Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоинформационное моделирование условий возведения трубопроводных магистралей в криолитозоне

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоинформационное моделирование условий возведения трубопроводных магистралей в криолитозоне"

На правах рукописи

РИВКИН ФЕЛИКС МЕНДЕЛЕЕВИЧ

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗВЕДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ В КРИОЛИТОЗОНЕ

Специальность 25.00.36 - геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук.

Тюмень, 2005

Работа выполнена в Федеральном Государственном Унитарном Предприятии «Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве» (ФГУП «ПНИИИС»).

Научный консультант;

Доктор геолого-минералогических наук, профессор В. В. Баулнн Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Н. Н. Романовский (Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, геологический факультет)

Доктор географических наук Н. Г. Москаленко (Институт криосферы Земли СО РАН)

Доктор геолого-минералогических наук М. Н. Железняк (Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН)

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий, ООО «ВНИИГАЗ».

Защита состоится: 20 мая 2005 г. в 14°° на заседании диссертационного совета ДМ003.042.01 при Институте криосферы Земли СО РАН по адресу: г. Тюмень, ул. Малыгина, д. 86.

СдиссертациеГ ^ ^ геке ИКЗ СО РАН, г. Тюмень

Отзывы на автореферат (два экземпляра, заверенные с печатью) просим направлять по адресу: г. Тюмень, а/я 1230, ИКЗ СО РАН, e-mail: sciensec@ikz.ru

Автореферат

Ученый секретарь диссертационного совета ДМ 003.042.01, к.г-м.н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Освоение нефтегазовых месторождений и сооружение трубопроводных магистралей для транзита нефти и газа -важнейшая задача экономического развития России, а рациональное обустройство месторождений полезных ископаемых - приоритетное направление развития топливно-сырьевой базы. Разработка топливно-сырьевых месторождений стала в последние годы важным звеном интенсификации производственной деятельности в северных регионах страны. Это способствует превращению ранее дотационных регионов в динамично развивающиеся. На этой основе активизируется промышленное, гражданское и линейное строительство, происходит совершенствование технологий работы всех отраслей хозяйства и повышение качества жизни людей. Наиболее ярко эти процессы отмечаются в Европейском и ЗападноСибирском секторах криолитозоны России, Предбайкалье и Забайкалье, Приморье и Сахалине. Инфраструктура этих регионов в значительной степени базируется и развивается на освоении многочисленных месторождений рудных и горючих полезных ископаемых, транзите нефти и газа и их переработке. Успешная реализация экономических проектов в этих регионах зависит от качества и скорости проведения инженерных изысканий, основной частью которых являются инженерно-геокриологические исследования.

Активное строительство гигантских трубопроводных систем требует исследования геокриологических условий с единых информационных позиций, учитывающих специфику строительного освоения объектов нефтегазового комплекса. Совершенствование геоинформационных методов исследования геокриологических условий позволяет сформировать единое

информационное поле предметной области.

Оценка с единых геоинформационных позиций условий сооружения и эксплуатации трубопроводов в криолитозоне является необходимым

элементом научно-обоснованной базы инженерно-геокриологических и экологических исследований, геокриологического мониторинга и прогноза взаимодействия мерзлых грунтов с трубопроводными системами.

Цель работы и задачи исследования.

Разработать на основе анализа принципов инженерно-геологического и геокриологического районирования и картирования методологию геоинформационного моделирования геокриологических условий, принципы создания атласов электронных тематических карт и построения специализированных ГИС для инженерно-геокриологического и эколого-геокриологического обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов в различных геоструктурных регионах криолитозоны.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Проанализировать принципы пространственного моделирования инженерно-геокриологических и эколого-геокриологических условий с позиций требований информационного обеспечения для возведения магистральных трубопроводов в криолитозоне.

2. Разработать методику матричных схем районирования в различных геоструктурных условиях, синтезирующих метод и форму анализа инженерно-геокриологических условий, и на этой основе разработать структуру атласов электронных тематических карт.

3. Создать, на примере Тимано-Печорской нефтегазовой провинции, региональную геоинформационную систему для инженерно-геокриологического обеспечения возведения систем магистральных трубопроводов, разработать ее структуру, функциональные связи и базу данных.

4. Разработать "сквозную" систему региональных схем инженерно-геокриологического районирования, как основу разномасштабного

пространственного моделирования условий возведения систем магистральных трубопроводов.

5. Разработать методологию использования региональной ГИС для эколого-геокриологической оценки территории при сооружении магистральных трубопроводов в криолитозоне.

Научная новизна.

1. Создана концепция геоинформационного моделирования условий возведения магистральных трубопроводных систем в криолитозоне.

2. Разработана методика построения матричных схем инженерно-геокриологического районирования и создана методика составления атласов электронных тематических карт в различных геоструктурных районах.

3. Впервые созданы структура региональной ГИС, многоуровневая электронная база данных, система "сквозных" матричных схем инженерно-геокриологического районирования и разработан альбом мелко- средне- и крупномасштабных карт для моделирования условий возведения магистральных трубопроводов на примере Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

4. Разработана и реализована система автоматизированного выполнения в системе ГИС эколого-геокриологических оценок на основе карт инженерно-геокриологического районирования.

Личный вклад автора и материалы, положенные в основу диссертации. Диссертация базируется на результатах 25-летней деятельности автора по исследованию геокриологических условий трасс магистральных трубопроводов в криолитозоне, геокриологическому районированию, картированию и изучению взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами (рис. 1). Все материалы получены автором или под его

практическим и научно-методическим руководством. Автор непосредственно участвовал в совершенствовании методов районирования и картирования на основе ГИС-технологий, разработке методов полевого крупномасштабного картирования и составлении альбомов электронных карт. Автором разрабатывались региональная ГИС, структура базы данных, системы запросов и функциональных связей между технологическими блоками геоинформационной системы. При его непосредственном участии разработана технология установления функциональной связи многоуровневых баз данных с разномасштабными схемами инженерно-геокриологического районирования,- обеспечивающий создание атласов электронных тематических карт.

Апробация работы и ее научное и практическое значение.

1. Основные положения диссертации обсуждались на конференциях геокриологов России (Москва 2001, 2003, 2005); на ежегодных Международных конференциях по криологии Земли (Пущино, 1992-2003; Тюмень, 2004) на Международных (Ycllowknifc, 1998;Zurich, 2003) и Европейской (Rome, 2001) конференциях по мерзлотоведению, на Европейской региональной конференции IAEG (Liege, 2004), на международных рабочих встречах по динамике арктического побережья (Осло, 2002; С-Петербург, 2003; Монреаль, 2004).

2. Составлены и прошли государственную экспертизу разномасштабные атласы электронных карт:

• для разработки обоснования инвестиций и оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) в строительство систем нефтепроводов в страны Тихоокеанского региона и Китай суммарной протяженностью более 7000 км: Ангарск-Находка; Ангарск-Перевозная; Тайшет-Перевозная; Ангарск- Забайкальск (граница с Китаем) и на территории Монголии;

Рис. 1. Схема информационного обеспечения работы и ее апробации.

• для разработки обоснования инвестиций и оценки воздействия на окружающую среду Бованенковского и Харасавэйского ГКМ и коридоров коммуникаций для транспорта газа (Бованенковское ГКМ -Байдарацкая КС, Бованенковское ГКМ - Ямбург, коридор коммуникаций между Бованенковским и Харасавэйским ГКМ);

• для разработки обоснования инвестиций и ОВОС северного участка Балтийской трубопроводной системы и карт районирования при подготовке Декларации о намерениях проекта трубопровода Сургут -Баренцево море;

• для научно-методического и информационного обеспечения всех стадий инженерных изысканий для нефтепроводов Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

3. Составлен атлас электронных мелкомасштабных карт для разработки Государственной целевой программы по защите берегов России от опасных природных процессов.

4. Подготовлен и читается курс лекций «Геоинформационное моделирование инженерно-геокриологических условий» для студентов и магистрантов кафедры геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и на курсах повышения квалификации при ФГУП «ПНИИИС».

Защищаемые положения.

1. Основным принципом геоинформационного моделирования условий сооружения систем магистральных трубопроводов является сочетание факторов, определяющих как региональные и зональные закономерности геокриологических условий, так и специфику взаимодействия трубопроводов с мерзлым грунтами. На этой основе и в соответствии со стадийностью исследований выделяется система таксонов инженерно-геокриологического районирования: макрорайон, район, микрорайон.

2. Основным методическим приемом построения атласов электронных тематических карт для пространственного моделирования условий сооружения магистральных трубопроводов в различных геоструктурных районах является разработка матричных схем инженерно-геокриологического районирования. Это позволяет представить многослойную картографическую модель, содержащую информацию обо всем спектре инженерно-геокриологических условий, как комплексную. Матричные схемы районирования являются формой и методом анализа инженерно-геокриологической информации. Они являются региональными классификациями инженерно-геокриологическихусловий, и какэлементГИС, определяют структуру электронных картографическихмоделей. Структура матричной схемы районирования отображает структуру факторов,

использованных при составлении карты, как структуру ее тематических электронных слоев.

3. Принципы построения матричных схем районирования в различных геоструктруных регионах заключаются в следующем:

• в горных регионах принцип построения матричных схем основан на сочетании формационного, структурно-геоморфологического и высотно-поясного принципов районирования;

• на равнинах, молодых и древних платформах, он основан на сочетании широтно-зональных и геолого-генетических факторов.

4. Региональная инженерно-геокриологическая ГИС представляет собой систему атрибутивных, аналитических, картографических и программных информационных блоков, обеспечивающих инженерно-геокриологическую и эколого-геокриологическую оценку территории на всех стадиях исследования. Основным звеном, выполняющим функцию взаимосвязи структурных блоков ГИС, является «сквозная» система матричных схем районирования, обеспечивающая взаимосвязь разномасштабных картографических ' моделей местности и создание их эколого-геокриологических интерпретаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав, введения и заключения. Общий объем работы составляет 282 страниц, в том числе, 234 текста, 60 иллюстраций, 45 таблиц, 8 приложений. Список литературы содержит 175 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному консультанту профессору В. В. Баулину, к.г.н. И. И. Шамановой, к.г.-м.н. Н.В.Ивановой и к.г.-м.н. И. Л. Кузнецовой за искреннюю всестороннюю поддержку, наставления и помощь.

Особую благодарность автор выражает коллегам - ведущим сотрудникам отдела геокриологических исследований ПНИИИС: д.г.н. В. Л. Познанину, д.г.н. М. М. Корейше, к.г.-м.н. С. Е. Суходольскому, к.г.-м.н. В. П. Чернядьеву, к.т.н. В. И. Аксенову за содействие и советы при подготовке диссертации.

Глубокую признательность автор выражает сотрудникам отдела геокриологических исследований А. А. Поповой, И. В. Чехиной, И. С. Пармузину, А. А. Сорокиной, К. Ю. Борисенко, Н. А. Пахомовой, Ю. В. Власовой, А. Н. Иоспа, Г. И. Клиновой, А. М. Фирсову и другим за выполнение комплекса работ по апробации основных методических приемов. Автор благодарен к.ф.-м.н. С. Г. Геворкяну, Ю. А. Попову, В. Б. Сокольской за содействие этой работе.

Автор благодарен сотрудникам ИКЗ СО РАН за критические замечания и советы на завершающей стадии работы.

1. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХУСЛОВИЙ

В связи с развитием ГИС-технологий, пространственное моделирование геокриологических условий получило в последнее десятилетие новый импульс, что нашло отражение в трудах целого ряда исследователей (Мельников, Гречищев, 2003; Дроздов, 2003, 2004; Ривкин и др., 2004 и др.).

В процессе развития инженерно-геокриологических исследований были разработаны многочисленные методические приемы, которые позволяли, еще до широкого внедрения ГИС в структуру инженерно-геокриологических исследований, анализировать и обобщать большие массивы информации.

Структура специализированной геоинформационной системы для исследования инженерно-геокриологических условий должна учитывать как

их региональные и зональные закономерности, так и конструктивные и технологические особенности трубопроводных систем.

Анализ развития геосистемного подхода к картографическому моделированию показал, что общим для разработок последних лет является стремление максимально структурировать объект исследования. Геосистема рассматривается как набор взаимосвязанных и взаимозависимых элементов разных уровней, а ее картографическая модель представляет собой непрерывную систему отображения природных объектов бесконечной сложности. Результатом такого подхода к составлению картографических моделей являются карты условий, т. е. карты, отображающие непрерывное изменение факторов природной среды, определяющих существование и развитие геосистемы. В ГИС это реализуется послойным отображением факторов, наложение которых позволяет получить комплексную характеристику геосистемы.

Картографическая модель инженерно-геокриологических условий для целей сооружения систем магистральных трубопроводов рассматривает только верхнюю часть геологического разреза.

Ограничение сложности моделей выражается выделением на карте участков с конечным набором признаков и свойств геологической среды. В этом случае картографическое моделирование геокриологических условий, как одной их характеристик геосистемы, реализуется методом районирования - основным методом картографического моделирования инженерно-геокриологических условий на основе ГИС.

Методические основы районирования были разработаны в середине XX века в трудах И. В. Попова, Д. Л. Арманда, Л. Д. Белого, В. В. Дмитриева, Н. И. Николаева, М. Г.Органова, М. П. Семенова, Н. И. Соколова и др. Теория и практика инженерно-геологического и геокриологического районирования получила развитие в работах А. Я. Баранова, В. В. Баулина, Г. К. Бондарика, Е. Б. Белопуховой, Л. С. Гарагули, Г. А. Голодковской, Н. А.

Граве, Г. И. Дубикова, Л. М. Демидюк, С. Б. Ершовой, И. С. Комарова, В. А. Кудрявцева, К. А. Кондратьевой, В. Д. Ломтадзе, Е. С. Мельникова, А. И. Попова Е. М. Сергеева, В. Т. Трофимова, В. Ф. Тумеля, И. И. Шамановой и многих других исследователей. Это направление развивалось в Институте мерзлотоведения АН СССР, ПНИИИСе Госстроя СССР (позднее Госстрой РФ, Федеральное Агентство по Строительству и ЖКХ), ВСЕГИНГЕО, ГИДРОПРОЕКТе, на кафедрах мерзлотоведения (геокриологии) геологического факультета и криолитологии географического факультетов МГУ им. М. В. Ломоносова, в Якутском Институте мерзлотоведения СО РАН им. П. И. Мельникова.

И. Я. Барановым были разработаны основополагающие принципы геокриологического районирования и, впервые, было акцентировано внимание на инженерно-геокриологическом районировании, которое базируется на общем геокриологическом районировании.

В. А. Кудрявцевым принцип геокриологического районирования был сформулирован, как возможность проследить на карте закономерности формирования многолетнего промерзания в коренных и рыхлых породах и выразить общие зональные и региональные закономерности теплообмена горных пород с атмосферой.

Анализ взаимодействия региональных и зональных факторов, как основного принципа геокриологического районирования, был проведен на примере Западной Сибири В. В. Баулиным (1985). Сделав вывод о невозможности создания общей зонально-региональной схемы мерзлотного районирования, в которой нашли бы свое место все характеристики мерзлых толщ, он предложил метод районирования отдельных характеристик мерзлой толщи. Выделение таксономических единиц, в этом случае, проводится с учетом только тех факторов, которые наиболее значимы для формирования данной группы характеристик. Оценка динамичности той или иной

характеристики мерзлых фунтов является, при таком подходе, основным принципом мерзлотного районирования.

Сложность построения иерархических схем инженерно-геокриологического районирования в значительной степени позволяет преодолеть перекрестное типологическое районирование. И.Я.Баранов (1965) рассматривал перекрестное районирование как заключительное инженерно-геокриологическое районирование для целей строительного освоения территорий. Это направление получило развитие в последние годы в отделе геокриологических исследований ФГУП «ПНИИИС» в связи с мелко-, средне- и крупномасштабным картированием осваиваемых территорий для обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов.

Инженерно-геокриологическое районирование для сооружения магистральных трубопроводов формируется как сочетание формационного и зонально-широтного принципов районирования.

Специфика пространственного моделирования инженерно-геокриологических и эколого-геокриологических условий сооружения магистральных трубопроводов в криолитозоне состоит в следующем:

• Инженерно-геокриологическое районирование для сооружения трубопроводов рассматривает только верхнюю часть геологического разреза, глубина которого определяется зоной влияния трубопроводов на мерзлые грунты.

• Инженерно-геокриологическое районирование для сооружения систем магистральных трубопроводов основывается на сочетании регионального и зонального принципов районирования и учитывает специфику взаимодействия трубопровода с геологической средой.

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ КАК ОСНОВА ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСЛОВИЙ ВОЗВЕДЕНИЯ СИСТЕМ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В РАЗЛИЧНЫХ ГЕОСТРУКТУРНЫХ РЕГИОНАХ.

Возведение трансрегиональных систем магистральных трубопроводов, пересекающих регионы, существенно различные в геоструктурном отношении, требует проведения анализа инженерно-геокриологических условий с единых информационных позиций, учитывающих не только разнообразие природных условий, но и специфику сооружения и технологические особенности эксплуатации магистральных трубопроводов. Развитие и совершенствование ' геоинформационных методов пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий существенно трансформировало требования к картам, которые рассматриваются как визуальное отображением классификации территории (Арманд, 1975; Баулин, 1979, 1982). С этой точки зрения, легенда к картам инженерно-геокриологического районирования, как информационным моделям местности, является результатом анализа закономерностей формирования инженерно-геокриологических условий. Основа пространственного моделирования условий возведения трубопроводных систем - матричные схемы инженерно-геокриологического районирования. Они являются как классификациями территории, методом анализа, формой организации и обобщения информации, так и основным элементом легенды к картам. Принцип пространственного моделирования основан на дифференцировании в структуре матрицы факторов и функциональных связей, определяющих формирование инженерно-геокриологических условий.

В горно-складчатых регионах выделение территориальных таксонов проводится по однородности структурно-тектонического и формационного строения. Структурно-геоморфологическая основа матрицы позволяет отобразить парагенетические связи между формами рельефа, слагающими их геолого-генетическими комплексами четвертичных отложений и геокриологическими условиями. Методика инженерно-геокриологического районирования в горных районах базируется на сочетании структурно-

геоморфологической и формационной основ карт и типизации отдельных блоков инженерно-геологических условий: геологического строения, геокриологических характеристик, физико-геологических процессов и образований {Иванова и др., 2003; Ривкин и др., 2000,2003,2004; ШуИп е! а1., 2004). Это создает возможность на основе анализа основных факторов: структурно-геоморфологического строения, формационной основы, состава и мощности перекрывающих отложений, обосновать состав экологических исследований, комплекс защитных мероприятий и оценить их приоритетность при сооружении трубопроводных систем.

Система инженерно-геокриологического районирования в тектонически-активных и горных регионах разработана и реализована для сооружения магистральных трубопроводов в Восточной Сибири, Дальнем Востоке и Монголии. При разработке альбома электронных карт было сформировано несколько уровней картографического моделирования (рис. 2): карты первого уровня - предварительные (показаны желтым цветом); карты второго уровня - базовая карты (синий цвет); карты третьего уровня -тематические карты (зеленый цвет). В состав альбома электронных карт входят: инженерно-геокриологическая карта юга Восточной Сибири и Дальнего Востока масштаба 1:2500000; карта инженерно-геокриологического районирования масштаба 1:1000000; структурно-геоморфологические карта масштаба 1:200000; почвенно-растительная карта масштаба 1:200000; карта инженерно-геокриологического районирования масштаба 1:200000.

В блоке предварительных карт особое место занимают структурно-геоморфологические карты масштаба 1:200000, которые аккумулируют результаты анализа геоструктурных и геоморфологических условий территории и являются информационной основой для разработки матричной схемы инженерно-геокриологического районирования. На базе структурно-геоморфологической карты разрабатывается карта почвенно-

Рис. 2. Блок - схема структуры альбома специализированных карт масштаба 1:200 000.

растительного районирования, которая, вместе с картой инженерно-геокриологического районирования, является исходной для блока экологических карт.

Базовая карта инженерно-геокриологического районирования содержит основной блок информации об инженерно-геокриологических условиях территории. Сочетание в матрице 69-ти типологических выделов по составу и мощности рыхлых отложений и подстилающих их коренных пород и 6-ти типов сочетания геокриологических характеристик, позволяет отобразить на карте широкий спектр инженерно-геокриологических условий - более четырехсот инженерно-геокриологических районов.

На основе базовых инженерно-геологических карт разрабатываются специальные тематические карты (карты третьего уровня) масштаба

1:200000, предназначенные для оценки инженерно-экологической обстановки: карты сейсмогрунтовых условий, гидрогеологические карты, карты защищенности подземных вод и т. п.

При создании специальных карт устанавливается прямое соответствие между инженерно-геологическими районами и районами на специальных электронных картах. Легенды к специальным картам создаются как развитие или надстройка матричных экспликаций к карте инженерно-геологического районирования. В результате формируется система электронных баз данных (таблиц), обеспечивающих прямую и обратную связь между картами различного уровня в пределах альбома специальных тематических карт.

В целом, эта структура альбома электронных карт сохраняется, с некоторыми (в части вида тематических карт) изменениями на всех стадиях исследования. В частности, при разработке альбома электронных карт масштаба 1:25000 в качестве базовой использована карта инженерно-геокриологического районирования, на основе которой составлены специальные карты: ландшафтного районирования, защищенности подземных вод и сейсмогрунтовых условий.

На территории молодых и древних платформ формации горных пород формировались в условиях низкой тектонической активности. Они занимают обширные территории и достаточно выдержаны в фациальном отношении. На этом фоне возрастает значение палеоклиматических и зональных факторов в формировании природной обстановки. Поэтому, выделение территориальных таксонов базируется на геолого-генетическом принципе и выявлении связи поверхностных условий с особенностями состава, строения и свойств пород и геокриологических условий.

Разномасштабное инженерно-геокриологическое районирование для оценки условий сооружения магистральных трубопроводов и других объектов нефтегазового комплекса выполнено на севере Западно-Сибирской плиты (на п-овах Ямал и Тазовский) й на севере Восточно-Европейской

Рис. 3. Принципиальная матричная схема районирования к карте инженерно-геокриологического районирования в горных районах.

Рис. 4. Дополнительная матричная схема геокриологического районирования.

платформы (в пределах Тимано-Печорской нефтегазовой провинции).

Формирование геокриологических условий происходило в неоген -четвертичное время, а современный облик сформировался после климатическогооптимума голоцена. Таким образом, период формирования и преобразования криогенной толщи совпадает со временем формирования основных геолого-генетических комплексов отложений (морских, аллювиальных, озерных, озерно-болотных и других) и современных ландшафтов.

Карты инженерно-геокриологического районирования трасс трубопроводов и территории месторождений содержат необходимый объем информации для оптимизации коридоров и способов прокладки трубопроводных систем. Они являются основной частью альбомов специализированных и оценочных карт. В зависимости от стадии исследований и региональной специфики всего комплекса геологических условий, в составе альбома могут создаваться различные виды карт. В связи с однообразием линейных объектов и способов их сооружения, состав альбома карт, предназначенных для прокладки систем магистральных трубопроводов, в большей степени ориентирован на однотипное воздействие на окружающую среду. Строительное освоение месторождений связано с сооружением и эксплуатацией более широкого спектра линейных и площадных объектов, взаимодействие которых с мерзлыми грунтами значительно многообразнее. Поэтому, шире и разнообразнее состав проводимых исследований, шире и состав тематических карт альбома. Анализ факторов инженерно-геокриологических условий для всех карт альбома выполнен в матричной форме (рис. 5). На горизонтальной шкале матричных схем дифференцированы геолого-генетические комплексы четвертичных отложений и выделены основные криолитологические типы разрезов. На вертикальной шкале показаны элементы рельефа, характер поверхностных условий и растительные ассоциации, а также диапазон изменения средних годовых температур пород. Чем более детализирована

Рис. 5. Принципиальная матричная экспликация к карте инженерно-геокриологического районирования территории для молодых и древних платформ.

информация по осям матрицы, тем более детально районирование и, следовательно, его картографическое отображение. Матричная схема анализа инженерно-геокриологических условий позволяет сочетать информативность (дискретную по отдельным факторам) карты условий и комплексность карты инженерно-геокриологического районирования.

Крупномасштабное инженерно-геокриологическоерайонирование и картирование для сооружения магистральных трубопроводных систем проводится с учетом их потенциального (прогнозируемого) взаимодействия с многолетнемерзлыми породами и экологических требований к сооружению трубопроводов. С этих позиций, построение матричных схем районирования происходит на основе типизации ландшафтных и геокриологических условий и прогнозной оценки изменения параметров мерзлых пород при различных видах техногенной нагрузки (Шаманова и др., 2001). Инженерно-

геокриологические участки выделяются с учетом однородности состава и свойств грунтов, наличия мономинеральных залежей льда, проявления криогенных процессов и образований. Важнейшим фактором районирования являются параметры сооружаемого трубопровода, условия и способы его строительства, технологический режим эксплуатации, регламентирующие детальность матричной экспликации и, следовательно, детальность картографирования. Этот фактор, учет которого производится в скрытой форме, фактически определяет «глубину» карты, то есть мощность верхней части разреза, принятую как объект районирования, и точность выделения пространственных границ (Результаты экспериментальных ...., 1988; Аксенов, Шейкин, 1989; Ривкин, 1995; Ривкин, Кухтерин, 1998; Rivkm, 1998; Ривкин, Аксенов, 2000; Rivkm, Aksenov, 2000). Региональная специфика инженерно-геокриологических условий в особо сложных условиях (распространения засоленных пород, сильнольдистых грунтов и т. п.) требуют выполнения крупномасштабного инженерно-геокриологического районирования.

Решение таких задач требует существенной детализации матричных экспликаций, позволяющих установить прямое соответствие между геокриологическими и поверхностными условиями, что весьма затруднительно даже при крупномасштабном картировании. Это, в первую очередь, относится к участкам с «ячеистым» распространением мерзлых грунтов (Ривкин и др., 2000), представляющих собой скопление небольших в плане (не более 2,0x3,0 м) мерзлых массивов мощностью до 3-4 м , расстояние между которыми не более 2-3 м. Такое сочетание обеспечивает суммарное распространение многолетнемерзлых грунтов до 40-60% площади участка, что соответствует массивно островному или прерывистому типу распространения мерзлых грунтов.

Зональность инженерно-геокриологических условий при крупномасштабном районировании субмеридианально ориентированных

трасс трубопроводов выражается в постепенном изменении геокриологической обстановки одного и того же ландшафтного комплекса.

Картографическое отображение региональной дифференцированности геокриологических условий решается сочетанием основной матричной схемы районирования (рис. 5) с дополнительными матрицами (рис. 6), что позволяет отобразить на карте зональность геокриологических условий.

Предварительное мелкомасштабное районирование для оценки сложности территории обычно не обязательная часть геокриологических исследований, хотя опыт возведения трансрегиональных систем трубопроводов показал ее необходимость. В этом контексте, в рамках целевой государственной программы «Защита берегов России от опасных природных явлений», мелкомасштабное инженерно-геокриологическое районирование Арктического побережья используется как пространственная модель для оценки потенциального техногенного воздействия сооружения магистральных трубопроводов. Для решения этих задач необходимо

ГГ>т ИРЧ

иояитА м» 19-12 м © Ш /Ф

кгц№м11м © "5Г

<хм(чйоиоа тячЛиш М* © ©

иргм) югаувтщ 5 10» ш

? ? П. *Р ? ?

п ? ? •а ч т ? *

----------

Рис. 6. Дополнительная матричная схема к карте инженерно-геокриологического районирования масштаба 1:2000.

рассматривать область исследований, несмотря на все ее разнообразие, как единый объект. Арктическое побережье, с геокриологической точки зрения, представляет собой сложную и динамичную зону, в строении которой, наряду с многолетнемерзлыми породами, участвуют отрицательно температурные засоленные породы и криопэги. Освоение арктического шельфа и побережья, связанное с разведкой, обустройством и эксплуатацией нефтяных и газовых месторождений, строительством нефтяных и газовых терминалов, резервуарных парков, прокладкой трубопроводов и дорог, неизбежно увеличит индустриальное воздействие на береговую зону Арктики.

Методологической основой районирования является

морфогенетическая классификация берегов и анализ современных инженерно-геокриологических условий побережья (Втюрин, Лахтина, 1976; Корейша, 2001; Корейша и др, 2002; КогевИа й а1., 2002; ШуМп Ы а1., 2003; Бгеяёоу..., ШуМп е! а1., 2004; Nikifoгov е! а1., 2004). На этой основе проведена генерализация основных типов побережья и их корреляция с современными инженерно-геокриологическими условиями. Этот анализ учитывает не только закономерности распространения и основные характеристики мерзлых пород, но и изменение их состояния в зависимости от состава, температуры и засоленности.

Мелкомасштабное районирование арктического побережья России проведено в масштабе 1:8000000. Анализ инженерно-геокриологических условий выполнен в матричной форме, принципы построения которой коррелируют с принципами построения матричных экспликаций инженерно-геокриологического районирования более крупного масштаба. Одна из осей матрицы отдана генерализованным типам побережья, а другая - инженерно-геокриологическим условиям, что позволяет связать различные типы берегов с геокриологическими условиями побережья. Это позволило создать пространственную модель инженерно-геокриологических условий

арктического побережья, которая является информационной основой для выполнения предварительных эколого-геокриологических оценок интенсивности криогенных процессов и их потенциальной активизации в результате техногенного воздействия.

3. РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКАЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА.

Структура, функциональное и информационное содержание

региональной инженерно-геокриологической ГИС и ее использование для эколого-геокриологической оценки территории рассмотрено на примере Тимано-Печорской нефтегазовой провинции (ТПНГП), с освоением месторождений которой, в значительной мере, связано развитие топливно-энергетического комплекса России.

Региональная инженерно-геокриологическая геоинформационная система рассматривается как комплекс профессионально ориентированных программных средств и информационных ресурсов, предназначенный для накопления, преобразования, визуализации и интерпретации инженерно-геокриологической информации в целях информационного обеспечения всех стадий исследований Для сооружения систем магистральных трубопроводов и освоения территории в целом (рис. 7).

В структуре ГИС выделяется блоки, определяющие функциональное назначение системы.

Характеристика природных условий Тимано-Печорской нефтегазовой провинции (ТПНГП), являясь основным содержанием информационно-описательного блока региональной ГИС, представляет собой научно-информационную базу пространственного моделирования

геокриологических условий. Хорошо выраженная и очень «концентрированная» зональность природных условий, является важнейшей региональной особенностью, определяющей специфику пространственного

моделирования инженерно-геокриологических условий трасс трубопроводов на территории Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

Рис 7. Принципиальная структура региональной геоинформационной системы

Информационно-аналитический и информационно-картографический блоки неразрывно связаны в системе региональной ГИС. Они представляют собой сочетание сквозной системы матричных схем районирования и системы электронных карт. Выделенные уровни районирования соответствуют разработанной иерархии таксонов инженерно-геокриологического районирования. инженерно-геокриологический

макрорайон, инженерно-геокриологический район, инженерно-геокриологический микрорайон. Основными элементами атласа электронных карт на всех уровнях ГИС являются карты инженерно-геокриологического районирования, на базее которых разрабатывается серия специальных и оценочных эколого-геокриологических карт.

Блок мелкомасштабного районирования в системе региональной ГИС. Мелкомасштабное (1:500000 и мельче) инженерно-геокриологическое районирование является первым элементом региональной геоинформационной системы и научной основой для разработки нормативно-методического обоснования инженерных изысканий и исследований. В рамках создания региональной ГИС для строительного освоения ТПНГП создано несколько видов мелкомасштабных карт инженерно-геокриологического районирования: карта инженерно-геокриологического районирования Тимано-Печорской нефтегазовой провинции масштаба 1:1500000; карта инженерно-геокриологического районирования побережья центральной и восточной частей Европейского Севера в масштабе 1:1000000; карта инженерно-геокриологического районирования территории прохождения вариантов трассы нефтепровода в масштабе 1:1000000.

Карта инженерно-геокриологического районирования Тимано-Печорской нефтегазовой провинции масштаба 1:1500000 разработана как первый элемент в структуре информационно-картографического блока региональной ГИС. Ее основное назначение - обеспечить информационное обоснование для моделирования условий возведения трубопроводных систем на территории ТПНГП. В этом качестве она является пространственной основой для визуализации информационной обеспеченности информационно-атрибутивного блока региональной ГИС.

На основе мелкомасштабного районирования Тимано-Печорской нефтегазовой провинции и Арктического побережья центральной и восточной части Европейского Севера России, выполнено целевое

инженерно-геокриологическое районирование территории прохождения вариантов трассы нефтепровода «Западная Сибирь - побережье Баренцева моря в масштабе 1:1000000. Основное назначение карты - предварительная оценка условий возведения трубопроводов, оценка экологических" последствий и разработка комплекса мероприятий по инженерной защите территории.

Матричные схемы мелкомасштабного районирования формируют геолого-генетически и геокриологически структурированное информационное поле региональной геоинформационной системы. Последовательная детализация схемы районирования на последующих стадиях исследования создает методически цельную, гибкую и управляемую систему карт инженерно-геокриологического районирования для информационного обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов.

Блок среднемасштабного (от 1:100 000 до 1:25 000) районирования в системе региональной ГНС. Альбом среднемасштабных карт районирования для сооружения трубопроводов является наиболее информационно-насыщенной частью региональной геоинформационной системы. Именно на этой стадии исследования должны быть выявлены основные региональные закономерности инженерно-геокриологических условий, определяющие условия сооружения трубопроводов. На их основе обосновывается выбор принципа строительства, проводится оценка воздействия на окружающую среду, разрабатывается общий геокриологический прогноз и предложения к программе геокриологического мониторинга. Основа пространственного моделирования условий для решения этих задач - карты инженерно-геокриологического районирования. При этом, на данном уровне ГИС, устанавливается методологический переход от приемов, положенных в основу мелкомасштабного районирования, к приемам крупномасштабного районирования и

формируется научно-методическое обоснование «сквозной» схемы районирования.

Блок среднемасштабных карт районирования содержит 8 и более комплектов карт, отражающих практически весь спектр инженерно-геокриологических условий Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. Каждая из этих карт является базовой для серии специальных и оценочных карт, детализирующих природную обстановку и интерпретирующих условия сооружения трубопроводов.

Районирование проведено на основе анализа пространственного распространения геолого-генетических комплексов отложений и выявлении связи поверхностных условий с характерными особенностями геологического и геокриологического строения (температура многолетнемерзлых грунтов, их распространение, состав и льдистость). Разработана сводная матричная схема инженерно-геокриологического районирования территории Тимано-Печорской нефтегазовой провинции для сооружения нефтепроводов.

Горизонтальная ось сводной матричной схемы дифференцирует информацию о стратиграфо-генетических комплексах отложений, геоморфологических уровнях и типах разрезов грунтовой толщи. Стратиграфо-генетические комплексы отложений сопряжены в матричной схеме с геоморфологическими уровнями: голоценовые (аллювиальные отложения пойм и малых водотоков, аллювиально-морские отложения дельт, , морские отложения лайд), верхнеплейстоцен-голоценовые и верхнеплейстоценовые (аллювиальные отложения I, II и III надпойменных террас, озерно-болотные отложения, морские отложения I, II, III и IV террас), верхне- и среднеплейстоценовые (озерно-аллювиальные, ледниковые, флювиогляциальные отложения и соответствующие им равнины), среднеплейстоценовые (морские отложения V террасы (равнины), ледово-морские отложения и соответствующая равнина). Типы разрезов грунтовой

толщи, характерные для различных стратиграфо-генетических комплексов отложений, выделены с учетом литологического состава, льдистости и засоленности грунтов

Вертикальная ось матрицы содержит характеристику ландшафтных комплексов и доминирующих физико-геологических процессов. В основу выделения ландшафтных комплексов положены геолого-географические факторы, определяющие в данном регионе основные особенности инженерно-геокриологических условий: уклон поверхности, микрорельеф, дренированность поверхности, растительность. Выделенные на основе этих факторов ландшафтные комплексы представляют собой индикаторы основных геокриологических характеристик. Буквенная индексация матрицы отражает ландшафтную информацию, а цифровая - геолого-геоморфологическую. На карте инженерно-геокриологические районы показаны буквенно-цифровыми индексами. На вспомогательной матричной схеме цветом отображена сопряженная характеристика распространения и среднегодовых температур многолетнемерзлых пород, позволяющая отобразить на карте зональность инженерно-геокриологических условий.

Блок крупномасштабного районирования в региональной ГИС. Крупномасштабное районирование позволяет установить прямые зависимости между инженерно-геокриологическими и поверхностными условиями. Оно является информационной базой для проведения количественного геокриологического прогноза, в том числе, прогноза взаимодействия проектируемого трубопроводов с многолетнемерзлыми породами, разработки мероприятий по охране окружающей среды, а также программы и регламента геокриологического мониторинга.

Альбом крупномасштабных карт региональной ГИС для сооружения трубопроводов включает более 10 комплектов карт в масштабе от 1:5000 до 1:2000, составленных на основе детализации разработанных на предшествующих стадиях матричных схем районирования или на основе

детализации сводной схемы районирования территории. Матричные схемы крупномасштабного инженерно-геокриологического районирования формируются на тех же методических принципах, что и на предыдущих этапах исследований. На горизонтальной оси матрицы отображается геолого-геоморфологическая характеристика области районирования: геоморфологический уровень, генезис огложений и литологическая характеристика разреза (типовой разрез), по вертикальной оси -характеристика поверхностных условий.

Специфика разработки матричных схем для крупномасштабного инженерно-геокриологического районирования определяется уровнем дифференцированности инженерно-геокриологических условий, что обусловлено как сложностью территории исследования при относительно небольших размерах площади картирования, так и ее большой протяженностью. В последнем случае сложность построения матричных схем районирования связана с пересечением трассой трубопровода территории с существенно различающимися геокриологическими условиями. В первом случае матричная экспликация содержит практически всю информацию, отображаемую на карте, то есть является фактически и легендой к карте. Во втором случае на матричной экспликации схемы районирования только индексируются микрорайоны, идентифицированные в процессе полевого картирования. Основная матричная схема дополняется вспомогательными матричными таблицами, позволяющими отобразить на карте все разнообразие инженерно-геокриологических условий. Пространственное моделирование субмеридианально ориентированных трасс трубопроводов часто сталкивается с дифференцированностью геокриологических условий одного типа местности на северном и южном участках, что требует разделения в матричных схемах районирования широтно-зональных и геолого-генетических факторов. Пространственное моделирование субширотно ориентированных трасс позволяет установить

прямое соответствие выделенных типов местности с геокриологическими условиями, давая возможность объединить в общей матричной схеме широтно-зональные и геолого-генетических факторы.

Таким образом, инженерно-геокриологическое районирование является основным элементом региональной ГИС. Иерархическая структура ГИС, коррелирует со стадийностью сследований для сооружения магистральных трубопроводов. Преемственность разномасштабных схем районирования обеспечивается «сквозной» системой матричных схем районирования для сооружения магистральных трубопроводов и освоения провинции в целом.

Мелкомасштабное районирование является информационной основой инженерно-геокриологического обеспечения исследований.

Среднемасштабное - формирует методологический переход от методических принципов, положенных в основу мелкомасштабного районирования, к методам, положенным в основу крупномасштабного районирования. Центральным элементом системы среднемасштабного районирования является сводная матричная схема инженерно-геокриологического районирования. Крупномасштабное инженерно-геокриологическое районирование проводится на основе детализации сводной региональной схемы инженерно-геокриологического районирования. Сочетание разномасштабных матричных схем районирования позволяет создать сквозную систему матричных схем районирования.

4. ЭЛЕКТРОННАЯ БАЗА ДАННЫХ РЕГИОНАЛЬНОЙ ГИС.

Важнейшей функцией любой информационной системы является

накопление, преобразование и интерпретация информации. Функция накопления и систематизации данных во всех информационных системах реализуется посредством создания управляемых систем баз данных (Мартин, 1980, Когаловский, 2003), В контексте разработанной региональной

инженерно-геокриологической геоинформационной системы многоуровневая база данных представлена как ее информационно-атрибутивный блок. Управление системой баз данных осуществляется стандартными функциями СУБД "Paradox".

В контексте информационной системы управляемая система баз данных понимается как комплекс, включающий программную оболочку (систему управления базами данных) и структурированное информационное наполнение. Тем самым обеспечивается возможность не только выборки данных, их верификации и преобразования, но и возможность разработки целевых приложений. Последние представляют собой прикладные программы (программные модули), которые предназначены для решения специальных задач, основанных на качественной и количественной интерпретации информационного наполнения базы данных.

Структура информационно-атрибутивного блока региональной инженерно-геокриологической ГИС. Структура блока определяется характером и целевым назначением выполняемых задач, а именно: информационным обеспечением геокриологических и эколого-геокриологических исследований для сооружения магистральных трубопроводов и освоения Тимано-Печорской нефтегазовой провинции в целом.

Информационная система поддерживает две категории информационных ресурсов: ресурсы первой и второй категории (метаресурсы). Ресурсы второй категории представляют собой данные о ресурсах первой категории. В контексте региональной инженерно-геокриологической ГИС ресурсы первой категории - это результаты прямых исследований (результаты бурения, полевых и лабораторных исследований). Ресурсы второй категории - это результаты целевой обработки, представленные в виде, обеспечивающем решение задач пространственного инженерно-геокриологического моделирования, эколого-геокриологической

оценки территории и т. д. Структура каждого звена и базы данных в целом унифицирована и имеет два уровня: Первый уровень. База атрибутивных данных первого уровня представляет собой систему равноценных таблиц («Скважины» и «Поверхность»), содержащих структурированную, но не систематизированную информацию (рис. 8). Второй уровень, соответствующий ресурсам второй категории: метабаза верифицированной, целевой инженерно-геокриологической информации.

Рис. 8. Структура базы данных первого уровня и ее связь с базой данных второго уровня.

Структура базы данных первого уровня должна быть унифицирована в пределах одной геоинформационной системы, что необходимо для формирования стандартной системы запросов и выборки первичной информации.

Структура таблицы базы данных «Скважины» состоит из 24 информационных полей. В таблицу заносятся как результаты полевого описания грунтов и полевых лабораторных исследований, так и результаты исследования свойств грунтов в стационарных условиях, выполненных в камеральный период, то есть, только прямые данные, полученные в результате исследований. Для каждого территориального объекта

исследований создан набор файлов унифицированной структуры, информационное наполнение которого отражает всю сумму прямых первично верифицированных результатов исследований.

Назначение элемента базы данных «Поверхность» - пространственная привязка скважин к географической системе координат и привязка к объекту исследования. Таблица содержит генерализованную информацию (геолого-генетическая характеристика, геоморфологическое положение, геокриологические и инженерно-геокриологические условия участка расположения скважины и т. д.). В структуре таблицы «Поверхность» 27 информационных полей. Часть из них фактически является атрибутивными, так как эти поля дополняют базу данных и содержат информацию, которой нет в таблице «Скважины». Ключевые поля непосредственно связаны с матричными схемами районирования информационно-картографического блока.

Информационное наполнение базы данных перового уровня региональной инженерно-геокриологической ГИС для комплексного освоения Тимано-Печорской нефтегазовой провинции составляет около 2000 скважин на месторождениях, трассах трубопроводов, площадках нефтяных терминалов и других объектах. Информационное наполнение базы данных реализовано по тринадцати объектам нефтегазового комплекса. Расширение информационного наполнения осуществляется по нескольким позициям.

• Проведение исследований на новых объектах. В этом случае последовательно формируются первый и второй уровень базы данных, а в геоинформационную систему в целом добавляется новое территориальное звено.

• Появление дополнительных данных (например, скважины или результаты лабораторного исследования грунтов, полученные при дополнительных или тематических исследованиях) на территории уже

исследованного объекта. В этом случае происходит пополнение базы данных об известном объекте.

• Формирование метабазы (без создания базы данных первого уровня) на основе анализа общих региональных закономерностей формирования инженерно-геокриологических условий района и использования базы данных первого уровня по смежным территориям.

Система таблиц «Скважины» и «Поверхность» является пространственно ориентированной информационной базой данных для

ч

разработки матричных схем инженерно-геокриологического районирования и базы данных второго уровня.

Второй уровень базы данных является информационным ресурсом второй категории (метабазой). Метабаза основана на информационном содержании базы данных первого уровня. Ее организационная структура адаптирована к решению задач инженерно-геокриологического районирования. База данных второго уровня также представляет собой систему электронных таблиц, но структурированных не только с учетом атрибутики предметной области, но с учетом и ее пространственной дифференцированности.

Основным содержанием метабазы является двухярусная система сводных и компиляционных таблиц, связывающих базу данных с матричными схемами районирования информационно-аналитического блока региональной ГИС (рис. 9). Структура сводной таблицы базы данных состоит их 25 информационных полей. Все информационные поля таблицы содержат статистически обработанную информацию об инженерно-геокриологических условиях и физических свойствах фунтов в пределах каждого инженерно-геокриологического района.

Информационной основой для сводной таблицы являются таблицы базы данных первого уровня. Однако фактических данных, полученных в результате исследований, часто не достаточно для полноценного насыщения

сводной таблицы метабазы 1. Одним из основных принципов районирования является принцип полноты информации о каждом из типологических выделов. Это означает, что информационное насыщение каждого из идентифицированных в матричной схеме инженерно-геологических районов должно быть полным и не содержать информационных «пустот» по каждому из параметров. Недостаток «прямой» информации компенсируется информационным содержанием информационно-описательного блока ГИС, то есть блока фондовой информации. В результате формируется компиляционная таблица метабазы 2, не содержащая пробелов, информационное содержание которой обеспечивает полноценное информационное содержание всех инженерно-геокриологических районов.

ЕБаза дии»гу второго уровня 1 _(истбм») I

1

\ Сводная таблица 1 второго уровня (для крупномасштабного ! районирования) * * Сводная второго (дпясраднш таблица уровня масштабного ювания) Сводная таблица второго уровня (для мелкомасштабного районирования)

1

Комггиля донгам таблица данных порото уровня (для крупномасштабного ы шЛ 4 „ таблица данных мсштабного оаанмя)

* второгоуровня (для сраднамасм ибного райо1вфовапмя) 111

Рис. 9. Структура базы данных второго уровня (метабазы).

Компиляционная таблица метабазы, завершая формирование второго уровня базы данных, формирует связь базы данных и матричных схем районирования с электронными картами региональной инженерно-геокриологической ГИС. Именно этот элемент является связующим элементом информационно-атрибутивного, информационно-аналитического. и информационно-картографического блоков региональной ГИС.

Система запросов и поиск информации важнейший элемент управляемой базы данных региональной ГИС. Система запросов и выборки

осуществляется встроенными функциями СУБД «Paradox-7», которая используется как программная оболочка информационно-атрибутивного блока, и дополнительными программными модулями, созданными для интерпретации базовой информации и ее аналитической оценки.

В рамках региональной ГИС разработаны и используются две системы запросов и поиска информации: основная и вспомогательная. Основная система запросов основана на поиске и выборе информации на основе пространственного положения скважин. Алгоритм этой системы включает следующие этапы (рис. 10):

• Определение координат района исследований (исходная точка запроса);

• Выборка скважин из БД «Поверхность» (результат - список скважин);

• Выборка документов (скважин) из БД «Скважины» по списку БД «Поверхность»;

• Формирование сводной таблицы базы данных второго уровня (метабазы 1) осуществляется в соответствии со структурой, которая определена матричной схемой районирования, а ее информационное насыщение формируется на основе статистической обработки выборки по БД «Скважины»;

• Формирование компиляционной таблицы базы данных второго уровня (метабазы 2).

Вспомогательная система запросов и поиска информации используется при невозможности выполнения выборки по основной схеме из-за отсутствия в БД достаточной информации по району исследования. Эта система запросов ориентирована на тематическую выборку из таблиц «Поверхность» и «Скважины» в смежных территориях и из блока фондовой информации. Исходной точкой формирования запросов является предварительная матричная схема инженерно-геокриологического районирования, определяющая структуру метабазы и, следовательно, объекты поиска.

Рис. 10.

Основная схема запросов при выполнении инженерно -геокриологического районирования.

Помимо основной и вспомогательной системы запросов, которые в общем виде определяют возможности системы и фактически являются граничными условиями системы запросов, существует практически неограниченная система запросов по известным параметрам, осуществляемая посредством окна запроса.

Результат выборки - это список скважин, отвечающий условиям запроса. Дальнейшая выборка в пределах полученного списка и статистическая обработка цифровых показателей свойств грунтов позволяет выполнить информационное насыщение одной строчки компиляционной

таблицы. Последовательная выборка базы данных для каждой структурной ячейки матричной схемы районирования обеспечивает полное информационное насыщение компиляционной таблицы. Это создает условия для корректного использования программных приложений, выполнения прогнозных расчетов и использования их результатов для составления карт инженерно-геокриологического и эколого-геокриологического

районирования.

5. ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ.

Как самостоятельный вид работ эколого-геокриологическое

моделирование приобрело особую актуальность в последние десятилетия. Обычно, эколого-геокриологическое пространственное моделирование выполняется на основе типизации ландшафтов, оценки геокриологических условий и прогноза развития криогенных процессов под влиянием природных и техногенных факторов (Оберман, 1996; Гарагуля и др., 1997; Мельников и др., 1997; Крицук, 1998 и др.).

Эколого-геокриологическое моделирование как метод оценки изменения геокриологических условий в результате сооружения и эксплуатации инженерных объектов основан на анализе инженерно-геокриологических условий территории и ее устойчивости к техногенным нагрузкам, а также на геокриологическом прогнозе (Баулин, Дубиков, Чернядьев и др., 1998; Чернядьев, Шаманова, 2002). В соответствии с этим положением, пространственное моделирование эколого-геокриологических условий (блок эколого-геокриологического районирования ГИС) основано на анализе инженерно-геокриологической пространственной модели, которая реализуется на уровне информационно-картографического блока специализированной геоинформационной системы. Отправной «точкой» пространственного анализа эколого-геокриологических условий является инженерно-геокриологическая модель местности (карта инженерно-

геокриологического районирования), которая рассматривается, в данном случае, как база для эколого-геокриологической оценки территории.

Эколого-геокриологическая оценка территории в системе региональной ГИС разработана как элемент информационно-аналитического и информационно-картографического блоков, в рамках которого реализовано два метода эколого-геокриологических оценок:

предварительный - для эколого-геокриологических оценок на основе мелкомасштабного инженерно-геокриологического районирования, общего геокриологического прогноза и экспертных оценок;

основной - для эколого-геокриологических оценок на основе средне- и крупномасштабного районирования (численный геокриологических прогноз на основе аналитических расчетов в системе программных модулей).

Мелкомасштабное пространственное моделирование эколого-геокриологических условий. Мелкомасштабное инженерно-

геокриологическое и эколого-геокриологическое районирование представляет собой систему карт и прогнозных расчетов, которые являются, с одной стороны, информационной основой предварительных оценок для сооружения магистральных трубопроводов, с другой - частью блока мелкомасштабных карт региональной ГИС.

Мелкомасштабная эколого-геокриологическая оценка территории является основой для предварительной разработки предложений по инженерной защите побережья, а также для разработки нормативных документов по составу геокриологических и эколого-геокриологических исследований для строительства на Арктическом побережье России в целом и Тимано-Печорской нефтегазовой провинции в частности.

Разномасштабное эколого-геокриологическое районирование Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции предусматривает решение следующих задач: оценку сложности инженерно-геокриологических условий, оценку устойчивости геологической среды к техногенным воздействиям,

определение допустимости техногенных нагрузок на многолетнемерзлые породы.

Моделирование эколого-геокриологических условий в системе региональной ТИС. Эколого-геокриологическое районирование выполняется как составная часть инженерно-экологических исследований. При этом, эколого-геокриологическая оценка дается на основе общего геокриологического прогноза (без учета взаимодействия окружающей среды с инженерными объектами). В первую очередь оцениваются эколого-геокриологические последствия наиболее типичных техногенных воздействий, вызванные типовыми нарушениями, связанных с нарушением естественных растительных покровов и изменением режима снегонакопления (Баулин и др., 1998; Чернядьев, Шаманова, 2002). В рамках региональной ГИС эколого-геокриологическое районирование реализуется, в первую очередь, в виде карт районирования по условиям строительного освоения. Эти карты используются для повышения уровня экологической безопасности трубопроводов и других объектов их инфраструктуры: оптимизации размещения сооружений, выбора вариантов прокладки трасс трубопроводов, что обеспечивает устойчивость сооружений, минимизирует их негативные воздействия на окружающую среду и, тем самым, предотвращает развитие опасных криогенных процессов, вызывающих необратимое изменение природной среды.

Типовая технология эколого-геокриологической оценки средствами ГИС реализована при инженерно-геокриологических исследованиях для сооружения нефтепроводов ТПНГП. Выбор критериев эколого-геокриологического районирования определялся спецификой сооружения трубопровода и особенностями геокриологической обстановки.

Оценка сложности инженерно-геокриологических условий проведена по основным параметрам геокриологических условий: распространение многолетнемерзлых пород, температура, сезонное оттаивание и промерзание

грунтов. Оценка устойчивости геологической среды проведена на основе прогнозных расчетов техногенной активизации экзогенных геологических процессов в данных инженерно-геокриологических условиях (Табл. 1).

Таблица 1.

Критерии оценки устойчивости геологической среды к техногенным

воздействиям

Условия освоения Устойчивость геологической среды

Наименее сложные Геологическая среда устойчива к техногенному воздействию. Возникновение или активизация криогенных процессов маловероятно, геологическая среда изменяется незначительно.

Средней сложности Геологическая среда относительно устойчива к техногенному воздействию. Криогенные процессы имеют тенденцию к затуханию. Изменения геологической среды имеют тенденцию к стабилизации.

Наиболее сложные Геологическая среда не устойчива к техногенному воздействию. Криогенные процессы развиваются прогрессивно, геологическая среда изменяется необратимо.

Наличие в системе региональной ГИС информационно-атрибутивного блока многоуровневых баз данных позволяет перейти от метода экспертных оценок и выборочных аналитических прогнозных расчетов к выполнению прогноза по системе программных модулей для каждого инженерно-геокриологического района. Исходной позицией для выполнения прогнозных расчетов является компиляционная таблица базы данных второго уровня (метабаза 2). Компиляционная таблица пространственно ориентирована и каждая строка таблицы содержит информацию о свойствах грунтов и природных условиях инженерно-геокриологических районов, идентифицированных в матричной схеме инженерно-геокриологического районирования. На основании этого по системе база знаний - база правил производится прогнозная оценка эколого-геокриологических условий. База «знаний» - методы прогноза (аналитические, численное или аналоговое моделирование и т. п.), которые могут являться элементами ГИС (программными модулями) или являться внешними программными

приложениями. База «правил» - система интерпретации результатов прогноза для эколого-геокриологической оценки территории на основе инженерно-геокриологического районирования.

В рамках региональной ГИС разработана система аналитической оценки территории по основным инженерно-геокриологическим характеристикам грунтов (льдистости, пучинистости, осадке при оттаивании, засоленности) и развитию криогенных процессов (солифлюкции, термоэрозии, морозобойного растрескивания, криогенных сплывов термокарста и др.). Эколого-геокриологическая оценка реализуется системой электронных таблиц (Чехина, Ривкин и др., 2004). Ее результаты аккумулируются в сводной таблице эколого-геокриологической оценки территории, которая используется как система условных обозначений эколого-геокриологической карты. Таким образом, разработанная сводная оценочная таблица является базой для автоматизированного получения методами ГИС оценочных эколого-геокриологических карт по комплексу или отдельным характеристикам эколого-геокриологических условий.

При крупномасштабном картировании эколого-геокриологическая оценка территории проводится на основе типизации ландшафтных и геокриологических условий и прогнозной оценки изменения основных параметров мерзлых грунтов с учетом специфики их взаимодействия с инженерными объектами (Чернядьев, Шаманова, 2002). На этой основе средствами ГИС разрабатываются карты районирования территории по допустимым техногенным нагрузкам.

На основе разработанной системы пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий в системе региональной ГИС разработана и реализована методика автоматизированного построения электронных карт эколого-геокриологического районирования для всех стадий исследования трасс трубопроводов. Создана система программных модулей и оценочных таблиц для эколого-геокриологической оценки

территории по комплексу признаков и по отдельными характеристикам геокриологических условий.

Система эколого-геокриологической оценки региональной ГИС основана на функциональной связи системы программных модулей с пространственно ориентированной базой данных второго уровня информационно-атрибутивного блока и матричными схемами инженерно-геокриологического районирования. Это позволяет методами ГИС реализовать автоматизированное создание оценочных карт на всех стадиях исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Моделирование на основе ГИС технологий представляет собой систему анализа геокриологических условий, функционально связанную с системами баз данных и электронными картами. Комплексное научное обеспечение прокладки трубопроводных систем непосредственно связано с пространственным моделированием геокриологических условий, имеющим целевой характер. Поэтому, в качестве объекта моделирования рассматривается только часть криолитозоны, непосредственно определяющая условия взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Принцип пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий возведения систем трубопроводов в различных геоструктурных регионах криолитозоны основывается на сочетании регионального и зонального аспектов районирования и реализуется в форме матричных схем.

2. Установлены принципы построения матричных схем районирования в различных геоструктруных регионах с учетом зональных и региональных закономерностей геокриологических условий. В горных регионах построение

схем районирования основано на сочетании формационного и структурно-тектонического строения и широтно-зональных (высотно-поясных) факторов районирования' На равнинах, молодых и древних платформах, построение схем районирования основано на сочетании широтно-зональных и геолого-генетических факторов.

3. Районирование территории для сооружения трубопроводных систем в криолитозоне основывается не только на сочетании факторов, определяющих региональные и зональные закономерности инженерно-геокриологических условий, но и на специфике взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами.

4. В соответствии со стадийностью (масштабом) исследований выделяется система таксонов инженерно-геокриологического районирования: макрорайон, район, микрорайон. Информационное содержание таксонов внемасштабно и различается только детальностью инженерно-геокриологической информации.

5. Матричные схемы инженерно-геокриологического районирования являются формой и методом анализа инженерно-геокриологической информации. Они являются региональными генетическими классификаторами инженерно-геокриологических условий и, как элемент ГИС, определяют структуру электронных картографических моделей.

6. Разработана структура атласов мелко- и среднемасштабных специальных электронных тематических карт, обеспечивающая выполнение требований к детальности районирования на каждом этапе исследований и позволяющая выявить наиболее значимые, для конечной цели исследования, параметры.

7. Составлены атласы электронных карт для геоинформационного моделирования условий сооружения систем трансрегиональных трубопроводов для транспортировки нефти и газа в страны Тихоокеанского региона и Китай: Ангарск-Находка; Ангарск-Перевозная; Тайшет-

Перевозная; Ангарск-Забайкальск (граница с Китаем) и системы газопровода на территории Монголии.

8. Разработаны мелкомасштабные инженерно-геокриологические карты территории перспективных систем магистральных трубопроводов: инженерно-геокриологическая карта юга Восточной Сибири и Дальнего Востока масштаба 1:2500000 и карта инженерно-геокриологического районирования территории прохождения вариантов трассы нефтепровода «Западная Сибирь - побережье Баренцева моря (масштаб 1:100000).

9. Разработано и дано определение геоинформационной системы, специализированной для инженерно-геокриологического и эколого-геокриологического обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов в области распространения многолетнемерзлых пород. Инженерно-геокриологическая ГИС рассматривается как комплекс программных средств, методик и информационных ресурсов, предназначенных для накопления, систематизации, преобразования, визуализации и интерпретации инженерно-геокриологической информации в целях эколого-геокриологического сопровождения и информационного обеспечения всех стадий исследований при сооружении магистральных трубопроводов.

10. Разработана структура и создана региональная инженерно-геокриологическая ГИС для информационного обеспечения всех стадий геокриологических исследований для сооружения трубопроводов на примере нефтегазового комплекса Тимано-Печорской провинции.

11. Региональная ГИС включает информационные и программные блоки для создания системы мелко-, средне и крупномасштабных инженерно-геокриологических, оценочных и эколого-геокриологических карт на основе разработки «сквозной» системы матричных схем инженерно -геокриологического районирования.

12. Разработана структура электронной многоуровневой базы данных, являющейся информационно-атрибутивным блоком региональной ГИС и проведено ее информационное насыщение.

13. Структура базы данных представляет собой систему взаимосвязанных электронных таблиц, дифференцированных на два уровня по степени генерализации и статистической обработке информации. Первый уровень базы данных формируют электронные таблицы «Скважины» и «Поверхность», содержащие только прямые результаты полевых и лабора горных исследований . Второй уровень базы данных (метабаза) формируют сводная (метабаза 1) и компиляционная (метабаза 2) электронные таблицы, содержащие верифицированную и систематизированную информацию.

14. Разработана система связи атрибутивного и картографического блоков региональной ГИС посредством корреляции информационного содержания и структуры метабазы со структурой матричных схем районирования. Это обеспечивает разработку разномасштабных электронных карт в системе региональной ГИС и является функциональной основой разработки программных модулей для эколого-геокриологической интерпретации результатов исследований.

15. Система районирования в рамках региональной ГИС основана на иерархии матричных схем, детализирующих районирование в соответствии со стадийностью и масштабом исследований.

16. Сопоставимость картографических моделей обеспечена созданием «сквозной» региональной системы матричных схем районирования и «сквозной» легенды к картам.

17. Создан атлас электронных мелко-, средне и крупномасштабных карт инженерно-геокриологического районирования территории Тимано-Печорской нефтегазовой провинции по условиям сооружения трубопроводов.

18. На основе разработанной системы пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий разработана и реализована методика автоматизированного построения электронных карт эколого-геокриологического районирования в системе региональной ГИС.

19. Разработана система эколого-геокриологической оценки территории, основанная на функциональной связи пространственно ориентированной базы данных, матричных схем. инженерно-геокриологического районирования и системы программных модулей, что позволяет методами ГИС реализовать автоматизированное создание оценочных карт на всех стадиях исследования.

20. Создана система мелкомасштабных электронных карт инженерно-геокриологического районирования Арктического побережья России и проведена эколого-геокриологическая оценка опасности потенциального техногенного воздействия систем магистральных трубопроводов на мерзлые породы.

Публикации по теме диссертации

1. Результаты экспериментальных исследований работы трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов / ВНИИСТ.1988. Соавторы: И.Д. Красулин, В.В.Спиридонов, А.С.Гехман, Л.М.Демидюк и др.

2. Наледи и их воздействие на трубопровод (на примере газопровода Мессояха- Норильск)/ВНИИГАЗ, 1990.

3. Наледообразование и его прогноз при строительстве и эксплуатации трубопроводов. Автореф. дисс. к.г.-м.н., М., 1990.

4. Техногенные талики вдоль магистральных трубопроводов как источники парниковых газов / Тезизы международной конференции "Эволюционные и геокриологические про-цессы в Арктических регионах". Пущино, 1995.

5. Картирование территории Бованенковского ГКМ по условиям распространения криопэгов (полуостров Ямал) // Труды I конференции геокриологов России. М., 1996, К.1:149-153. Соавторы: И.Д. Стрелецкая, Н.В.Иванова.

6. Формирование, динамика и ландшафтная геоиндикация линз крио-пэгов в слое годовых колебаний температур пород (п-ов Ямал) / Тезизы международной конференции: Пущино, 1996:119-120. Соавтор: Стрелецкая И.Д

7. Опыт использования ГИС при проектировании трасс нефтепровода «Ю-Шапкинское месторождение-нефтепровод Харьяга-Усинек» / Тезизы международной конференции. Пущино, 1998:306-310 Соавторы: Кикнадзе Е.С., М.М. Корейша, АА. Попова, А.В. Симонов, Н.В Трохинин.

8. Метан в мерзлых породах и прогноз его выделения при потеплении климата и техногенных нарушениях поверхности // Известия РАН сер; географ, № 2,1998с 64-75.

9. Серия компьютерных инженерно-геокриологических карт для обоснования инвестиций и проектирования коммерческих трубопроводов. Тезизы международной конференции "". Пущино, 1998. Соавторы: М.М. Корейша, Попова АА, Левантовская Н.П., Измайлова НА

10. Специфика воздействия криогенных процессов на холодный трубопровод при пересечении таликовых зон. Тезизы международной конференции ". Пущино, 1998. Соавтор: НАКухтерин.

11. Серия компьютерных инженерно-гекриологических карт для обоснования инвестиций и проектирования трубопроводов / Тезизы Тезизы международной конференции. Пущино, 1999.Соавторы: Кикнадзе Е.С., М.М.Корейша, АА. Попова, А.В. Симонов, Н.В.Трохинин.

12. Опыт использования ГИС - технологий при инженерных изысканиях/ Инженерно-геологические изыскания в криолитозоне - теория, методология, практика. С-Петербург, 2000, Соавторы: М.М. Корейша, А.А. Попова, Н.П. Левантовская, И.В. Чехина.

13. Сезонная динамика границ таликовых зон в мерзлых засоленных грунтах (п-ов Ямал). Тезисы Тезизы международной конференции "". Пущино, 2000. Соавтор: В.И. Аксенов.

14. Инженерно-геокриологическое картирование для проектирования магистральных трубопроводов на равнинных территориях Севера. Труды II конференции геокриологов России. 2001. т. 4. Соавторы: Шаманова И.И., Попова А. А.

15. Особенности строения криогенной толщи и распространения мерзлых пород в прибрежной части Печерского моря, (п-ов Варандей) / Труды II конференции геокриологов России, т. 3, МГУ, 2001. Соавторы: Иоспа А.В., Попова АА.

16. Классификация берегов Арктических морей России для целей их инженерной защиты / Тезисы международной конференции "Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты" / Пущино, 2002. Соавторы: Корейша М.М., Иванова Н.В.

17. Динамика подрусловых таликов и формирование газовх гидратов // Криосфера Земли. №2,2002:36-42. Соавтор: Н.П.Левантовская.

18. Ривкин Ф.М.Инженерно-геологическое обеспечение технико-экономического обоснования строительства трансконтинентальных

нефтепроводов.// Криосфера Земли/ №4, Том VII, Новосибирск.

Издательство СО РАН, 2003, с65-75. ISSN1560-7496.

Соавторы: Иванова Н.В., Кузнецова И.Л., Суходольский, Чехина И.В.

19. Альбом средне- и мелкомасштабных инженерно-геокриологических карт трасс проектируемых транссибирских нефтепроводов / Тезисы международной конференции "Криосфера как среда жизнеобеспечения". Пущино, 2003. Соавторы: С.Е.Суходольский, И.Л.Кузнецова, Н.В. Иванова, И.В.Чехина.

20. Геокриологические условия Харасавэйского и Крузенштерновского газоконденсатных месторождений (п-ов Ямал). "ГЕОС", 2003. Соавторы: Баулин В.В., Дубиков Г.И., Аксенов Г.И., Иванова Н.В., Чернядьев В.П., Шаманова И.И.

21. Инженерно-геокриологическое районирование и картирование территории на разных стадиях проектирования // Промышленное и гражданское строительство, № 10, Соавторы: Иванова Н.В., И.И. Шаманова.

22. Предварительная оценка опасности техногенного воздействия на Арктическое побережье России. Тезисы международной конференции "Криосфера как среда жизнеобеспечения", Пущино, 2003. Соавторы: М.М. Корейша, Иванова Н.В.

23. Геокриологический словарь. Под ред. В.В.Баулина. Соавторы: Г.И. Дубиков, Мурзаева В.Э, Аксенов В.И., Корейша М.М., Познании В.Л.

24. Построение оценочных карт природных рисков проявления криогенных процессов на побережье полуострова Варандей. Тезисымеждународной конференции «Криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень, 2004. Соавторы: Чехина И.В., Корейша М.М, Попова А.А.

25. Региональные геоинформационные системы для инженерно-геокриологического обеспечения строительства на многолетнемерзлых грунтах // Промышленное и гражданское строительство, № 10,2004, Соавторы: Иванова Н.В., Шаманова И.И.

26. Прибрежная криолитозона северо-западного Ямала. Проблемы освоения / Тезисы международной конференции «Криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень, 2004. Соавторы: В.В.Баулин, Н.В.Иванова, В.П. Чернядьев, И.И.Шаманова

27. Seasonal dynamics of the width of talik zones at transitions of a pipeline across river valleys Ground Freezing / Pross. of the International Sympos. "Ground Frezing and Frost action in soils". Balkema/Roterdam, 2000. Соавтор: Aksenov V.

28. The Permafrost Conditions along Pechora Sea Coast (Varandey Peninsula, European North of Russia) /Abstracts, I st European Permafrost Conference, Rome, 2001

29. The arctic coastal classification for estimation of industrial effects // Berichte zur und Meeresforschung. International Workshop, University of Oslo (Norway). 2002. Berichte. Соавторы: М.М. Koreisha, N.VJvanova

30. Natural Risk Evaluation of Geocryological Hazards (the Varandey Peninsula Coast of the Barents Sea) / Proceedings of 8th Permafrost conference. Zurich, 2003. Соавторы: Chekhina I.V

31. The engineering-geocryological zoning of the Russian Arctic coast for the estimation of hazard caused by the industrial impact / Proceedings of 8th Permafrost conference. Zurich 2003, v.2. Соавторы: М. Koreisha, N. Ivanova*

32. Engineering-geocryological Mapping for Construction in Permafrost Regions. In: Engineering Geology for Infrastructure Planning in Europe. SpringerVerlag Berlin Heidelberg, 2004. Соавторы: Kuznetsova I., Ivanova N., S. Suhodolsky

33. Morphogenetic classification ofthe Arctic coastal zone / Geo-Marine Letters. Springer-Verlag Heidelberg, 2004. Соавторы: Nikiforov S., Pavlidis Yu., V. Rachold, M. Grigoryev, N. Ivanova, M. Koreisha

£5.00

Подписано к печати 11.04.05. Формат 60x84716. Условных печатных листов 2,0. Тираж 120 экз. Заказ №262. Отпечатано в ФГУП «ПНИИИС»

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Ривкин, Феликс Менделеевич

Введение

Пространственный анализ геокриологических и эколого-геокриологических условий.

1.1 Геосистемный принцип пространственного моделирования геологической среды

1.2 Пространственный анализ геокриологических условий.

1.3 Пространственный анализ эколого-геокриологических условий.

Инженерно-геокриологическое районирование как основа пространственного моделирования условий возведения систем магистральных трубопроводов в различных геоструктурных регионах.

2.1. Принципы применения матричного анализа для моделирования инженерно-геокриологических условий

2.2. Пространственное моделирование инженерно-геокриологических условий возведения систем магистральных трубопроводов в горно-складчатых регионах. (Система атласов электронных тематических карт).

2.2.1. Карта инженерно-геокриологического районирования юга

Восточной Сибири и Дальнего Востока масштаба 1:2 500 ООО

2.2.2 Карты инженерно-геологического районирования масштаба 1:1000000.

2.2.3 Структурно-геоморфологические карты масштаба 1:200000.

2.2.4. Карты инженерно-геокриологического районирования масштаба 1:200000.

2.2.5 Карты инженерно-геокриологического районирования масштаба 1:25 000.

2.3. Пространственное моделирование инженерногеокриологических условий возведения систем, магистральных трубопроводов в платформенных регионах.

2.3.1 Система атласов электронных тематических карт

2.3.2 Специальные и оценочные карты альбома электронных карт.

2 4 Крупномасштабное пространственное моделирование инженерно-геокриологических условий сооружения систем магистральных трубопроводов.

2.5. Мелкомасштабный анализ инженерно-геокриологических условий Арктического побережья для предварительной оценки техногенного воздействия при сооружении систем магистральных трубопроводов.

Региональная геоинформационная система - как основа пространственного моделирования геокриологических условий.

3.1 Структура региональной геоинформационной системы.

3 2 Зональные и региональные закономерности пространственной изменчивости инженерногеокриологических условий Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. (Информационно-описательный блок региональной ГИС).

3.2.1 Краткая характеристика природных условий

3.2.2 Геокриологические условия

3.2.2.1 Зональные и региональные факторы, определяющие формирование и развитие многолетнемерзлых толщ

3.2.2.2 Распространение и мощность многолетнемерзлых пород и таликов

3.2.2.3 Средняя годовая температура пород

3.2.2.4 Сезонное протаивание и промерзание грунтов

3.2.2.5 Криогенное строение

3.2.2.6 Засоленность грунтов и криопэги

3.2.2.7 Криогенные процессы и образования

3.3 Инженерно-геокриологическое районирование в системе региональной геоинформационной системы.

3.3.1. Блок мелкомасштабного районирования в системе региональной ГИС

3.3.2. Блок среднемасштабного районирования в системе региональной ГИС

3.3.2.1. Карта инженерно-геокриологического районирования трассы нефтепровода терминал «Харьяга» - Уса в масштабе 1:25000.

3.3.2.2. Карты инженерно-геокриологического районирования трассы нефтепровода Юж.Шапкинское НМ - терминал «Харьяга» в масштабе 1:25 ООО

3.3.2.3. Инженерно-геокриологическое районирование для строительства нефтепроводов в центральной части Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. •

3.3.2.4. Карта инженерно-геокриологического районирования Трассы Мядсейского НМ - БРП «Варандей» в масштабе 1:

100 000.

3.3.3. Блок крупномасштабного районирования в системе региональной ГИС

4. Электронная база данных региональной ГИС

4.1 Структура информационно-атрибутивного блока региональной инженерно-геокриологиче ской ГИС

4.1.1 База данных первого уровня. Структура и информационное содержание.

4.1.2 База данных второго уровня. Взаимосвязь районирования с электронными базами данных в структуре региональной ГИС.

4.2 Система запросов и поиск информации

5. ' Геоинформационное моделирование экологогеокриологических условий

5.1 Пространственное моделирование эколого-геокриологических условий в структуре региональной ГИС.

5.2 Моделирование эколого-геокриологических условий в системе региональной ГИС.

5.3 Мелкомасштабное пространственное моделирование эколого-геокриологических условий.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоинформационное моделирование условий возведения трубопроводных магистралей в криолитозоне"

Освоение нефтегазовых месторождений и сооружение трубопроводных магистралей для транзита нефти и газа - важнейшая задача экономического развития России, а рациональное обустройство месторождений полезных ископаемых - приоритетное направление развития топливно-сырьевой базы. Разработка топливно-сырьевых месторождений стала в последние годы важным звеном интенсификации производственной деятельности в северных регионах страны. Это способствует превращению ранее дотационных регионов в динамично развивающиеся. На этой основе активизируется промышленное, гражданское и линейное строительство, происходит совершенствование технологий работы всех отраслей хозяйства и повышение качества жизни людей. В настоящее время это относится, в первую очередь, к Европейскому и ЗападноСибирскому секторам криолитозоны России, Предбайкалью и Забайкалью, Приморью и Сахалину. Инфраструктура этих регионов в значительной степени базируется и развивается на освоении многочисленных месторождений рудных и горючих полезных ископаемых, транзите нефти и газа и их переработке. Успешная реализация экономических проектов в этих регионах зависит от качества и скорости проведения инженерных изысканий, основной частью которых являются инженерно-геокриологические исследования, так как практически все они расположены в криолитозоне.

Актуальность темы определяется тем, что активное освоение различных регионов в области распространения многолетнемерзлых грунтов, особенно строительство гигантских трубопроводных систем, требует исследования геокриологических условий с единых информационных позиций, учитывающих специфику строительного освоения объектов нефтегазового комплекса. В то же время неравномерная степень изученности эколого-геокриологических и инженерно-геокриологических условий сооружения систем - магистральных трубопроводов на территории криолитозоны может быть восполнена на основе использования геоинформационных методов моделирования. Совершенствование методов исследования геокриологических условий для целей строительного

2005 1 5 освоения на основе ГИС-технологий позволяют сформировать, единое информационное поле предметной области. На этой основе возможен обоснованный выбор проектных решений, прогноз изменения природных условий, оценка экологических последствий строительства и эксплуатации объектов, сравнительная оценка потенциальных природных и техногенных рисков при строительном освоении территорий и эксплуатации инженерных объектов.

Несмотря на разнообразие природных условий северных нефтегазовых регионов России, общим для них является то, что инфраструктура их развития в значительной степени базируется на освоении месторождениях углеводородов, их транзите углеводородного сырья. Все это предполагает сооружение и эксплуатацию широкого, но достаточно унифицированного комплекса линейных и площадных объектов (промышленных и гражданских). Поэтому оценка с единых позиций инженерно-геокриологических условий сооружения трубопроводов является необходимым элементом научно-обоснованной нормативной базы инженерно-геокриологических и экологических изысканий для сооружения систем магистральных трубопроводов, прогноза и мониторинга природной среды и воздействия на нее трубопроводных систем. В последнее время актуальность этого направления обусловлена также изменением концептуальной основы использования нормативной базы инженерных изысканий. Рекомендательный статус общероссийских строительных норм и правил повлек за собой возрастание нормативно-методической роли ведомственных норм и специальных технических условий, разрабатываемых на новой научной основе с учетом технологических и информационных возможностей ГИС.

Вторая половина XX века (начиная с 60-х) ознаменовалась проведением целого ряда комплексных исследований в криолитозоне в целом, и в отдельных регионах. Результаты этих исследований нашли свое отражение в многочисленных научных публикациях и монографиях. Были опубликованы крупные обобщающие региональные и тематические инженерно-геологические и геокриологические исследования: «Инженерная геология СССР» под редакцией

Е.М.Сергеева, «Геокриология СССР», «Основы геокриологии», Природные опасности России» под общей редакцией Э.Д.Ершова, над созданием которых трудился большой коллектив исследователей, работавших в научных и производственных организациях во всех регионах страны. Эти работы охватывают практически всю территорию страны. Именно в этих работах были сформулированы основные общие и региональные закономерности инженерно-геокриологических условий.

В последние десятилетия XX века появились региональные работы, основное назначение которых было характеристика инженерно-геокриологических условий с позиций освоения, относительно небольших регионов и отдельных месторождений («Южная Якутия», под редакцией

B.А.Кудрявцева; «Инженерно-геологические условия Гыданского полуострова» и «Инженерно-геологические условия п-ва Ямал», под редакцией В.Т. Трофимова; «Геокриологические условия Средней Сибири» подготовленные С.М.Фотиевым, Н.С. Даниловой и Н.С Шевелевой; «Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения» и «Геокриологические условия Харасавэйского и Крузенштерновского ГКМ», под редакцией В.В.Баулина; «Вечная мерзлота и освоение нефтегазоносных районов» под редакцией Е.С.Мельникова и

C.Е.Гречищева и многие другие).

Анализ инженерно-геокриологических и эколого-геокриологических условий отдельных регионов применительно к вполне конкретным типам воздействия на геокриологическую среду, технологиям и способам строительства и эксплуатации объектов, требует концентрации информации в первую очередь, в той части, которая будет востребована при освоении данной территории. Это возможно только на основе широкой комплексной организации информации об инженерно-геокриологических условиях данного региона, закономерностях их формирования, тенденциях и динамики их развития применительно к вполне конкретным задачам возведения систем магистральных трубопроводов в области распространения многолетнемерзлых пород.

Важнейший составной частью такого подхода является использование геоинформационных систем (ГИС) при выполнении инженерно-геологических изысканий. Выполнение полевых, камеральных и лабораторных инженерно-геокриологических исследований с использованием современных технологий, в том числе ГИС, позволяет решить комплексно и в существенно более короткие сроки задачи инженерных изысканий. Информационные базы данных, которые лежат в основе ГИС, обеспечивают решение задач инженерных изысканий с учетом региональных закономерностей инженерно-геокриологической обстановки. Кроме того, использование ГИС обеспечивает информационную структуру для геокриологического прогноза и мониторинга природных условий на всех стадиях сооружения объектов и их эксплуатации: в пред строительный период, в период строительства, эксплуатации, ликвидации и санации инженерных сооружений.

Цель работы.

Разработать на основе анализа принципов инженерно-геологического и геокриологического районирования и картирования методологию геоинформационного моделирования геокриологических условий, принципы создания атласов электронных тематических карт и построения специализированных ГИС для инженерно-геокриологического и эколого-геокриологического обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов в различных геоструктурных регионах криолитозоны.

Задачи.

1. Проанализировать принципы пространственного моделирования инженерно-геокриологических и эколого-геокриологических условий с позиций требований информационного обеспечения для возведения магистральных трубопроводов в криолитозоне.

2. Разработать методику матричных схем районирования в различных геоструктурных условиях, синтезирующих метод и форму анализа инженерногеокриологических условий и на этой основе разработать структуру атласов электронных тематических карт.

3. Создать, на примере Тимано-Печорской нефтегазовой провинции, региональную геоинформационную систему для инженерно-геокриологического обеспечения возведения систем магистральных трубопроводов, разработать ее структуру, функциональные связи и базу данных.

4. Разработать "сквозную" систему региональных схем инженерно-геокриологического районирования, как основу разномасштабного пространственного моделирования условий возведения систем магистральных трубопроводов.

5. Разработать методологию использования региональной ГИС для эколого-геокриологической оценки территории при сооружении магистральных трубопроводов в криолитозоне.

Научная новизна.

1. Создана концепция геоинформационного моделирования условий возведения магистральных трубопроводных систем в криолитозоне.

2. Разработана методика построения матричных схем инженерно-геокриологического районирования, и создана методика составления атласов электронных тематических карт в различных геоструктурных районах.

3. Впервые создана структура региональной ГИС и многоуровневая электронная база данных, структура "сквозных" матричных схем инженерно-геокриологического районирования, и разработан альбом мелко- средне- и крупномасштабных карт для моделирования условий возведения магистральных трубопроводов на примере Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

4. Разработана и реализована система автоматизированного ~ выполнения в системе ГИС эколого-геокриологических оценок на основе карт инженерно-геокриологического районирования.

Апробация работы.

1. Основные положения диссертации докладывались на Первой, Второй и Третьей конференциях геокриологов России (Москва 2001, 2003, 2005гг); на ежегодных Советах по Криологии Земли, Пущино, 1992-2003гг; Тюмень, 2004г; на 7th International Permafrost Conference (Yellowknife, 1998); 8th International Permafrost Conference (Zurich, 2003), 1st European Permafrost Conference (Rome, 2001), 1st European Regional IAEG Conference (Liege, 2004), на международных рабочих встречах по динамике арктического побережья (Осло, 2002; С-Петербург, 2003; Монреаль, 2004).

2. Составлены и прошли государственную экспертизу разномасштабные атласы электронных карт (Рис. В-1): для разработки обоснования инвестиций и ОВОС в строительство систем нефтепроводов для транспортировки нефти в страны Тихоокеанского региона и Китай суммарной протяженностью более 7000км: Ангарск-Находка; Ангарск-Перевозная; Тайшет - Перевозная; Ангарск- Забайкальск (граница с Китаем) и на территории Монголии; для разработки обоснования инвестиций и оценки воздействия на окружающую среду Бованенковского и Харасавэйского ГКМ и коридоров коммуникаций для транспорта газа (Бованенковское ГКМ - Байдарацкая КС, Бованенковское ГКМ - Ямбург, коридор коммуникаций между Бованенковским и Харасавэйским ГКМ); для разработки обоснования инвестиций и ОВОС северного участка Балтийской трубопроводной системы и карт районирования, для разработки Декларации о намерениях проекта трубопровода Сургут - Баренцево море; для научно-методического и информационного обеспечения всех стадий инженерных изысканий, для сооружения нефтепроводов Тимано-Печорской нефтегазовой провинции.

••Атлйъ мел^к* Mac штабных карт районирования для разработки Государственной целевой программы «Зашита Берегов России от опасных fie пег оных ппопессоп».

Тимано-Печорскан нгп

Системе нефтепроводов Сургут-Баренцево море

Система нефтепроводов Восточная Сибири - Тихий океан и Россия - Китай

Рисунок, В-1. Схема информационного обеспечения работы и ее апробации.

3. Составлен атлас электронных мелкомасштабных карт для разработки Государственной целевой программы по защите берегов России от опасных природных процессов.

4. На основе результатов работы подготовлен и прочитан курс лекций «Геоинформационное моделирование инженерно-геокриологических условий» для студентов пятого курса и магистрантов кафедры геокриологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и на курсах повышения квалификации при ФГУП «ПНИИИС».

Личный вклад автора. Работа выполнена в Производственном и научно-исследовательском институте по инженерным изысканиям в строительстве (ФГУП «ПНИИИС»). Диссертация базируется на результатах более чем 25-летней деятельности автора по исследованию геокриологических условий трасс магистральных трубопроводов в криолитозоне, геокриологическому районированию и картированию, изучению взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами (Рис. В-1). Все материалы получены автором или под его практическим и научно-методическим руководством. Автор непосредственно участвовал в совершенствовании методов районирования и картирования на основе ГИС-технологий, разработке методов полевого крупномасштабного картирования и составлении альбомов электронных карт, разработке региональной ГИС, структуры базы данных и системы запросов, разработке системы функциональных связей между технологическими блоками геоинформационной системы. При его непосредственном участии разработан принцип установления функциональной связи многоуровневых баз данных с разномасштабными схемами инженерно-геокриологического районирования, обеспечивающий создание атласов электронных тематических карт.

Защищаемые положения.

1. Основным принципом геоинформационного моделирования условий сооружения систем магистральных трубопроводов является: сочетание факторов, определяющих как региональные и зональные закономерности геокриологических условий, так и специфику взаимодействия трубопроводов с мерзлым грунтами. В соответствии со стадийностью исследований выделяется система таксонов инженерно-геокриологического районирования: макрорайон, район, микрорайон.

2. Основным методическим приемом построения атласов электронных тематических карт для пространственного моделирования условий сооружения магистральных трубопроводов в различных геоструктурных районах является разработка матричных схем инженерно-геокриологического районирования, что позволяет представить многослойную картографическую модель, содержащую информацию обо всем спектре инженерно-геокриологических условий, как комплексную. Матричные схемы районирования являются формой и методом анализа инженерно-геокриологической информации. Они являются регионалънъши классификациями инженерно-геокриологических условий, и как элемент ГИС, определяют структуру электронных картографических моделей. Структура матричной схемы районирования отображает структуру факторов, использованных при составлении карты, как структуру ее тематических электронных слоев.

3. Установлены принципы построения матричных схем районирования в различных геоструктруных регионах, заключающиеся в следующем: в горных регионах принцип построения матричных схем основан на сочетании формационного, структурно-геоморфологического и высотно-поясного принципов районирования; на равнинах, молодых и древних платформах. <5н основан на сочетании широтно-зонапьных и геолого-генетических факторов.

4. Региональная инженерно-геокриологическая ГИС представляет собой систему атрибутивных, аналитических, картографических и программных информационных блоков, обеспечивающих инженерно-геокриологическую и эколого-геокриологическую оценку территории на всех стадиях исследования. Основным звеном, выполняющим функцию взаимосвязи структурных блоков ГИС, является «сквозная» система матричных схем районирования, обеспечивающая взаимосвязь разномасштабных картографических моделей местности и создание их эколого-геокриологических интерпретаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из пяти глав , введения и заключения. Общий объем работы составляет . страниц, в том числе, . текста, . иллюстраций, . таблиц, . приложений. Список литературы содержит . наименований.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному консультанту профессору, доктору г-м. наук В.В. Баулину, а также к.г.н. И.И.Шамановой, к.г-м.н Н.В.Ивановой, к.г-м.н И.Л.Кузнецовой за искреннюю всестороннюю поддержку, наставления и помощь.

Особую благодарность автор выражает коллегам ведущим сотрудникам отдела геокриологических исследований ПНИИИС д.г.н В.Л.Познанину, д.г.н М.М.Корейше, к.г-м.н С.Е. Сухо дольскому, к.г-м.н В.П.Чернядьеву, к.т.н В.И.Аксенову за содействие и советы при подготовке диссертации.

Глубокую признательность автор выражает сотрудникам отдела геокриологических исследований А.А.Поповой, И.В.Чехиной, И.С.Пармузину, Н.А.Пахомовой, Ю.В.Власовой, А.Н.Иоспа, Г.И.Клиновой А.М.Фирсову и другим за выполнение комплекса работ по апробации основных методических приемов. Автор благодарен к.ф-м.н. С.Г.Геворкяну,

К.Ю.Борисенко, Ю.А.Попову, В.Б.Сокольской, Ю.П.Соколовой за содействие этой работе.

Автор благодарен сотрудникам ИКЗ СО РАН за их критические замечания и советы на завершающей стадии работы.

1. Пространственный анализ геокриологических и экологогеокриологических условий.

Основанием любого научного направления или решаемой проблемы является совокупность идей, основных понятий, принципов и методов исследования. Пространственное моделирование геокриологических условий получило, в последнее десятилетие, в связи с развитием ГИС-технологий, новый импульс, что нашло отражение в трудах целого ряда исследователей (Мельников, Гречищев, 2003; Дроздов, 2003, 2004; Ривкин и др.2004 и др.).

Применение современных технологий (в том числе ГИС), которые позволяют оперировать огромными массивами данных, что практически невозможно было сделать еще совсем в недавнем прошлом, создает иллюзию возможности обобщения и использования инженерно-геологической информации только на основе механистически структурированных баз данных без учета систематизации материала на основе генетических принципов. Технически механическое структурирование информации не представляет трудности, так как блок широко распространенных и активно используемых стандартных программных и аппаратных средств позволяет оперировать большими объемами данных, систематизировать и отображать информацию по формальным признакам. Такой подход широко используется при необходимости статистической или тематический сортировки первичной несистематизированной полигенетической информации. Однако, результаты этой сортировки на каком-то этапе исследования должны быть оценены с геолого-генетических позиций. Только на этой основе можно установить и обосновать выявленные закономерности формирования и распространения по площади параметров окружающей среды.

В процессе развития инженерно-геокриологических исследований были разработаны многочисленные методические приемы, которые позволяли, еще до широкого внедрения ГИС в структуру инженерно-геокриологических исследований, анализировать и обобщать большие массивы информации. Именно поэтому современные специализированные геоинформационные системы должны учитывать предшествующие методические разработки, которые основаны, как правило, на генетических систематизациях. Тем самым будет обеспечиваться преемственность исследований. В то же время разработка специализированной геоинформационной системы требует формулировки определенных целевых принципов исследования. Поэтому структура специализированной геоинформационной системы для исследования инженерно-геокриологических условий районов строительного освоения в составе инженерно-геологических изысканий объектов нефтегазового комплекса должна учитывать региональные закономерности и специфику как инженерно-геокриологических условий, так и конструктивную и технологическую особенность сооружаемых объектов.

Всякая профессионально ориентированная геоинформационная система состоит., в первом приближении^ двух основных блоков: блока стандартизированных программных средств и специализированного аналитико-информационного блока.

Первый из них является общим для большинства геоинформационных систем, так как представляет собой комплекс стандартных программных и аппаратных средств, позволяющих накапливать, преобразовывать, интерпретировать и визуализировать любую информацию. Основным свойством этого блока должна быть «открытость» всех его элементов, что позволяет легко преобразовывать или конвертировать продукты, созданные в одной геоинформационной системе, в другую.

Второй блок - это блок, определяющий профессиональную специализацию геоинформационной системы. Важнейшим элементом этого блока является сочетание новых методических приемов с преемственностью методических принципов анализа исходной информации и визуализации (представления) результатов исследования. Для решения инженерно-геологических задач этот блок является сутью специализированной геоинформационной системы.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Ривкин, Феликс Менделеевич

Основные результаты представленной работы состоят в следующем:

1. Принцип пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий возведения систем трубопроводов в различных геоструктурных регионах криолитозоны основывается на сочетании регионального и зонального аспектов районирования и реализуется в форме матричных схем.

2. Установлены принципы построения матричных схем районирования в различных геоструктруных регионах с учетом зональных и региональных закономерностей геокриологических условий, заключающиеся в следующем: в горных регионах построение схем районирования основано на сочетании формационного и структурно-тектонического строения и широтно-зональных (высотно-поясных) факторов районирования; на равнинах, молодых и древних платформах, построение схем районирования основано на сочетании широтно-зональных и геолого-генетических факторов.

3. Районирование территории для сооружения трубопроводных систем в криолитозоне основывается не только на сочетании факторов, определяющих региональные и зональные закономерности инженерногеокриологических условий, но и специфике взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами.

4. В соответствии со стадийностью (масштабом) исследований выделяется система таксонов инженерно-геокриологического районирования: макрорайон, район, микрорайон; информационное содержание таксонов внемасштабно и различается только детальностью инженерно-геокриологической информации.

5. Матричные схемы инженерно-геокриологического районирования являются формой и методом анализа инженерно-геокриологической информации. Они являются региональными генетическими классификаторами инженерно-геокриологических условий и как элемент ГИС определяют структуру электронных картографических моделей.

6. Разработана структура атласов мелко- и среднемасштабных специальных электронных тематических карт, обеспечивающая выполнение требований к детальности районирования на каждом этапе исследований и позволяющая выявить наиболее значимые, для конечной цели исследования, параметры.

7. Составлены атласы электронных карт для геоинформационного моделирования условий сооружения систем трансрегиональных трубопроводов для транспортировки нефти и газа в страны Тихоокеанского региона и Китай: Ангарск-Находка; Ангарск-Перевозная; Тайшет - Перевозная; Ангарск- Забайкальск (граница с Китаем) и системы газопровода на территории Монголии;

8. Разработаны мелкомасштабные инженерно-геокриологические карты территории перспективного проложения систем магистральных трубопроводов: Инженерно-геокриологическая карта юга Восточной Сибири и Дальнего Востока масштаба 1:2 500 ООО и Карта инженерно-геокриологического районирования территории прохождения вариантов трассы нефтепровода «Западная Сибирь - побережье Баренцева моря (Масштаб 1:100000).

9. Разработано и дано определение геоинформационной системы, специализированной для инженерно-геокриологического и эколого-геокриологического обеспечения сооружения систем магистральных трубопроводов в области распространения многолетнемерзлых пород. Инженерно-геокриологическая ГИС рассматривается как комплекс программных средств, методик и информационных ресурсов, предназначенных для накопления, систематизации, преобразования, визуализации и интерпретации инженерно-геокриологической информации в целях эколого-геокриологического сопровождения и информационного обеспечения всех стадий исследований для сооружения магистральных трубопроводов.

10.Разработана структура и создана региональная инженерно-геокриологическая ГИС для информационного обеспечения всех стадий геокриологических исследований для сооружения трубопроводов на примере нефтегазового комплекса Тимано-Печорской провинции.

11.Региональная ГИС включает информационные и программные блоки для создания системы мелко-, средне и крупномасштабных инженерно-геокриологических, оценочных и эколого-геокриологических карт на основе разработки «сквозной» системы матричных схем инженерно-геокриологического районирования;

12. Разработана структура электронной многоуровневой базы данных, являющейся информационно-атрибутивным блоком региональной ГИС и проведено ее информационное насыщение.

13. Структура базы данных представляет собой систему взаимосвязанных электронных таблиц, дифференцированных на два уровня по степени генерализации и статистической обработке информации. Первый уровень базы данных формируют электронные таблицы «Скважины» и

Поверхность», содержащие только прямые результаты исследований (полевых и лабораторных). Второй уровень базы данных (метабаза) формируют сводная (метабаза 1) и компиляционная (метабаза 2) электронные таблицы, содержащие верифицированную и систематизированную информацию.

14. Разработана система связи атрибутивного и картографического блоков региональной ГИС посредством корреляции информационного содержания и структуры метабазы со структурой матричных схем районирования, что обеспечивает разработку разномасштабных электронных карт в системе региональной ГИС и является функциональной основой разработки программных модулей для эколого-геокриологической интерпретации результатов исследований.

15.Система районирования в рамках региональной ГИС основана на иерархии матричных схем, детализирующих районирование в соответствии со стадийностью и масштабом исследований.

16.Сопоставимость картографических моделей обеспечена созданием «сквозной» региональной системы матричных схем районирования к «сквозной» легенды к картам.

17.Создан атлас электронных мелко-, средне и крупномасштабных карт инженерно-геокриологического районирования территории Тимано-Печорской нефтегазовой провинции по условиям сооружения трубопроводов.

18.На основе разработанной системы пространственного моделирования инженерно-геокриологических условий разработана и реализована методика автоматизированного построения электронных карт эколого-геокриологического районирования в системе региональной ГИС.

19.Разработана система эколого-геокриологической оценки территории, основанная на функциональной связи пространственно ориентированной базы данных, матричных схем инженерно-геокриологического районирования и системы программных модулей, что позволяет методами ГИС реализовать автоматизированное создание оценочных карт на всех стадиях исследования.

20. Создана система мелкомасштабных электронных карт инженерно-геокриологического районирования Арктического побережья России и проведена эколого-геокриологическая оценка опасности потенциального техногенного воздействия систем магистральных трубопроводов на мерзлые породы.

Заключение

Моделирование на основе ГИС технологий представляет собой систему анализа геокриологических условий, функционально связанную с системами баз данных и электронными картами. Комплексное научное обеспечение прокладки трубопроводных систем непосредственно связано с пространственным моделированием геокриологических условий, имеющим целевой характер, и поэтому в качестве объекта моделирования рассматривается только часть криолитозоны, непосредственно определяющая условия взаимодействия трубопроводов с мерзлыми грунтами.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Ривкин, Феликс Менделеевич, Б.м.

1. Название 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

2. Аксенов В.И., Докучаев В.В. Критерий пластичномерзлого состояния засоленных грунтов./ Основания и фундаменты жилых и общественных зданий на вечномерзлых грунтах.// Лениздат., Л., 1

3. Аксенов В.И., Дубикова Г.И., Ивановой Н.В., Шейкина И.В., Клиновой Г.И. Рекомендации по определению прочности мерзлых грунтов с морским типом засоления. Под ред. В.В.Баулина и Г.И.Дубикова. Москва, ФГУППНИИИС, 2001, 41с. Аксенов В.И., Шейкин И.В. Оценка критериев пластичномерзлого состояния засоленных мерзлых грунтов./ Инженерно-строительные изыскания в Якутской АССР.// Якутск, 1989,с.98-

4. Алисов Б.П. Климат СССР -М.:Изд-во МГУ, 1969.-104с. Арманд Д.Л. (а). Наука о ландшафтах (основы теории и логикоматематические методы). М.: Мысль, 1975,288с. Арманд Д.Л. {б) Типологическое и индивидуальное районирование ландшафтной сферы.- В кн.: Современные проблемы природного районирования. М., 1975, с. 98-

5. Балобаев В.Т., Железняк М.Н., Алексеева О.И., Шац М.М. Создание геокриологической базы данных Якутии //Материалы первой конф. Геокриологов России. Кн.1. -М.: Изд-во МГУ, 1996, -С. 93-

6. Баранов И.Я. Геокриологическая карта СССР. Масштаб 1:10 000

8. Баранов И.Я. Методика составления мерзлотных карт.- ТРУДБ1 Комитета по веч. Мерзлоте, т. VI. Изд-во АН СССР, 1

9. Баранов И.Я. Некоторые вопросы зональных закономерностей развития многолетнемерзлых пород./ В сб.: Доклады на международной конференции по мерзлотоведению. Изд-во АН СССР, 1

10. Баранов И.Я. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемерзлых горных пород. Изд-во. "Наука",М., 1965,с.

11. Баскаков Г.А., Шрайхер А.О. Современные вертикальные движения побережья арктических морей.// Труды ААНИИ, Т.285.Л., 1968, с. 189

12. Баулин В.В. Геолого-тектонические и палеогеографические закономерности формирования многолетнемерзлых пород молодых и 2005 г. 269

13. Баулин В.Д., Н.В.Иванова, Ф.М.Ривкин,В.П;Чернядьев, И.И.Шаманова. Прибрежная криолитозона северо-западного Ямала. Проблемы освоения. Материалы междун. конф. «криосфера нефтегазоносных провинции», Тюмень, 2004, с. 22-23 Белопухова Е.Б., и др. Карта геокриологического районирования Западной Сибири по верхнему горизонту грунтовых толщ в масштабе 1:1500000. Под редакцией В.В.Баулина. Москва. ПНИИИС, 1

14. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. М.: Недра,-1981,-256 с. В.В .Баулин, Н.В.Иванова, Ф.М.Ривкин,В.П.Чернядьев, И.И.Шаманова. Прибрежная криолитозона северо-западного Ямала. Проблемы освоения. Материалы междун. конф. «криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень, 2004, с. 22-23 Вечная мерзлота и освоение нефтегазоносных районов Под ред.Е.С.Мельникова и Е.Гречищева. М.: ГЕОС, 2002 402 с. 2005 г. 270

15. Гарагуля Л.С., Гордеева Г.И., Хрусталев Л.П. Районирование территории криолитозоны по степени влияния техногенных геокриологических процессов на экологические условия. Криосфера Зехмли, 1997, т. 1, №1, с. 30-

16. Геокриологические условия Байдарацкой губы,// Т.5, Москва 1

17. Геокриология СССР (а). Западная Сибирь. М.:Недра,1989.-454с. Геокриология СССР (б). Средняя Сибирь. М.:Педра,1989.-414с Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М.:Педра,1990.-454с. Геокриология СССР. Горные страны юга СССР, 1989,400с. Геокриология СССР. Европейская территория СССР. М.:Педра,1988.358с. Геологическая карта СССР масштаба 1:2500000, ГУГК, 1

18. Геологический словарь. Том 1, Москва, 1978 г Геоэкология Севера. Под ред. В.И.Соломатина, Изд-во. Моск. Универ., 1992,270с. Геоэкология шельфа и берегов России. Под ред. П.А. Айбулатова. М.: «Поосфера», 2001, 428 с. Гидрогеология СССР. Сводный том. Вып.1, М.: «Педра», 1

19. Гиличинский Д. А., Быховец С., Сороковиков В. А., Федоров-Давыдов Д. Г., Барри Р. Г., Жанг Т., Гаврилова М. К., Алексеева О. И. Использование данных метеорологических станций для оценки тенденций многолетних изменений температуры почв на территории сезонной и многолетней криолитозоны России Криосфера Земли, т. 4, 2000, N3:59-65.

20. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Термины и определения. Григорьев Н.М Криолитозона прибрежной части зап. Ямала. -Якутск: ИМЗСОАНСССР, 1987,111С. Гробатский Г.В. Физико-географическое районирование Арктики. Ч.П. Полоса окраинных морей с островами.//Л., Изд-во ЛГУ, 1970г. Данилов И.Д. Плейстоцен морских субарктических равнин. М., Из-во МГУ, 1

21. Дмитриев Ю.В. О положении мерзлоты под малыми водотоками.//М-лы всес.маждувед.сов, по гекриологии.-вып.2.-Якутск:-1966.-С. М/11960 Драгунов В.И, Геология и изучение элементов, структуры и древней организации вещества/ТМатериалы к совещанию «Общие закономерности геологических явлений», вып.1, Л.: ВСЕГЕИ, -1965, с.55-

22. Дроздов Д.С. Информационно-картографическое моделирование природно-техногенных сред в геокриологи/Автореф.дисс. на соискан. уч.ст.доктора г-м.наук. Тюмень, 2

23. Дроздов Д.С. Система информационных и картографических моделей природных и техногенных криогенных систем. //Криосфера Земли как среда жизнеобоспечения, Пущино, 2003, с.28-

24. Дубиков Г.И., Аксенов В.И., Корейша М.М., Мурзаевы В.А., Познанин В.Л., Ривкин Ф.М. Геокриологический словарь. Под ред. В.В.Баулина. М.: ГЕОС, 2003 .-140с. ISBN 5-89118-338-2 Дубиков Г.И., Чернядьев В.П., Шаманова И.И.. Экологогеокриологические проблемы освоения газовых месторождений на Ямале.//Методологические аспекты оценки техногенных и природных рисков/Москва, 1999, с.76-

25. Ершова СБ. Анализ новейших движений при инженерно-геологическом районировании. Изд-во., Москю Универ., 1976,143 с. Железняк М.Н. Геокриологическая база данных юга Сибирской платформы М-лы междунар. Конф. «Консервация и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли».- Пущино, 2001, 2001.- 119-

26. Железняк М.Н. Геотермператарной поле и криолитозона юго-востока Сибирской платформы. Автореферат на соиск. уч. ст_еп. д.г-м.н., Якутск 2002, 42.С 2005 г. 272

27. Зархидзе B.C. Тимано-Уральский регион. Стратиграфия и корреляция плиоценовых и плейстоценовых отложений./ В кн.: Плиоцен и плейстоцен Волго-Уральской области. М., 1981, с.7-

28. Зиндер Е.З Что такое информационная систе1ма //Директор информационной службы. -2000. №

29. Изучение инженерно-геокриологических и гидрогеологических условий верхних горизонтов пород в нефтегазоносных районах криолитозоны. Методическое руководство. Под ред. Е.С.Мельникова, Е.Гречищеза, А.В.Павлова.- М.,»Недра», 1

30. Инженерная геология СССР. Под. ред. Е.М.Сергеева, Том.1, М.: ИЗД-ЕО МГУ, 1

31. Инженерно-геологический мониторинг промыслов Ямала, т.

32. Геокриологические условия освоения Бованенковского месторождения. В.В.Баулин, В.И.Аксенов, Г.И.Дубиков и др.//Тюмень, ИПОС СО РАН, 1996,240с. Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000. М Роскомнедра, 1995. с. 76-

33. Калинина Л.И., Лукьянова А., Соловьева Г.Д. Картирование абразионных берегов России..// Вести. МГУ. Сер.5, География. 1992. ХЗ 46-

34. Каплина Т.Н., Павлова О.П., Чернядьев В.П., И.Л.Кузнецова. Новейшая тектоника и формирование ММП и подземных вод. М.: «Наука», 1

35. Каргополов В. Д. Особенности строительства магистральных трубопроводов в условиях Крайнего Севера //Строительство в районах Вост. Сиб. и Кр.Севера. 1976. N40. 70-

36. Карта инженерно-геологических..., 1980. 2005 г. 27с

37. Когаловский М.Р. Архитектура механизмов отображения данных многоуровневых СУБД. В сб. "Техника реализации многоуровневых систем управления базами данных", М.: ЦЭМИ АН СССР, 1982, с 3-

38. Когаловский М.Р. Астрасции и модели в системах баз данных СУБД. 1998.- JN24-5.-C.73-

39. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных CHCTeivi, Москва, 2003,284 с. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. 800с. Корейша М. М., Сокльская В.Б. 2001 в ПГС Корейша М.М., Ривкин Ф.М., Иванова Н.В. Классификация берегов Арктических морей России для целей их инженерной заш,иты.//Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты/ Пуш,ино. 2002.С. 65-

40. Корейша М.М., Ривкин Ф.М., Иванова Н.В.. Предварительная оценка опасности техногенного воздействия на Арктическое побережье России. Криосфера как среда жизнеобеспечения/ Пущино. 2003. 23 с. Крицук Л.Н. Научнометодические основы геоэкологического картирования в криолитозоне: Тезисы. Докл. Всерос. Научно-практ. Конф. М., 1998, с 78-

42. Кудрявцев В.А. Температура верхних горизонтов вечномерзлой зоны з пределах СССР. М.:Изд-во.АН СССР, 1954. 2005 г. 274

43. Кудрявцев В.А., Достовалов Б.Н., Романовский Н.Н., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. Общее мерзлотоведение.-М.:Изд-во.МГУ.1978. -463с.

44. Кухтерин Н.А., Ривкин Ф.М. Специфика воздействия криогенных процессов на холодный трубопровод при пересечении таликовых зон// Объединенный Научный совет РАН по криологии Земли, Тез.докл. "Проблемы Криологии Земли", 20-24 апреля 1998г, Пущино, с281-282.

45. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах: Пер. С англ./ Под ред. А.А.Стогиня и А.Л.Щерса. М.: Мир, 1980. 664с.

46. Мельников Е.С., Конченко Л.А., Молчанова Л.С. Электронная ландшафтная основа циркумполярных карт экологического содержания для территории Российской Арктики Криосфера Земли. 1997, т. 1, Ш4, с. 85-88.

47. Мельников П.И. и др. Геокриологические условия и способы прокладки магистрального трубопровода Мессояха-Норильск. //Материалы П-й междунар.конф.по мерзлотоведению. /Доклады и сообщения.-вып.

48. Якутск:-1973.-С. Б73-71/91, 73-71/93

49. Мельников П.И., Граве Н.И. Геокриологические условия Якутии в связи со строительством магистральных трубопроводов.//Проблемы геокриологии.-М.:Наука.1983.-С.28-35.

50. Методика комплексной мерзлотно-гидрогеологической и инженерногеологической съемки масштабов 1:200 000 и 1:500 000. М. Изд-во Ь/!Г¥, 84. 1970. 92.

51. Методика мерзлотной съемки. Под ред. В.А.Кудрявцева. М. Изд-во МГУ, 1

52. Рекомендации по геокриологической съемке и районированию равнинных территорий для размещения объектов нефтяной и газовой промышленности по стадиям проектирования. Мрсква. ПНИИИС, 1984, 107с. Методическое руководство по инженерно-геологической съемке масштаба 1:200000. Под ред. Е.С.Мельникова. М.: «Недра», 1978, 392с. Методы региональных инженерно-геокриологических исследований для равнинных территорий. Под ред. Е.С.Мельников и Г.И.Дубикова.-М., «Недра», 1

53. Некрасов И.А, Заболотник СИ., Климовский И.В Шасткевич Ю.Г. Многолетнемерзлые породы Станового нагорья и Витимского плоскогорья. "Наука", М., 1967,168с. 94. 95. 96. 2005 г. 27:

54. Оберман Н.Г. Геоэкологическая специфика и современные тенденции природной и техногенной динамики криолитозоны ВосточноЕвропейской Субарктики Матер. Первой конф. Геокриологов России. М.Л996,кн.2,с.408-

55. Пархоменко Г. Схематическая карта районов вечной мерзлоты и глубокого промерзания почвы в СССР.- Труды Центрального НИИ геодез., аэросъемки и картограф., Вып. 16,1

56. Познанин В.Л. О реальности существования уровней организации вещества литосферы// Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация, 3, М.: ВИНИТИ, 2000, с.78-

57. Познанин В.Л. Уровни организации вещества литосферы// Глобалистика. Энциклопедия, М.: Радуга, 2003, с. 1-

58. Попов А.И. Карты подземного оледенения (вечной мерзлоты) на территории севера европейской части СССР и Сибири. В сб.: Вопросы географического мерзлотоведения и перегляциальной морфологии. ИздBOiMry, 1

59. Попов А.И. Мерзлотная съемка и картирование. В сб. Материалы по общему мерзлотоведению VII междуведомственного совещания. Изд-во АН СССР, 1

60. Попов А.И. Мерзлотно-геологическое районирование области вечной мерзлоты в СССР.- В информ. Сб. о работах географ. Ф-та МГУ по междунар. Геофиз. Шоду, вып. 1. М., 1

61. Попов И.В, Кац Р.С. и др. Методика составления инженерногеологических карт. М., Госгеолиздат, 1

62. Попов И.В. (а) Инженерная геология СССР. ч.

63. Общие основы региональной инженерной геологии. Изд. Моск. Университета, 1961, 178с. Попов И.В.(б) Принципы инженерно-геологического картирования и районирования территорий (на обзорных картах). Изв. Высш. Уч. Завед. ("Геология и разведка"), №8, 1

64. Результаты экспериментальных исследований работы трубопроводов в условиях вечномерзлых грунтов.-М.:ВНИИСТ.1988.120с. Ривкин Ф. М. Техногенные талики вдоль магистральных трубопроводоз как источники парниковых газов /Эволюционные и геокриологические процессы в Арктических регионах и проблемы глобальных изменений природной среды и климата на территории криолитозоны// Науч.совет по криологии Земли РАН, Тез.док. юбилейного годичного собрания, Пущино,1995,стр

65. Ривкин Ф..М., Аксенов В.И. Сезонная динамика границ таликовых зон в 2005 г. 27с

66. Ривхин Ф.М, Деревянко И.Б., Смирнов В.М. Наледообразование на трассах северных трубопроводов.-М.1987.-С.2-9.-Деп.в ВИНИТИ 30.12.87.N 9

67. Ривкин Ф.М. Наледи и их воздействие на трубопровод (на примере газопровода Мессояха-Норильск). ВНИИГАЗ,1990 Ривхин Ф.М. Наледообразование и его прогноз при строительстве и эхсплуатациитрубопроводов.//Автореф.дисс.х.г.-м.н.-М.,1990. -23с. Ривхин Ф.М. О распределении метана в мерзлых породах на территории Бованенховсхого газохонденсатного месторождения на полуострове Ямал.// Итоги фундаментальных исследований Криосферы Земли./Матер. Междунар. Конф.,Пущино 199бг, с. 168-

68. Ривхин Ф.М., Иванова Н.В., Шаманова И.И. Региональные геоинформационные системы для инженерно-геохриологичесхого обеспечения строительства на многолетнемерзлых грунтах. "Промышленное и граждан. Стр-во", №10, 2004, Изд-во: 0 0 0 "Изд-во ПГС", с. 12-

69. Ривхин Ф.М., Е.Суходольсхий, И.Л.Кузнецова, Н.В.Иванова, И.В .Чехина Альбом средне- и мелхомасштабных инженерногеологичесхих харт трасс проехтируемых транссибирсхих нефтепроводов. Криосфера хах среда жизнеобеспечения/ Пущино. 2003.. 25 с. 2005 г. 277

70. Роман Л.Т., Волохов С., Артюшин В.И., Цирендоржиева М.Д. Закономерности перехода грунтов от твердомерзлого состояния к пластично1мерзлому в условиях потепления климата./Эволюционные геокриологические процессы в Арктических районах и проблемы глобального изменения природной среды и климата на территории криолитозоны//Науч. сов. по криолог. Земли.Тез.док. 24-28 апреля 1995, Пущино,1995, стр 120-121

71. Романовский Н.Н. Подземные воды криолитозоны. -М.: Изд-во МГУ. 1983 .-231с.

72. Сергеев Е.М. Инженерная геология. Изд-во Моск. Универс, 1978, 384с.

73. Служба тематических словарей. "¥/eb-and-Press", 2002-2004 http.V/www.glossary.ru/. 124.- Советская Арктика (Моря и острова Северного Ледовитого океана).// М.,, "Наука", 1970.

74. Совещание по проблемам инженерно-геологического картирования. Тезисы докладов. Изд-во МГУ, 1962.

75. Стрелецкая И.Д., Н.В.Иванова, Ф.М.Ривкин. Картирование территории Бованенковского ГКМ по условиям распространения криопэгов (полуостров Ямал) //Материалы перв. конф. геокриологов России/ Москва, 1996, К.1, стр. 149-153.

76. Стрелецкая И.Д., Ривкин Ф.М. Формирование, динамика и ландшафтная геоиндикация линз криопэгов в слое годовых колебаний температур пород (полуостров Ямал).// Научный совет по криологии Земли. Тез.дох. ежегодного собрания./ Пущино, 1996, стр.119-120.

77. Сулейманов В.А., Андронова O.K. Влияние засоленности мерзлых грунтов на тепловые режимы оснований подземных трубопроводов.// Основания, фундаменты и мех. грунтов. -1989.-N4-C.16-18.-Pyc.

78. Сумгин М.И. Вечная мерзлота в пределах СССР.-Владивосток. 1927.-372с.

79. Сумгин М.И. Общее мерзлотоведение. Изд-во АН СССР. 1940.

80. Суходольский СЕ. Парагенезис подземных вод и многолетнемерзлых пород/м. Наука, 1982.

81. Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы Шод ред. акад. Е.М.Сергеева, М.: Недра, -1985, 332 с.

82. Трофимов В.Т. Закономерности пространственной изхменчивости инженерно-геологических условий Западно-Сибирской плиты. -М.: ИздВО.МГУ.-1977.-278С.

83. Трофимов В.Т. Зональность инженерно-геокриологических условрш континентов Земли.//-М.:Изд-во.МГУ.-2002.-348 с. 2005 г. 27;

84. Трофимов В.Т. Инженерно-геологические условия Гыданского полуострова.//-М.:Изд-во.МГУ.-1986.-212с.

85. Трофимов В.Т. О принципах и схемах инженерно-геологического районирования Западно-Сибирской плиты. В сб. "Вопросы инженерной гнологии и грунтоведения". Вып. 3, ИЗД-ЕО МГУ, 1973.

86. Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Экологическая геология. М. ГеоинфорлМмарк, 200f.,415c.

87. Тумель В.Ф. Карта распространения вечной мерзлоты в СССР. Мерзлотоведение Т.1, вып. 1, Изд-во АН СССР, 1946.

88. Фаддеев Е.Т. Некоторый проблемы освоения Космоса//В кн. Диалектический материализм и вопросы естествознания. М., 1964.

89. Фотиев СМ, Данилова Н.С, Шевелева Н.С Геокриологические условия Средней Сибири. Издательство "Наука", м. 1974,147с.

90. Фотиев СМ. Гидрогеотермические особенности криогенной области СССР.-М.:Наука.1981.-236с.

91. Фролов В.Т. К вопросу о формах и уровнях организации геологических объектов// История и хметодология естественных наук. Вып. XXXIII, 1987,-с.9-19.

92. Чернядьев В.П, Шаманова И.И. Подходы и принципы экологогеокриологического районирования при строительном освоенкЕ территорий распространения многолетнемерзлых пород.// Криосфера Земли, 2002, т.VI, №2, с. 29-35.

93. Чехина И.В., Ривкин Ф.М.,.Корейша М.М,.Попова А.А. Построение оценочных карт природных рисков проявления криогенных процессов на побережье полуострова Варандей.// Материалы междун. конф. «криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень, 2004, с. 131.

94. Чуринов М.В., Лазарев В.П.,.Ципина И.М Типизация территории СССР для инженерно-геологических целей. "Тр.ВСЕГИНГЕО", 1974, вып. 76.

95. Чудинова С М., Гиличинский Д. А., Быховец С С, Сороковиков В. А., Федоров-Давыдов Д. Г., Zhang, Т., R. Вапу. Реакция температурного режима почв Русского Севера на изменения климата во второй половике XX века Криосфера Земли, 2001, т. V, N 3: 68-75.

96. Чудинова М., С Быховец, В. А. Сороковиков, Т. Zhang, R. Barry, Д.. А. Гиличинский. Особенности изменения температурного режима почв и грунтов разных регионов России в период последнего потепления климата Криосфера Земли, 2003, т. VII, N 3: 23-31.

97. Чуринов М.В., Лазарев В.Н.,.Ципина И.М Типизация территории СССР для инженерноггеологических целей. "Тр.ВСЕГИНГЕО", 1974, вып. 76. 2005 г.

98. Шаманова И.И., Ривхин Ф.М., Попова А.А. Инженерногеокриологическое картирование для проектирования магистральных трубопроводов на равнинных территориях Севера. Материалы Второй конф. Геокриологов России. 6-8 июня 2001 г. Том.4, 309-315 с.

99. Шаманова И.И., Ривкин Ф.М., Попова А.А. Инженерногеокриологическое картирование для проектирование магистральных трубопроводов на равнинных территориях Севера)/Материалы Второй конф. Геокриол. России, Том.4, МГУ, 2001г, с.309-315

100. Швецов П.Ф. О принципах районирования многолетней криолитозоныУ/ В сб.: Материалы к основам учения о мерзлых зонах земной коры. Вып. Ш.Изд-во АН СССР, 1956.

101. Шокальский СП, Котельников Е.И, Мецнер Д.Б Серийные легенды госгеолкарты-200 на базе компьютерных технологий как основа долговоременных региональных геоинформационных систем (на примере Алтайской серии листов Госгеолкарты-200)/ Региональная геология и металлогения, Ш9, 1999, стр. 44-67.

102. Южная Якутия. Мерзлотно-гидрогеологические и инженерногеологические условия Алданского горнопромыпшенного района. Под ред. В.А.Кудрявцева. Из-во. Моск. Универс, 1975, 444 с.

103. Drozdov D.S., Rivkin F.M., Rachold V., Ananjeva-Malkova G.V., Ivanova N.V., Chehina I.V., Koreisha M.M., Melnikov E.S.GIS OF THE RUSSIA>T ARCTIC COAST: LANDSCAPE CHARACTERIZATION, ENGINEERINGGEOCRYOLOGICAL ZONING, AND DYNAMICS OF NATURAL AND TECHNOGENIC PROCESSES (в печати)

104. Drozdov D.S., Rivkin F.M., Rachold V. Electronic atlas OF THE RUSSIA-N ARCTIC COASTal zone, (в печати) AGU

105. Chekhina I.V., Rivkin F.M. (2003). Natural Risk Evaluation of Geocryological Hazards (the Varandey Peninsula Coast of the Barents Sea). In Proceedings of 8 Permafrost conference. July 20-25 Zurich 2003, Extension abstracts, pp. 1516.

106. Koreisha M.M. F.M. Rivkin, N.V.Ivanova.(2003). The Arctic coastal classification for Estimation of industrial action. Berichte.

107. Drozdov D.S., Rivkin F.M., Rachold V. Electronic atlas OF THE RUSSIA>J ARCTIC COASTal zone, (в печати) AGU

108. Frauenfeld, 0. W., T. Zhang, R. G. Barry, D. Gilichinsky (2004). Interdecadai changes in seasonal freeze and thaw depths in Russia Journal of Geophysical Research, v. 109. 2005 r. 28C

109. Gilichinsky, D., Barry, R., Bykhovets, S., Sorokovikov, V., Zhang, T, Zudin, S., Fedorov-Davydov, D. (1998). A Century of temperature observations of Soil Climate: methods of analysis and long term trends 7-th International Conference on Permafrost. Proceedings. Yellowknife.

110. Koreisha M.M., F.M. Rivkin, N.V.Ivanova. Preliminary estimation of technogenic effect hazard on the Arctic coast of Russia.// Abstracts. In Procc. of the inter, conference. May 25-28 2003, Puschino.

111. Koreisha M.M., Rivkin F.M., Ivanova N.V. The classification of the Russian arctic coasts for their engineering protection. Abstracts. Exterme Phenomena in cryosphere: basic and applied aspects. Puschino, 2002a, pp. 234.

112. Koreisha M.M., Rivkin F.M., Ivanova N.V. The arctic coastal classificatiori for estimation of industrial effects. Berichte zur und Meeiesforschung. Report of the 2rd International Workshop University of Oslo (Norway) 2-5, Dec. 20026, p.53.

113. Koreisha M.M., Rivkin F.M., Ivanova N.V. The classification of the Russian arctic coasts for their engineering protection. Abstracts. Exterme Phenomena in cryosphere: basic and applied aspects. Puschino, 2002a, pp. 234.

114. Koreisha M.M., Rivkin F.M., Ivanova N.V. The engineering-geocryological zoning of the Russian Arctic and preliminary estimation of technogenic effect hazard. In: Abstracts. Inter. Conf. Earch cryosphere as a habitat and an object for nature management. Puschino, 2003, pp 29-30.

115. Kuhterin N.A., F.M. Rivkin, Specific impact of cryogenic processes on a cold gas pipeline when crossing talik zones (Yamal Peninsula, Russia)// Russian Academy of sciences. Consolidated scientific council on Earth Cryology Abstracts of the conference on the problem.s of the Earth Cryology, April 20-24 1998, Puschino, c. 281-282.

116. Nikiforov S. L., Pavlidis Yu A., V. Rachold M. N. Grigoryev, F. M. Rivkin, N. V. Ivanova, M. M. Koreisha (2004)/Morphogenetic classification of the Arctic coastal zone. In. Geo-Marine Letters.Publisher: Springer-Verlag Heidelberg ISSN: 0276-0460 1432-1157 DOI: 10.1007/s00367-004-0190-l

117. Rivkin F., Kuznetsova I., Ivanova N., Suhodolsky S. (2004). Engineering Geocryological Mapping for Construction in the Permafrost Regions. IB: Engineering Geology for Infrastructure Planning in Europe. Springer-Verlag Berlin Heidelberg,, pp. 172-178.

118. Rivkin F.M, Popova A.A., Eospa A.N. The Permafrost Conditions along Pechora Sea Coast (Varandey Peninsula, European Noith of Russia)\ 1st Eoropean Permafrost Conference, Rome, 2001, p.38 -40. 2005 r. 281

119. Rivkin F.M. "REGIONAL SPECIFICITY OF SUBFLUVIAL TALIK FORMATION AND STRUCTURE (YAMAL PENINSULA, RUSSIA)", In: Proceedings 7* International Conference on Permafrost, Yellowknife, Canada, p.943-946.1998

120. Rivkin F.M. and Aksenov V.I. (2000). Seasonal dynamics of the width of talik zones at transitions of a pipeline across river valleys./Ground Freezing 2

121. Pross. Of the International Sympos. On Ground Frezing and Frost action in soils. Balkema/Roterdam. p.181-184. ISBN 90 170 8

122. Rivkin F.M., M.M. Koreisha N.V. Ivanova (2003). The engineeringgeocryological zoning of the Russian Arctic coast for the estimation of hazard caused by the industrial impact. In Proceedings of 8* Permafrost conference. July 20-25 Zurich 2003, Vol.2, pp. 959-963.

123. Seppalla M. An experimental study of the formation of palsas. Procceedings 4"*" Canadian Permafrost Conference, 1982, pp. 36-42

124. Seppalla M. How to make a palsa: field experiment од permafrost formation. Zeitschrift fur Geomorphologie, Supplement-Band 99,1995, pp.91-96.

125. Seppalla M. The origin of palsas. Geografiska Annaler 68A, 1986, pp. 141-147. 2005 r. 2S2

126. МппыТОБ геол. МОО птк Натуральные отметки земли (пвсолютные Расстояние между отметками, м "Г" л.5 I 50,2 |8.(>| 21.8 28,8 I 49.5 59.6 43,8