Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методика гидрогеологических исследований для обоснования региональных схем инженерной защиты от подтопления

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Методика гидрогеологических исследований для обоснования региональных схем инженерной защиты от подтопления"

РТБ ил

- г Ш

МИНСТРОЙ РОССИИ

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве

(ШИИИС)

КАЗАКОВА Ирина Генриховна

УЖ 556.3:6^4.131

МЕТОДИКА ЩЦРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ да ОБОСНОВАНИЯ- РЕГИОНАЛЬНЫХ СХЕМ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ

(специальность - 04.00.Об - Гидрогеология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Производственна! и научно-исследовательском институте по инженерным изысканиям в строительстве МИНСТРОЯ РОССИИ.

Научный руководитель:

Научный консультант: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

•30

доктор геолого-минералогических наук,

профессор

С.М.ФОТШВ

кандидат геолого-минералогических наук О.В.СЛИНКО

доктор геолого-минералогических наук, профессор, президент Академии мине -ральных ресурсов С.С.БОНДАРЕНКО

кандидат геолого-минералогических наук М.С.ОРЛОВ

Тульский трест инженерно-строительных изысканий (АОЗТ "ТулаМСИЗ)

" Мая

я-

1995 года в ^ часов

Защита состоится на заседании специализированного совета К.033.11.01 в Производственном и научно-исследовательском институте по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) по адресу: 105058, г.Москва, Окружной проезд, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПНИИИС. Автореферат разослан " 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета ПНИЮЮ канд.геол.-мин. наук

.О.П.ПАВЛОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Основные направления градостроительной деятельности и требования.к обоснованию предпроектной градостроительной документации, в том числе схем инженерной защиты (СИЗ), изложенные в новом Законе РФ "Об основах градостроительства в Российской Федерации", предусматривают экологически безопасное развитие застроенных территорий и защиту их от опасных природных и техногенных процессов. Один из таких наиболее опасных и распространенных процессов в России - подтопление, ежегодный экономический ущерб от которого исчисляется многими миллиардами рублей (в ценах 1990 г.). Б настоящее время подтоплено в той или иной мере более двух тысяч городов и других населенных пунктов, а также около 100 тыс.кв.км сельскохозяйственных земель. Только за последние 10 лет (1983-1993-гг.) площади подтопленных застроенных территорий удвоились и процесс продолжает развиваться. Борьба с подтоплением ведется с помощью тех или иных защитных сооружений практически постоянно, но это не снимает проблемы в целом по стране. Следовательно, необходимы принципиально новые подходы к решению проблемы подтопления, позволяющие объективно оценить критическую ситуацию и найти пути выхода из нее.

Один из таких подходов и предлагается в диссертационной ра- . боте, в которой разработана методика гидрогеологических исследований дою обоснования региональных схем инженерной защиты от подтопления, позволяющая не только обобщить и осмыслить обширную информацию по природным условиям и техногенным нагрузкам, влияющим на развитие многофакторного процесса подтопления, но и разработать и обосновать новую стратегию и тактику инженерной защиты от подтопления на основе оценок его опасности.

Цель работы - разработка единой методики гидрогеологических исследований для обоснования региональных схем инженерной защиты от подтопления как в целом для России, так и для отдельных ее регионов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.

1. Проанализировать современное состояние проблемы подтопления в России, а также существующих направлений и методов исследований по обоснованию инженерной защиты для выявления причин возникновения проблемы подтопления и выбора эффективных методов для ее решения.

2. Разработать методические приемы инженерно-гидрогеологического обоснования картографических моделей подтопления как техногенного

гидрогеологического процесса, развивающегося на застроенных территориях в разных природных условиях под влиянием различных техногенных факторов.

3. Разработать методику гидрогеологических исследований для обзорного картографирования подтопления с оценкой опасности процесса для обоснования СИЗ России с выбором основных направлений инженерной защиты от подтопления.

4.- Разработать методику гидрогеологических исследований для мелко-и среднемасштабного картографирования подтопления с оценкой опасности процесса для обоснования региональных СИЗ на примере конкретного объекта с выбором принципиальных решений и конкретных рекомендаций по инженерной защите от подтопления в этом регионе.

Методика исследований включала:

- сбор, анализ и обобщение опубликованных и фондовых теоретических и фактических, в т.ч. анкетных, материалов по вопросам состояния проблемы подтопления, обоснования инженерной защиты как на конкретных застроенных территориях, так и в регионах; регионального гидрогеологического картографирования изменений подземной гидросферы; региональных и локальных прогнозных оценок развития процесса;

- разработку методических подходов к специальным обследованиям подтопленных населенных пунктов и сами эти обследования;

- теоретическую разработку подходов к оценке подтопления методом гидрогеологического картографирования процесса и практическую апробацию его на конкретных примерах.

В процессе работы выполнялись: анализ и уточнение ряда понятий; оценка изменения гидрогеологических условий 72 подтопленных городских территорий; анализ 63 региональных и детальных СИЗ от подтопления и других ОГП; типизация и схематизация разнообразных природных условий и техногенных факторов на региональном и локальном уровнях; разработка теоретических положений по выбору критериев -оценки опасности' подтопления и принципов гидрогеологического ' районирования территорий по условиям развития .подтопления с учетом особенностей режима подземных вод; составление каталогов и карт фактического материала; создание картографических моделей подтопления в масштабах 1:5000000 и 1:500000; оценка этих моделей с целью обоснования соответствующих СИЗ.

'Исходные материалы и личный вклад автора. Материалами для диссертации послужили результаты научно-исследовательской деятельности автора в ЛНИИИСе с 1980 по 1994 гг. Исследования проводились

по госбюджетным и хоздоговорным тематикам, по которым выпущено 19 научно-исследовательских и научно-методических отчетов. При этом диссертант являлся как исполнителем отдельных самостоятельных разделов, гак и ответственным исполнителем .ряда тем; кроме того непосредственно участвовал в специализированных обследованиях подтопленных населенных пунктов.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- разработана методика гидрогеологических исследований процесса подтопления (рис.), с помощью которой можно оценить условия развития подтопления и его опасность как на территории России, так и в ее регионах, а также предусмотреть необходимую инженерную защиту;

- разработаны методические приемы инженерно-гидрогеологического обоснования обзорных, мелко- и среднемасштабных картографических моделей подтопления, учитывающие развитие этого техногенного гидрогеологического процесса в различных природно-техногенных системах на региональном и локальном уровнях;

- предложены критерии интегральной оценки опасности подтопления застроенных и застраиваемых территорий и обоснован перенос их на региональную модель; приведено понятие "коэффициент пораженности территории подтоплением";

- разработаны принципы сквозного гидрогеологического районирования территорий по условиям развития подтопления с учетом особенностей режима подземных вод, определяющих специфику развития процесса и его опасность на региональном и локальном уровнях;

- предложено различать по режиму, условиям развития-и характеру распространения подземных вод две принципиальные СХШЫ развития подтопления с целью дифференцированной оценки его опасности и выбора основных направлений инженерной защиты от подтопления в России;

- разработаны общие методические приемы создания обзорной, мелко-и среднемасштабных картографических моделей подтопления и составлены такие модели для территории России в масштабе 1:5000000 и Калмыкии в масштабе 1:500000.

Практическая значимость тботы заключается в том, что разработана единая методика гидрогеологических исследований для обоснования региональных СИЗ от подтопления. Создаваемые при этом картографические модели процесса с оценкой его опасности, обосновывают необходимость инженерной защиты и выбор проектных решений в составе СИЗ: по обзорной модели определяются основные направления инженерной защиты в России; по мелко- и среднемасштабным - рекомендуется конкретный состав предупредительных и защитных мероприятий от под-

Методика гидрогеологических исследований для обоснования региональных схем инженерной защиты

/ блок-схома /

КОМПЛЕКС ИССЛЕДОВАНИ]

гошгения в регионе. Также картографические модели подтопления могут служить основой для постановки дальнейших исследований по оценке экологической опасности на загрязненных подтапливаемых территориях, оценке развития и активизации других опасных природных и природно-техногенных процессов. Кроме того, разработаны необходимые требования и методические подходы к картографическому обеспечению для обоснования СИЗ, которые позволят усовершенствовать нормативные и методические документы по изысканиям для строительства и обоснования защиты от подтопления и других опасных процессов.

Реализация работы.

1. Результаты методических разработок и обзорная модель подтопления включены в состав комплексного картографического обоснования "Схемы инженерной защиты территории России от опасных геологических процессов"; выполненного в ПНИИИСе в 1990 г. под научным руководством А.Л.Рагозина. Результаты исследований автора включены также в СНиП 2.01.15-90 приложение 4.

2. Результаты исследований подтопления на территории Калмыкии с оценкой экономического ущерба послужили инженбрно-гидрогеологичес-ким обоснованием "Схемы инженерной защиты территорий и населенных пунктов Калмыкии от опасных геологических процессов (подтопление, эрозия, просадки)", разработанной в 1992 г. институтом "Калмгипро-водхоз".

3. Методические разработки, касающиеся инженерно-гидрогеологического обоснования защитных мероприятий, нашли свое отражение в "Рекомендациях по инженерно-гидрогеологическому обоснованию защитного дренажа территорий, подтапливаемых подземными водами" и "Рекомендациях по выбору гидрогеологических параметров для обоснования способа дренирования подтопленных городских территорий".

4. Методические разработки принципов гидрогеологического районирования территорий и обоснования гидрогеологических картографических моделей подтопления использованы в 1994 г. лабораторией гидрогеоэкологии Инженерно-геологического центра Российской АН (ИГЦ РАН) при составлении "Методического пособия по оценке нефтяного загрязнения подземных вод и экологического ущерба от загрязнегатя".

На защиту выносится методика гидрогеологических исследований для обоснования региональных схем инженерной защити от подтопления, позволяющая не только создать образно-знаковую модель техногенного гидрогеологического процесса, оценить условия его развития и опасность, но и, выявив причины подтопления, заранее предусмотреть необходимую инженерную защиту. Методика включает три взаимосвязанных

положения:

1 - инженерно-гидрогеологическое обоснование картографических моделей подтопления, включающее комплекс исследований по изучению особенностей возникновения и развития процесса как на региональном так и локальном уровнях. При этом предложены критерии интегральной оценки опасности развития подтопления и разработаны принципы сквоз ного гидрогеологического районирования территорий по условиям развития подтопления- с учетом особенностей рекима подземных вод;

2 - создание картографических моделей подтопления, позволяющее строить такие гидрогеологические модели водообменных процессов в системе "атмосфера - зона аэрации - грунтовые воды", которые учиты вают разнообразие изменений природных условий под действием техногенных факторов как на застроенных территориях, так и в регионах;

3 - исследования этих моделей, позволяющие, выделив принципиально, различные гидрогеологические СХЕМЫ развития подтопления и оценив реальную природао-техногенную обстановку, определить опасность развития подтопления, выявить главные причины его возникновения и вкб рать на этой основе стратег!® и тактику инженерной защиты при разработке СИЗ.

Апробация работы и публикации. Некоторые вопросы работы доложены на: семинаре "Прогноз изменения окружающей геосферы в связи с подтоплением территорий промышленного, кшшщно-гравданского и сельскохозяйственного строительства" (Киев, • 1981); Всероссийской конференции "Экологический мониторинг в условиях радиационного и химического загрязнения окружающей среды" (Челябинск, 1993). Результаты исследований по разработке методики картографирования подтопления нашли свое отражение на 29-м Международном геологическом конгрессе в Японии (Киото, 1992). Все основные научные положения и результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и утверждались на заседаниях секций НТО ШИИИСа, а также Минстроя России (1991, 1992, 1993, 1995 гг.).

По теме диссертации в открытой печати опубликовано 13 работ.

Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, четырех глаз, выводов и списка использованной литературы из 190 наименований. Она включает: ОД с. машинописного текста, 10 рисунков, 10 таблиц, приложения.

Работа выполнена в Производственном и научно-исследовательском институте по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Минстроя России, 1втор глубоко признателен д.г.-м.н. профессору С.М.ФотиеЕу за методическое руководство работой, необходимые сове-

ты, критические замечания и моральную поддержку; искренне благодарен к.г.-м.н., соавтору основных публикаций и идейному вдохновители^ О.В.Слинко за ценные научные консультации, постоянные творческие обсуждения и неизменное внимание к работе; признателен сотрудникам института "Калмгипроводхоз" К.А.Лавгаеву и А.Я.Ратиеву за помощь в проведении работ, по"Калмыкии и предоставлении необходимых материалов; а также всем, кто оказывал искреннее внимание и поддержку; -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОДТОПЛЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЯ

ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ

Анализ огромного фактического материала по особенностям изменения гидрогеологических условий на застроенных территориях России показал, что многие из них подтоплены, причем площади подтопления неуклонно увеличиваются, что позволяет говорить о проблеме подтопления в масштабе страны. Вопросам возникновения и развития процесса подтопления, а также защита от него посвящены работы С.К.Абрамова, В.С.Алексеева, В.Е.Анпилова, Е.С.Дзекцера, Б.М.Дегтярева, В.С.Зильберга, А.Ж.Муфтахова, Н.П.Кураноза, А.Н.Койды, С.М.Казен-нова, Г.А.Разумова, О.В.Слинко, Р.А.Смирнова и др.

Анализ региональных и детальных СИЗ от подтопления, методических и нормативных документов, регламентирующих инженерше изыскания для строительства и инженерную защиту, позволил выявить основные причины появления проблемы подтопления в различных регионах России. Дело в том, что до сих пор подтопление воспринималось преимущественно как инженерно-геологический процесс и изучался он, согласно требованиям нормативов, в границах площади инженерно-геологических изысканий. Обоснование существующих СИЗ от подтопления в основном базируется также на принципах инженерно-геологической оценки территории, что явно недостаточно в современных условиях. Специфика гидросферы как многокомпонентной гидрогеологической системы при этом не учитывается, что не обеспечивает необходимой степени гидрогеологической изученности объекта исследований как сложной природно-техногенной системы, внешние гидродинамические границы которой не совпадают, как правило, с границами изысканий. А это в свою очередь приводит к тому, что проектирование защитных мероприятий по ликвидация и предотвращению отрицательных последствий изменения гидрогеологических условий чаще всего направлено на борьбу со следстрияш, а ни с основными причинами возникновения

и развития процесса, чем и объясняется формирование проблемы подтопления.

Решение этой проблемы в региональных масштабах требует более широкого комплексного взгляда на процесс и разработки новых подходов к его исследованию. Для такого нового комплексного подхода предлагается использовать перспективный метод исследования природных и природно-техногенных процессов - метод картографирования из. менешй геологической среда. Анализ опубликованных работ по вопросам картографирования позволяет говорить о том, что этот метод уже широко развивается в геологических науках и перспективен в силу своей наглядности, информативной емкости и многофункциональности (А.И.Бурдэ, Е.М.Заболоцкий, Б.С.Соколов и др.).

Вопросам картографирования изменений геологической среды посвящены работы Г.А.Голодковской, Ф.В.Котлова, М.М.Максимова, А.Л. Рагозина, Б.Т.Трофимова, П.В.Царева, И.М.Цыпиной, М.ВЛуринова, А.Л.Шеко и др.

Этот метод позволяет не только дать комплексную оценку природной и экологической обстановки, но и выявить тенденции ее изменения, которые необходимо учитывать при хозяйственном освоении и градостроительной деятельности для нормального жизнеобеспечения населения. В частности, гидрогеологическое картографирование играет самостоятельную роль при изучении подземной гидросферы, и позволяет разрабатывать новые гипотетические представления о ней. Тенденция расширения метода гидрогеологического картографирования и перспективность его использования связаны с развитием его функциональных особенностей: а) информационной - по созданию фактологической базы гидрогеологии с помощью новых автоматизированных методов; б) гносеологической - концептуальное картографическое изучение подземной гидросферы; в) практической - создание базовой основы для обоснования и решения задач, связанных с хозяйственным освоением территорий и природных ресурсов; прогнозом экологических последствий.

Гидрогеологическое картографирование логично развивается по двум взаимосвязанным направлениям: картографирование естественного состояния подземной гидросферы и ее изменений под действием техногенных нагрузок. Этим вопросам посвящены многочисленные работы И.Е.Гармонова, В.И.Духаниной, И.К.Зайцева, Б.И.Куделина, A.B. Лебедева, Б.Ф.Мавряцкого, Н.А.Маринова, М.Р.Никитина, А.Н.Семиха-това, Я.Л.Сыроквашиной, И.Н.Толстихина, С.М.Фотиева, Н.М.Фролова и др., а также Б.И.Архангельского, Б.Е.Антыпко, Б.А.Бабкина, В.А.

1рона, А.П.Белоусовой, С.С.Бондаренко, Г.С.Вартаняна, М.С.Гали-ша, В.М.Гольдберга, Д.Г.Гонсиоровского, Э.А.Зальцберга, И.С.Зек-;ра, Д.М.Каца, В.Н.Кладовщикова, В.С.Ковалевского, А.А.Коноплян-зва, Р.Г.Корневой, В.А.Коробейникова, М.С.Орлова, Б.Н.Островско->, Л.А.Островского, Д.И.Пересунько, К.Е.Питьевой, В.И.Просенкова, ,В.Роговской, А.В.Садова, С.М.Семенова, С.Е.Суходольского, Ю.Б.

злидзе, Р.К.Шахновой, В.М.Швеца, М.А.Шинкаревского, Л.С.Язвина др.

Метод гидрогеологического картографирования подземной гидро-эеры достаточно широко применяется для решения различных практи-;ских и теоретических гидрогеологических задач при оценке запа->в, загрязненности и защищенности подземных вод, мелиоративных гагнозах, однако для целей изучения региональной оценки подтоп-!ния застроенных территорий и оценки опасности процесса этот ме->д не применялся, хотя объективность и преимущества его очевидны.

Для региональной оценки подтопления в середине 70-х - 80-х гг. С.Дзекцером, З.П.Гавшиной, С.М.Казеиновым и др. были разработаны >инциш инженерно-геологического районирования территорий по по-¡нциальной подтопляемости и составлены карты территории России ::10000000), Украинского Полесья (1:1000000), Казахстана ::2500000, 1:500000), которые были первой попыткой оценки подтоп-;ния в региональном масштабе и выполнили свою задачу на период : создания. Однако для решения необходимых в настоящее время гид-теологических и- экологических задач, связанных с оценкой опаснос-[ развития подтопления, использовать эти принципы инженерно-геоло-гческого районирования, вследствие недостаточной их гидрогеологи-¡ской обоснованности, нецелесообразно. Для современного обоснова-ея региональных СИЗ они также недостаточны, поскольку уже не отдают новшл требованиям к обоснованию предпроектной градострои-¡льной документации и основным направлениям градостроительной де-'ельности, изложенным в Законе РФ "Об основах градостроительства Российской Федерации" 1992 г.

В качестве гидрогеологической основы региональной оценки раз-[тия подтопления, по-нашему мнению, кроме гидрогеологических карт, бактеризующих естественное состояние подземной гидросферы, сле-гет такие использовать гидрогеологические модели регионов и моде! гидролитосферы территорий городских агломераций, предназначена для прогнозного обеспечения природоохранных мероприятий. Мето-гка составления таких моделей и кошсретные примеры их реализации введены в работах Б.В.Боревского, И.К.Гавич, Л.К.Гохберга, Ю.О.

Зеегофера, Д.И.Ефремова, И.И.Крашина, В.А.Коробейкова, И.С.Паш-ковского, Л.С.Язвина и др.

При детальных исследованиях развития подтопления в 1980-86 и О.В.Слинко, А.Н.Койдой, Ю.Б.Челидзе и др. разработаны принципы крупномасштабного и детального (1:25000, 1:10000 - 1:5000) гидрогеологического районирования городских территорий по особенностям режима подземных вод и составлены комплекты карт для города, отражающие сложные гидродинамические условия и ьлияние техногенных нагрузок. Такие подхода к изучению процесса и создании карт согласуются с новыми требованиями к обоснованию предцроектной градостроительной документации и могут быть использованы и в дальнейшем при инженерно-гидрогеологическом обосновании детальных СИЗ.

2. ШШтО-ГИДГОГЕОЛОПИЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МРТОГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОДТОПЛЕНИЯ

Для современного обоснования СИЗ от подтопления впервые предложен комплексный метод исследования процесса - метод гидрогеологи ческого картографирования подтопления. Причем подтопление в этом случае предлагается рассматривать как техногенный гидрогеологический процесс, развивающийся в сложных природно-техногенных системах, изучение которых необходимо проводить как на региональном, так и локальном уровнях. Этот метод позволяет не только создать пространственную образно-знаковую гидрогеологическую.модель процес са, но и оценить опасность его развития как в регионах так и на конкретных застроенных территориях и решать на этой основе различные практические и теоретические задачи.

Для создания таких моделей особое внимание следует уделять их инженерно-гидрогеологическому обоснованию, потому что такой подход позволяет подучить достоверную оценку реальной гидрогеологической ситуации на изучаемой территории, для наиболее эффективного решения задач СИЗ.

В связи с этим предложен необходимый состав исходных данных (региональных и локальных) по природным условиям и техногенным факторам (табл.1) и разработана типизация основных техногенных факторов по характеру воздействия инженерно-строительной и хозяйственной деятельности на природную среду, позволяющие оценить реальную гидрогеологическую обстановку и выявить специфику развития подтопления и ухудшения экологической ситуации как на конкретных застроенных территориях, так и в регионах.

Впервые для территории России составлен каталог и карта в мае-

- ir -

Необходимый состав походных данных по природным условиям и техногенным факторам для оценки развития подтопления

Региональный уровень (м-б 1:500000 - 1:100000)

- Локальный уровень (м-б 1:50000 - 1:10000)

Характеристика климатических условий и отдсль-метеорологичвских данных (по справочным матв-гам),

¡ведения об экстремальных значениях мстеороло-¡ских характеристик и их вероятностная оценка.

I. Расчетные метеорологические характеристики на основании обработки данных по репрезентативным метеостанциям с длкт&яьнын периодом наблюдений.

Характеристика ландшафта (растительность, и, рельеф; оценка дреяированности террито-

2. Характеристика ландшафта (растительность, почвы, рельеф; оценка дренированности территории).

арактеристика водных объектов: водосбор реки озера, водохранилище, заболоченные территории. >ъкие закономерности гидрогеологического р ежи-сведения об экстремальных значениях гидроло-!ских характеристик к их вероятностная оценка 'птурех водосборной площадки, 'аспространение основных опасных'гидрометеоро-;ческих пропессов, руслоеых процессов и харак-ютика их. основных параметров с оценкой ущор-

Херечень существующих и планируемых водохозяй-нных мероприятий на водных объектах.

3. Характеристика водного объекта. Выбор репрезентативных постов, расчетных и птюгнозних гидрологических характеристик, построение гидрографа; характеристика водного баланса объекта.

Характеристика опасности гидрометеоролога ее -ких и руслсвсх процессов, с учетом существующей я намечаемой водохозяйственной деятельности (по количественным критериям оценки опасности и риска).

.арактеристика стратиграфо-генетической толщи :нх пород до кровли регионального водоудора. лнконерио-геологическое районирование.

4. Описание толщл отложений"'с ■характеристикой генетических типов и ¿орг.т рсльс^п; ^пико-мехэпические свойства пород в каждом шп;снерно-геоло-гическом злотые.

■идрогоо логическая стратификация -в пределах спиов грунтовых и напорных вод, выделение ейново-речннх водообмекных литосистем с обо-апием их границ (в плане и разрезе) иаг осно-■идрогеологического районирования территорий, 'егиональная оценка фильтрационных свойств д и основных составляющих водного баланса, арактеристика общих закономерностей режима товых вод.

5. Количественная характеристика параметров элементов водообменных литосистем: зола аэрации, водоносный горизонт, водоупоры, подземные водоразделы.

Расчет основных элементов водного баланса; выбор расчетных гидрогеологических параметров и граничных условий (внутренних и внеших гидродинамических танина).

Районирование территории по режиму грунтовых вод.

арактеристика распространения опасных природ-и пшролно-техногенных процессов, оценка сте-их опасности на качественном уровне.

6. Расчет прогнозных характеристик опасных процессов на территориях городских агломераций, промышленных узлов и населенных пунктов.

арактеристика техногенных факторов, обуслов-юитх региональные' изменения гидрогеслогичес-и инженерно-геологических условий, лрты техногенной нагрузки в контурах водооб-ъх литосистем с основными источниками и ареа-загрязнений.

7. Характеристика техногенных факторов, обусловливающих изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий на территориях городских агломераций, промышленных углов к отдельных населенных пунктов.

Карты риска хозяйственного освоения территории на основе прогнозных оценок развития природьнх, природко-тэхногенных процессов и экологической опасности (химическое и радиоактивное загрязнение подземных и поверхностных вод, грунтов).

еглочальный экологический паспорт террито-

8. Экологический паспорт городской территории, пром. узла.

омплекз региональных геофильтрациошшх моде-для прогнозных оценок и обоснования защиты.

9. Отдельные (для города, прогл.у?ла) гоофильтра-ционные модели яуя выполнения прогнозов и обоснования эашгь.

штабе 1:5000000 подтапливаемых населенных пунктов, расположенных вне области распространения многолетнемерзлых пород. Они отражают фактическую информацию по особенностям подтопления 2013 застроенных территорий, учитывающую: природные условия; региональные и локальные техногенные нагрузки; существующую и прогнозируемую инженерную защиту и ее стоимость, изменения гидрогеологических услови; и пораженных подтоплением площадей в разные периоды времени.

На основе изучения и систематизации фактических опубликованных и фондовых, в т.ч. анкетных материалов, характеризующих npnpoj ные условия и закономерности изменения их под влиянием техногенныз факторов подтопления, разработаны принципы гидрогеологического pai онирования территорий по особенностям режима подземных вод, опред< ляющим специфику развития подтопления как на региональном, так и локальном уровнях. На региональном уровне исследований использованы подходы к районированию территории СССР по условиям формирования естественного режима подземных вод: гидрогеологическим зонам соответствуют типы естественного режима (по В.С.Ковалевскому, A.A. Коноплянцеву, С.М.Семенову), подзонам - подтипы режима (по Б.А.Бас кину). На локальном уровне исследовании использованы подходы к гид рогеологическому районированию городских территорий, разработанные О.В.Слинко, А.Н.Койдой, Ю.Б.Челидзе и др.

На основе анализа фактических данных выявлено, что подтопление носит особенно угрожающий характер на застроенных территориях европейской части России. Потому природно-техногенные условия, окг зывающие влияние на развитие процесса, рассмотрены наш на примере детальных исследований изменения гидрогеологических условий городов и регионов, расположенных именно на этой территории. В пределах выделенных по подтипам естественного режима подземных вод гидрогеологических подзон охарактеризованы климатические, геоморфологические, гидрологические, инженерно-геологические, гидрогеологические условия и выделены гидрогеологические области, отличающиеся •степенью дренированности, преимущественным распространением пород определенного состава и генезиса, условиями питания и разгрузки подземных вод. В этих областях проанализированы данные по оценке изменения гидрогеологических условий всех подтопленных городов и других населенных пунктов. На основе этого анализа выявлены главные особенности гидрогеологических условий, определяющие развитие пбдтопления: распределение осадков и испаряемости; степень•увлажнения и дренированности территорий; глубина залегания УГВ, мощност литологический состав зоны аэрации и водовмещазощих пород, их рас-

пространение; взаимосвязь первых и вторых от поверхности водоносных горизонтов и поверхностных вод; глубина залегания и распространение водоупоров; условия питания и разгрузки подземных и поверхностных вод; особенности их режима. Бее многообразие этих условий сведено к типовым гидрогеологическим разрезам, определяющим типовые схемы развития подтопления на городских территориях, расположенных в различных регионах европейской части России.

Поскольку возникновение и развитие подтопления в разных при-родно-техногенных условиях происходит по-разному, то все многообразие их при обзорном рассмотрении процесса схематизировано и предложено выделять по режиму, условиям развития и характеру распространения подземных вод две принципиально различные гидрогеологические схемы развития подтопления на застроенных территориях. Установлено, что подтопление на них во всех случаях возникает под действием техногенной нагрузки, при этом:

- по СХЕМЕ I оно развивается вследствие подъема уровня перво-вого от поверхности безнапорюго водоносного горизонта, который испытывает существенные сезонные и многолетние колебания на территориях, где уровни подземных вод расположены на глубине до 10-15 м;

- по СХЕМЕ 2 подтопление развивается вследствие увлажнения грунтов зоны аэрации и (или) формирования нового техногенного водоносного горизонта с подъемом его уровня на территориях, где подземные воды имеют спорадическое распространение или вовсе отсутствуют до кровли подстилающего водоупора, либо уровень- первого от поверхности водоносного горизонта залегает на глубине более 10-15 м.

Показано, что принципиальные различия в развитии подтопления предопределяют специфику и методическую направленность изысканий, обусловливающую оценку и прогноз изменений гидрогеологических условий для обоснования проектных решении в составе СИЗ. При развитии подтоплен^ш по СХЕМЕ Г необходим прогноз естественных колебаний УГВ с оценкой максимальных амплитуд сезонного и многолетнего подъема уровней различной обеспеченности; по СХЕМЕ 2 - прогноз формирования техногенного водоносного горизонта и подъема его уровня.

Помимо этого, дая всестороннего обоснования картографических моделей подтопления масштаба мельче 1:100000, рекомендован состав необходимой исходной информации и разработаны: прпнципы и метода отображения техногенных нагрузок, позволяющие учитывать влияние как региональных, так и локальных техногенных факторов подтопления, Региональные предлагается отображать ареалами ж контурами, разделяющими типы нагрузок по интенсивности, зоны их влияния; а

локальные - внемасштабными знаками с помощью интегральных показателей, отражающих фактические и расчетные данные по опасности развития подтопления, поракенности застроенных территорий этим процессом и экономическому ущербу от него.

3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ОБЗОРНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПОДТОПЛЕНИЯ

Разработана методика гидрогеологических исследований подтопления территории России, впервые учитывающая региональные и локальные подходы к изучению процесса, основные положения которой сводятся к трем принципиально важным взаимосвязанным методическим приемам: I) выбор исходной информации, 2) создание картографической модели подтопления и 3) изучение этой модели с целью выбора стратегии и тактики инженерной защиты от подтопления в России.

Предложен комплекс исследований (см.рис.), цель которых - получение исходной информации (региональной и локальной) по природным условиям и техногенным факторам, необходимой для всестороннего обоснования и создания такой гидрогеологической картографической модели подтопления территории России, которая послужила бы достоверной основой для картографирования и дальнейших исследований отдельных регионов России в более крупных масштабах.

Разработаны методические приемы создания.обзорной картографической модели подтопления территории России, впервые учитывающие оценку особенностей развития процесса и его опасность в различных природно-техногенных условиях и основанные на принципах гидрогеологического районирования территорий с выбором критериев оценки опасности подтопления на застроенных территориях. Для оценки опасности развития процесса предложен интегральный показатель - коэффициент пораяенности территории подтоплением (Кд), равный отношению подтопленной площади к общей площади застройки. На основе ретроспективного анализа развития подтопления на 780 городских территориях России показано, что Кд характеризует обобщенную реакцию пригодно-техногенной системы на техногенное воздействие различной интенсивности, изменяющееся как по площади, так и во времени в границах застроенной территории. Потому оценивать опасность предлагается в зависимости от величины К^ по категориям: очень опасная (0,8« Кд^П, опасная (0,5« £^<0,8), слабоопасная (Кд^О.б).

Предложенное гидрогеологическое районирование территории России по условиям развития подтопления впервые учитывает как неоднородность региональных условий водообмена на фоне особенностей ее-

тественного режима подземных вод, так и локальные изменения гидрогеологических условий на конкретных подтапливаемых городских территориях. В основу выделения гидрогеологических зон и подзон положена пространственная неоднородность режима подземных вод, а в основу выделения гидрогеологических провинций - различия в условиях водообмена, определяемые сочетанием качественных и количественных показателей гидрологических, геоморфологических, геологических, гидрогеологических условий, которые в свою очередь определяют специфику развития подтопления в каждой провинции, а также принципиальную СХЕМУ развития процесса на застроенных и застраиваемых территориях.

Впервые создана обзорная картографическая-модель подтопления территории России в масштабе 1:5000000, состоящая из двух карт: "Карты подтопления территории России" и "Карты подтопленных населенных пунктов на территории России". Она отражает: а) особенности режима подземных вод в контурах гидрогеологических зон и подзон, естественное потенциальное питание в виде изолиний, позволяющих количественно оценить его среднегодовые и сезонные изменения и сопоставить с существующим или прогнозируемым техногенным инфиль-трационным питанием; б) неоднородность условий водообмена в гидрогеологических провинциях с указанием в каждой из них характеристик и особенностей обобщенного гидрогеологического разреза, определяющих специфику развития подтсплзнпя, а также категорию опасности его развития; в) техногенные нагрузки в виде подтопленных населенных пунктов, с указанием их площадной пораженности, орошаемых территорий; ареалов сосредоточения промышленных нагрузок разных категорий. Показано, что эта картографическая модель подтопления представляет собой гидрогеологическую модель водообмэнных процессов в системе "атмосфера - зона аэрации - грунтовые воды", учитывающую специфику развития подтопления и опасность его как на региональном, так и локальном уровнях в различных природно-техногенных условиях.

В процессе исследований установлено, что выбор основных направлений инженерной защиты зависит от условий развития процесса и оценки его опасности, что и предопределило необходимость разработки таких оценок для каждой из двух принципиально различных СХ31," развития подтопления в зависимости от сочетания природных условий и техногенных нагрузок (табл. 2, 3).

Показано, что исследование обзорной модели подтопления с целью выбора стратегии и тактики инженерной защиты в России должно

Оценка опасности развитая подтопления на территориях, где распространены первые от поверхности безнапорные водоносные горизонты с глубиной залегания уровня до' 10-15 и (на застроенных территориях подтопление развивается по СХЕМЕ I)

Природные ' условия, определявшие развитие подтопления

Характеристика условий развития подтопления по категориям опасности

слабоопасные ^<0,5

опасные. 0,5 <; ^<0,8

очень опасные 0,8 .-5, Кц « I

Физико-географические

Гидрологические

Геоморфологические

Геологические

Гидроди-номические

Осадки до 400 мм/год. Среднегодовая температура пород от 2 до 7°С. Ежегодно формируется слой сезонного промерзания пород.

Временные водотоки с пло-цадьп водосбора до 2000 кв. хм. Водотоки с регулирует

Водоемы и магистральные (сЬ-иалы с противофильтрацион-иой 'защитой.

Сильнодренированные территории - горные районы, эрозионные равнины со слабым развитие» чехла рыхлых отложений и широким распространением структурных форм рельефа. Величина вертикального расчленения рельефа. «osee 75 и.

1. Аллювиальные отложения пойм и надпойменных террас, представленные, преимущественно, песками с гравием и галькой. Водоупор на глубине более 10-15 и.

2. Треившоватые и закарсто-ванныч порода о коэффициентом водоотдачи 0,05ч), 005, перекрытые маломощным чех- ' лом (до 3-5 и) проницаемых покровных образований.

Фильтрационные свойства гидрогеологического разреза и положение водоупора обеспечивают боковой отток потока подземных вод за внешниз границы площадки (территории) с расходом, значительно превышающим естественный расход потока. Отсутствие внутренних и внешних непронщае--щос-гидродшащгаеских границ.

Осадки - 400-600 мм/год. Среднегодовая температура пород от 2 до 7°С. Ежегодно формируется слой сезонного промерзания пород.

Водотока с регулируемым стоком, с колебанием уровня более 2 к. Водохранилища с колебанием уровня до 3 н. с оереговыми защитными во-допонизительннми системами грина зоны подтопления о I кы). одоемы I магистральные каналы без проягаофильтраци-онной запиты (ширина зоны подтопления до I км).

Дренированные территории -полого-склонные возвышенности о широким распространением покровных образования, расчлененные террасированными долинами с глубиной эрозионного вреза 50-120 м. Величина вертикального расчленения рельефа 25-75 к.

1. Аллювиальные отложения пойм и надпойменных террас, в разрезе которых преобладает пески с прослоями супесей, суглинков и глин. Водоупор на глубине до 1015 м.

2. Песчано-глинистые породы (переслаивание глин, суглинков, супесей, песков). Водоупор на глубина более 10 м.

3. Слаботрещшоватые и за-карстованные породы с коэффициентом водоотдачи менее 0,005, перекрытые маломощным чехлом (до 3-5 м) слабопроницаемых покровных отложений.

Фильтрационные свойства гидрогеологического разреза и положение водоупора обеспечивают боковой отток потока подземных вод за внешние границы.площадки (территории) с расходом, не превышающим естественный расход потока при естественном литании выше среднегодовой нормы. Наличие внутренних и внешних непроницаемых гидродинамически границ.

Осадки - 600-800 им/год. Среднегодовая т емпература пород болео 7 С. Слой сезонного промерзания пород отсутствует.

Водотоки с нерегулируемым стоком и колебанием уровня более 2 м. Водохранилища с колебанием тлчлвня более Э и (1'*'г::'гг. зоны"подтопления до 1-5 км). Водоемы и магистральные каналы без противофильтроцион-ной зашиты (ширина зоны подтопления До 1-3 км).

Разводящая сеть каналов на массивах орошения.

Слабодрепированные территории (равнины и низменности), представляющие собой плоские и.. полого-волнистые аккумулятивные поверхности, расчлененные широкими (до 15-20 км) речными долинами. Величина вертикального расчленения рельефа до 25 м.

X. Песчано-глинистые породы (переслаивание глин, суглинков, супесей, песков). Водоупор на глубине до 10 м.

2. Моренные сутлинки.

3. Лессовидные сугллнкя (водоупор на глубине до 5-10 м).

4. Глины.

Фильтрационные свойства гидрогеологического разреза и положение водоупора обеспечивают боковой отток потока подземных вод за внешние границы площадки (территории) с расходов не превышали™ естественного расхода потока при среднегодовом естественном питании. Наличие внутренних и внешних непроницаемых гидродинамических границ.

Оценка опасности развития подтоплегош на территориях, где подземные вода таем спорадическое распространение или вовое отсутствуют до кровли подстилающего водоупора, либо уровень первого' от поверхности водоносного горизонта залегает на глубине более 10-15 м (на застроенных территориях подтопление развивается по СХЕМЕ 2)

Характеристика условие развития подтопления по категориям опасности

опасные 0,5 <; Кд < 0,8

очень опасные

0,8 ^Кдй!

Осадки от 300 до 500 т/год. С|Жжнэгодовая температура пород от 2 до

Ежегодно формируется слой сезонного промерзания пород.

Водотоки с регулируемым стоком, с колебанием уровня до г м. Водохранилища о колебанием уровня до 3 м, о береговыми защитными водопонфительннми системами. Система малых водохранилищ (без протяво-филътрационной защиты) сезонного наполнения в долинах и балках о временными водотоке™. Водоема и магистральные каналы оросительных систем сезонного наполнения о противофнльтрационной залитой. Сильнодренированные структурно-денудационные плато, сложенные палеогеновыми и неоген-четвертичными образованиями, расчлененные речной и овражно-балочнои сетью до глубины 200 м. Дренированные наклонные предгорные равнины, сложенные иеогея-четверигашми образованиями, расчлененные террасированными долинами, бал-каш до глубина 50-100 м.

Суглинки лессовидные, мосоюстыо до 510 м, подстилаемые гравийно-галечнико-выми, песчапыми породами. Местный или региональный водоупор - на глубине более 10-15 м.

Нижний проницаемый слой (коэффициент фильтрации пород более 5-10 м/сут) обусловливает возможность вертикального перетока подземных вод формирующегося техногенного водоносного горизонта в слабопроницаешх грунтах зоны аэрации. Скорость подъема уровня подземных вод определяется зависимостью между интенсивностью Енфильтрацнонного питания и интенсивностью инфильтрации в проницаемый слой.

Осадки более 500 мм/год. Среднегодовая температура пород более

Слой сезонного промерзания отсутствует.

Водотоки о кер^гулаууемым стоком, о колебанием уровня более 2 м. Водохранилища о колебанием уровня 3 и более метров. Водоемы и калалы комплексного водохозяйственного назначения постоянного наполнения. Магистральные и распределительные канала . оросительных систем без противофильтрационной заняты. |

Слабодренировашша аккумулятивные и эро-зионно-аккумулятивные равнины, расчлененные мелкой речной сетью, балками и оврагами, Обтаирные водораздельные пространства наклонных предгоршх раввин, сложенные неоген-четвертичными образованиями, расчлененные мелкой речной сетью, балками к оврагами до глубины 25-50 м.

1. Суглинки лессовидные моивоотыо до 30-50 м.

2. Моренные суглинки с линзами песков.

3. Глины различного генезиса.

Низкая проницаемость пород зоны аэрации не обеспечивает боковой отток и нисходящую фильтрацию подземных вод формирующегося техногенного водоносного горизонта за пределы пловадет застройки. Наличие внутренних и внешзпе гвдродияомячгокзх границ второго рода.

быть основано на: а) оценка реальной гидрогеологической ситуации изучаемой территории путем определения: основных условий водообмена, структуру и величины естественного потенциального питания, принципиальной СХЕМЫ развития подтопления,, региональных и локальных техногенных нагрузок; б) оценках опасности -ра-звятия подтопления по двум СХЕМА.М его развития- в различных природно-техногэиных обстановках, что позволяет:

- дать оценку опасности развития подтошшнйя на любой изучаемой территории;

- выявить регионы, наиболее пораженные подтоплением и нуждающиеся в первоочередной защите;

, - выявить основные' причины возникновения и развития подтопления;

- выбрать оснозныэ направления инженерной защиты, исследования и изыскания для ее обоснования, а также предложить ориентировочный состав первоочередных и защитных мероприятий от подтопления уже на предпроектных стадиях проектирования;

- выполнить ориентировочную оценку удорожания проектируемого строительства новых объектов народного хозяйства за счет необходимой инженерной защиты территорий по обобщенным технико—экономическим показателям.

Созданная картографическая модель подтопления территории России в масштабе 1:5000000 и результаты ее исследований реализованы в "Схеме инженерной 'защиты территории России от опасных геологических процессов".

На основании данной модели возможно принятие решений на федеральном или региональном уровнях по двум основным направлениям.

1. Для выбора регионов, наиболее пораженных подтоплением и требующих первоочередной защиты; .идя оценки целесообразности составления и соответствующего финансирования региональных СИЗ от подтопления.

2. Для оценки возможного удорожания строительства новых объектов ка стадии прецпроектной документации за счет необходимой инженерной защиты территорий, фактическая опасность развития подтопления ка которых еще не установлена.

Кроме того, эта модель монет служить основой для постановки исследований по оценке экологической опасности на загрязненных подтапливаемых территориях, развития и активизации других опасных при-родно-техногенных процессов, связанных с подтоплением.

4. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ДШ МЕЛКО- И СРВДЕШАСШТАЕНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ПОДТОПЛЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ КАЛМЫКИИ)

Разработана методика гидрогеологических исследований подтопления регионов России в масштабах 1:500000 - 1:100000.- Такой .диапазон масштабов принят нами на основе требований нормативов к стадиям проектно-планировочных работ, соответствующих региональным схемам инженерной защиты.

Картографирование в этих масштабах, по принятой нами классификации М.Р.Никитина,'относится к мелко- и среднемасштабному. Методика включает решение таких же основных задач, что и методика исследований для обоснования СИЗ Росси» (см.рис.). Но требования к решению этих задач различны, как различна и детальность исследований. Методика включает последовательную разработку следующих основных

сетодзческих положений: I) выбор конкретного состава исходной информации (региональной и локальной) по природным условиям и техногенным факторам, основанный на характеристике изученности региона з состоянии проблемы подтопления в нем; 2) создание картографической модели подтопления региона с оценкой опасности процесса; 3) изу-гение этой модели с целью конкретных рекомендаций по инженерной защите .

Разработаны общие методические подходы к оценке изученности цэироднкк условий и техногенных факторов, а также состояния проблеяв подтопления на территории любого региона Россииопределяющие зыбор исходной информации и заключающиеся в: а) выяснении общей гид-югеологичэской ситуации и состояния проблемы подтопления в изучаемом регионе на основе обзорной картографической модели подтопления 'эрритории России; 6) более подробном изучении его природно-техно-■енной обстановки на основе анализа предлагаемых материалов; в) ре-югкосцировочных обследованиях населенных пунктов, а иногда и спе-¡иальных дистанционных, геофизических и гидрогеологических асследо-¡аниях, с целью уточнения гидрогеологической обстановки, установле-:пя конкретных региональных и локальных техногенных факторов, сбо-:а данных для оценки ущерба от подтопления; г) составлении катало-юв и карт фактического штэриала.

Предложены общие методические подходы к созданию картографи-:еских'моделей подтопления, основанные на гидрогеологическом райо-ировании территории региона по условиям развития подтопления с бязательннм учетом особенностей режима подземных вод и оценкой пасности любой территории картографируемого региона пс выбранным ритериям. Предлагаемое гидрогеологическое районирование территорий о условиям развития подтопления заключается в последовательном введении в пределах гидрогеологических структурных элементов водооб-енных геосистем различных порядков, отличающихся друг от друга осо-енностями режима* подземных вод, определяющие специфику развития одтопленяя. В результате районирования зыделязотся гидрогеологичео-ие области и районы, а по необходимости и>более мелкие подразделе-ия.

Помимо таксонов гидрогеологического районирования на картогра-ичэских моделях подтопления должны быть отражены региональные тех-огеннке нагрузки и зоны их влияния с указанием количественных характеристик, вса подтопленные населенные пункты с указанием площадей пораженности поцтопленвем; территории уже подтопленные и забо-оченнкё с указанием глубины залегания уровня.

Необходимо отметить, что для каждого региона необходим индивидуальный подход к гидрогеологическим исследованиям при общей методической их направленности.

Учитывая, что картографическая модель подтопления является эвристической и носит в значительной степени эмпирический характер, формируется часто в условиях недостаточной информации, в правильном выборе индивидуальных подходов к инженерно-гидрогеологическому обоснованию картографической модели и ее созданию и заключается успех картографирования подтопления для обоснования региональных СИЗ -получение эффективных результатов, снижающих (или вовсе снимающих) проблему подтопления в регионе. В правильном определении индивидуальных подходов к выбору исходной информации и интерпретации ее большое значение имеют как теоретическая подготовка гидрогеолога, так и.его профессиональная интуиция, основанная на комплексе знаний и-практическом опыте исследователя. Основная задача исследований -"получение информации, позволяющей обосновать модель подтопления и оценить опасность развития процесса, требует для кавдого региона, учитывая его специфику, разработки индивидуальных схем гидрогеологического районирования на базе общеметодических рекомендаций. В этом случае районирование по условиям развития подтопленш для каждого региона является научно-методической задачей.

В процессе гидрогеологических исследований для мелкомасштабно" го (1:500000) картографирования подтопления территории Калмыкии, к< торая является "зоной экологического бедствия":

- -установлена слабая гидрогеологическая изученность территори] показано, что подтоплением охвачен практически весь регион;

- по данным рекогносцировочного обследования, специальных гидрогеологических и дистанционных исследований составлен "Каталог подтопленных населенных пунктов Калмыкии", включающий данные по пр: родным условиям и техногенным ¿¡¡акторам, определяющим особенности подтопления, и впервые оцененному экономическому ущербу по 52 застроенным территориям; установлено, что процесс подтопления носит прогрессирующий характер, а экономический ущерб от него только по' этим насаленным пунктам в 1991 г. составил 272 шн.руб.; предложен конкретный перечень'других исходных материалов регионального и локального, уровней, необходимый для обоснования и создания картографической модели подтопления территории Калмыкии;

- выполнено гидрогеологическое районирование территории по ус ловиям развития подтопления, в результате которого в пределах Прикаспийского, Ергенинского и Восточно-Предкавказского артезианских

ассейяов выделено 6 областей и 13 районов, отличающихся друг от руга особенностями режима подземных вод, определяемыми условиями характером водообмена;

- особое внимание уделено техногенным факторам как региональ-ым, так и локальным. Региональные - магистральные каналы, водохра-илнща и орошаемые массивы оросительных систем; локальные - сели-ебное и промышленное строительство и эксплуатация этих территорий, оздание мелких искусственных водоемов и водотоков. На территории алмыкии наглядно проявляется тот факт, как негативные последствия ехногенного воздействия на гидросферу, накапливаясь•от детального

локапьному уровню и далее, при нарастании нагрузки, приобретают егиональный характер. При этом, сформировавшиеся- региональные из-внения гидросферы воздействуют; в свою очередь, на локальные, уси-ивая их. Выполнена типизация и схематизация региональных и локаль-ых техногенных факторов в разных гидрогеологических областях и айонах, позволяющие выявить как ориентировочные значения состав-здвдх водного баланса на застроенных территориях дая оценки опас-зсти развития подтопления, так и способы -отображения техногенных агрузок на картографической модели;

- разработаны критерии оценки опасности развития подтопления 1 застроенных территориях, учитывающие не только площадную пора-знкость подтоплением, но и экономический ущерб, нанесенный этим роцессом; оценена опасность развития подтопления в кавдом гидро-эологическом районе. Полученные данные по оценке экономического дерба по населенным пунктам хорошо согласуются с данными по пло-даой пораженности их подтоплением. Так для застроенных террито-ш с пораженносгью от 80 до 100% их площадей (0,8« Кд « 1) ущерб эставляет 50-100 и более тыс.руб. на I га подтопленной площади

) ценах 1990 г.); дая территорий, где Кд от 0,5 до 0,8 ущерб сос-1вил менее 50 тыс.руб. на I га, что лишний раз подтверждает объ~ ;тивность выбракных критериев опасности.

. Впервые создана гидрогеологическая картографическая модель с цепкой опасности подтопления территории Калмыкии в масштабе 500000, представляющая собой комплексную модель водообменных пропсов, учитывающих существующие техногенные нагрузки в системе .тмосфера— зона аэрации - грунтовые воды".

В процессе исследований подтопления на территории Калмыкии явлены 52 населенных пункта, нуждающихся в первоочередной защите подтспления, определены' основные причины возникновения и разви-я в них процесса, рекомендован конкретный состав первоочередных

предупредительных и защитных мероприятий. Основные причины подтопления как для насоленных пунктов, так и для региона в целом - интенсивная техногенная инфильтрация в слабопроницаемые грунты при сравнительно близких или выходящих на поверхность водоупорах и слабой дрвнированности территорий. Необходимость инженерной защиты определена на основе оценок опасности подтопления, а выбор конкретных мероприятий по защите и их очередность для указанных населенных пунктов определены как в зависимости от пораженности территории подтоплением, так и от оценок экономического ущерба.

Результаты исследований подтопления на территории Калмыкии -- картографическая модель в масштабе 1:500000, каталог 52 подтопленных населенных пунктов и рекомендации по защите, - реализованы в "Схема инженерной защиты территории Калмыкии от опасных геологических процессов", где они послужили ее инженерно-гидрогеологическим обоснованием.

ВЫВОДЫ

На основе анализа огромного опубликованного и фондового фактического материала, а также на основе собственных работ и теоретических. исследований, сделаны следующие выводы.

I- Установлено, что метод картографирования изменений геологической среды (в частности, подземной гидросферы) в последние годы интенсивно развивается и уже широко применяется в геологических науках, тем не менее метод гидрогеологического картографирования изменений подземной гидросферы для региональной- оценки подтопления использовался недостаточно, хотя он весьма перспективен а необходи для решения задач, нуждающихся в достоверной оценке развития и воз пшсновения процесса подтопления как на отдельных застроенных терри ториях, так и в регионах.

2. Подтопление предложено рассматривать как техногенный гидро гоологичебквй процесс, развивающийся в сложных нриродно-техногенны системах. Изучение его должно основываться на принципах гвдрогеоло тичэской оценки территорий с помощью разработанной типизации-и схе штпзации как природных условий, так и техногенных факторов на региональном и локальном уровнях.

3. Предложена единая методикугидрогеологических исследований для обоснования схем инженерной защиты от подтопления, включающая последовательную разработку основных методических положений:

- инженерно-гидрогеологическое обоснование картографических моделей подтоашнкя;

- создание картографической модели подтопления с оценкой опас-ости процесса;

- исследование этой модели с цельи выбора основных направле-ий инженерной защиты и конкретных рекомендаций по защите от под-опления.

4. Разработаны общие методические приемы инженерно-гидрогеоло-ического обоснования картографических моделей подтопления, впер-ые учитывающие особенности развития процесса как на региональном, ак и локальном уровнях и состояние из следующих взаимосвязанных тапов:

выполнение комплекса исследований, цель которых — выбор исходной нформации по природным условиям и техногенным факторам, позволяю-ей наиболее полно учесть особенности развития подтопления, а так-е составить каталоги и карты фактического материала: а) для обзопой модели составлен каталог 2013 подтопленных насаленных.пунктов оссии и карта в масштабе 1:5000000; б) для .¡мелкомасштабной - ката-ог 52 населенных пунктов Калмыкии;

разработка принципов гидрогеологического районирования территорий о условиям развития подтопления, учитывающим неоднородность усло-ий водообмена и особенности режима подземных вод: а) на обзорной одели выделены гидрогеологические зоны и подзоны по типам и подти-ам естественного режима подземных вод, а также гидрогеологические ровинции по различию региональных условий водообмена; многообразие словий подтопления схематизировано и предложено различать по режи-у, условиям развития, и характеру распространения подземных вод две ринципиальные гидрогеологические СХЕМЫ развития процесса, которые озволяют дифференцировано оценить опасность и выявить основные при-ины подтопления; б) на мелкомасштабной модели - предлагается выде-ять гидрогеологические 'области и районы как водообменнне геосисте-и различных порядков, отличающиеся особенностями режима подземных од, которые определяются условиями и характером водообмена в разлл-ных типах гидрогеологических разрезов;

выбор критериев оценки опасности развития подтопления и обоснована переноса этой интегральной информации на картографическую мо-ель: а) для обзорной модели - этот выбор основан на ретроспектив-ом анализе данных по особенностям развития подтопления на многочис-енных застроенных территориях. Предложено опасность оценивать ин-эгралышм показателем - коэффициентом пораженности застроенных тер-иторий подтоплением по трем категориям: очень опасные, опасные, лабоопасные; б) для мелкомасштабной - оценивать опасность предлага-

ется по тем же категориям, но с обязательным учетом экономическое ущерба от подтопления на конкретных застроенных территориях.

5. Разработаны методические приемы создания картографических моделей подтопления, учитывающие региональные и локальные подходы к ее инженерно-гидрогеологическому обоснованию. Впервые созданы такие "модели подтопления территории России в масштабе 1:5000000 и Калмыкии в масштабе 1:500000, которые представляют собой гидрогеологические модели водообменных процессов в системе "атмосфера -зона аэрации - грунтовые воды", учитывающие специфику развития подтопления и его опасность: а) обзорная модель отражает - особенности естественного режима подземных вод (закономерности питания

в годовом цикле, структуру и пространственное распределение•естес! венного потенциального питания); гидрогеологические условия развития подтопления (сочетание различных условий водообмена, определяющих специфику и опасность развития процесса); техногенные натру: ки (их распространение и интенсивность); б) мелкомасштабная моделт тоже отражает природно-техногенную обстановку и учитывает особеннс сти не только естественного, но и техногенно-измененного' режима Подземных вод.

6. Разработаны методические приемы исследования картографичес ких моделей подтопления, позволяющие оценить реальную гидрогеолои ческую,ситуацию изучаемой территории и на этой основе выявить, специфику развития подтопления и его причины, оценить опасность процесса, обосновать необходимость инженерной защиты, а также выбрать ее стратегию и тактику: а) при обзорном - выбираются регионы, наиболее пораженные подтоплением и нуждающиеся в первоочередной защите, предлагаются ее основные направления по принципиальным СХЕМАМ развития процесса, определяется состав и ориентировочная стоимоси защиты .по'обобщенным технико-экономическим показателям; б) при мел комаоштабном - выбираются конкретные населенные пункты, наиболее пораженные подтоплением и нуждающиеся в первоочередной защите, рекомендуется конкретный состав предупредительных и защитных меропр! ятий, позволяющий обеспечить нормальную эксплуатацию территорий и улучшение экологической обстановки.

• СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рекомендации по инженерно-гидрогеологическому обоснованию защит него дренажа территорий, подтапливаемых подземными водами, М.: Стройиздат, 1985. 88 с. (соавторы Г.А.Разумов, В.В.Бондаренко).

2. Рекомендации по выбору гидрогеологических параметров для обоснс вания способа дренирования подтопленных городских территорий. М.:

тройиздат, 1986. 56 с. (соавторы Г.А.Разумов, В.В.Бондаренко, .В.Перцовский).

. Выбор исследуемой зоны геологического разреза при гидрогеологи— веком обосновании залитного дренажа подтопленных территорий. В сб.: опросы методики оценки и прогноза изменения гидрогеологической об-гановки под влиянием техногенеза.. М.: Стройиздат, 1986. с.36-45 зоавторы Г.А.Разумов, В,В.Перцовский).

. Гидрогеологические расчетные схема защитного дренажа городских эрриторий. В сб.: Вопросы инженерно-гидрогеологических исследований i застраиваемых территориях. М.: Стройиздат, 1987. с.9-13 (соавтор .А.Разумов).

, 0 нормативной базе гидрогеологических- исследований в инженерных ¡исканиях дая строительства и защиты территорий от подтопления. // гженерная геология, 1992; № I, с.90-96 (соавтор О.В.Слинко).

Методика составления региональных схем инженерной защиты террито-й России, находящихся в зоне радиоактивного загрязнения. // Проек-рованке и инженерные изыскания. 1992, Л 2, с.23-24 (соавторы В.Слинко, В.М.Пантелеев, О.Н.Возжеиников в др.). Картографирование подтопления дая обоснования защитных гарспршг— й на различных стадиях проектирования. Тезисы докл.2Э-& Кзидуна-дннй геологический конгресс, Киото, 24 авг.-О езнт., 1992 г. 3. Киото, 1992. с.861 (соавтор О.В.Слинко). Проблема подтопления на территории России и возможные пути, ее шения // Геоэкология, 1993. ft I, с.43-60 (соавтор О.В.Слинко). Инженерно-гидрогеологическое' обоснование запиты территорий насэ-шшх пунктов Калмыкии от подтопления // Геоэкология, 1993, В 3, 37-43 (соавторы О.В.Слинко, А.Я.Ратиев).

. Методика оценки экологической опасности в регионах Россия при зработке комплексного обоснования инженерной заняты территорий от исннх природно-техногенных процессов. В сб.: Экологический монвто~ зг в условиям радиационного и химического загрязнения севд нашей )дн. Тезисы докл. Всероссийской конференции. Чалябинсг. IS9S. i5-36 (соавтор О.В.Слинко),

, Типизация природных условий территории России по степени опао-:та подтопления и концепция ее инженерной запиты // Геология и шедка, 1994, № 2, с.95-100 (соавтор О.В.Сяинео).

О разработке комплексного обоснования генеральная: сасем внжзннрной-итн территорий с учетом их радиоактивного и химического загрязнэ-t // Геология и разведка, 1995, 5 2, С.107-П4 (соавтор О.В.Сяингго) Картографирование подтопяения территорий дая шжэнврно-згидро-. логического обоснования схем инженерной заизтаи // ГЬолашш и ведка, 1995, №3, С.105-П1 (соавтор. О.В.Сязгеко). -