её нарушенности делаются на основании оценки интенсивности проявления ОЭГП, возникших или активизировавшихся под влиянием техногенного фактора. Если техногенно-обусловленный прирост интенсивности ОЭГП по величине коэффициента поражённости и родственных ему показателей будет: 1) не более 10% - нарушенность слабая; 2) в пределах 10 – 30 % - нарушенность средняя; 3) более 30 % - нарушенность сильная.

Фактический материал, необходимый для оценки техногенного воздействия на исследуемой территории, получается в результате специального инженерно-геологического обследования территории. В процессе обследования составляется каталог источников техногенного воздействия на геологическую среду и карта фактического материала. На карте наносятся номера обследованных народно-хозяйственных объектов по каталогу, конкретные места возникших и активизировавшихся под влиянием техногенного фактора проявлений ОЭГП, противооползневые и тому подобные защитные сооружения [ ]. В каталоге источников и видов техногенного воздействия в табличной форме отражаются виды техногенного воздействия (по характеру нарушения геологической среды) – подрезка склонов, насыпка грунта, обводнение грунтовых толщ и т. п. Также отмечается степень воздействия (сильное, среднее, слабое) и масштабы вызванных им изменений природной обстановки. ОЭГП при этом характеризуются как вновь возникшие, активизирующиеся либо затухающие под техногенным воздействием. Делается вывод об устойчивости СГК, попавших в активную зону процесса, что понадобится в дальнейшем для перманентного усовершенствования системы мониторинга.

В соответствии с изложенными принципами оценки техногенного воздействия, можно по опыту работ отметить, что техногенная нагрузка в пределах береговой полосы, вызывающая ОЭГП, особенно велика, в том числе и вследствие строительства и эксплуатации железной и шоссейных дорог. Максимальная нарушенность геологической среды наблюдается в районе строительства олимпийских объектов прибрежного кластера. В пределах горного кластера нарушенность геологической среды существенно различается в зависимости от состава пород и интенсивности техногенного воздействия. Для этого района сведения по наиболее опасным участкам приведены в таблице 2. Следует отметить, что в пределах парагенетических комплексов развитие ОЭГП имеет «цепной» характер. Увеличение активности каждого из процессов данного комплекса может привести к нарушению устойчивости всей прилегающей территории в целом.

На основании анализа условий нынешнего и предстоящего развития ОЭГП на территории строительства олимпийских объектов Большого Сочи можно отметить, что их проявления почти полностью зависят от сочетания природных и техногенных факторов. Как правило, это процессоопасный характер погоды, аномальное атмосферное и техногенное увлажнение горных пород, колебания приземной температуры воздуха, процессы промерзания-оттаивания грунтов и выходящая за пределы допустимого техногенная нагрузка на геологическую среду. Составление в рамках проблемы ведения мониторинга ОЭГП полноценного специализированного каталога источников и видов собственно техногенного воздействия, материалы которого позволят регулярно оценивать опасность оползней, селей и других ОЭГП, является важнейшей задачей текущих исследований на территории. Возникнет возможность оптимальной регламентации техногенного воздействия, без чего проявления тех или иных ОЭГП могут быть катастрофическими. Этому вполне может поспособствовать сохраняющаяся в настоящее время высокая вероятность климатических экстремумов.

Литература

1. Мальнева И. В., Крестин Б. М., Гонсировский Д. Г., Кононова Н. К. Оценка активности экзогенных геологических процессов в районе Большого Сочи и Красной поляны // Разведка и охрана недр. 2008. № 6. С. 29 - 33.

2. Методические рекомендации по составлению долгосрочных прогнозов экзогенных геологических процессов в системе государственного мониторинга геологической среды / А. И. Шеко, Г. П. Постоев, В. С. Круподеров, В. И. Дьяконова, И. В. Мальнева, С. И. Парфенов, А. А. Бондаренко, Л. В. Круглова; ВСЕГИНГЕО. М. : ВСЕГИНГЕО, 1999. 78 с.

3. Организация опорной наблюдательной сети для изучения режима экзогенных геологических процессов // Науч.-технич. информационный сборник. М. : АОЗТ “Геоинформмарк”, 1997. Вып. 1. С. 35-40.

3. Природные опасности России. В 6 т. Т. 3. Экзогенные геологические опасности / Под ред. В. М. Кутепова, А. И. Шеко. М. : Крук, 2002. 345 с.

4. Современные геологические процессы на Черноморском побережье СССР. / Под ред. Шеко А.И. М.:Недра, 1976, 184 с.

5. Шеко А. И., Мальнева И. В. Гонсировский Д. Г., Дьяконова В. И. Оценка техногенного воздействия на геологическую среду с целью прогноза её изменения в пределах Черноморского побережья СССР // Методы регионального инж.-геол. прогнозирования : Сб. науч. тр. / ВСЕГИНГЕО. М., 1989. С. 73 – 83, 1 л. вкл.

Таблица 2.

Парагенетические комплексы ОЭГП и степень техногенного воздействия на территории строительства олимпийских объектов

Участки наблюдательной сети		Парагенетические комплексы опасных ЭГП			Характеристика пород, слагающих территорию участка	Олимпийские объекты в пределах участка	Виды техногенного воздействия	Степень устойчивости СГК в баллах (табл. 1)	Сравнительная степень техногенного воздействия в баллах (табл. 1)
№	Название участка	Комплекс процессов	Основной процесс	Процессы - факторы
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Р. Бзерпия, правый приток р. Лауры	Оползни, обвалы, осыпи, сели, эрозия	Оползни	Выветривание, обвалы, осыпи, эрозия, сели, техногенный фактор	Аргиллиты tJ1 - J2 Прочностные свойства пород очень сильно зависят от увлажнения. Мощность четвертичных от ложений до 10 м. При длительном увлажнении они приобретают текучесть либо разрушаются до состояния щебня.	Строительство лыжного комплекса, в том числе – стадиона с трибунами, автодороги, гостиничного комплекса	Механическое, гидродинамическое	1	3
2	Р. Бешенка у пос. Красная Поляна	Оползни, обвалы, осыпи, сели, эрозия.	Оползни.	Выветривание, обвалы, осыпи, эрозия, сели.		Водозаборы, строительство гостиничных комплексов.	Механическое, гидродинамическое.	1	2
3	Ручей Сулимовский, сев. Склон хр. Аибга	Сели, Оползни, Эрозия, Осыпи, обвалы	Сели	Выветривание, оползниобвалы, осыпи, эрозия	Породы порфиритовой серии байоса (J2pr ). Характеризуются разнообразными показателями свойств, неодинаковой устойчивостью к выветриванию (чередование туфов, туфобрекчий с горизонтами лав, порфиритов, реже – прослоями аргиллитов)	Строительство лыжного комплекса с трибунами, подъездной дорогой, санно-бобслейной трассой. Инженерная защита в пределах этой трассы, автодороги, очистные сооружения. сточных вод	Механическое, гидродинамическое.	1 - 4	3