Геодинамика и прогноз опасных геологических процессов Карпатского региона

Рудько, Георгий Ильич

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Геодинамика и прогноз опасных геологических процессов Карпатского региона
ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Геодинамика и прогноз опасных геологических процессов Карпатского региона"

АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

На правах рукописи

РУДЬКО ГЕОРГИЙ ИЛЬИЧ

ГЕОДИНАМИКА И ПРОГНОЗ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КАРПАТСКОГО РЕГИОНА

Специальность 04.00.07 — инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогнческих наук

Киев, ЗОЯ2

Работа выполнена в Производственном геологическом объединении 'Зопукргеология*

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОПОНЕНТЫ : доктор геолого-минералогических

наук И.И. МОЛОДЫХ;

доктор геолого-минералогических наук, профессор К.Ш. ШАДУНЦ;

доктор геолого-минералогических наук B.C. ФЕДОРЕНКО

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ИНСТИТУТ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ГОСУДАРСТВЕННОЮ КОМИТЕТА УКРАИНЫ ПО ГЕОЛОГИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НЕДР

Зашита диссертации состоится 1992

■ч СО

г.

часов на заседании специализированного совета

Д 016.54.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте геологических наук АН Украины /252054, г. Киев - 54, ул. Чкалова, 55-6/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологических наук АН Украины.

Автореферат разослан * ре1992 г.

• Ученый секретарь специализированного совета, доктор геолого-минералогических наук

н-с- ОГНЯНИК

ВВЕДЕНИЕ

Г' 'I |

А«к туальность темы. Для территории складчатых* Кайпат, окаймляющих их Предкарпатского и Закарпатского проги-.•<3рн1 и окраины Восточно-Европейской платформы /в пределах У .край ни/,

естественно-исторических и техногенно-обусловленных опасных геологических процессов /землетрясения, оползни, сели, карст/ приносит значительные материальные убытки, составляющие в среднем ежегодно только из расчета прямого ущерба 125 млн.рублей. Постоянное увеличение техногенной нагрузки вызывает дальнейшее развитие опасных геологических процессов /ОШ/.

Для ограничения и исключения негативных последствий опасных геологических процессов необходил комплексный анализ условии и факторов ОШ, закономерностей их развития, прогнозирование периодов и интенсивности катастрофической активизации и управлеше посредством охраны, рационального использования и контролируемого изменения свойств геологической среды.

На примере Карпатского региона научно обоснована и практически реализована система контроля, включающая комплексные наблюдения, анализ информации в автоматизированной базе данных и оценку состояния геологической среды /инженерно-геодинамические аспекты/ для различных инженерно-геологических условий и объемов геологического пространства, выполнено картографическое, натурное и математиче. кое моделирование природно-технических систем регионального и локального уровней, проведено прогнозирование ОШ, осуществлена разработка рекомендаций по инженерной защите, рациональному использованию и охрана геологической среды.

Комплекс исследований выполнялся б соответствии с межотраслевыми программами "Экологический мониторинг Украины" и "Литомони-торинг СССР" в рамках геологических заданий ПГО "Запукргеология".

Цель работы.

I. Закономерности развития, мэханизи к динамика опасных геологических процессов для различных инженерно-геологических условий Карпатского региона /горноскладчатая область, предгорный и межгор-: ный прогибы, окраина платформы/. 2. Научное и (летодолесхое обоснование регионального литомониторинга /инкенерно-геодинамические основы/. 3. Прогноз опасных геологических процессов и управление

посредством контроля техногенного воздействия на геологическую среду и изменения ее свойств.

Основные задачи исследований.

1. Разработка структурно-тектонических моделей для различных инженерно-геологических условий и установление степени взаимосвязи тектонического строения, неотектоники, современных тектонических движений с развитием опасных геологических процессов.

2. Оценка роли стратиграфо-литологических, геоморфологических гидрогеологических и природно-климатических условий и факторов при формировании и развитии опасных геологических процессов для горноскладчатой области, предгорного и межгорного прогибов, окраины платформы.

3. Анализ техногенной деятельности в пределах горноскладчатой области, предгорного и межгорного прогибов, окраины платформ мы как фактора развития опасшх геологических процессов.

4. Выявление пространственно-временных закономерностей и динамики опасных геологических процессов разного генезиса и меха- • низма /зегллетрясения, оползни, сели, карот/.

5. Научное обоснование и внедрение регионального литомони-торинга /инженерно-геодинамические основы/ как системы контроля, моделирования, прогноза и управления.

6. Обоснование постоянно действующих моделей /геоинформационно-аналитических систем, ГИАС/ регионального и локального уровня, связанных между собой в едином комплексе автоматизированной базой данных.

7. Прогноз опасных теологических процессов, обоснование и разработка решений по инженерной защите, рациональному использовании к охрана процессоопасных территорий для различных инженерно-геологических условий и ариродно-технических систем.

Основные защищаемые положения:

I. Пространственно-временные закономерности, механизм и динамика опасных геологических процессов Карпатского региона определяется спецификой взаимосвязи природных и техногенных факторов в изменении свойств пород и формировании рельефа при ведущей роли тектонических условий, сейсмичности и современных тектонических движений.

2. Научные и методические основы регионального литомонито-ринга заключаются в обосновании, разработке и внедрении комплекса наблюдений с оперативным анализом информации при помощи автоматизированной базы данных и моделировании в постоянно действующем режиме природно-технических систем регионального и локального уровня, с целью обеспечения прогноза опасных геологических процессов для их управления.

3. Прогноз опасных геологических процессов методами геологических аналогий, математического и натурного моделирования в рамках регионального литомониторинга, для территорий с высокой современной тектонической активностью обеспечивает стратеги), тактику, технологию и метсда управления, посредством охраны, рационального использования и контролируемого изменения свойств'геологической среды.

Научная значимость работы:

- получены новые представления о структурно-тектонических ' условиях, иерархии и количественных параметрах геоблоков Карпатского региона;

- установлены новые закономерности изменения свойств флише-вого, молассового и терригенно-карбонатного формациоиных комплексов в связи с развитием опасных геологических процессов;

- выявлены региональные и локальные закономерности формирования и развития опасных геологических процессов Карпатского региона, которые имеют научное и методичзское значение для близких условий зон альпийской складчатости;

- проведена оценка техногенной деятельности в пределах горной страны, передового и внутреннего прогиба, окраины платформы как фактора развития опасных геологических процессов;

- выполнено инженерно-геологическое районирование для различных природно-технических систем и объемов геологического пространства Карпатского региона, что впервые позволило охарактеризовать пространственно-временные закономерности и динамику ОГО, оценить условия и факторы их развития и перспективу хозяйственного использования процессоопасных территорий;

- разработаны научные основы и методика регионального литомониторинга /инжекерно-геодинамические аспекты/, в комплексе

региональных и локальных систем контроля, моделирования, прогно-' за и управления;

- обосновано информационное обеспечение системы контроля с разработкой универсального классификатора "Геологическая среда";

- выполнен региональный и локальный прогноз ОГП методами геологических аналогий, математического и натурного моделирования позволил обосновать стратегию, тактику, технологию и методы управления с последующей корректировкой системы контроля.

Ирак » ческое значение работы:

-составленныев процессе исследований разномасштабные карты закономерностей развития И динамики опасных геологических процессов в совокупности с пояснительными записками к ним являлись базовой основой для составления и корректировки схем перспективного планирования и районной планировки территорий Львовской, Ивано-Франковской, Тернопольской, Черновицкой и Закарпатской областей;

- результаты выполненных исследований был}! использованы

при составлении схем инженерной защиты для гидротехнических /Днестровское водохранилище/, горнопромышленных /рудник Калуш/, градо-промшиенные /город Черновцы/ природно-технических систем; .

- использование автоматизированной базы данных позволило оперативно осуществлять выдачу инженерно-геологических заключений о инженерно-геодинамических условиях и состоянии геологической среды на стадии выбора участка проектируемого строительства для различных инженерно-геологических условий Карпатского региона;

- методика регионального литомониторинга /инженерно-геодинамические основы/, изложенная в "Методических рекомендациях..." использована при разработке мониторинга геологической среды Украины;

- научные основы регионального литомониторинга, изложенные в "Учебном пособии..." используются для ведения спецкурса студентами геологических и географических факультетов в ряде вузов Украины

в России;

- ежегодные региональные прогнозы опасных геологических процессов, позволяющие охарактеризовать вероятность,масштабы и время проявления оползней, селей и карста учитываются планирующими организациями на уровне областных и районных исполнительных органов власти;

- локальные прогнозы оползневого процесса методом ЕИЭМПЗ, в сочетании с другими методами широко применяются для оперативной оценки оползневого риска.

Реализация работа:

Результаты проведенных исследований внедрены в практику работ геологических производственных"организаций: Львовской и Закарпатской ГРЭ ПГО "Запукргеология", Ялтинской КИГП ПГО "Крымгеология", Киевской КИГП ПГО "Севунргеология", Чечено-Ингушской ГРЭ ПГО "Сез-каыпзгеология", Тюменской ГРЭ ПГО "Токскнефтегазгеология", научных; Львовский госуниверситет, Черновицкий госунцверситет, Тюменский технологический институт, Симферопольский институт природоохранного и курортного строительства, СКТБ института прикладных проблем механики и математики АН УССР, производственно-изыокательских:ин-ститутов "Армгипрозем", "Армишшроект", "Лрмгипросельхоз", "Гидропроект", "Белгииз", Львовский и Черновицкий филиалы института "Укргикитиз", "Львовгипроводхоз", "Укрнииагропроект", 'ЧОгзапгипро-сахпром" и др.

Согласно основным положениям, рассмотренным в диссертации, составлены "Временные методические рекомендации по изучению закономерностей развития, прогнозной оценке и защите от оползней предгорных территорий" и "Временные методические рекомендации по организации^ ведению регионального мониторинга геологической среды на территории Украины /на примере западных областей УССР/.

Экономический эффект по внедрению результатов исследований автора, полученный за счет разработки прогнозов и инженерных решений, при народнохозяйственном освоении территорий по предложенной методике составил более 4 млн.рублей.

Фактический материал и личный вклад в решение проблемы.

В основу диссертационной работы положены результаты полевых региональных, стационарных и экспериментальных исследований, выполненных соискателем во Львовской геологоразведочной экспедиции ■ в период с 1978 по 1991 гг. лично при участии или под его руководством в пределах Карпат, Предкарпатья, Закарпатья, окраины Восточно-Европейской платформы. При этом проведено картографирование оползней в масштабе 1:200000-1:50000 на площади более 20 тыо.км^, картографирование карстоопасной территории в масктабе 1:50000 на

площади 600 км2, исследования в селеопасных бассейнах на площади более 200 км2. Более детальные наблюдения реализованы на 47 участках стационарного изучения оползней, селей, карста.

Совместно с отрядом математических.методов ПГО "Запукргеоло-гия" разработана методика использования информационной системы. Применены различные математические методы при создании моделей геологических процессов, построении графических изображений ряда карт условий и факторов развития геологических процессов, создана база данных.

Автором осуществлено четыре разномасштабных натурных эксперимента по искусственной активизации оползней в Карпатах и Предкар-патье. В работе использованы результаты обобщения фондовых материалов ПГО "Запукргеология".

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были доложены на заседании Московского обществ! испытателей природы /1985 г./, на Всесоюзной научно-практической конференции, посвященной 40-летию Львовского университета /1986 г., на Всесоюзной конференции по проблемам мониторинга в г.Ташкенте /1986г./, на заседании кафедры картографии и физической географии Черновицкого госуниверситета /1986г./, на заседании НТС института ВСЕГИНЕЕО /1987г./, на заседании НГС "Запукргеология" /1987г./, на Всесоюзной школе передового опыта в г.Ростов-на-Дону "Мониторинг и прогноз изменений геологической среды в условиях угледобывающих предприятий" /1987г./, на Ш Всесоюзном семинаре в г.Одесса "Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территории городов и городских агломераций" /1987г./, на Всесоюзном совещании в г.Черновцы "Проблемы устойчивости склонов и рационального освоения оползнеопасных территорий" /1987г./, на Всесоюзной научно-практической конференции в г.Ялта "Оползни и метода их изучения" /1987г./, на Всесоюзном совещании в г.Киеве "Проблемы изучения экологии и охраны пещер" /1987г./, на Всесоюзной конференции в г.Харькове /1988г./ "Тематическая картография и научно-техничеокий прогресс", на Всесоюзном совещании в г.Перми /1988г./ "Проблемы изучения техногенного карста", на первом Всесоюзном съезде инженеров-геологов, гидрогеологов, геокриологов в г.Киеве /1988г./, на Всесоюзном совещании "Моделирование в геоморфологии" в г.Одзсое /1988г./, на международном совещании "Преобразование горной среда: региональное развитие и устойчивость, связь с

глобальными изменениями" в г.Цакхадзор/1989г./, на Всесоюзном совещании "Инженерная геология лессовых пород" в г.Ростов-на-Дону /1990г./, на Всесоюзной конференции, посвященной 80-летш Г.А.Мав-лянова в г.Ташкенте /1990г./, на региональном научно-практическом совещании "Оползни, обвалы и селевые потоки сейсмоактивных областей, их прогнозирование и защита" в г.Душанбе /1990г./ и др.

Кроме того, основные положения работ обсуждались непосредственно в полевых условиях при проведении экскурсий, в ряде вузов, облисполкомах, производственных и научно-исследовательских организациях.

П у б л и к а п и -и. По теме диссертации опубликовано 72 работы, 12 работ находятся в печати, 2 - методические рекомендации я учебный спецкурс для студентов вузов по организации л ведению регионального мониторинга геологической среда. Для практического использования облисполкомам и другим заинтересованным организациям передано 6 рукописных отчетов с комплектами тематических разномасштабных карт, составленных под непосредственным руководством и прямым участием автора. По проблемам рационального ■ использования геологической среда Карпатского региона имеются публикации евтора в периодической печати-

Структура и о бьем работы.

Диссертация обьемом 584 страницы; 310 страниц текст, список использованной литературы, содержащий 361 наименование, 181 рисунок, 12 таблиц, 56 приложений.

На всем протяжении исследований по диссертации автору сопутствовало благожелательное отношение коллег по работе и ведущих ' специалистов страны. Тесные научные и производственные контакты поддерживались автором с отделом общих теоретических и региональных инженерно-геологических исследований ВСЕГИНГЮ и кафздрой инженерной геологии Московского университета. Особую признательность автор выражает профессорам А.И.Шеко, В.Т.Трофимову, Г.С.Золотареву, {иГллТечеркш^ В.В.Кюнтцелю, К.А.Гулакяну и В.Д.Ломтадзе за ряд ценных замечаний и предложений при подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Типы и закономерности развития геологической среды Карпатского региона /региональный анализ/

Объектом наших исследований является геологическая среда Карпатского региона, предметом исследований - инженерная геода-

намика складчатых Карпат, Предкарпатского передового и Закарпатского внутреннего прогибов, и юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы.

Под геологической средой понимается литосфера /Лонтадзе,1986/ или ее часть в виде поликомпонентной системы, находящаяся под техногенным воздействием человека /Сергеев,1986/. В нашем понимании геологическая среда р пределах горноскладчатой области, передового и внутреннего прогибов, окраины платформы - геодинамичес-ки активная, твердая, жидкая и газообразная часть литосферы /включая биоту и техногенные накопления/, которая находится под прямым или косвеннам воздействием техногенной деятельности и выражена природными, природно-техногенными я техногенными энергетическими полями, проявляющимися определенным парагенезисом опасных геологических процессов. Геологическая среда - минеральная основа биосферы, оснозной поставщик энергетических ресурсов, геологическое пространство душ различных зидов строительства. Негативяое влияние опасных геологических процессов /ОГЦ/. многократно усиливавшееся при постоянно возрастающей техногенной нагрузке на reo- • логическую среду, определяет необходимость разработки технологических систем, способных локализовать или исключить их неуправляемое развитие.

Исследуемая территория характеризуется в региональном отношении наличием четырех типов геологической среда /горноскладчатая область, внутренний и передовой прогибы, окраина платформу/, каждый из которых имеет свою историю геологического развития, зафиксированную на современном этапе в составе пород, тектонических условиях их залегания, рельефе и гидрогеологических комплексах, оказывающих определстщее влияние на формирование и развитие опасных. геологических процессов.

Складчатые Карпаты на современном этапе своего развития отражаюг основные закономерности сформированных в миоцен-плиоценовое время линейно.-надвиговых зон. Средой развития опасных геологичеоких процессов является флишевая формация, интенсивно дислоцированная в зонах надвигов и осложняющих их поперечных разломах. Характерен преимущественно двухкомпонентный флнд. Преобладают песчанистые и глинистые разности. В пределах глинистого флишевого комплекса в зонах обводнения и гипергене за

отмечается монтмориллонитизация гидрослюда с образованием смешанно-слойных парагенезисов гидрослюда и монтмориллонита, являющихся потенциально ослабленными зонам, благоприятными для развития грав;*-, тационных процессов /оползни, обвали, осыпи/. Трещиковатость и вн-ветрелость флиша определяет анизотропию его прочностных свойств /Новосельский,1900/. Значения сопротивления сдвигу по трещинам различаются в зависимости от интенсивности выветривания на 15-25$. На контакте песчаника-аргиллита при разуплотнении и обводнешта флишевого массива часто образуются прослои глин мощностью 0,1-4,Ом, которые являются зеркалом скольжения оползней. Исследование ползу-• чести аргиллитов и алевролитов в условиях одноосного напряженного ■ состояния под нагрузками 20-30? от разрушающих и под различными углами к напластованию в течение 10-55 суток показали, - что величины относительных скоростей деформации ползучести определяют по-.терю их прочности до 60-80/». Поскольку порог ползучести /Маслов,1977/ для аргиллитов составляет 3 мПа, а для алевролитов 4,5 мУа, отложения глинистого флика горных склонов Карпат, имеющих высоту более 250 м, испытывают деформации ползучести, особенно по ослабленным -контактам в принадеиговых зонах. В пределах флишевых Карпат выявлено более 4000 оползней и 219 селеопаышх ручьев.

В Карпатах выделяется /Круглов,1988/ семь структурно-тектони-чеоких зон: /Скибовая, Кросненская, Черногорская, Дуклянокая, Пор-кулецкая, - Магурская и Раховокая/. Отдельными структурными единицами выделены Мармзрошский кристаллический массив и зона Мармарош-ских и Пенинских утесов.

Генетические типы тектонических разрывов в пределах флишевых Карпат характеризуются тремя иерархическими уровнями: глубинные разломы, которые отделяют складчатые Карпаты от Предкарпатского и Закарпатского прогибов и Ленинский глубинный разлом; разломы, разграничивающие структурно-тектонические зоны первого порядка; поперечные и диагональные разломы, разграничивающие отдельные крупные структурные зоны, которые по результатам инструментальных исследований - сейсмогенерирухщие.

Наиболее характерной в тектоническом отношении является Скибовая зона, состоящая ия сравнительно узшгх и протяжных тектонических структур. Скибы представляют моноклинального типа полого-падающие чешуи, отделенные друг от друга надапгами. Продольные тектонические разрывы флишевых толщ разбиты сбросо-сдвигами с

амплитудой в 30-600 м нормальных или диагональных направлений, разграничивающих блоковые структуры, средние размеры которых составляют от 6x25 км до 3x11' км. В принадвиговых зонах, а также в узлах пересечения продольных и поперечных разрывах дислокаций преимущественно формируются и развиваются оползни /до 70 %/, ооы-пи, обвалы, курумы и т.и.

Геоморфологические условия. В пределах складчатых Карпат выделяется Беокидско-Горганская, Водораз-дельно-В^рховинская, Полонинская, Покутско-Еуковинская, Мармарош-окая геоморфологические области /Цысь,1962/. Преобладает струк-.турно-денадуционный и эрозионно-денудационный рельеф.

При абсолютных отметках до 2061 м /г.Говерла/ быстрое выветривание глинистого и песчанистого флиша определяет формирование преимущественно глубоких эрозионных врезов до 500 м, оо значи- ; тельной крутизной склонов /30-50°/• На склонах сложенных преимущественно глинистым флишем /стрийокая, бнстрнцкая, монклитовая свиты/ крайне широкое развитие имеют древние оползни обьемами от 0,1 до 70 или. и3. В пределах склонов, сложенных песчанисты флэшем /выгодско-пасечнянская, ямненская свиты/ развиты обвалы и курумы.

Гидрогеологические условия складчатых Карпат характеризуются определенной однотипностью /Нико-лаенко.1971/. Водовмещащими породами являются аре имущественно прослои трещиноватых песчаников "и аргиллитов. Расхода источников 0,05-2 л/сек., дебиты родников приуроченных к тектоническим нарушениям составляют в среднем 3,5 л/сек. Увлажнение пород /особенно для глинистого флиша/ является основным фактором активизации

опасных геологических процессов. ......

_ Природно-клчмати ч е о к и е условия Карпатской горноскладчатой области характеризуются высотной зональностью /выделено 4 природно-климатические зоны/. Режим увлажнения имеет наибольшие градиенты в низкогорной и высокогорной зонах /до 1400 ' км/год/ ,■ где и наиболее широко развиты пластические оползни в делювиальном чехле.

Для складчатых Карпат типичным является диапазон осадков 1000-800 мм/год.Число дней с осадками в Карпатах составляет от 120-200 в год. Интенсивность осадков до 80 мм/сутки при увлажнении

склонов на протяжении двух-трех суток вызывает селевые паводки и активизацию оползней /паводки 1969, 1980, 1991 гг./. Для количественного выражения климатических условий в качестве прогностического инструмента использована /совместно с Мальневой И.З./ типизация атмосферных процессов путем выделения элементарных циркуляционных механизмов /ЭЩ/. Для складчатых Карпат наибольшее количество селей и оползней-потоков связано с ЭВД 2в,9а,10а,За,12а,13л.

Предкарпатокий передовой прогиб.

Литолого-стратиграфические комплексы Предкарпатского прогиба включают галогенные отложения /соленосная моласса/, а также глинистые отложения /глинистая моласса/. В составе молаособых отложений Предкарпатского прогиба глины занимают до 90& объема в разрезах. По минеральному составу они отнесены к монтмориллонит-гидрослюдистым. В зоне гипергенеза гидрослюда, разрушаясь, превращается в монтмориллонит. Глины гидрофильные, в зонах избыточного увлажнения происходит переход породы из твердого в вязкопластичное состояние, являясь важнейшим фактором образования оползней в глинах неогена /1Удько,1985/.

В тектоническом строении Предкарпатского передового прогиба /В.С.Дуров, В.В.Глушко, С.С.Круглов,1987/ выделяется три зоны: Бильче-Волицкая. зона представляет собой вовлеченный в миоценовое прогибание край Восточно-Европейской платформы и характеризуется ступенчатым погружением глинистой молассы в виде блоков в сторону Карпат. В пределах Бильче-Волицкой зоны имеют широкое развитие оползни, с максимальной поракенностыо территории в пределах Г^дкинской впадины /бассейн р.Вилня/ и Прут-Сиретского междуречья /до 80%/. Самборская зона представляет собой безкорневой покров /Круглов С.С.,1987/ с амплитудой перемещения в сторону платформы на 17-20 км, сложенный сложно дислоцированными в узкие линейные складки нижне-среднемиоценовыми молассами; Бориславско-Покутская зона представляет собой узкул /от 3 до 12 км/ краевую часть флишевых Карпат, далеко надвинутую на Самборскую зону, систему полого летащтот,опрокинутых в сторону платформы складок, сгруппированных в несколько ярусов, разделенных поверхностями покгоеов второго порядка /Бо-риславский, Майданский, Бытковокий, Локутский/. Опаснее геологические процессы выражены преимущественно сползнлма-пстоками, реже структурными оползнями в отложениях менплитовой свиты.

Геоморфологические условия. В пре-."-так Предкаразтского передового прогиба выделяются две геоморфологические области: Предкарпатскзя'равнина и Буковпнско-Покутская возвышенность с абсолютными отметками от 350 до 600 м. Преобладает развтгие структурио-эрозио!шого и эрозионно-оползневого рельефа, характеризуемся глубоко врезакнымз речными долинами притоков рр.Скрет Прут высотой до 150 м при крутизне склонов от 8 до I?0, для которых характерно площадное развитие пластических оползней, ь глинах неогена.

Г и д т) ог е о " о г и ч е с к и е условия Предка рижского прогиба характеризуются наличием невыдержанных, за-чзстуо локальных горизонтов спорадического распространения с напорам;: от 2 до 130 м. На развитие пластических оползней оказывает судестзз.ноз влияниэ маломочный водоносный горизонт на контакте_ делювиальных и коренных отложешгй, а также невыдержанные водоносные горизонты в пределах опознезых склонов, форлирукцие ослабленные зоны - потенциальные зеркала скольжения структурных оползней на ¿я зличных г:губ;:нах /от 15 до 40 ¡:/.

3 а ;; а р п а т с к !: !; внутренний прогиб представляет собой более чсг.: 3-х километровый орогенный комплекс моласссвых отложекий, сложно дислоцированных в пологие складки, осложненных в районе Солотвико соляными стоками. Моласса делится на четыре комплекса гор:шх пород: песчано-глинкзтый комплекс континентальных отложений плкоцен-нкжнечетверткчнего возраста, песча-ио-глинистый комплекс угленосных отложений левантинского яруса верхнего плисцока, пеочано-глинистый комплекс пресноводно-конти-нексальных отложений. Наложенным структурным элементом прогиба является Впгорлат-Гутинская гряда неогеновых вулканических образований, обрамляющая прогиб на западе по внешней периферии, а на востоке - по внутренней. Структурно-тектонические условия оказывают существенное влаян". е на развитие землетрясений, особенно в зонах сейсмоганорирующих глубшных разломов.

Геоморфологические условия. Выделяется вулканическая геоморфологическая область, представленная вулканической грядой, образующей положительные формы рельефа, протягивающиеся вдоль края Карпат; собственно Закарпатская область, представленная аллювиальной равниной аккумулятивного характера, а также область Береговского холмогорья. сложенного эффузивными

породами и туфами сарматского возраста. В пределах вулканической гряды и Береговского холмогорья в делювиальном чехле отмечается спорадическое развитие пластических оползней.

Гидрогеологические условия определяются водоносными горизонтами в вулканическом комплексе и молас-совых отложениях, с которыми связано развитие оползней-потоков.

Природно-климатические стактопы Лредкарпагского передового и 3 а -карпатского внутреннего прогибоз характеризуются годовым режимом увлажнения до 8СО-ЭОО юл/год. 'Максимальная интенсивность в пределах прогибов составляет до 60 -100 мм/сутки, в отдельных случаях до 200 мм/сутки. Летом отмечается до 15-20 пиков дождевых паводков, что вызывает- сезонную и многолетнюю активизацию оползней-потоков и мугавин.

Юго-Западная окраина ВосточноЕвропейской платформ ц/Н о'д о л ь о к а я плита/. Выделено три структурных этажа: байкальский /кристаллическая и терригенная формации верхнего протерозоя, в которой развиты оползни/; герцинский/карбонатная формация верхнего девона, нижнего карбона, в которой развит карст и угленосная формация нижнего-среднего карбона/; киымерийско-альпийский /карбо-натно-терригенная формация мела и неогена, в которой разЕит карбонатный я сульфатный карст и оползни/. Исследованы минералого-летрографические и физико-механические параметры миоценовых глин, являющихся средой развития оползней. Основной породообразующий минерал в глинах монтмориллонит /30-40 $/, содержание которого возрастает в оползневых накоплениях, в связи с процессами выветривания и увлажнения до 60-80 %, за счет разрушения гидрослюды, что и определяет изменение прочностных свойств.

Структурно тектонические условия определяются развитием блоковых и кольцевых структур, имеющих следующую иерархическую классификацию /Тудько Г.И.,Андрсйчук,1986/: мегаструкгуры - основные разломы, разделяющие крупные блоки земной коры,- макроструктуры - структурные зоны, разграничивагацке тектонические блоки размерами до 30x40 км, мезоблоки - тектонические структуры, разграничивающие тектонические блоки размерами 8x10 юл, микроблоки - тектонические блоки размерами до 0,5x1 км.

К основным ра-¿.томам земной коры и углам их пересечения приурочены эпицентры мелкофокусных землетрясений. К узлам мезоблоков и микроблоков - оползни и сульфатный карст /Андрейчук, 1984,1Удько,1985/.

Мезофоркы рельефа /преимущественно водотоки и линии водоразделов/ контролируются зонам разломов /коэффициент корреляции 0,5-0,7/. Преобладающими являются азимуты разломов, совпадающие с субкарпатским простиранием, перпендикулярные и диагональные по отношению к ним разломы. Геоморфологические условия.юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы отличаются значительным разнообразием. Здесь выделены /Цысь,1966/ область Волкно-Псдольской возвышенности, включающая ряд генетических типов рельефа /аккумулятивные равнины, денудационно-струк-турные равнины, структурные и эрозионные типы рельефа/. В пределах структурного и эрозионного рельефа, в глинах неогена широко развиты опс-гзки. Для денудационно-структз'рных равнин характерно ' формирование карстового рельефа /карбонатный и сульфатный карст/.

• - Гидрогеологические условия определяются комплексом водоносных горизонтов, формирующих Волыно-Подольский ' артезианский бассейн. Подземные воды характеризуются распространением в разновозрастных породах /от палеозоя до антропогена/, оказывающих значительное влияние на развитие оползневого и карстового процесса.

Развитие различных генетических типов оползней обусловлено особенностями гидрогеологических условий: для оползней-потоков важную роль играет водоностный горизонт на контакте делювия и элювиальных отложений, для структурно-пластических оползней - водоносные горизонты в элювии и на контакте с коренными породами, для структурных оползней - водоносный горизонт в коренных глинах неогена /Рудько,1985/.

Развитие сульфатного карста, в особенности огромных пещерных лабиринтов в гипсах /"Золушка", "Озерная", "Оптимистическая"/, обусловлено артезианским водоносным комплексом миоценовых отложений /Клммчук,1990/.

П р и р о д н о-к лиматические уоловия характеризуются режимом осадков в среднем 700-800 мм/год при чередовании периодов избыточного увлажнения /1-2 года/ и дефицита осадков. Критические параметры увлажнения, вызывающие катастро-

фическую активизацию пластичных оползней, составляют до 40 мм/сутки при увлажнении оползневых склонов с развитыми трещинными зонами в течение двух суток и более. Интенсивные ливни /до 200 ми/сутки/ моцут приводить к поглощению более 70 % поверхностного стока воронками, что определяет активизацию сульфатного карста /1991 г./

Таким образом рассмотренные типы геологической среды Карпатского региона отличаются благоприятным сочетанием взаимосвязи геологического строения и природно-климагических условий, для ра°ьития в значительных масштабах опасных геологических процессов.

С целью оценки условий и факторов опасных геологических процессов Карпатского региона поотроен комплект карт масштаба 1:500000-1:25000 /всего 17 карт/, на которых отражены основные элементы геологического строения, тектоники, геоморфологии, а также гидрогеологические и природно-климатические условия. Основные из них приведены в табл.1. '

Картографические модели условий и факторов опасных геологических процессов Карпатского • региона

Табл.1

пп :Название карты ' :Масштаб - :Ситуационно-тематическая ;характеристика

I : 2 : 3 : 4

1. Карта дочетвертичных 1:500000 ллтолого-стратиграфи-

ческих комплексов как среда развития опасных геологических процессов

2. Тектоническая карта ' 1:500000 Карпатского региона

3. Карта блокового строе- 1:200000 ния зоны сочленения юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы с Предкар-

патским краевым прогибом

4. Карта геоморфологи- 1-500000 ческого строения,как

условие развития геологических процеосов

Литолого-стратиграфические комплексы и пространственные закономерности развития опасных геологических процессов

Основные генетические и морфологические типы раьломов

Основные типы блоковых структур и их связь с развитием оползней и сульфатного карста

На основании выделения генетических типов рельефа определена его взаимосвязь с опасными геологическими процессам

Продолжение таблицы I

Карта распространения 1:500000 четвертичных отложений

Карта условий развития 1:200000 экзогенных геологических процессов /Ивако-Франковская,Черновицкая,Торнопольская , Львовская,Закарпатская области/

Схема прогноза клика- 1:500000 тических параметров . территории Карпатского региона

Выделены основные комплексы четвертичных отложений,как среда развития опасных геологических процессов

Показано пространственное распространение экзогенных геологических процессов, дочетвертичный и четвертичный комплексы

Показаны закономерности температурных параметров и режима осадков и их прогноз

2. Типизация и оценка техногенных воздействий . на геологическую среду

Эволюция техногенного воздействия человека на геологическую среду является важнейшим фактором развития опасных геологических . процессов Карпатского региона. Это подтверждается комплексной оценкой техногенной нагрузки /видов деятельности/ за последние 40 лет /период с 50-х до 90-х годов/, результаты которой отражают существенное влияние техногенного фактора на изменение гидрогеологических и инженерно-геологических условий в связи с функционированием ряда производств, а также реализацией недостаточно обоснованных мероприятий по инженерной защите территории, в большинстве случаев усиливающих ход развития опасных геологических процессов. Методика оценки техногенной деятельности основана на применении интегральных показателей, характеризущих непосредственно виды воздействия, каждый из которых оценивался в баллах или по степени влияния. Шкала оценки имеет следующую градацию: очень-высокая, весьма высокая, высокая, средняя, умеренная, весьма умеренная. Подсчет выполнялся преимущественно в трех аспектах: оценка существующей инженерно-строительной обстановки /по видам строительства/, анализ природно-рекреационных комплексов, оценка горнопромышленных и горнодобывающих комплексов. Количественные показатели техногенной деятельности, выражаемой в условной нагрузке на геологическую среду, рассчитаны следующим образом: очень высокая 30 баллов; весьма высокая - 20-30 баллов; высокая 13-20 баллов; средняя С-ТЗ баллов, умеренная 2-8 баллов; весьма умеренная 0-2 балла. Один балл техногенной нагрузки - интегральный показатель

конкретного типа или комплекса хозяйственной деятельности, определяющий состояние геологической среда, в рамках заданных параметров /сумма эмпирических количественных показателей различных видов техногенной деятельности в пределах определенного типа геологической среда/. Подсчет техногенной нагрузки в баллах проводился по площади в рамках информационной ячейки 10x10 км /база данных "^ОК!!«/.

Осуществлена классификация основных видов техногенной деятельности /табл.2/ на основании оценки приоритетных воздействий, характеризующих преимущественно механическое изменение состояния пород.

Региональная классификация основных видов техногенной деятельности в пределах Карпатского региона /по методике • ВСЕГИНГВО с изменениями и дополнениями автора/

Табл.2

КП-пи : Тип : Подтип /вид/ ¡Опасные геологические ¡процессы

I : 2 : 3 : ' 4

Сельскохозяйственный с отсутствием мелиорации

2. Лесотехнический

3. Водохозяйственный

4. Горнодобы-

5. Промышленный

Земледельческий /Горный,предгорный, равнинный/

пастбища,предгорные и тавнинные пастбища/ Животноводческих комплексов

/Горных лесов,предгорных лесов,равнинных лесов/

Мелиоративный -/Осушительный,ирригационный/

Водоснабженческий

Шахтный Карьерный Подземная выплавка

Машиностроительный Электроника Химический Прочие производства

Увеличение плоскостного смыва в горах и предгорье с последующим развитием оползней-потоков

Оползни, плоскостной смыв, струйчатая эрозия

Изменение водного и солевого баланса с исключением из пользования пахотных земель

Просадки территории. Катастрофическое развитие техногенно активизированного сульфатного и соляного карста

Загрязнение почв и грунтовых вод

Продолжение табл.2

I : 2

6. Сельское строительство

7. Городской

8. Транспортный

9. Энергетический

/Горный,предгорный, равнинный/

Незначительное шзвитие оползней

Промышленные агломера- Оползни, карст, просадки ции.Большие города /сви-территории ше 200 тыс.чел./.Средние города /до 200 тыс. чел./.Малые города /до 25 тыс.чел./

Железные дороги Шоссейные дороги Аэродромы Продукт опров оды

Гидроэнерге тиче ский Теплоэнергетический Ядерноэнергетический

10. Рекреацион- Национальные парки ный Заповедники

Заказники Зоны отдыха Туристические центры

Развитие оползней в горах и предгорье

Развитие оползней и карста

Развитие оползней и эрозии

Основные виды техногенного воздействия на геологическую среду в пределах различных инженерно-геологических условий отражают следующие региональные изменения:

-для Карпат с, кой горноскладчатой существенный фактор .,

области как"выступает лесотехнический тип деятельности,

определяющий общее уменьшение площади лесов без их восстановления. Так, в период с 1947года и по настоящее время в Карпатах вырублено более 170 млн.м3 древесины на площади около 6900 км2. При этом только за период с 1947 по 1957 гг. в Карпатах было вырублено 73 млн.м3 древесины на площади 2680 км2. Это привело к 10-15 кратному увеличению поверхностного стока, что определило р-эзвитие" селей, оползней и т.п. Значительную роль играет водохозяйственный тип техногенной деятельности, который характеризуется в настоящее время зарегулированием водного стока Карпатских рек, а также строительством горных водохранилищ. Экспертные оценки состояния геологической среды в зоне существующего Тереблянского и отроя-щегося Сгрыйского водохранилищ показывает экологическую несостоятельность их проектирования, в связи с широким развитием

техногенно обусловленных оползней. Горнодобывающий, промышленный, городской, транспортный и энергетический типы деятельности имеют в Карпатах,в целом,подчиненное значение, однако оказывают существенную роль на развитие техногенно-обусловленных геологических процессов /оползни,сели/. Величина техногенной нагрузки в пределах горноскладчатых Карпат составляет от 0,1 до 10 баллов /в среднем 2-3 балла/, что является близкой к фоновой и определяет перспективу использования Карпат в рекреационных целях:

-для Предкарпатского передового прогиба максимальная техногенная деятельность связана с горнодобывающими и промышленными комплексами, среди которых выделяются: Предкарпатская сероносная провинция, включает более 20 месторождений самородной серы. С их разработкой связаны необратимые изменения геологической среды. Добыча серы происходит методом подземной выплавки и карьерной отработки. Изменение гидрохимической обстановки приводит к интенсивной активизации сульфатно-'го карста. Механизм его развития обусловлен водопонизительными и осушительными работами, вызывающими формирование депрессионной воронки с последующим обменом между поверхностными и подземными водами, о чем свидетельствует рост концентрации ионов хлора,сульфата натрия и гвдрокарбонатов параллельно с резким возрастанием агрессивности природных вод по отношению к гипсам. Это вызывает катастрофическое образование поверхностных карстопровальных форм. Например," в пределах зоны влияния Язозского карьера наиболее техногенно закарстована долина р.Шкло /169 форм/, р.Терешка /84 формы/, хвостохранилшце /89 форм/. По механизму это провальные, суф-фозионно-карстовые и карстово-эрозиокные, по морфологии 42 % воронок имеет диаметр 25-50 м и глубину 1-5 м, 18% воронок имеет диаметр 75-100 м и глубину 6-7 м, очень редко /6 воронок/ диаметром до 150 м и глубиной до 10 м. Интенсивное техногенно обусловленное карстообразование приводит к необходимости решения проблем переноса зданий и сооружений, обеспечения водоснабжением и т.п. Техногенная активизация сульфатного карста связана также с эксплуатацией глиняных карьеров /участок Николаев/, гипсовых карьеров /Крива/ и др. Предкарпатская соленосная провинция включает в себя многочисленные месторождения /более 30/, крупнейшими из которых является Калужское и Стебникское. Механизм развития опасных геологических процессов в связи с отработкой соляных месторождений заключается в обрезованяи провзльно-суффозионных воронок и просадок.

Например, такие просадки имеют место в пределах Калушского соле-рудника. В процессе отработки рудника образованы пустоты общим объемом около 3 млн.м3, что определило формирование мульд проседания. В них, начиная с 1974 года и до 1989 года образовалось семь суффозионно-провальных воронок. В пределах Стебникского месторождения калийных солей поверхностные проявления техногенного карста тяготеют к зонам неглубокого залегания соляных тел и "гидрогеологическим окнам" в гипсо-гликистой шляпе. Происходит постоянная техногенно обусловленная активизация соляного карста при откачке рассолов для выпаривания повареной соли /Долина, Болехов/ и лечебных целей /Моршин/. Предкарпатокая нефтегазоносная провинция включает около 30 месторождений нефти и газа. С их ' эксплуатацией связаны оползни, эрозия, просадка территории, выходы газа через отарые выработки. Разработка пес'чано-гравийных месторождений в долинах предгорных рек приводит к резкому уси-' лениго данной эрозии и оползневого процесса в связи с тем, что при ежегодном извлечении из русла и поймы реки от 7 до 9 млн.м3 привносится донных наносов не более 0,6-0,7 млн.м3. Лесохозяйственний. тип техногенной деятельности определяется постоянным сокращением площади лесов, которая с начала Х1У до конца XX века уменьшилась с 9300 км2 до 2300 км2 /пашни, пастбища, селитебные зоны/, что вызвало увеличение территории пораженной оползнями, возникшими в связи с нерациональным землепользованием до 900 км". Анализ структуры оползневых предгорных техногенно измененных ландшафтов /растительные ассоциации, динамика химизма подземных вод, устойчивость и состав почвенно-растительного слоя, физико-механические свойства литогенной основы/ позволяет качественно и количественно оценить оползневой риск и обосновать эффективность инженерной защиты /по результатам работ на 27 стационарных участках/. Величина техногенной нагрузки в пределах Предкарпатского прогиба /без учета горнодобывающих и горнопромышленных комплексов/ составляет от 7 до 40 баллов, что свидетельствует о необходимости ее существенного ограничения, вплоть до полной ликвидации определенных природно-технических систем /ликвидация отработанных серных и соляных месторождений, ограничение нефтеразработок и т.д./;

-для Закарпатского внутреннего прогиба ведущее значение играет горнодобывающий тип хозяйственной деятельности. С разработкой Солотвинского месторождения каменной соли связана катастрофическая активизация соляного

карста. Формирование техногенных карстово-суффозионных воронок на Солотвинском соляном куполе вызвано проходкой подземных горных выработок, находящихся в зоне вертикальной циркуляции, что привело к образованию понор и крупных карстовых полостей над покровными рыхлыми отложениями. Разработка месторождений полиметаллов, ртути, строительных материалов, лигнитов,приводит к развитии в бортах карьеров и отвалах оползней и осовов. Так, в отвалах андезитового карьера Камяница сформировался техногенный оползень объемом до 2 млч.м3, который вывел из строя ветку железной дороги Львов-Ужгород. Значительное развитие имеют техногенные оползни при про' кладке в пределах древнеоползневых склонов линейных сооружений: дорог, газопроводов, нефтепроводов /оползни Свалява, Рыдванка и др./. Сельскохозяйственный тип деятельности /распашка склонов, сады, виноградники/ определяет незначительное развитие оползней и интенсивной струйчатой эрозии.

Расчитанная величина техногенной нагрузки /в баллах/ для ' Закарпатского прогиба изменяется в незначительных пределах /8-10 баллов/ при максимальных значениях до 30 баллов.

-Юго-Западная окраина ВосточноЕвропейской платформы характеризуется значительными масштабами техногенного воздействия на геологическую среду. В пределах окраины платформы расположены крупнейшие в исг оледуемом регионе города: Львов, Черновцы, Тернополь. Плотность населения в среднем 90-150 чел./км^. Техногенное развитие опасных геологических процессов характерно для гг'Лерновцы, Снятин, Хотин, Кельменцы, Бучач /оползни/, Львов, Яворов, Пустомыты /карст/. Промышленный тип деятельности характеризуется приуроченность!} к крупным городам. Горнодобывающий тип деятельности, определяется разработкой месторождений Львовско-Волынского угольного бассейна, многочисленных месторождений строительных материалов и др. Разработка угольных месторождений вызывает постоянные просадки территорий с выводом из оборота пахотных земель. Гидротехнический тип техногенной нагрузки обусловлен функционированием трех круп- ' ных водохранилищ, шести более мелких и более двух тысяч прудов для выращивания рыбы. Кроме этого функционируют четыре крупных хвостохранилища с вредными отходами производств. Гидротехнические объекты «шляются иричлной техногенной активизации оползней и нарота.

Величина техногенной нагрузки на геологическую среду окраины платформы изменяется от 7-9 до 40-50 баллов в пределах городов и горнопромышленных комплексов.

Таким образом техногенная деятельность в пределах Карпатского региона является важнейшим фактором активизации ОГП убыст- -ряя их развитие в десятки /оползни/ и сотни /карст/ раз.

Составлен комплект карт, отражающих характер техногенной деятельности для исследуемой территории /масштаб 1:500000/, ло-областные карты /масштаб 1:200000/, карта удорожания инженерной подготовки территории /масштаб 1:500000/, карта подверженности объектов народного хозяйства воздействию опасных геологических процессов /масштаб 1:500000/, карта устойчивости геологической среды масштаба 1:50000 /Львовский, Надворнянский и Черновицкий участки/. Оценена роль различных видов техногенной деятельности на развитие опасных геологических процессов.

3. Типы и закономерности динамики опасных геологических процессов

Эндогенные процессы на исследуемой территории представлены современными тектоническими движениями и з емле тряс е ниями.

Современные тектонические движения. По результатам долговременных повторных геодезических наблюдений /ряд более 150 лет/ установлено, что с максимальной скоростью поднимается осевая часть складчатых Карпат/3,5 мм/год/, с минимальной - платформенная часть территории /0,2 мм/год/ /Гоф-штейн,1980/. При преобладании линейности изолиний скоростей современных тектонических движений, параллельно структурам Карпат, отмечается и блоковая их дифференциация. Современные тектонические движения оказывают существенное влияние на формирование рельефа и гидросети, определяя тенденции развития опасных геологических процессов. Эта взаимосвязь наиболее детально исследована в преде-V лах юго-восточного Предкарпатья. Здесь изолинии современных тектонических движений распределены практически параллельно руслам главных рек территории: Днестра, Прута, Сирета, которые о определенной условностью можно рассматривать как водотоки с относительно постоянным режимом эрозионной деятельности. К таким же водотокам можно отнести правые притоки р.Днестр /1Удько,1983/. Развитие

оползней в пределах склонов долин этих рек контролируется интенсивностью современных поднятий тектонических блоков, формирующих клавишную их структуру. Максиу." "ьноа развитие оползни тлеют в осевой части Букозинского поперечного поднятие контролируемого мега-блоком Хотинской возвышенности и г.Цецино /участки "Била", "Стрелецкий Кут" и др./ га правом склоне р.Прут, а также в зонах пересечения кольцевых структур и линейных разломов приподнятых тектонических блоков правого склона р.Днестр /участок "Консвка" к др./.

Для празых притоков рр.Прут и Сирет исток поднимается с большей скоростью, чем устье /на 0,5-1,0 мм/год/, приводя к увеличению эрозионпой деятельности водотоков /рр.Дсрелуй,Глиница, Мо-ыпг-ца, Брускица и др./. Обусловленная этим постоянно увеличивающаяся расчлененность рельефа приводит к развитию оползней, имеющих пло- . щадной характер /1Удько,1985/.

Диаметрально противоположная тенденция развития водотоков отмечена в пределах склонов левых притоков рр.Прут и Сирет. Распре' деление скорости современных движений приводит к тому, что устьевая часть водотоков поднимается несколько быстрее, чем их истоки. Эрозионная деятельность здесь затухает, определяя стабилизацию оползневых склонов. Характер современных тектонических движений оказывает существенное влияние на закономерности карстового процесса в гипсах, определяя формирование тектоэрозионных зон /Андрейчук,?удько,1986/.

Сейсмичность территории Карпатского региона зависит от глубины и силы тектонических подвижек различных геобло--ков земной коры. Выделяются глубокофокусные землетрясения /до 160 км/ о эпицентром в горах Вранча /Румыния/ силой до 8 баллов на территории Предкарпатья, а также ряд локальных эпицентров землетрясений. Среди них наиболее активным сейсмическим районом является Закарпатье, где интенсивность локальных землетрясений достигает 8 баллов /Гофштейн,1Э79/. На окраине Восточно-Европейской платформы зафиксированы локальные эпицентры землетрясений, связанные с активными.такими региональными разломами земной коры, ~ как Сторожинецкий, Залещицкий, Рава-^усский /1880, 1903, 1937/. Периодически проявляющийся эпицентр землетрясений зафиксирован в Северной Букоыгее на границе Вооточно-Квррпейской платформы с Предкарпатским прогибом. Сила сейсмических толчков в пределах передового прогиба /Сторожикец/ и окраины плетфорьм /Залсщикя, Равэ-Русская/ достигает 7 баллов. По результатам проведенных

наблюдений, сейсмические толчки в пределах исследуемой территории силой 6 баллов определяют возможность смещения временно стабилизировавшихся оползней Карпатской горноскладчатой области и Предкарпатского передового прогиба на величину более 5 мм. Это ооздает благоприятные условия для активного развития оползневого процесса в последующий период, после аномального увлажнения пород оползневых склонов. Так, например, после землетрясения силой 7 баллов в марте 1977 года через 2 года /апрель 1979 года/ после аномального увлажнения /80-100 мм за двое суток/ произошла массовая активизация оползней разного механизма /более 560 ополз. ней/ на территории юго-восточного Предкарпатья. Вероятность проявления землетрясений для Карпатского региона - одно землетрясение в 20-30 лет.

Экзогенные геологические п р о - ; ц е о с ы в пределах Карпатского региона характеризуются крайне широким развитием, определяя площадную пораженность территории до 60-70 %. Исследованы региональные и локальные закономерности, механизм и динамика экзогенных геологических процессов, имеющих наиболее значительное развитие в пределах Карпатского региона /оползни, сели, карст/.

Оползни. Для всех геоструктурных регионов и инженерно-геологических обстановок приняты три основные схемы и соответствующие им модели механизма развития оползневого процесса /Лом-тадзе,1976/.

I. Структурно-пластичные оползни отличаются чрезвычайным разнообразием форм проявления и присущи практически всему спектру горных пород территории Карпатского региона от дисперсных глинисты}-, до скальных. Объем смещающихся пород при развитии структурно-пла-отических оползней исследуемой территории от 3-20 млн.м3 до 0,10,2 млн.м3. К отруктурно-пластическим оползням отнооится многочисленная группа ололэнзй в Карпатах, формирование которых связано с развитием рельефа. Особенности механизма горных оползней этого типа исследованы на типичных оползнях "Верхний Ясенов", "Кончин", "Крапивник", "Волосянка", "Красноилов" и др. Например, оползень "Верхний Ясенов" сформировался во фронтальной части Лушульской чешуи Скибовой зоны в падапцих вглубь склона под углом 45-60° интенсивно-трещиноватых и выветрелых на глубину 40 м флишевых отложениях верхнего мела и палеогена. В морфологическом отношении

нижняя часть склона представляет оползневую ступень высотой до 40 м, постоянно подмывающуюся руслом реки. Она выражена сместившимися блоками песчано-глинистых отложений стрыйской свиты мощностью 40-45 м.Средняя и верхняя часть склона сложена сместившимися блокада песчано-глинистого флиша и частично массивными песчаниками с глубиной захвата -более 30 м. Обьем сместившихся отложений достигает 15 млн.м3. Саза его катастрофической активизации - весенне-летний период 1969 года. По результатам долговременных режимных наблюдений установлено, что после фазы катастрофического смещения оползень в течение 10 лет /до 1979 года/ продолжал "инертно" двигаться с крайне незначительной скоростью /до 10 мм в год/, пока не достиг стадии долговременной стабилизации." При этом его основные морфологические элементы', включая трещинные зоны, прослеживались па протяжении 15 лет. Летом 1991 года,после обильных ливней, сопоставимых по интенсивности с осадкам 1969 года, отмечалась локальная активизация оползней второго порядка в -нижней части склона мощностью не более 5 м. Это свидетельствует о том, что для структурно-пластических оползней в Карпатах характерна одна фаза катастрофической активизации, что позволяет рассматривать данные оползни как апериодический геологический процесс. В связи с значительным площадным распространением структурно-пластических оползней для Карпат характерен древне-оползневой рельеф, нередко с тремя-четырьмя оползневыми террасами, иапользуемыми в большинстве случаев в качестве пастбищ, сенокосов, селитебных зон, реже для размещения газо- и нефтепроводов, дорог /Дсмчишин,1988, Рудько.1989/.

Широкое развитие имеют"структурно-пластические оползни;для" Предкарпатского прогиба и юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы, определяя формирование эрозионно-оползневого рельефа. Характерчы унаследованные оползневые зоны протяженностью до 12 км, при длине склона от русла ручья до водораздела 0,5-0,7 км. Механизм и динамика структурно-пластических оползней гсследовани на участках "Красная Дубрава", "Верхние Становцы, "Роша Стынка" и др. При анализе режима оползня "Красная Дуброва" установлено,что особенностью его механизма является сложный характер смещения оползневых накоплений. Верхняя часть оползня /делювиально-оползне-вые накопления/ смещается посредством вязкопластического течения горных пород /пластические оползли/ на глубину до 5,0-6,0 м, нижняя часть оползня /злювиально-оползневыэ накопления/ смещается

путем блокового скольжения горних пород на глубину до 12,0-15,0 м. Верхняя и нижняя части оползня имеют различную амплитуду катастрофического смещения: верхний деформирунцЫся слой характеризуется подвижками от 3 до 60 м/сутки, нижний - от 0,3 до 8 м/сутки. Одновременно в оползневые деформации могут быть вовлечены участки склока, размерами 800x500 м^, с объемом смещающихся пород до 5,0 •млн.м3 /апрель 1979 года/. Выделяются: стадия относительной стабилизации, при ежесезонном смещении делювиального чехла /скорость смещения 15-29 см/месяц, длительность которой составляет 50-70 лет, ста'дия катастрофической активизации /скорость смещения от 30 м/сутки в верхней части склонов до 60 м/сутки.в нижней/продол-кительностью двое суток, стадия неустойчивого равновесия /скорость смещения уменьшается до 0,5-1,0 м/год/ продолжительностью до 5 лет, стадия стабилизации /до 10 мм/год/.

2. Структурные оползни /по Гулакяну К.А.,1985 и Кгатцелю В.В., 1980, оползни выдавливания/ образуются на склонах с близким к горизонтальному залеганию пород. Развиты в пределах юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы и в зоне сочленения плат- • формы с Предкарпатским прогибом. Они характеризуются длительными /до 60-70 лет/ периодами подготовки с крайне незначительными скоростями смещения и активной стадией с большими скоростями смещения /10-15 м/сутки/. Объемы смещающихся пород достигают 10 млн.м3. По механизму структурные оползни развиваются вследствие процесса ползучести /вязкэпластического течения или хрупкого разрушения/ в глинистом пласте. Деформации глинистого пласта влекут за собой постепенное проседание перекрывающей толщи с образованием в ней трещины, по которой начинается отделение от коренного склона массивного блока пород. В пределах исследуемой территории деформации глинистого пласта происходят, также, в пределах участков склонов, с расположением на них останцев высоких террас.

Механизм структурных оползней исследован на стационарных участках правого склона долины р.Прут "Била", "Кемпинг", "Горячий Урбан", "Садки", "Снятин". Например, оползень "Била" имеет размеры 1600x500 м2, мощность оползневых накоплений до 30 м, обьем смещающихся масс более 7,2 млн.м3. Верхняя и средняя части склона имеют скорость 1,6-6,0 м/сутки /катастрофическая активизация/, нижняя - 0,6 м/сутки. Стадия катастрофической активизации сменяется стадией неустановившегося равновесия /два-три года/. При этом

среднегодовые скорости смещения оползня уменьшаются до 0,6-1,0 м/год. При техногенном воздействии на склон /участок "Садага", "Кемпинг", "Снятин"/ существенно меняется общая картина динамики .оползня с увеличением среднегодовых подвижек до 10-15 м/год. В многолетнем режиме выделяются стадии: долговременной стабилизации 1912-1975 гг., активной подготовки 1975-1979 гг., катастрофической активизации - 1979 г., неустановившегося равновесия 1930-1984гг., прлной стабилизации 1985-1991 гг.

3. Пластичные оползни /оползни-потоки/ - наиболее распространены в делювиальном чехле. По механизму данный тип оползней проявляется в виде вязкопластических деформаций в пределах всей исследуемой территории. Мощность оползней течения колеблется от нескольких метров до 10, реже 15 метров. В оползневые подвижки вовлекаются объемы пород от нескольких десятков тысяч до миллиона кубических метров. В Карпатах оползни-потоки отмечет во всех структурно-тектонических зонах. Как правило, они связаны с древне-эрозионными ложбинами, заполненными делювиальными накоплениями. Активизация их обусловлена избыточным увлажнением. Например, в долине левого притока р.Черемош в с.Яворник летом 1991 года произошла активизация оползня-потока объемом 460 тыс.м3. Мощность оползневых накоплений до 10 м. Смещение отдельных частей его происходит неравномерно: от 10-12 м/сутки /в первые часы активизации/ до 0,6-0,7 м/сутки через 7 часов после начала активизации. Для условий прогиба и окраины платформы характерны оползни-потоки в пределах древнеоползневых склонов. Размеры активной части составляют от 120x70 м2 /участки "Сруб Комаротзский" и "Подвирне"/ до 500x250 и* /участок "Дяуров"/. Глубина захвата деформирующихся пород - 6,0-8,0 м. Скорости смещения пластических оползней изменяются в широких пределах и составляют от 0,1-0,5 м/год до 20-30 м/год. Оползневые деформации отражают хорошо выраженную ритмичность с катастрофическим проявлением через 4,0-6,0 лет/ /1966-1971-1975-1979-1984-1990-91 гг./. Закартографировано более 4 тысяч оползней-потоков.

Сели. Для Карпатской горноскладчатой области характерно развитие селей. Выделяются три генетических типа очагов, определяющих закономерности формирования твердой составляющей селевого потока. I. Денудационные /выветривание а снос- его продуктов, плоскостной смыв/. 2. Гравитационные /обвалы, осыпи, оползня :: г л ./■

3. Аккумуляционные /конуса выноса, аккумуляции, делювиальные, пролювкальные и колювиальные шлейфы и т.п./. По отношению фаз в селевом потоке для Карпат выделяются водокаменные и грязекамен-ные сели. Насыщенность твердой фазы селя до 350-450 кг на м3 воды. В Карпатах выявлено 219 селевых водосборов /Яблонский,1989/. Сели возникают при продолжительных дождях, сопровождаемых ливнями интенсивность Кг(1,85-1,25 мм/мин. Годовой снос материала с площади селевых водосборов достигает 500-24000 м3/км2. Накопление твердой фазы селя обеспечивается интенсивной скоростью выветривания, изменяющегося от 0,04 м3/м2 /глинистый флищ/ до бесконечно малых .величин в песчаниках и значительным плоскостным смывом /от 0,3-0,6 см/год для глинистого флипа до 0,05-0,09 см/год для песчано глинистого флииа/. В Карпатах преобладают сели объемом твердых накоплений /90%/ до 10000-25000 м3 и редко /10?/ с объемом 25000100000 м3. Селевый материал аккумулируется в конусах выноса. В йо-перечном разрезе конусов выделяется 2-3 разновозрастных слоя, указывающих на регенерацию селя /Яблонский,1989/. Продольные уклоны конусов выноса изменяются от 0,29 до 0,009 при их средней мощное- . те 1,5-2,0 м, а максимальной II м. Периодичность повторения селей 10-11 лет, что в целом согласуется с ритмами солнечной активности та определенными элементарными циркуляционными механизмами /Шеко, 1980/. В Карпатах катастрофические сели отмечены в 1937 г., 19471948, 1959, 1969, 1980, 1991 гг.

К а р с т. По геоструктурному положению основной толщи кар-стующихся пород, выделяется платформенный и горноскладчатый класс карста, в котором по вещественному составу пород различаются карбонатный, сульфатный и галогенный типы карста. В зависимости от литологических особенностей, вводится известняковый, мело-мэргель-ккй, песчано-известняковый подтипы для карбонатных пород; гипсовс-ангидритовый, или гипсовый - дня сульфатных; карст в толщах калийной и каменной соли или смешано-ооляной для галогенных пород. В каждом подтипе карста по условиям залегания основной карступцей-ся толщи в разрезе и отношению к перекрывающим породам, выделяется покрытый, полупокрытый, голый и задернованный виды.

Для каждого типа и вида карста рассмотрен механизм карстооб-разования и тенденция дальнейшего развития с анализом особенностей морфологии карстовых форм рельефа.

Карбонатный карст имеет площадное распространение в пределах меловых и неогеновых пород юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы /более II тыс.м2/ и выражается в вида древних бессточных понижений, воронок, карстовых ложбин, оврагов, понор, кзр-ров и др. Отдельные признаки активизации связаны с гидротехническим строительством, мелиоративными работами, эксплуатацией водозаборов трещинно-карстовых вод, разработкой карьеров.

Сульфатный карст имеет значительное распространение в зоне оочязнения прогиба с платформой на площади более 2,5 тыс.км2. Региональные особенности сульфатного карста определяются тремя тек-тоэрозионными зонами /Андрейчук,1984, Климчук,1986/. Пер]. * текто-эрозионная зона отражает условия полного вскрытия гипсовой.толщи эрозионными врезами, что определяет значительное разнообразие об-становок взаимодействия воды о породой, характеризуя формирование как поверхностных карстовых форм рельефа /понижения, блюдца, воронки, понори/, так и пещерных систем /круппайшие в мире гипсовые пещеры "Озерная" и "Оптимистическая"/. Механизм карстообразования в этой зоне исследовался на опорных участках "Королевка", "Хоти-мир-Озеряны", "Черный Поток" и в пещере "Оптимистическая". Слабая активность развития оульфатного карота в первой тектоэрозионной зоне подтверждается результатами дешифрирования аэрофотоснимков разных лет. /50-е годы - 90-е годы/. Вторая тектоэрсзионная зона отражает условия частичного вскрытия гипсовой толщи водотоками. В аэрируемой части гипсов происходят процессы активного избирательного карстообразования, аналогичные механизму карстообразования в первой зоне /очаговая инфильтрация, дейотвие четвертичного водоносного горизонта и водоносного горизонта со свободной поверхностью в нижней части гипсовой толщи/. Механизм карстообразования в этой зоне исследовался на опорном участке "Мамалыга-Дарабаны" и в пещере "Золушка" /Андрейчук,Рудько,1984/. В пределах третьей тектоэрозионной зоны развитие карста происходит в условиях полного перекрытия карступдейся толщи глинами миоцзна при деятельности напорного водоносного горизонта в гипсах. При техногенном измене- \ нии гидрогеологических условий с формированием участков интенсивного движения агрессивных подземных вод от зон питания к зонам разгрузки происходит размыв существующих и заполненгах глиной пустот с катастрофическим образованием техногенно обусловленных воронок /до 100 штук на I кь^/год/. Механизм технсгенного карстообразования в этой зоне исследован на участках "Яворов","Николаев", "Писки".

Поляной карст имеет широкое распространение в Закарпатском и Предкарпатском прогибах и связан с соленосными отложениями миоцена. При естественно-историческом развитии карстопрсявления представлены блвдцеобразными понижениями, при техногенной активизации-воронками,понсрами, нишами, просадками под шахтными полями. При техногенно обусловленной активизации в соленоспых породах происходит формирование катастрофических карстово-суффозионных провалов /Калуга, Солотвино/. Таким о бра з ом,выявлеиные закономерности развития опасных геологических процессов, их механизма и динамики позволяют обосновать методику контроля, прогноза и управления в рамках регионального лито,мониторинга.

4. Инженерно-геологическое районирование процессоопасных территорий

Исследования по инженерно-геологическому районированию были направлены на обоснование и реализацию процедуры расчета оценочных параметров, отражающих состояние районируемого объема геологического пространства. Выбор критериев районирования осуществляется на' основании истории геологической эволюции районируемого пространства под влиянием природных и техногенных факторов.

В связи с разнообразным комплексом задач, процедуры районирования основывались на двух типах признаков: генетико-морболо-гичяских и оценочных /Трофимов,1989/. По видам районирования гене-тпко-морфологическое было разделено на региональное, типологическое и омзЕгаиное, а оценочное районирование на сравнительно-оце-нотаое и геолого-экономичеокое районирование.

По степени детальности выполнено мелкомасштабное /1:500000/, средяемасштабное /1:200000-1:100000/, крупномасштабное /1:500001:25000/ и детальнее /1:10000-1:2000/ инженерно-геологическое районирование.

Региональное инженерно-геологическое районирование применено для оценки пространстве::но-временных закономерностей парагенезиса экзогенных геологических процессов /эрозия, оползни, сели,карст/ и отдельных экзогенных процессов /карст, оползни/. Ряд классификационных таксонов соответствовал типовым схемам инженерно-геологического районирования. Наиболее крупной таксономической единицей является игс:;енерно-геологический регион первого порядка /горноскладчатая область, передовой и внутренний прогибы, окраина платформы/. В пределах инженерно-геологических регионов были выделены

32 инженерно-геолопгчеокие области. Для окраины платформы, передового и внутреннего прогибов инженерно-геологические области выделены по геоморфологическим условиям, для горноскладчатых Карпат инженерно-геологические области выделены по структурно-тектоническому принципу. На базе проведенного районирования построен ряд специализированных инженерно-геологических карт масштаба 1:500000. Примерам регионального районирования являются инженерно-геологическое карстологическоз районирование территории Западной Украины /масштаб 1:500000/, а также инженерно-геологическое районирование для оценки пораженности территории совремегаыми экзогенными геоло-■ гическими процессами /масштаб 1:200000/. В первом случае исследуемая территория разделена на инженерно-геологические регионы, области и районы. Во втором случае, кроме вышеперечисленных таксонов, были выделены и инженерно-геологическ/е участки, в пределах которых и производилась оценка пораженности территории опасными геологическими процессами. Аналогичная схема регионального райони-- рования использована при составлении комплекта карт по оценке изменения геологической среды за период 1950-1990 гг./масштаб 1:200000-1:50000/. В основу построения карт положен сравнительный анализ аэрофотоснимков разных лет залета с корректировкой полученных результатов маршрутным обследованием. Комплект состоит из следующих инженерно-геологических карт: состояние геологической среды в начале 50-х годов; современное состояние геологической среды /на 1.01.91 г./; изменение /динамика/ геологической среды за 40 лет; устойчивость геологической среды с учетом техногенной нагрузки. При выполнении инженерно-геологического районирования промышленно-городских агломераций /ПГА/ в зависимости от имеющейся инженерно-геологической информации выделялись однорядные и двухрядные таксоны по следующей схеме: инженерно-геологическая область /подобласть/, район /подрайон/, участок /подучасток/. Такие схемы использованы при районировании территорий г.Черновцы, зоны влияния Днестровского водохранилища, зоны влияния Развадовского карьера и др.

Типологическое инженерно-геологическое районирование основано на выделении по определенному признаку или группе признаков инженерно-геологических условий, характеризующих закономерности развития инженерно-геологического процесса или парагенетической совокупности экзогеодинамических процессов. В качестве типологических карт рассмотрены карты закономерностей развэтия оползней

к карста юго-восточного Предкарпатья, на которых отражены идентичные инженерно-геологические обстановки развития парагенети-ческих комплексов экзогенных процессов /оползней, карста/. Данте карты /применительно к масштабу 1:200000-1:50000/ служат исходным фактическим материалом при составлении схем районной пла-н:грозки и инженерной защиты процессоопасных территорий. Среди теологических карт следует отметить карты условий развития экзогенных геологических процессов Карпатского региона /масштаб 1:500000-1:200000/, в пределах которых выделены типичные обстановки, определяющие характер и масштабы ЭГП, а также инженерно-геологические карты условий развития оползней, селей, карста /масштаб 1:50000-1:10000/, построенные для репрезентативных участков режимного изучения ЭГП.

Смешанное инженерно-геологическое районирование выполнено с целью обоснования системы контроля регионального литсмониторинга Карпатского региона. Сущность методики заключается в том, что после процедуры выделения инженерно-геологических областей, в пределах последних обособлены инженерно-геологические зоны /пре- • имущественного развития генетически однотипных опасных геологических процессов/ и участков второй и третьей категории. Участок второй категории /согласно методике ВСЕГИНГЗО/ рассматривался как типичный инженерно-геологический район, характеризующий определенные структурно-тектонические и литолого-стратиграфические условия, в пределах которых имеют развитие исследуемые парагенетические комплексы опасных геологических процессов. Участок третьей кате- ' гории соответствует типичному инженерно-геологическому участку, в пределах которого выполняется комплекс режимных наблюдений определенного Tima процесса /оползни,карст/. По такой методике составлена карта закономерностей распространения экзогенных геологических процессов Карпатского региона и режимной сети по их наблюдению /масштаб 1:500000/.

Оненочьое районирование позволило выявить количественные и качественные критерии, отражающие состояние природных или природно-техногенных объектов. Методом сравнительно-оценочного районирования построен рад инженерно-геологических карт масштаба 1:500000: карта подверженности объектов народного хозяйства воздействию опасных геологических процессов; карта техногенной нагрузки на геологическую среду Карпатского региона /оценка приведена в пределах информационных ячеек размером 10x10 км/; схематическая карта

подработанных территорий. Специализированное геолого-экономическое районирование применено для построения карты районирования по степени сложности инженерно-геологических услозий при народнохозяйственном освоении территории /масштаб 1:50С000/, а также карты районирования по степени благоприятности грунтовых оснований /масштаб 1:500000/. На специальных инженерно-геологических картах масштаба 1:500000-1:50000 отрапены тенденции развития опасных геологических процессов во времени /за период 40 лет/. Часть карт построена с применением математически:: методов анализа и автоматизированных систем ввода, хранения и вывода картографического материала.

5. Научное п методическое обоснование регионального литомонпторинга /инженерно-геодикамические основы/

Проблемы теоретического и методического обоснования лито.чони-торинга исследованы в работах Ю.А.Израеля.В.Т.Трофиглова.З.К.Епииина, А.И.Кеко, U.A.Шубина, Г.К.Бондарика, Р.А.Ниязоеэ, Г.Л.Ксффа и-др. В работе рассмотрены научные и методические основы литомонлторинга /инженерно-геодинамические аспекты/, которые базируются на концепции выделения двух функциональных блоков /Трофимов, Епшакн, IS85/: блок контроля /режимные наблюдения^ и блок управления /автоматизированная информационная система и система защитных мероприятий/. Организация и функционирование регионального лптомонзторинга основано на результатах режимных наблюдений /блок контроля/, автоматизированной обработке информации и моделировании определенного объема геологического пространства /блок, моделирования/, прогнозе опасных геологических процессов /блок прогноза/, разработке решений по управлению состоянием геологической среда /блок управления/. Обоснование регионального литсмониторинга реализовано с применением системного подхода. В региональном геоинформационно-аналитическом комплексе "человек-геологическая среда" выделены разноуро-венные природно-техкические системы /ПТС/: геоструктуркые ПГС /применительно к масштабу 1:500000-1:200000/, гидротехнические и горнопромышленные ПТС /применительно к масштабу 1:50000-1:5000/, гра-допромюшенные ПТС /применительно к масштабу 1:10000/, локальные ПТС /применительно к масштабу 1:2000-1:500/.

Сушшионирование системы контроля заключается в применении совокупности методов, используемчх для оперативного получения информации, ее анализа и оценки состояния геологической среда.

Одновременно и взаимосвязано выполняются региональные исследования /масштаб 1:500000 - 1:200000/ и локальные исследования /масштаб 1:50000-1:500/. Региональные исследования - комплекс дистанционных и маршрутных наблюдений, позволяющих определить пространственно-временные закономерности, тенденции развития опасных гео-логичзских процессов, их динамику на уровне инженерно-геологических регионов и областей. Локальные исследования - комплекс дистанционных, маршрутных, стационарных наблюдений и натурных экспериментов, позволяющих определить локальные закономерности, особенности механизма' и динамики опасных геологических процессов на уровне инженерно-геологических районов и участков. Инфортция, полученная при функционировании системы наблюдений является базовой основой для построения и уточнения постоянно действующей модели /ДДМ/ природно-технической системы. В качестве модели рассмотрено поликоыпонгнтное, картографическое изображение исследуемого' объема геологического пространства з динамике, используемого в совокупности с автоматизированной информационной системой. При помощи этого комплекса /карта - информационная система/ представ-, ляется возможным оценить состояние геологической среды путем прогноза опасных геологических процессов для реализации управляемого контроля ее состояния.

Обоснована методика перевода полученной информации в базу данных, которая является информационным стержнем разномасштабных моделей и позволяет получить с заданной степенью адекватности достоверное представление о состоянии геологической среды и отдельных элементов. Наличие информационной системы ориентировано на решение следующих задач: а/ справочно-информационныэ /хранение информации б автоматизированной системе, извлечение с целью получения сравнительных оценок/; б/ картосоставительские и графопо-строителыше работы; в/ математическое моделирование.

Для удобства пользования информацией осуществлено классификационное разделение базы данных на следующие информационные блоки: I/ инженерно-геологическая изученность территории; 2/ сравнительно постоянные условия и факторы геологических процессов /геологические, геоморфологические, гидрогеологические/; 3/ региональные и локальные закономерности развития геологических процессов, характеристика режимной сети; 4/ быотроизменяпциеся условия и факторы геологических процессов /осадки, температура

воздуха и почвы, расходы рек и т.д./; 5/техногенная нагрузка на геологическую среду /характеристика уоловий техногенного воздей-ствиг. в рамках исследуемых природно-техничеоких систем/. База данных построена о применением- автоматизированной системы управления ;,3/VF0R£". Она постоянно пополняется информацией блока наблюдений и является основой моделирования, прогноза и управления состоянием геологической среды.

Таким образом разработка на основании анализа информации для прогнозной оценки и выдачи решений по управлению обеспечивается геоинформационно-аналитической системой /ГКАС/, фушсционируицей в постоянно' действующем режиме. Эта система является моделью определенного объема геологического пространства, представленная в виде комплекса упорядоченно-взапмосвязанных, постоянно уточняющихся условий и факторов, трансформированных в его логическое, картографическое или математическое изображение. Выбор масштабов моделирования определяется целевыми задачами к степенью неопределенности моделей. Использованы мелкомасштабные 1:500000, среднемасштаб-ные 1:200000, крупномасштабные 1:50000-1:25000 и детальные 1:10000-1:2000 постоянно действующие модели /рис.1/. Построение ЩМ основано на следующих принципах: научное обоснование логическо-целе-вой основы и перевод ее в математико-картографическую концептуальную- модель; развитие концептуальной модели до системы, позволяющей оценивать состояние объекта в прогнозное аспекте; создание имитационной модели исследуемого объекта.

Основой системы постоянно действующих моделей в рамках регионального литомониторинга являются геоструктурныз, гадротехнические, горнопромышленные, градопромышленные природно-технические системы . и ПТС отдельного геологического объекта. Перевод ПТС в ПДМ происходит путем трансформации и постоянного уточнения логических основ, элементов и связей природы о-технической системы в картографическое и математическое изображение с заданной степенью адекватности исследуемому объему геологической среды.

Региональная модель масштаба 1:500000. Концептуальная основа модели базируется на региональных закономерностях развития четырех типов геологической ореды /горноскладчатая область, предгорный и межгорный прогибы, окраина платформы/. Информационная основа модели включает в себя разноуровенный набор параметров и связей по геоло- . гическим /инженерно-геологическим/, природно-климатическим и

блок

КОНТ РОЛЯ

Блок

моделирования

Мб 1: 500 ООО

2 S у/о/г /трогнсзл & /лрлз*\ен#я

So2 Хи© ло с i Опребеление просгронс-тнных границ и Общих закономерностей развития Л ГС

4>0 с=ь.о Z. Иссл^аоБАниг УСАО'-Ий И ФАКТОРОВ

г О о о 2 et ОГП

Э |о sc п.1— с л о О ч> г 3 ОрГАНИЗСЦИЯ системы контроля •

|з - Z о W 3-о к X 4. Построение модная птс

Горнопромышленная и гидротехническая П1С Û. с к $ о й> 7 S г- < 0 £ X О V- о * s H к 3 - 5. Прогноз огп 6. Разработка управленческих решений

^ ь

i птс < О о U « (К s U о О, 7 Коэректиь^вка системы контроля

о г X у о V-»

и к >» г л s X о

и о £ X L_ О о. с О а. С

Рис Л Основные функциональные подсистемы литсмониторинга Карпатского (инженернс-геод!'намические основы).

региона Украины

техногенным условиям и факторам. Для каждого инженерно-геологического региона первого порядка обоснован оптимальный комплекс режигных наблюдений- за природными л техногенно-обусловленными геологическими процессами и их-факторами, в зависимости от масштабов проявления скорости развития, повторяемости, угрозе жизни людей. Основные, используемые показатели в модели: пор-шешгость территории опасными геологическими процессами, их интенсивность, объемы, механизм и динамика, типы техногенной деятельности и техногенные ландшафты, природно-климатические факто; I. Анализ и оценка состояния геологической среды и ее динамики выполняется путем эмпирического и математического расчета изменений ее элементов и связей мезду ними за определенное время. На примере Карпатского региона сравнительный анализ состояния геологической среды для разных инженерно-геологических условий выполнен за период 40 лет /1950-1990 гг./. Динамика геологической среды оценивается в пределах инженерно-геологических таксонов /областей и районов/ и ъ информационных' ячейках базы данных, размеры которых применительно к масштабу 1:500000 10x10 км.

Использование модели заключается в оперативном анализе аккумулируемой в ней разноуровенной информации для ежегодных и многолетних региональных прогнозов с целью составления и корректировки схем перспективного планирования территории в пределах тектонически активных на современном этапе развития горноскладчатой области, .передового и внутреннего прогибов, окраины платформы.

Региональная модель масштаба 1:200000. Концептуальная основа модели базируется на установленных региональных и локальных закономерностях развития геологической среды в пределах генетически однотипных или близких по характеру развития геоструктур /юго-восточноз Предкарпатье/. Применительно к сейсмотектонически активным на современном этапе территориям Карпатского региона, определяющую роль для динамики геологической среды играют структурно-тектонически з факторы и режим современных тектонических движений. С их учетом создана комплексная картографическая основа модели, отражающая пространственно-временные закономерности развития опасных геологических процессов и их динамику. Принципиальная схема функционирования региональной модели заключается в постоянном и периодическом получении информации по результатам региональных работ, специализированных исследований, стационарных наблюдений.

Последние позволяют умэньшить степень неопределенности модели путем уточнения региональных закономерностей. Информационно-картографическая основа модели включает упорядоченный набор в базе данных комплекта карт, отражающих структурно-тектонические, лито-лого-стратиграфические, гидрогеологические и геоморфологические условия, информацию по кадастрам опасных геологических процессов, схемы районных планировок, оценки в баллах видов деятельности, связанных с разработкой полезных ископаемых, строительством зданий и сооружений. Природно-климатические условия анализируются и прогнозируются на основании информации Государственной гидрометеослужбы с использованием всего имеющегося рада наблюдений или укороченных рядов. Размещение режимной сети определяется масштабами, степенью угрозы ПТС и скоростью развития опасных геологичеокг". процессов. Выполняются пространственные и временные прогнозы опасных геологических процессов на основании закономерностей их развития, механизма и динамики. Параметры динамики отражают продолжительность фаз и стадий опасных геологических процессов при естественно-исторических и техногенно-нарушенных условиях. Использование прогнозов происходит при учете и определенной корректировке планов хозяйственного использования территории и схем районной планировки.

ЦДМ локального уровня разделены на специальные ЦДН, имеющие • фиксирова1шый период оптимального функционирования /гидротехнические, горнопромышленные комплексы и т.п./, детальные ПДМ /города и городские агломерации/, собственно локальные ПДМ - геоинфор-ыационно-аналитические системы типичных геодинамических обьектов, исследуемых как геологические аналоги при выполнении стационарных наблюдений и натурных экспериментов.

Снециальные ПДМ /масштаб 1:50000-1:5000/. Обоснованы и рассмотрены на примерах гидротехнических и горнопромышленных природно-тзхнических систем, функционирование модели осуществляется на базе установленных пространственно-временных закономерностей развития, механизма и динамики опасных геологических процесоов о целью их прогноза и разработки охем инженерной защиты.

Особенностью специальных поотоянно действующих моделей является дифференциация режима функционирования в пределах временного отреза, отхаашюцего этапы конструирования природно-техничес-кой системы, ее оптимального действия, ликвидации и послеликвида-.чнонныи период. Для каждой из специальных систем необходима своя

специфика размещения режимной сети, выбора оценочных параметров, методов прогноза, способов инженерной защиты и корректировки вы ¿'е--перезоленных процедур.

. Детальные ШЩ /масштаб 1:25000-1:10000/ предназначат для решения проблемы оптимального использования геологической среды городов и городских агломераций. Обоснована методигл анализа состояния геологической среды, получения информации о закономерностях, механизме и динамике опасных геологических процессов с целью их прогноза и разработки схем инженерной защиты сейсмоактивных и оползнеопасных городских территорий.

Локальные ПДМ /масштаб 1:2000-1:500/ - геоинфо.рмационно-ана-литические системы, базирующиеся на результатах изучения режима опасных геологических процессов на стационарах или их натурного моделирования. Целевой задачей является оценка мехенизма и динамики исследуемого геологического процесса, разработка и усовершенствование методики их прогнозирования для обоснования и экспери-менталзгсй реализации конкретных методов инженерной защиты, корректировка системы наблюдений.

¿^осматриваемые типы ДВД лмоют комплрксный характер, иерархически и организационно взаимосвязаны между собой, отражают существующее и прогнозируемое состояние геологической среды исследуемых природно-техшиеских систем. Рассмотренное сочетание региональных и локальных ИДИ является достаточным и оптимальным на этапе организации и начальной стадии функционирования регионального литомо-ниторлнга для территорий, характеризующихся высокой тектонической активностью на современном этапе развития.

Использование ЦЩ заключается в постоянно уточняющейся,раз-ноуровенной оценке опасных геологических процессов как результата взаимодействия природных и техногенных факторов. При этом проектируемый или существующий комплекс техногенного воздействия оценивается с точки зрения экономической, социальной и экологической в количественной форме или по степени значимости качественными параметрами. Комплекс региональных и локальных матяматико-карто-графических 1Щ,функционирующих во взаимосвязи при помощи автоматизированной базы данных обеспечивает осуществление прогноза опао-ных геологпеских процессов и разработку стратегии, тактики, технологии и методов управления состоянием геологической среды, с последуацей корректировкой и модификацией системы контроля и моделирования /рис.1/.

6. Постоянно дейотвупцие модели геологической среды Карпатского региона /геоинформационно-аналитические экспертные системы/

Применительно к инженерно-геологическим условиям Карпатского региона разработана методика конструирования разноуровенных постоянно действующих моделей /ЦДМ/, являющихся информационно-аналитическими системами разного масштаба и целевого назначения.

Научные и методические основы разработки ЦДЛ проанализированы в главе 5. Практическая сущность моделей - упорядоченный комплекс картографических изображений геологической среда, отдельных ее элементов и геологических процессов о заданной детальностью /от 1:500000 до 1:500 /, отражающих их пространственно-временные закономерности, динамику и механизм. Комплексирование картографических моделей с автоматизированной базой данных повышает степень оперативности использования информационно-аналитической системы.

Постоянно действугщие модели регионального и локального уровней в рамках регионального литомониторинга Карпатского региона функционируют как единая система связанных базой данных мелко, оредне и крупномасштабных подоистем /рио.I/.

I. Региональная,мелкомасштабная постоянно действующая модель /масштаб 1:500000/. Исследуемое геологическое пространство состоит из четырех типов геологической среды /Закарпатский внутренний прогиб, складчатые Карпаты, Предкарпатский передовой прогиб, Юго-Западная окраина Вооточно-Европейской платформы/, каждый из которых имеет свою историю геологического развития, зафиксированную на современном этапе в тектонических условиях определенных форма-циоиных комплексов, неотектонике и современных тектонических движениях, рельефе, гидрогеологических условиях. Как факторы развития геологических процессов рассмотрены климат и техногенная деятельность. Для обоснования региональной модели масштаба 1:500000 были построены специальные карты различных элементов геологической среды /та<5.:.1/.

Ранжирование и исследование связей между условиями и факторами геологических процесоов осуществляется в автоматизированном режтме. Основой модели являются инженерно-геологические карты" масштаба 1:500000, карта условий развития ОГП, карта пораженности территории ОГП, карта подверженности объектов народного хозяйства воздействие ¿К, карта те*погонной нагрузки на геологическую среду, карта прогнозп природно-климатических факторов. Результирующей является карта дил-мики опасных геологических процессов,которая

в комплексе с базой данных служит основой для выполнения пространственно-временного прогноза ОГО.

Зункционирэвание региональной ЦЩ1 масштаба 1:500000 осуществляется на основании информации по результатам наблюдений за состоянием геологической среды и развитием опасных геологических процеосов. Оптимальным комплексом получения информации при функционировании 1Ш<1 являются дистанционные, маршрутные, стационарные и экспериментальные исследования. Дистанционные методы наблюдений использованы на всей территории о детализацией 1... полигонах и стационарных участках для определения пространственно-временных закономерностей развития опасных геологических процессов и их изменений во времени, составления кадастров ОГП. Дистанционные методы /да/ включают анализ информации, получаемой о искусственных спутников Земли, аэрофотоснимков разных лет, а также результаты периодического аэровизуального обследования территории. ДМ сочетаются о региональными маршрутными исследованиями, выполняемыми для выяснения общих региональных закономерностей, и о целью оценки динамики опасных геологических процессов /комплекс рекогносцировочных и специализированных маршрутных наблюдений/.

Одновременно выполнена оценка изменения техногенной нагрузки /в баллах/ и природно-климатических параметров. Техногенная нагрузка оценена с использованием ряда СУБД в пределах информационных ячеек 10x10 км. Режим природно-климатических условий /например, осадков/ выражен путем автоматизированного картографирования в изолиниях за определенное время /справочная информация/, а также в прогнозном аопекте /на период до 10 лет/. Динамика опасных геологических процессов представлена в виде оценок скорости развития или тенденций изменения за период до 50 лет /1940-1990/ оползней, селей й карста для инженерно-геологических условмй Карпатского региона.

В мелкомасштабной,региональной ДДМ учитываются результаты специальных исследований, стационарных наблвдений, натурных экспериментов.

Прогноз опасных геологических процессов на основании функционирования региональной модели масштаба 1:500000 заключается в определенг-и вероятности их проявления методами геологических аналогий и математического моделирования. Процедура прогнозирования включает составление прогнозных карт, а также математическое

моделирование для определения степени инженерного риска и вероятности проявления ОШ. На основании прогнозной оценки осуществляется разработка управленческих рекоме;,цаций. Управление реализуется путем выбора стратегии техногенной деятельности посредством составления схем перспективного планирования.

Среднемасштабная.постоянно дейотвувдая модель геологической среды /масштаб 1:2000С0/ конструируется применительно к геологическому пространству в пределах геоструктурных /инженерно-геологических/ регионов. Возможен вариант ореднемасштабного моделирования в рамках одной ПДМ нескольких геоструктурных регионов. В качестве примера рассмотрена ЦЩД территории юго-восточного Пред-карпатья. Исследуемая геологическая среда находится в зоне сочленения юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы с 'предка рпатским прогибов. Тектонические условия отражают этапы миоценового погружения и последующего воздымания территории, которое продолжается и в настоящее время. По результатам выполненных исследований установлено блоковое строение территории /выделены ыакроблоки, мезоблоки и микроблоки/, которое при интенсивных тектонических движениях является важнейшим фактором развития опасных геологических процессов Дудько,1985/. Современные тектонические движения определяют формирование рельефа и гвдросети. При этом эрозионная деятельность водотоков по отношению к гипсам и глинам • контролирует пространственные закономерности, механизм и'динамику .развития сульфатного, карста и оползней. Статической основой модели являются синтезированные карты постоянных условий и факторов опасных геологических процессов: структурно-тектоническая, геоморфологическая, геологическая, гидрогеологическая, инженерно-геологическая. Параллельно с инженерно-геологическим районированием выполнено разделение исследуемой геологической среды на элементарные информационные ячейки размерами 10x10 км для автоматизированного анализа ее состояния. Выполнена оценка техногенной нагрузка по видам деятельности в баллах. Карты быстроизмешдацЕхся факторов отражают регзм и прогноз осадков и температур.

Получение информации при построении ЩС.1 осуществлено за счет функционирования режимной сети. Региональный режим реализуется в объемах и по методике аналогичной килкомзештаоной модели. Локальный реаим ГТЧ1 базируется на информации, полученной на типичных учг.егках развития ОГЛ '/стационарах/. Количество стационаров для йзуктс^окировзння регнопзлнюй .\эдзжт масштаба 1:200000 выбирэяюя

таким образом, чтобы каждый генетичзский тип исследуемого процесса был охвачен режимными наблюдениями.

Ксследованы пространственно-временные закономерности развития сульфатного карста /1>дько,Авдреичук,1986/ и оползней /Рудько,1385/. Проведано районирование территории по ее уязвимости от развития карста и оползней по основании детального анализа различных процеосо-образуицлх условий и факторов, исследованы основные закономерности механизма и динамики карста и оползней.

Пространственно временные закономерности ОГП с учетом результатов анализа быстроизменяющихся факторов и техногенной деятельности в постоянном режиме фуикционирования модели позволяют:

- оценить состояние геологической среды с точностью, соответ-ствупцей маоштабу 1:200000 длярасчета вероятности развития, механизма и динамики опасных геологических процессов;

- выполнить прогноз опасных геологических процессов /метод Байеса, метод гармонического анализа, метод геологических аналогий/;

- составить схему районной планировки территории для оптимизации ее народнохозяйственного использования.

3. Специальные постоянно действующие модели природно-техни-ческих систем с заданным периодом оптимального функционирования рассмотрены на примерах гидротехнического и горнопромышленных комплексов на разной стадии развития ПТС.

3.1. Гидротехнический комплекс. Стадия оптимального функционирования. /Па примере Днестровского водохранилища/. Базозой основой модели является концепция блоковых и кольцевых структур, выраженных в современном рельефа и характеризующих тектонически ослабленные зоны,в пределах которых развиты оползни и карбонатный карст. Картографическая основа модели - комплект карт масштаба 1:50000, на которых отражены закономерности развития оползней и карста, режимная сеть по их изучению и техногенная нагрузка, представленная по видам воздействия в баллах. Математическая основа модели базируется на расчетных схемах устойчивости оползневых склонов с учетом механизма процесса и интенсивности переработки берегов водохранилища. Сункционнрование модели заключается в постоянно уточняющейся оценке пространственно-временных закономерностей оползней и карста и их прогнозе. Управление осуществляется посредством разработки и реализации схе;лы инженерной защиты при ее постоянной корректировке.

3.2. Горнопромшлэнный комплекс. Стадия ликвидации /на примере рудника "Калуга"/. Базовая оонова ПДМ - закономерности геологического строения в пределах Внутренней зоны Предкарпатского прогиба и условия техногенного изменения состояния геологической среды в результате отработки месторождения калийных солей. В радиусе влияния образовавшихся на различных глубинах пустот /их общий обьем более 3 ылн.м3/ сформировались мульды проседания /максимальная величина проседания 3-4 ы на площади более 70 га/. Изменение напряженного состояния пород в связи с притоком в пустоты пресных вод около 200 ы3/сутки обусловили развитие оеми правально-оуффозионных воронок. Это повлекло за собой огромные материальные убытки в связи с переносом на новое место участка индивидуальной застройки, а также создало реальную угрозу многоэтажным жилым зданиям и инженерным сооружениям. Процедур- создания модели базировалась на закономерностях механизма развития соляного карста. Картографическая основа - ряд карт масштаба 1:10000, отражающих закономерности геологических, гидрогеологических и инвенерно-гео-логических условий. Математическая основа модели - расчетные показатели провалоопасности для обоснования схемы инженерной защиты. Управление системой заключается в разработке варианта ликвидации пустот путем их заполнения отходами производства и обосновании комплекса наблюдений для определения условий формирования и прогнозирования потенциально провалоопаоных участков.

3.3. Горнопромышленный комплекс. Послеликвидационный период /на примере участка Николаев/. Базовая основа модели - блоковое тектоническое строение территории на уровне микроблоков размерами до 1x1 км, на которые разбиты глины и нижележащие гипсоангидриты миоценового возраста. Эксплуатация карьера Нпколаевоким горнопромышленным комбинатом привела к развитию катастрофического, техно-генно обусловленного сульфатного карста. Разработка полезного ископаемого велась при постоянно возрастающем водоотливе: 100 м3/час в 1962 г. - 15000 м3/час в 1980 г. Скорость роста воронок увеличивалась о 5 /в 1977 г./ до 151 /в 1980 г./. К 1980 г. образовалось более 350 воронок на площади 2 км2. Под угрозой оказалась желез-гая дорога Мооква-Чоп. С целью стабилизации каротового процеооа /для вооотановления гидрогеологических условий/ было проведено затопление к.'-рьера. Для проверки эффективности управленческого воздейотвия организована режимная соть, оозданз база данных и проведен натурный эксперимент го оценке современных условий

карстообразования. Выполнено детальное специализированное инженерно-геологическое районирование масштаба 1:5000. Определены перспективы народнохозяйственного использования техногенно закар-стованных территорий по результатам натурного эксперимента. Установлено, что восстановление гидрогеологических условий является оптимальным методом инженерной защиты в пределах техногенно закарстовашшх территорий в результате функционирования горнорудных комплексов Предкарпатья.

4. Градопромншлегашй комплекс. ПДМ создана на примере территории гЛерновцы. Масштаб 1:10000. Базовой основой модели являют-оя выявленные'инженерно-геологические условия, отражающие закономерности развития опасных геологических процессов. Широкое распространение оползней на территории города привело к необходимости контроля их развития и разработке методов инженерной защиты при строительстве зданий и сооружений, что приводит к их удорожанию на 10-30$. Оценка механизма и динамики оползневого процесса, проведена на основании результатов режимных наблюдений продолжительностью от 120 до 20 лет. По результатам комплексных исследований закартографировано 64 оползневых участка, в пределах которых выделено по механизму 9 структурных оползней, 25 структурно-пластических и 30 плаотических, развитых в гидрофильных глинах миоцена и их коре выветривания. Структурные оползни имеют обьем

до 10 млн.м3, структурно-ллаотические до 7 млн.м3» пластические до I млн.м3. Система контроля - комплекс дистанционных, маршрутных и стационарных наблвдений за условиями и факторами оползневого процесса, зданиями и сооружениями, находящимися под прямым или косвенным воздействием оползней и противооползневых мероприятий. Выполнено комплексное инженерно-геологическое районирование территории города масштаба 1:10000. Прогноз оползневого процесса в рамках ШМ осуществляется методами геологических аналогий и математического моделирования. Установлена пятилетняя ритмичность оползней пластического типа. Управление осуществляется путем разработки и реализации схемы инженерной защиты территории города масштаба 1:5000.

5. Локальные, постоянно действующе модели. Масштаб 1:5000 -- 1:500. Базовой основой модели являютоя типичные участки стационарного и экспериментального изучения закономерностей развития, механизма и динамики ОГП. В пределах исследуемой территории участки стационарного изучения ОГП расположены в пределах складчатых

Карпат /II участков/, Предкарпатского прогиба /17 участков/, Закарпатского прогиба /8 участков/, Юго-Засадной окраины ВосточноЕвропейской платформы /21 участок/. Осуществлено четыре натурных эксперимента оползневого процесса в глинах Предкарпатья при помощи имитации основных оползнеобразующих факторов /подрезка, увлажнение, искусственный взрыв/ /Рудько,1936,1991/. Установлено, что активизация оползней в глинистых отложениях контролируется подрезкой склона, крнтичеокая величина которой до 1,5 м определяет активное развитие процесса /при крутизне склона от 8 до 16°, влажности делю-виально-оползневых накоплений не менее 22-24$ и увлажнении склона с интенсивностью 40 мм/сутки. При этом скорость оползневого смещения составляет 0,3-0,4 м/сутки. Критическая величина осадков, вызывающих оползневое смещение составляет 60-70 мм/сутки при згялаж-нении элювиально-делювиальных, глинисть—. отложений не менее двух суток. На базе натурного моделирования разработана методика краткосрочного прогноза периодов активной подготовки и катастрофического смещения пластических и структурно-пластических оползней, развитых на территории юго-восточного Предкарпатья при помощи радиоволнового индикатора напряженно-деформированного состояния горных пород /РВКНДС/, работающего в стационарном и переноском варианте путем регистрации вариаций естественного импульсного' электромагнитного поля Земли /ЕЮМПЗ/.

По результатам стационарного изучения ОГП и их натурного моделирования обоснованы конкретные методы инженерной защиты. Так для защиты оползнаопасных территорий, подверженных воздействию пластических и структурно-плаотических оползней обоонованы проти-воэрозионные, удерживающие, водоотводящие сооружения, .террасирование склонов, перераспределение оползневых накоплений, лесомелиорация. Для учаотков развития оползней-потоков, влияющих на народнохозяйственные обьекты экспериментально обоонована электрохимическая обработка пораженных участков, вызывающая необратимые структурные изменения гидрофильных свойств потенциально оползнеопасных накоплений, повышающих £ двоятки раз их проницаемость.

Рассмотренные типы ВДМ являются единой геоинформационной системой для обеспечения функционирования регионального литомони-торилга. Разные уровни ХШ от региональной до локальной функционируют одн реценко. Региональные мелко и среднечасштабные ДШ прегвлзначвнн для прогноза ОГП ц управляемого контроля за

состоянием геологической среды на уровне экономических регионов и административных областей в пределах различных инженерно-геологп-ческгх условий /горноскладчатая область, предгорный и межгорный прогиб, окраина платформы/. Прогноз ОГП - расчет вероятности и масштабов проявления геологических процессов, а также основных стадий их развития. Управление заключается в разработке для практической реализации схем перспективного планирования и районной планировки. Специальные и локальные крупномасштабные и детальные ЦДМ предназначены для прогноза ОГП и управляемог контроля за состоянием геологической среды в пределах ЛТС гидротехнических, горнопромышленных, градопромышленных комплексов и отдельных типичных геологических объектов развития ОГП. Прогноз ОГП в пределах этих ЩИ«' осуществляется для обеспечения с хеш и методов инженерной защиты территории. Рассмотренные ПДД функционируют, в тесной взаимосвязи. функционирование модели регионального уровня обеспечивает корректировку локальных моделей и наоборот. Постоянно действующие модели - важное звено между системой наблвдений и системой управления. Для Карпатского региона рассмотренные типы моделей отражают минимальное количество уровней моделирования, достаточное для реализации регионального литомониторинга.

7. Прогноз опасных геологических процессов и управляемый контроль состояния геологической среды

Прогноз опасных геологических процессов осуществлялся на основании информации, получаемой при функционировании ПДМ разного масштаба и целевого назначения.

Методика прогнозирования в рамках региональных моделей базируется на-использовании законов геологического подобия, которые -реализуются за счет методов экспотенциального сглаживания, гармонического анализа, группового учета аргументов и экспертно-анали-тической оценки. Важную роль в системе выполненных исследований играет методика краткосрочного прогноза ОГП выполненная при помощи метода натурных аналогий.

I. Прогноз оползней

1.1. Катод геологических аналогий применялся для разработки пространственно-временных прогнозов оползневого процесса на базе региональных и локальных ЦДМ. Пространственные закономерности оползней исследозаны по результатам региональных работ. На их основании построены карты пространственно-временных закономерностей

оползневого процесса масштаба 1:200000-1:25000. Особенности механизма и динамики оползневого процесса исследованы на стационарных участках для разнотипных по механизму оползней. Для оползней течения, развитых в глинах миоцена в пределах Претяш^тья и юго-западной окраины Восточно-Европейской платформыУвыполнен методом гармоничеокого анализа.

Долговременный прогноз плабтичеоких оползней методом гармоничеокого анализа основан на- выделении оползне опасных периодов о точностью до I месяца по результатам математической обработки ЮС-летнего ряда/1881-1981 гг./ наблюдений за осадками и более чем 25-летнего ряда наблюдений за.скоростью смещений. Рабочая гипотеза положена в основу долговременного прогноза пластических оползней; развитых в глинистых отложенные Юго-Восточного Прг^сар-патья, основана на рассмотрении времеьюго ряда проявления оползневого процесса или конкретного фактора /ражим осадков/ как случайного цикличеоки проявляемого процеоса, контролируемого параметрами 11-летнего периода солнечной активности. Принципиальная математическая модель, на основании которой был осуществлен гармонический анализ осадков, имеёт вид:

/у,

где ъ - циклическая составляющая; £ - олучайная составляющая.

Количество осадков рассматривалось наш как периодичеокая функция, уравнение которой может быть предоставлено в виде:

где ^ - длина волны иооледуемого ряда.

Как оледует из формулы /2/, значение ^ в точке з^ определяется как оумма амплитуд синусоидальной и кооинуооидальной составляющих волн на расстоянии я» от начала ряда. Индекс N называется гармоническим числом или гармоникой. Имея конечную после-доваг^льнооть, состоящую из Н равномерно расположенных наблвде-ниЛ, вычисляется максимум И/2 гармоник. При этом коэффициенты рада Фурье определяем по формулам:

/3/

-и л-^О)«!?«";

Коэффициенты »Сн и ^н находятся методом наименьших квадратов с помощью решения слотемы нормальных уравнений.

Прогноз выполнен на период II лет /1981-1991 гг./. Осуществлена проверка прогноза. Наиболее достоверным является пятилетний ритм, устойчиво выдерживающийся, начиная с 1980 г., и совпадающий по времени о активизацией пластических оползней.

Кроме режима осадков значительную роль в развитии оползней течения играет отрицательный баланс среднегодовых температур /по отношению к среднемноголетним данным/, что определяет увеличение влагозапасов на оползневых склонах на 30 %.

Прогноз осадков осуществлен также по ряду режимных наблюдений, продолжительность, которого составляет 36 лет /1944-1980 гг./. Сопоставление результатов прогноза по данному ряду о результатами прогноза, полученными по столетнему ряду наблюдений за осадками /анализировались месячные суммы осадков/, показало, что для прогноза можно использовать укороченные ряды режимных наблюдений. Применение метода гармонического анализа для пластических оползней о целью их долговременного прогноза дает возможность предсказать периоды активизации оползневых участков, находящихся в стадии предельного равновесия, о точностью до I месяца.

1.2. Метод экспотенциального сглаживания применялся для прогноза скорости смещения на основании результатов многолетнего наблюдения за геодезическими реперами. Применение метода экспотенциального сглаживания позволило выделить ритмичность повторения катастрофического смещения для оползней течения, составляющего в ореднем пять лет.

1.3. Прогноз структурных оползней, развитых в глинах миоценового возраста, находящихся в стадии неустойчивого равновесия проведен путем построения графика взаимной корреляционной функции, выражающей взаимосвязь смещения оползня и показателя факторов, влияющих на устойчивость оползневого склона; В зависимости от длины иоследуемого ряда режимных наблюдений построенный прогнозный график позволяет выявить тренд оползневого процесса, цикличность и скорость развития оползневых смещений с возможностью прогноза на 1-2 года вперед. Прогноз можно повторить после получения количественных характеристик аномального фактора или любого другого

фактора, влияющего на устойчивость склона. Анализируемая динамическая оползневая система описывается интегралом Дюамеля и может быть представлена в следующем виде:

т, Тг Т„

где I,,..., 1ц- входные величины, характеризующие факторы, влияющие на устойчивость оползня, Т,, Тг,... Тп _ время, в течение которого соответствующие факторы после их воздействия оказывают

влияние на значение выходной величины г^; а),, шг.....го„- весовые

функции, учитывающие величину влияния каждого фактора в зависимости от промежутка времени "С , прошедшего после их воздействь*.

С величиной смещения геодезических реперов, расположенных в пределах оползневых участков правого склона долины р.Прут /Кали-чанка, Кемпинг/, корродировались три фактора - годовая оумма осад- " ков /мм/, сумма осадков за весенне-летний период /Ш-1У месяцы/ /мм/г аномальные осадки за весенне-летний период /И1-У1 месяцу/мм/. Строились графики взаимных корреляционных функций и определялось время "памяти" дая всех факторов, влияющих на устойчивость оползневого склона. Веоовые функции каждого анализируемого фактора вычислялись лосле определения радиуоов корреляции. Прогноз смещения оползня заключается в том, что по извеотным значениям наблюдаемого временного ряда в момент 4-1, ^2,..., ^л в прошлом предотав-ляется значение величины смещения оползня в момент 'Ь+т/т - заблаговременное ть прогноза, в нашем случае 2 года/.

1.4. Прогноз пластических и структурно-плаотических оползней беоконтактным методом естественного импульоного электромагнитного поля Земли /ШЭМПЗ/. Сущность метода - в иопускании массивом горных пород электромагнитных сигналов уже на стадии скрытого трещино-образования при развитии оползневых деформаций, регистрируемое радиоволновым индикатором напряженного .состояния пород /РВИИДС/ /Саломатин,1987/. Прибор состоит из индуктивного датчика и измерительного устройства, на котором осуществляется запись частоты иьшульоов, преьшпающих порог чувствительности приемного канала, равного 10-&п. На датчик поступают полезные сигналы N/1/, обусловленные процессом разрушения в грунте и электромагнитные помехи атмосферного и техногенного происхождения С(М/

где 5/1/ -сливал, принимаемый датчиком.

Методика локального прогноза оползней методом ЕИЭМЛЗ разработана при выполнении натурного эксперимента на оползнях Красная Дубргва и Малевской. До начала искусственного воздействия на склон полезный сигнал имеет значения, близкие к нулевым. После изменения напряженного состояния, путем подрезки языковой части оползня, электромагнитная активность резко возрзстает и достигает своего максимума при активизации смещений.. Начало увеличения частоты электромагнитных сигналов /ЭМС/ связывается со скрытой стадией процесса трещинообразования, которая в последущ ч определяет образование открытых трещин. При этом, если реакция на изменение напряжений проявляется по данным смещения реперов через 1,0-1,5 сут., то по данным электромагнитной активности она происходит практически "мгновенно". Поскольку вариации электромагнитных сигналов резко опережают "скачки" смещений в оползневых отложениях, по результатам натурного эксперимента разработана методика локального прогноза оползневого процесса методом ЕИЭШЗ для оползней, развитых в глинах неогена, в пределах Предкарпатья и отложениях глинистого фиша Карпат.

2. Прогноз селей '

2.1. Региональный прогноз селей базируется на оценке корреляционной зависимости различных условий и факторов их формирования с рядами проявления селевого процесса. Для Карпатской горноскладчатой области выделены рады селеопасности в зависимости от количества и интенсивности развития селей с 1900 по 1991 гг. Установлена 11-летняя ритмичность проявления селевого процесса /Шеко,1980/. Анализ хода увлажнения по интегральной кривой годового количества осадков позволяет отметить, что тенденция к повышению увлажнения сохраняется здесь с конца 60-х годов до настоящего времени /активизация в 1969-1980-1991 гг./. В соответствии о прогнозом основных изменяющихся факторов /по методике ВСЕГИНГЮ/ сильная активизация ожидалась в 1991 г. /прогноз подтвердился/; 1995 г. средняя в 1994, 1997, 1999-2000 годах, слабая в 1996, 1993 годах /Мальцева, 1988/.

2.2. Локальный прогноз селей основан на определении критического количества осадков, необходимых для возникновения селя в конкретном бассейне. По результатам работ Лундина С.М. и Яблонского

В.В. был построен обобщенный прогнозный график применительно к условиям Карпат. Для его построения все критические расходы.

полученные по эталонным селеопасным ручьям приведены к.единице площади и нанесены на график, разделенный в зависимости от максимального расхода селевого потока / С) мох^/, от слоя /Н9. ым/ и продолжительности /Т^.ыин./ стокообразующих осадков на селеопас-ную и неселеопасную зоны. Корректировка графика выполнена на основании натурных экспериментов с учетом подготовленности селевого потока к развитию процесса.

3. Прогноз карста

3.1. Региональная прогнозная оценка развития карстового процесса проведена методом геологических аналогий путем определения вероятности возникновения и развития карстовых форм рельефа в пределах инженерно-геологических областей и районов применительно ' к масштабу 1:500000-1:25000. Оценена вероятность и скорость возникновения карстовых провалов и степень карстоопасности территории.

3.2. Локальный прогноз карста /на примере техногенно-активизиро-вавшегося сульфатного карста/ выполнен на основании определения основных кареюобразующих факторов, характеризующих скорость процесса

и тенденцию его развития. Основные показатели карстового процесса • определены полевыми методами /скорость карстовой денудации, фильтрационные параметры/. Рассмотрены два вида вероятностных прогнозных оценок; прогноз скорости развития провалообразования при техноген- • ном изменении гидрогеологических условий; прогноз вероятнос'ти провалообразования при увеличении механических нагрузок.

Прогноз скорости развития провалообразования при изменении гидрогеологических уоловий определяется эмпирическими зависимостями для конкретной првродно-технической оистемы о учетом пространственно-временных закономерностей сульфатного карста /прогноз для Яво-ровекого карьера, Блоцкий, 1980; прогноз для Николаевского карьера, Рудько,1990; прогноз для Кривокого карьера, Андрейчук,1986/.

Прогноз вероятности провалообразования при увеличении нагрузок расчитан на основании выведенной зависимости, при которой перекрывающая толща мощностью 40 м.и более достаточно надежно предохраняет от проявления карстовых деформаций в сульфатных породах для условий зош. сочленения юго-западной окраины Вооточно-Европей-ской платфорыи с Првдкарпатоким прогибом.

Прогноз опасных геологических процессов в системе регионального лксыоилторйнга реализуется посредством функционирования разно-

масштабных ЩИ. Для вссх методов прогнозных оценок, осуществляемых на основании использования ПДМ выдерживалась технологическяя схемч, характеризующая предпрогнозную ориентацию, прогнозную ретроспекцию, прогнозный диагноз, верификацию и корректировку прогнозов.

В рамках региональных мелко и среднемасштабных ЦДЛ использованы преимущественно пространственно-временные'региональные прогнозы ОШ. Они в комплексе с прогнозной информацией специальных и локальных моделей обеспечивают обоснование стратегии и тактики управляемого контроля за состоянием геологической среды. Стратегия управляемого- контроля реализуется в виде схем перспективного планирования с оптимальным масштабом 1:500000, где в виде картографических и информационных комплексов приводится с постоянной корректировкой обоснование оптимального размещения разномасштабных природно-технических систем и разработка общих рекомендаций по локализации и защите от 0ГП.

Тактика управляемого контроля реализуется в виде схем районной планировки с оптимальным масштабом 1:200000-1:100000. В пределах этого геоинформационно-аналитического комплекса обосновываются типы деятельности и методы воздействия на геологическую среду с учетом динамики опасных геологических процессов.

Технология управляемого контроля реализуется в виде схем инженерной защиты территорий масштаба 1:50000-1:5000, которые базируются на учете механизма и динамики ОШ в пределах гидротехнических, горнодобывающих, горнопромышленных, градопромышленных и других ПТС, рассматриваемых на стадиях организации, оптимального функционирования, ликвидации и послеликвицационннй период.

- Методы управляемого контроля реализуются на основании результатов стационарного изучения ОГЛ и натурного моделирования. Они' позволяют обосновать, практически реализовать и оценить эффективность инженерной защиты /масштаб 1:2000-1:500/.

Управление - необходимая функция при ведении регионального ллтомониторинга, обеспечиващая постоянную корректировку системы контроля на региональном и локальном уровне, прогноз ОШ и оптимальные условия взаимодействия человека с геологической средой. Пользователями информации по управляемому контролю за состоянием геологической среды являются республиканские и областные органы /пре имущее твешю схемы перспективного планирования и районной планировки/, а также службы эксплуатации гидротехнических и горнопро-

мышленных, горнодобывающих и других объектов народного хозяйства, службы коммунального обеспечения городов и др. /преимущественно схемы инженерной защиты территории и методы защиты от ОЩ/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является научным обобщением теоретических, методических, полевых и экспериментальных исследований автора, результаты которых позволяют оделать следупцие основные выводы:

I. Пространственно-временные закономерности, механизм и динамика опасных геологических процессог Карпатского региона определяется спецификой взаимосвязи природных и техногенных факторов в изменении свойств пород и формировании рельефа при ведущей роли тектоничеоких условий, сейсмичности и современных тектонических движений.

1.1. Структурно-тектонические условия складчатых Карпат от-рпжают основные, закономерности сформированных в миоцен-плиоценовое время линейпо-надвиговых зон. Выделены: глубинные разломы, отделяющие складчатые Карпаты от Предкарпатокого и Закарпатского • прогибов и Пекинский глубинный разлом; надвиговые зоны, разгра-ничивапцие структурно-тектонические зоны первого порядка; поперечные и диагональные разломы, которые по результатам инструментальных исследований - сейсмогенерируицие. В принадвиговых зонах, а также в узлах пересечения продольных и поперечных разрывных дислокаций формируются и развиваются более 70$ оползней и обвалов. Объемы оползней составляют от 1,0 до 10,0 млн.м3. Некоторые оползни имеют объемы до 40,0-70,0 млн.м3. В тектонически ослабленных зонах на контакте песчаника-аргиллита при разуплотнении и обводнении флииевого маосива образуются прослои глин мощностью 0,1-4,0 м, которые являются зеркалом скольжения структурно-пластических оползней, определяя особенности механизма и динамики оползневого процесоа в глинистом флише мелового и палеогенового возраста.

1.2. Структурно-тектонические условия Предкарпатокого прогиба отражают результаты перемещения молассовых отлог.ений в сторону платформы, вираженные на современном этапе в виде линейных складчатых структур /Бориславско-Повутская и Самборская зоны/,

переходящих затем в ступенчато-блоковые структуры зоны сочленения с платформой /Бильче-Волицкая зона/. Глинистая моласса, представлл!-ная 1.онтмориллонит-1?идрослюяистыми глинами, в' зонах пересечения тектонических разломов и на участках формирования водоносных горизонтов изменяет свои свойства,- в результата чего происходит превращение гидрослюды в монтмориллонит о увеличением межплоскостного расстояния поверхностей в кристаллической решетке монтмориллонита с I5A0 до 23А°, что приводит к переходу породы из твердого в вязко-пластичное состояние. В зависимости от глубины формирования ослабленных зон, являющихся потенциальным зеркалом скольжения, развиваются пластические, структурно-пластические и структурные оползни.

Соляная моласса, представлена соляными отложениями, которые в результате интенсивного складкообразования имеют невыдержанную мощность и пространственное положение. Преимущественно в связи с разработкой соляных месторождений развиваются карстово-суффозион-ные процессы.

Структурно-тектонические условия Закарпатского прогиба отражают сложно дислоцированные в пологие складки молассовые отложения /гинистая молаоса в которой развиты очолзни/, осложненные соляными штоками /соляной карст/.

• 1.3. Структурно-тектонические условия Восточно-Европейской платформы определяются развитием блоковых и кольцевых структур: /мегаструктуры, макроструктуры, мезоблоки, микроблоки/. К зонам пересечения мегаструктур приурочены эпицентры локальных землетрясений. К узлам и линиям мезоблоков и микроблоков - оползни в глинах неогена, карст в сульфатных и карбонатных породах.

.1.4. Природно-климатические условия /режим температур,осадков/ определяют периоды катастрофической активизации гравитационных процессов /оползни,сели/,являясь прогностическим фактором для пластических оползней /пятилетняя ритмичность активизации/ и селей /одиннадцатилетняя ритмичность активизации/.

1.5. Техногенная деятельность - важнейший фактор развития и катастрофической активизации оползней, селей и карста, который ускоряет естественный ход геологических процессов в десятки /техногенные оползни, сели/ и сотни раз /сульфатный и соляной карст/. Характер и интенсивность техногенной деятельности определяют формирование техногенных ландшафтных провинций. Анализ техногенной деятельности выполнен в пределах информационных ячеек размерами

10x10 км с применением автоматизированной системы ОМОМ », а также в пределах инженерно-геологических областей. Степень нагрузки расчитана в баллах. .

1.6. Основные установленные закономерности опасных геологических процессов Карпатского региона заключаются в следующем:

- современные тектонические движения /СТД/ характеризуются максимальной скоростью поднятия осевой части складчатых Карпат, а минимальной платформенной части территории. При преобладании линейности изолиний скоростей современных тектонических движений параллельно структурам Карпат, отмечается их блоковая дифференциация. СТД оказывают существенное влияние на формирование рельефа и гидросети, определяя типы и тенденции развития опасных геологичесикх процессов /оползни, сели, карст/;

- сейсмичность территории контролируется глубокофокусными землетрясениями, а также рядом мелкофокусных землетрясений. Сейсмические толчки силой в 6 баллов и выше определяют скачкообразные смещения временно стабилизировавшихся оползкой Карпатской горноскладчатой области и Предкарпатского передового прогиба на величину более 5 мм. В периоды интенсивных осадков через 2-3 года поело землетрясения происходит массовая активизация оползней;

> - оползни имеют широкое, зачастую унаследованное развитие в

пределах разных инженерно-геологических условий Карпатского региона.

Для Карпатской горноскладчатой области структурно-пластические оползни в отложениях глинистого флиша приурочены к фронтальным частям надвиговых зон. 11акскмальные обьеш оползневых накоплений 40,0-70,0 млн.и3. В результате активизации формируется своеобразный оползневой рельеф. Данные оползни рассматриваются как апериодический процесс. Пластические оползни в Карпатах /около 90%/ связаны со смещением делювиального чехла в эрозионных ложбинах. Прослеживается сдиньадцатилетняя периодичность их активизации.

Для Предкарпатского передового прогиба и юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы широкое развитие /коэффициент пораженное«! территории до 0,8/ имеют структурно-пластические оползни. Их обьемы достигают 7,0-10,0 млн.м3. В оползневые деформации вовлечены гл^чы неогена и их кора выветривания. Зачастую площадь оползневых склонов, пораженных оползнями достигают 6,0-7,0 км2.

Структурный оползни развиты на окраине платформ и э зо;;е ее сочленения с прогибом. Характеризуются длительными периодами подготовки /до 70 лет/ с крайне незначительными скоростями смещения /I у/год/ и кратковременной активной стадией развития с большими скоростями смещения /до 10 м/сутки/. Пластические оползни для условий передового и межгорного прогиба и плг.тфорги характерны для древнеоползневых склонов. Они характеризуются хорошо выраженной ритмичностью с катастрофическим проявлением через 4,0-6,0 лет. Важнейшим фактором активизации оползней является техногенная деятельность /активизация древних оползней в результате техногенного воздействия, развитие оползней в техногенных накоплениях/.

- развитие селей /водокамошше и грязекаменные/ в сслеопас-кых басст';;ах Карпат обеспечивается интенсивной скоростью выветривания /от 0,04 м3/м2 год и меньше/ и учительным плоскостным смывом /от 0,3 до 0,6 см/год до 0,05-0,09 см/год/, в результате чего формируются объемы IQ3 - 25 • Ю3 м3 до IG4 м3. Периодичность повторения селей 10-11 лет, что в целом согласуется с ритмами солнечной активности и определенными элементарными циркуляционными механизмами;

- карстовый процесс имеет развитие в карбонатных, сульфатных и галогенных породах. Карбонатный карст характеризуется площадным распространением в зонах пересечения разломов, разграничивающих мезоблоки и тектонической трещиноватссти на окраине платформы /площадь более II тыс. км2/. Сульйатнкй карст контролируется блоковыми структурами зоны сочленения прогиба с платформой. Ввделено три тектоэрозиошше зоны, в пределах каждой из которых .развитие сульфатного карста имеет собстве!Шый механизм. При техногенном изменении, гидрохимических условий наблюдается техногенная активизация карста в сотни раз превышающая естественный ход процесса. Соляной карст преимущественно обусловлен техногенной деятельностью при развитии горнопромышленных и горнотехнических ПТС.

1.7. С учетом выявленных закономерностей ОГП выполнено разномасштабное генетико-морфологическое и оценочное иккенерно-геологит ческое районирование.

2. Научные и методические основы регионального литомонитория-га заключаются в обосновании, разработке а внедрении комплекса наблюдений с оперативным анализом информации при помощи автоматизированной базы данных и моделировании в постоянно действующем режиме природно-технических систем регионального и локального уровня,с целью обеспечения прогноза опасных геологических процессов для их управления.

2.1. Региональный мониторинг /инженерно-геодинамические ос- ■ нови/ - система действий по получению и обработка информации о оостоянии геологичеокой среды для прогноза геологических процессов и управляемого контроля состояния геологической среды, функционирование регионального литомониторинга обеспечивается комплексным характером оценки состояния геологической среды. Одновременно выполняются региональные исследования /общие тенденции и пространственные закономерности развития опасных геологических процессов/, специальные исследования: количественная оценка состояния геологической среды и прогноз геологических процессов в зонах влияния гидротехнических, горнопромышленных, горнодобывающих, градостроительных 'природно-технических систем. В пределах каждой из этих ПТС исследования выполняются по специальной схеме определенного с'чета ния региональных и локальных методов , .ля оценки механизма и динамики ОШ. В системе регионального литомониторинга важная роль принадлежит детальным исследованиям /получение информации о состоянии геологической среды для прогноза геологических процессов в городах и городских агломерациях/ и локальным исследованиям /выполняются на специально оборудованных типичных участках - аналогах стационарного изучения опасных геологических процессов для исследования их механизма и динамики/.

Информация, полученная при функционировании системы контроля • вводится в банк данных и исиользуется при построении разномасштабных постоянно действующих моделей исследуемого объема геологического -пространства.

2.2. Постоянно действующая модель /геоинформационно-аналитическая система/ - комплекс упорядочено взаимосвязанных, постоянно уточняющихся условий и факторов, отражающих состояние исследуемого объема геологического пространства, трансформированного в его логическое, картографическое или математическое изображение. Процедура моделирования заключается в изображении /отражении/ различными приемами и способами исследуемой природно-технической системы для ае прогнозной оценки и управляемого контроля состояния геоло-¿"ичеокой среда. Выбор масштабов /от 1:500000 до 1:500/ определен возможностью габлвдения за условия.«: и факторами геологических процеосов с 8аданнсй степенью детальности /от обзорно-регионалъно-го до отдол^ого локального объекта/.

2.3. Региональная модель /применительно к масшт&бу 1:500000/ создается с целью оценки состояния геологической среды для

получения оперативной и достоверной информации в процессе функционирования разных уровней мониторинга. Используется для составления планов перспективного планирования с учетом и корректировкой долговременных и краткосрочных вероятностных пространственно-временных прогнозов опасных геологических процессов.

•2.4. Региональная модель геологической среды /применительно к масштабу 1:200000/ отражает комплекс действий и процедур, которые необходимо выполнить для составления и постоянной корректировки схем районной планировки на основании пространственно-временных закономерностей развития опасных геологических процессов и результатов их прогноза.

2.5. Специальные модели геологической среда /применительно к масштабу 1:50000-1:5000/ создаются с целью оценки, прогноза и управления в пределах зон влияния линейных объектов, гвдротехни-ческих и горнопромышленных комплексов, оптимально функционирующих в пределах фиксированного временного отрезка. Для каадой из ис-

. следуемых природно-технических систем обоснована специфика размещения режимной .сети, выбора оценочных параметров, методов прогноза, инженерной защиты и корректировки вышеперечисленных процедур /на примере гидротехнического й горнопромышленных комплексов/.

2.6. Детальные постоянно действующие модели /применительно■ к масштабу 1:10000-1:25000/ создаютоя для решения вопросов оптимального использования геологической среды городов и городских агломераций. Зункционированиэ модели заключается в получении информации о закономерностях развития опаоных геологических процессов их прогнозе и разработке схем инженерной защиты городских территорий.

2.7. Локальные постоянно действующие модели /применительно к масштабу 1:2000-1:500/ базируются на результатах изучения локального режима опасных геологических процессов их натурного моделирования для оценки механизма и динамики, усовершенствования методики прогнозирования, разработки и оценки эффективности методов инженерной защиты, корректировки системы наблюдений.

2.8..-Связывающим звеном разноуровенных и разномасштабных-моделей является автоматизированная база данных, которая включаат пять информационных блоков: постоянные и быстроизыеняпциеоя

факторы, изученность территории, региональные и локальные закономерности геологических процессов и характеристика режимной сети,техногенная нагрузка. Зуккционирование ба^ы данных позволяет решать спра-вочно-информационные, моделирулцие и картосоотавительные задачи.

3. Прогноз опасных геологических процессов методами геологических аналогий, математического и натурного моделирования в рамках регионального литомониторинга.для территорий с высокой современной тектонической активностью, обеспечивает стратегию,тактику,технологию и методы управления посредством охраны, рационального использования и контролируемого изменения свойств геологической среды.

3.1. Прогноз опасных геологических процессов осуществляется на ооновании параметров функционирования постоянно действующих моделей методами геологических аналогий, математического и натурного моделирования на региональном и локальном уровнях.

3.2. Метода геологических аналогий использованы для вероятностных и временных прогнозов оползней, селей и карста. В качестве геологических аналогов использованы опорные полигоны /результаты региональных исследований/, а также участки-аналоги /результаты стационарных наблюдений/. •

3.3. Метод математического моделирования эффективен для временного прогноза' опасных геологических процессов /оползней-цотоков/ при их рассмотрении с позиций периодической функции, зависящей от известных факторов /скорость смещения, режим осадков/. Установлено, что оползни-потоки юго-восточного Предкарпатья имеют пятилетний режим катастрофического проявления. Аналогичные модели могут быть применены для долговременного прогноза селей. Правомерно применение математического моделирования при создании ыногофакторных моделей структурных оползней, находящихся в стадии неустойчивого равновесия /система описывается интегралом Дюаыелд/, а также вероятностных моделей техногенно активизированного сульфатного карста /метод Байеса

3.4. Метод натурных аналогий базируется на результатах моделирования опасных геологических процеосов путем имитации основных процесс о обра зующих факторов. Моделирование оползней в Предкарпатье осуществлено путем имитации эрозионной деятельности /йскуственная иодр-эзза/ и увлажнение /искусственное обводнение пород/. В Карпатаз моделирование оползней осуцествлено путем увлажнения и направление го взрыва. По результатам моделирования исследованы особенности механизш и дкыаккки ОГП и разработана методика краткосрочного бесконтактного прогноза штодюк естественного импульсного электромаг-нитаого попа Зиии /Й£ШЗ/.

3.5. Обоснована стратегия, тактика, технология и методы управления в системе регионального литомониторинга Карпатского региона:

- стратегия управления - разработка схем перспективного планирования и их постоянное уточнение /применительно к масштабу 1:500000/, на основании функционирования региональной ДОЛ и оценки вероятности проявления ОГП;

- тактика управления - разработка схем районной планировки и их постоянное уточнение /применительно к масштабам 1:200000-1:100000/ на основании функционирования региональной ПДМ и периодической повторной прогнозной оценки времени и масштабов проявления ОГП;

- технология управления - разработка методики воздействий на элементы геологической среда в пределах влияния проектирузмсго или функционирущего техногенного объекта, /горнопромышленные и горнотехнические комплексы, города и городские агломерации/' выраженных в схемах инженерной защиты. /Масштаб 1:50000-1:5000/;

метода управления разработаны на основании регионального и стационарного изучения ОГП с учетом результатов натурного моделирования и позволяют обосновать, практически реализовать и оценить эффективность инженерной защиты /масштаб 1:2000-1:500/.

3.6. Использование управленческих решений заключается в ежегодных оперативнкх,текущих прогнозах на региональном уровне, периодических корректировках схем перспективного планирования, районных планировок и инженерной защиты для различных инженерно-геологических условий, и природко-техняческих систем, что обеспечивает корректировку системы контроля, оценку точности прогноза и эффективности ранее принятых управленческих решений.

3.7. Система регионального литомониторинга является динамической, ориентированной на постоянное уточнение моделей, увеличение их адекватности, повышение эффективности прогнозов и управляемого контроля состояния геологической среда.

СПИСОК .ОСНОВНЫХ ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ АВТОРА ПО ТВДЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Рекультивация земель Покутско-Буковинского Предкарпатья. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции по рекультивации земель в СССР.М.-1982, С.121-122. /В соавторстве о Кратко Л.А./.

2. Вопросы оценки опОлзнеобразования юго-восточного Пред-карпатья. - Физическая география и геоморфология. -Киев.-1982.-Вып.27. -C.9I-94. /В соавторстве о Кратко Л.А. .Гаманюк Т.И./.

3. Условия функционирования и особенности проектирования природно-технических объектов в пределах оползневого рельефа юго-восточного Предкарпатья. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Природная среда и территориальная организация хозяйства". -Киши-' нев, 1932. -C.2II-2I2. /В соавторстве о Куницей H.A./.

4. К вопросу методики прогнозирования размеров глубинного карста /на примере пещеры "Золушка"/. Тезисы докладов Ш Всесоюзного карстово-спелвологического совещания "Состояние, задачи и методы изучения глубинного карста СССР". -Ы.-1982.-С.185-186. /В соавторстве с Коржиком В.П..Андрейчуком В.Н./.

5. О динамике современных экзогеннкх процессов в зоне контакта юго-западной окраины Восточно-Европейской платформы и Карпат. Физическая география и геоморфология. -Киев.,1983.-Внп.29. -C.II2-II9. /В соавторотве о Кратко Л.А./.

6. Некоторые особенности инженерно-геологического картирования техногенного изменения приповерхностной геологической среды в пределах зоны контакта юго-западной окраины Восточно-Европейской пльтформы с Предкарпатским краевым прогибом. Тезисы докладов Всесоюзного научно-технического семинара. -М.,1983.-С.79-80. /В соавторстве о Андрейчуком В.Н./.

7. Применение системного анализа при изучении и прогнозировании оползней территории юго-восточного Предкарпатья. Тезисы докладов научно-технического совещания.-Пермь,1984.-С.72-74.

8. Изучение микроблоковой тектоники карстовых районов геофизическим методом. Инженерная геология.-I984-K6.-С.91-96. /В' соавторстве о Саломатиным В.Н..Андрейчуком В.Н..Коржиком В.П., Мастовым И.Р./.

9. Некоторые закономерности развития экзогенных процессов на юго-востоке зоны сочленения Восточно-Европейской платформы и гор-носкладдатых Карпат. Деп.в УкрНШШТИ К 85,1985.-14. /В соавторстве с Андрейчуком В.Н. .Гуцуляком В.Н. ,Губко Н.Д./.

10. Принципы выделения и общие закономерности оползневых хеосистем юго-восточного Предкарпатья. Тезисы докладов республиканской конференции.-Киев,1985. -С.23-25. /В соавторстве с Саломатиным В.Н., .

11. Локальный прогноз оползней в глинах Предкарпатья /на примере комплексного натурного эксперимента на оползне Красная Дубрпва/. Тезисы докладов республиканской конференции. -Киев, 1985. -С.20-27. /В соавторстве о Саломатиным В.Н./. '

12. Рациональный комплекс методов изучения оползней в условиях Предкарпатья и Карпат. Тезисы докладов республиканской конференции. -Киев,1985. -С.28-29.

13. Применение математического аппарата при изучении и прогнозировании оползней Предкарпатья. Тезисы докладов республиканской конференции. -Киев,1385. -С.30.

14. Особенности мониторинга опасных экзогенных геологических процессов на территории западных областей УССР. Тез. докл.Все-союзного научно-технического семинара. Ташкент,1986. -C.IOO-IOI.

15. Прогнозная оценка экзогенных геологических процессов в системе мониторинга /на примере территории юго-восточного Предкарпатья/. Тез.докл.Всесоюзн.научно-технического семинара. Тадкент,1986. -С.209-212. /В соавторстве с Редько A.D./.

. 16. Применение натурного моделирования для изучения механизма .и прогнозирования оползней Предкарпатья. Экспресс-информация ВНИИ экон.минер.сырья и геол.развед.работ ВИЭМС. Гидрогеол.и инженер.геол.-М.,1986.-Еып.-6.-12 с./В соавторстве с Саломатиным В.Н./.

17. Условия и факторы развития склоновых процессов различных геоструктурных обстановок. Тез.докл.семинара "Эффективные методы'инженерно-геологических исследований Урала". -Пермь,1986. -С.73-74. /В соавторстве с 1Убко Н.Д., Подгурским A.A./.

18. Перспективы освоения предгорных территорий в зонах развития соляного карста. Тез.докл.семинара "Эффективные методы инженернсн-геологических исследований Урала". -Пермь,1986.-С.74-75. /В соавторстве с Папсуевым Г.К., Каплан A.b./.

19. Динамика блоково-структурных разломов юго-восточного Предкарпатья в голоцене и их влияние на развитие опасных геологических процессов. Тез.докл. У1 Всесоюзного совещания по изучению четвертичного периода. -Кишинев,1986. -С.311.

20. Принципы прогнозирования оползневого и карстового процессов при хозяйственном освоении юго-восточного Предкарпатья.. Тез.докл.У! Всесоюзного совещания по изучению четвертичного периода. -Кишинев,1986. - C.3I2./B соавторстве с Вержаком В.А./.

21. Оползни-по'-оки юго-восточного Предкарпатья и вопросы юс прогноза. Инженерная геология Л 6.-1986. -С.65-73. /В соавторстве с Саломатиным В.Н.,Губко Н.Д./.

22. Временные методические рекомендации по изучению закономерностей развития прогнозной оценки и защите от оползней предгорных территорий /на примере Предкарпатья/. -Киев,1986.-55с.

23. Методика применения естественного импульсного электромагнитного поля Земли /ЕИЭМПЗ/ для локального прогноза оползней и карста.Тез.докл.научно-техн.семинара.Киев,1987. - С.43-45.

24. Принципы инженерчой геокибернетики /методика решения-проблемы рационального использования инженерно-геологической ' среды/. Тез.докл.респ.конференции "Вопросы охраны геологической среды территории Украины". -Киев,1987.-0.12-14.

25. Применение метода естественнто импульсного электромагнитного поля Земли /ЕИЭШЗ/ для краткосрочного прогноза карста. Тез.докл.респ.конференции "Вопросы охраны геологической среды " территории Украины".-Киев, 1987. -С.27-28. /В соавторстве с Ан-дрейчуком В.Н./. ■•■••■

26. Вопросы управления нарстоопасными территориями Предкарпатья. Тез.докл.респ.конференции "Вопросы охраны геологической среды территории Украины".-Киев,1987.-С.28-29. /В соавторстве'с Папоуевым Г.К./.

27. Использование результатов.спелеологических исследований при создании моделей управления карстоопасными■территориями.Тез. докл.Всесоюзного совещания "Проблемы изучения экологии и охраны пещер". -Киев,1987. -С.36-37.

28. Мониторинг оползневого процесса городов и городских агломераций. Тез.докл.Всесоюзного совещания "Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территории городов и город- -ских агломераций".-М.:Наука,1587.-С.51-52. /В соавторстве с йонт-целем В.В..Зелинским И.П..Парецкой М.Н., Шешеней Н.Л./.

29. Методика управления экзогенными процессами в зонах площадного развития при интенсификации техногенного воздействия /на примере территории юго-восточного Предкарпатья/. Тез.докл.Все-согзной конференции "Проблемы инженерной географии"..-Москва, 1987. -С.187-189.

30. Особенности развития и прогнозная оценка оползневого процесса в аределах тектонически активных блоковых структур юго-востока зоны сочленения Восточно-Европейской платформы о Предкар-патсккы прогибом. Эксиресс-чнформация ВНИИ экон.минер.сырья и

геол.развед.работ ВИЭМС. Гидрогеол.и инженер.геол.'-М. ,1987.-Вын.12, -8с. /В соавторстве с Вержаком В.А./.

31. О динамике- оползневых ландшафтов Предкарпатья /на примере стационарного участка Красная Дубрава/. Деп.в УкрНИИНТИ. -

» 199.-Ук88,1988.-18с. /В соавторстве с Гуцуляком В.Н., Губко Н.Д./.

32. Электромагнитная эмиссия при развитии оползнрй в глинистых отложениях. Деп.в ВИНИТИ Л 81 }h 8I69-B 87, 1987.-8с. /В соавторстве с Мастовым Ш.Р..Саломатиным В.Н./.

33. Временные методические рекомендации по организации и ведению регионального мониторинга геологической среды на территории Украины /на примере западных областей УССР, Киев,1987. -T.I -Текстовая часть. -185с. Т.П.-Графическая часть.- 86с. /В соавторстве с Саломатиннм В.Н./. ■

34. Закономерности развития оползней и вопросы рационального использования оползнеопасных территорий юго-восточного Предкарпатья. Инженерная геология - В 6,1988. -С.51-57. /В соавторстве

с Губко Н.Д./.

35. Инженерно-геоморфологическое районирование Закарпатской области по особенностям' развития современных геологических процессов. Геоморфология, 1988. - К 2,- С.96-101. /В соавторстве с Чверенко В.М., Афанасьевым Г.М./.

36. Картографическое обеспечение геоморфодинамики моделей природно-технических систем. Тезисы докладов IX Всесоюзной конференции по тематическому картографированию. -Харьков,1989. -С.194-195. /В соавторстве с Шушняком В.Н./.

37. Развитие техногенного карста в молассовнх отложениях Предкарпатского прогиба и методы его предупреждения /на примере Калушского месторождения солей/. Тезисы докладов регионального карстовоспелеологического совещания "Проблемы изучения техногенного карста". -Кушур.1988. -С.21-22.

38. Развитие техногенного карста на территории западных областей УССР в связи с развитием горнорудной промышленности. Тезисы докладов регионального карстовоспелеологического совещания "Проблемы изучения техногенного карста".-Кукгур, 1988.-C.III-II2.

. 39. Прогноз гравитационных процессов склонов Днестра на основании анализа тектоники территории его бассейна. Деп.в ВИНИТИ 21.04.88 г. № 3058-В 885003 соавторстве с Сарнавским В.Г./.

40. Режимное изучение активности гипсового карста западных областей Украины. Киев, ИГН АН УССР 1988.-55с. /В соавторстве с Клинчуком A.B. .Аксемом С.Д. .Шестопаловым В.М./.

41. Натурное моделирование экзогенных процессов для решения задач рационального использования природной среды. Материал» конференции "Моделирование геосистем для рационального природопользования". Кишинев, Штиинца, 1988. - С.45-46.

42. Организация и ведение мониторинга геологической среды территории западных областей УССР. Гидрогеология и инж.геология. Отечест.произв.опыт¡экспресс-информация ВИЭМС 1988.-Вып.12.

-С.1-15. /В соавторстве о Жупыло Н.И./.

43. Инженерно-геологические аспекты управления геологической средой /на примере территории Западных областей УССР/. В кн. Проблемы инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии районов интенсивной инженерной нагрузки и охрана геологической среды. Часть 2. Актуальные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии в Украинской ССР. Тезисы докл. I Всес юзного съезда инженеров-геологов, гвдрогеологов и геокриологов. Киев, Наукова думка,1988. -С. 132-134'.

44. Динамика экзогенных геологических процессов и их прогнозная оценка /на примере Предкарпатья/. В кнЛроблемы инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии районов интенсивной инженерной нагрузки и охрана геологической среды. Часть ,2. Актуальные проблемы инженерной геологии и гвдрогеологии в Украинской ССР. Тезисы докл. I Всесоюзного съезда инженеров-геологов, гвдрогеологов и геокриологов.. Киев, Наукова думка,-1988. -С.135-136.

45. Применение математического аппарата при прогнозировании оползней в глинистых отложениях Предкарпатья. Инженерная геология, № 3.-1989. -С.П2-И7. /В соавторстве с Губко Н.Д./.

46. Основные принципы организации и ведения мониторинга геологической среды в западных областях Украины. Тез.докл. междисциплинарной научно-технич.школы-семинара.Томск,18-24.04.88г. -С.97-99. /В соавторстве о Саломатиным В.Н./.

47. Экзогенные процессы Карпатской горноскладчатой области в связи с хозяйственной деятельностью человека. Тез.докл. международной конференции "Преобразования горной среды: региональное развитие и устойчивость, связь с глобальными изменениями" Цах-хадзор, 1-5 жтября 1989 г., Москва. -С.103-105.

48. Особенности литомониторинга в пределах горнодобывающих предприятии Львовоко-Волыяокого бассейна. В кн.:Прогноз и контроль геологической среды в районах освоения месторождений твердое горпчнх ископаемых. Ыооква.1989. -С.65-71.

49. Электромагнитная активность ири развитии оползней в глинистых отложениях. Инженерная геология. И 6, 1989,-С. 119-122./хЗ соавторстве с Мастовым Ш.Р., Саломатиным В.Н./.

50. Изучение экзогенных геологических процессов и явлений. В кн.:Методические основы инженерно-геологических, гидрогеологических и сейсмологических изысканий в зоне бедствия /рмянской ССР. Ереван,1989, -С.16-27. /В соавторстве с Петренко С.И.,Кэззнчяном

A.А./.

51. Прогноз оползней и рациональное использование оползне-опасных территорий лессовых предгорных равнин Предкарнатья и Приднестровья. Гез.докл.Всесоюзного совещания "Инженерная геология лессовых пород". Москва, 1989. -С.61-63

52. Методические основы управления геологической средой на региональном уровне /на примере Западных областей УССР/. В кн.: Проблемы инженерно-геологических и гидрогеологических исследований Тр.Пщрогингео, Ташкент, 1990. -С. 110-115.

53. Закономерности развития и прогноз оползней в Карпатском и Кавказском регионе. Тез.докл.регионального няучн.-тзхюгт.практического совещания "Оползни, обвалы и селевые потоки сейсмсак-тивных оползней; их прогнозирование и запита". Душанбе,1990,

-С. 61-62.

54. Теоретические и методические основы создания базы данных при региональном мониторинге геологической среды./на примере территории Западных областей УССР/. Тез.докл.науч.-технич.конференции 12-14 июня 199О г. Киев, 1990, -С.4-5.

55. Методические рекомендации по основным принципам организации и ведения мониторинга геологической среды для УЙРС студентов 2903,3110 дневной и заочной формы обучения. Симферополь,- 56с. Симферопольский филиал ДИСИ.1990. /В соавторстве с Саломатиным

B.Н./.

56. Теоретические и методические основы мониторинга геологической среды Украины. Общество "Знание" УССР, Киев,1990.-32с. /В соавторстве с Молодых Кв.И./.

57. Роль инженерно-геологических условий при сооружении магистральных трубопроводов в пределах процессоопасных территорий Карпатской горноскладчатсй области и Закарпатского прсп'.ба /на примере Закарпатской области/ Геол.журнал й 4,1990, Каав,-С.40-44. /В соавторстве с Чверенко В.М./.

58. Методические рекомендации по организации и ведению регионального мониторинга геологической среды. Пристендовый листок ВДКХ УССР,1990. -5с.

59. Геокибернетикл - как наука об управлении природной средой. Ин-т геол.наук УН УССР Киев,1990. Деп. в ВИНИТИ 25.01.90

№ 510-890.-С.5-6. /В соавторстве с Андрейчуком В.Н./.

60. Методика бесконтактной прогнозной оценки состояния массива лессовых пород при техногенной нагрузке. Тез.докл.Всесоюзной науч.-практической конференции "Лессовые просадочные грунты как основания зданий и сооружений". Барнаул,1990.-С.258-260. /В соавторстве с 1убко К.Д./.

61. Закономерности развития оползней в пределах тектонически активных участков Карпатской горноскладчатой области, методы их изучения и прогноза. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Развитие склонов тектонически активных орогенных областей и методы их изучения", Ереван, 1990.-С.32-38.

62. Моделирование опольней в г.Дшц-.сане для целей охраны и рационального использования. Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Развитие склонов тектонически активных орогенных областей и метода их изучения", Ереван,1990, -С.87-58. /В соавторстве

с Чалым П.П./.

63. катастрофические провалы в г.Калуш и метода управления каротоопасными территориями; Тезисы докладов совещания "Катастрофы и аварии на закарстованных территориях", Пермь, 1990,-0.63-64.

64. Анализ катастрофических ситуаций при развитии"техногенного сульфатного карста Предкарпатья.- Тезисы докладов совещания "Катастрофы и аварии на закарстованных территориях", "Пермь, 1990, т-С. 65-68.

65. Инженерно-геологические аспекты управления геологической среды Западного региона Украинской ССР. "Инженерная геология" № 6, 1990, М."Наука", -С.77-90.

66. Имитационные модели геологических процессов при геоэкологических исследованиях. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Геоэкология: проблемы и решения",1991,М., -С.56-57.

67. Имитационные модели оползней юго-восточного Предкарпатья. Тез.докл. международного совещания "Геоморфологические процессы к очруоицая среда. Количественный анализ взаимодействия". Часть I, Казань, 1991, - С.78-79.

Информация о работе

Рудько, Георгий Ильич
доктора геолого-минералогических наук
Киев, 1992
ВАК 04.00.07

Автореферат

Похожие работы