Опыт использования электронного картирования опасных геологических процессов на территории г. Новочеркасска

Размещено на http://www.allbest.ru/

Опыт использования электронного картирования опасных геологических процессов на территории г. Новочеркасска

С.Г. Шеина, Л.И. Терюкова

Донской государственный технический университет

Аннотация: Одним из важнейших мероприятий по уменьшению риска природных и природно-техногенных катастроф является инженерно-геологическое картирование территории города, проводимое по комплексу геологических факторов: рельеф, состав и свойства пород, гидрогеологические условия, развитие геодинамических процессов и др.

На территории г. Новочеркасска, как и на других территориях городских поселений Ростовской области, активное развитие опасных процессов связано с обширным распространением глинистых грунтов, обладающих низкими значениями прочностных характеристик и высокой обводненностью грунтовых массивов, как вследствие естественного протекания процессов, так и активного техногенного воздействия. В результате проведенных исследований территория города Новочеркасска разделена на зоны геологического риска. Такое картирование территории позволяет принимать правильные архитектурно-планировочные решения и вести ее освоение с оптимальным инвестированием при соблюдении требований безопасности.

Ключевые слова: застроенная территория, зона геологического риска, мониторинг, прогнозирование, техногенное воздействие, управление территориальным развитием

Важными элементами градостроительного развития, обеспечивающими оптимальное использование городской территории, безопасность жителей и городской инфраструктуры, являются мониторинг и прогнозирование изменения инженерно-геологических условий [1].

На территории г. Новочеркасска, как и на других территориях городских поселений Ростовской области, активное развитие опасных процессов связано с обширным распространением глинистых грунтов, обладающих низкими значениями прочностных характеристик и высокой обводненностью грунтовых массивов, как вследствие естественного протекания процессов, так и активного техногенного воздействия [2-3].

В соответствии с определением, территории риска - это территории еще с обратимыми нарушениями. Они требуют разумного хозяйственного использования и планирования мероприятий по его улучшению.

Урбанизация сопровождается резким снижением ресурса устойчивости городских территорий к воздействию техногенных и техноприродных катастроф. Это повышает степень риска проживания людей в городах и требует от муниципальных властей огромных усилий для поддержания жизнеобеспечивающих функций городской инфраструктуры.

С началом интенсивного строительства в 1960-е 70-е годы проявилась техногенная составляющая в подтоплении территории города [4]. К 1980 году подтоплением были охвачены северная и южная части Новочеркасского холма и его периферия. В центральной части города не проводилось строительство промышленных объектов и не формировались области техногенного питания водоносных горизонтов. Поэтому баланс подземных вод определялся локальными утечками бытовых вод и инфильтрацией атмосферных осадков, количество которых меняется в соответствии с многолетними циклами.

Необходимо отметить, что важным фактором, сдерживающим развитие подтопления, является сохранение естественной дренажной сети города оврагов, балок, родников. Они вносят вклад в сохранение баланса поземных вод

В последнее десятилетие в центральном районе города уровень подземных вод стабилизировался, но более значительным стал в восточной и западной частях города.

Относительно благополучная зона, с залеганием поверхности подземных вод на глубине 11-12 метров, сократилась и распространялась полосой 1200-2500 м в субширотном направлении в северной части застроенной территории. Ее границы хорошо коррелировали с наиболее высокими отметками водораздельного склона.

Именно территории, являвшиеся относительно благополучными в 1980-е годы, испытывают обводнение грунтовой толщи сегодня. За последние 20 лет уровень подземных вод поднялся в среднем на 4-5 метров.

В пределах холма преимущественно распространены просадочные грунты 1 типа. Но в областях наибольшей мощности покровных отложений и наивысших отметок рельефа выделены области с грунтами 2-типа.

Техногенное обводнение приближает уровень подземных вод к поверхности, что провоцирует интенсивный водообмен в просадочных грунтах и запускает процесс самоуплотнения.

Теперь, когда большая часть городских территорий подтоплена, важно оценить тенденции: интенсивности процесса изменения свойств грунтов, длительности периода неуклонных изменений этих свойств, объемы грунтовых массивов, охваченных этим процессом и др. От этого зависит успех проектируемых защитных мероприятий [5-6].

На первом этапе проведения гидрогеологического мониторинга произведен сбор и обработка материалов инженерно-геологических изысканиях и исследований прошлых лет.

На втором этапе проведены геофизические исследования. Для обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических исследований, проведены параметрические измерения на опорных (ключевых) участках, на которых осуществляется изучение геологической среды с использованием комплекса других видов работ (бурения скважин, проходки шурфов, зондирования, с определением характеристик грунтов в полевых и лабораторных условиях).

На третьем этапе выполнена обработка материалов с целью обеспечения контроля за полнотой и качеством данных инженерно-геологических изысканий.

На четвертом этапе выполнены классификация зон геологического риска и построение гидрогеологических карт (зон развития опасных гидрогеологических процессов) [7-8].

Эти данные позволят произвести прогноз о изменении напряженно-деформируемого состояния зданий и сооружений в зависимости от изменения гидрологических условий, типа просадочности и физико-механических свойств грунта.

Наиболее опасной для территории города Новочеркасска является динамика процесса подтопления, которая носит прогрессирующий характер и сопровождается следующими негативными и опасными процессами:

· развитием опасных карстово-суффозионных процессов;

· оседанием и провалом земной поверхности;

· разрушением зданий и сооружений;

· изменением химического состава поверхности и подземных вод;

· увеличением коррозионной активности вод и грунтов (по отношению к бетону и конструкциям) засоление и деградация почв;

· износ и снижение времени эксплуатации сетей и коммуникаций;

· ухудшение экологических и санитарно-гигиенических условий, приводящих к заболеваемости населения и др.

Картирование зон геологического риска произведено для северной и южной частей города (на рисунках 1 и 2) .

картирование геологический территория

Рис. 1. - Электронная карта северной части с зонами геологического риска

Рис. 2. - Электронная карта южной части с зонами геологического риска

На северных территориях города преобладают малоопасные и опасные зоны. Только в пойме реки Тузлов на узкой полосе пойменных отложений имеется зона чрезвычайной опасности. На южной территории города зона чрезвычайной опасности захватывает нижнюю часть балки Западенской. В южной части городской территории наблюдаются области понижения уровня грунтовых вод. Для выявления природы этих локальных явлений необходимо создание стационарной постоянно действующей системы наблюдений, т.к. в некоторых случаях быстрое обезвоживание грунтов может привести к резким просадкам.

Рекомендуется мониторинг техногенного гидрогеологического режима [9-10]. Наблюдательная сеть должна обеспечить контроль развития обширных куполообразных поднятий УГВ общий подъем грунтовых вод в жилых районах. Необходима разработка гидродинамических моделей для прогноза подтопления и поиск эффективных решений по восстановлению баланса подземных вод.

Литература

1.Комплексная оценка территории в градостроительстве / Шеина С.Г., Бабенко Л.Л., Матвейко Р.Б., Хамавова А.А., Под ред. С.Г. Шеиной. Ростов-на-Дону: 2014. 100 с.

2. Методология электронного картирования опасных геологических процессов при освоении застроенных территорий на примере г. Новочеркасска / Шеина С.Г., Гридневский А.В., Зильберова И. Ю., Фоменко Н. Е., Терюкова Л.И., Микашинович Р.Р., Хоренков С. В., Матвейко Р. Б. Под ред. С.Г. Шеиной. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный строительный университет, 2010. 167 с.

3. ГИС-технологии мониторинга опасных геологических процессов на территории Восточно-Донбасской агломерации. Проблемы и решения / Шеина С.Г., Гридневский А.В., Зильберова И. Ю., Терюкова Л. И., Шумеев В. Г., Матвейко Р. Б., Хоренков С. В., Ищенко А. В., Хамавова А. А. Под ред. С.Г. Шеиной. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный строительный университет, 2012. 206 с.

4. Гридневский А.В., Терюкова Л.И Влияние техногенных (шахтных) вод на состояние окружающей среды на территории Восточного Донбасса // Научная дискуссия: вопросы технических наук. 2016. №3 (33). С. 124-129.

5. Шеина С.Г., Терюкова Л.И. Методология построения имитационной модели геологической среды территорий муниципальных образований // Известия РГСУ. 2008. №12. С. 33-38.

6. Sheina, S., W. Dietmar, R. Matveyko and L. Teryukova, 2015. Management of territory development based on an iIntegrated assessment. European science review, 11-12: pp.214-219.

7. Sheina, S.G. and A.A. Khamavova, 2016. Technique for the Russian Federation regional territories assessment used to create industrial parks network. Procedia Engineering2, Сер. "2nd International Conference on Industrial Engineering, ICIE 2016": pp.1960-1965.

8. Шеина С.Г., Гиря Л.В. Обеспечение градостроительной деятельности на основе мониторинга параметров среды обитания // Инженерный вестник Дона. 2012. №3. URL ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/992.

9. Шеина С.Г., Матвейко Р.Б. Концептуальная модель оценки уровня социально-экономического развития территорий и формирование стратегий развития инвестиционной политики// Инженерный вестник Дона, 2012, №3 URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2012/993.

10. Шеина С.Г., Шишкунова Д.В Разработка рекомендаций по снижению экологической опасности - пространственный анализ территорий после выполнения рекомендаций// Инженерный вестник Дона. 2017. №1. URL:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3335.

Размещено на Allbest.ru