Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Парагенезис карст - подтопление

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Парагенезис карст - подтопление"

И8 ОД

Г'"- : •

1 ' ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК АН УКРАИНЫ

На правах рукописи ДУБЛЯНСКАЯ ГАЛИНА НИКОЛАЕВНА

ПАРАГЕНЕЗИС КАРСТ — ПОДТОПЛЕНИЕ

04.00.07 — инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогическнх наук

КИЕВ - 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена на кафедре инженерной экологии Крымского института природоохранного и курортного строительства.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор БАЕР РОБЕРТ АЛЕКСАНДРОВИЧ; доктор геолого-минералогических паук КОФФ ГРИГОРИИ ЛЬВОВИЧ; доктор геолого-минералогических паук РУДЬКО ГЕОРГИИ ИЛЬИЧ.

Ведущая организация: кафедра инженерной геологии и гидрогеологии

Одесского государственного университета имени И. И. Мечникова.

Защита диссертации состоится « » Ч4^" .... 1994 г-

в . ,\С- • часов на заседании специализированного ученого совета Д 016-54.02 Института геологических наук АН Украины (202054, Кпсв-54, ул. Чкалова, Еб-б).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологических паук АН Украины (252054, Кпсв-54, ул. Чкалова, 55-6).

Автореферат разослан « V Ау-К^ . . 190-1 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета

н. С. огняник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы» Карст и подтопление относятся к числу наиболее' распространенных площадных инженерно-геологических процессов (Сергее?, 1979; Проблемы..., 1968). По имеющимся оценкам карст развит более чем на ЗОЙ площади б. СССР. До 1СЙ возводимых здесь зданий и сооружений выходят из строя вследствие воздействия на них карстовых деформаций. В 60-г90гг. карстовые аварии и катастрофы стали возникать на территориях, не относимых к закарстованным, или при глубине залегания карстузощихся пород, считавшейся безопасной. Самые яркие примеры - карстовые аварии в Москве и Самаре, катастрофа на калийном руднике в Березниках, осложнение инженерно-геологической ситуации на Ровенской АХ. Столь- же широко распространены процессы, обусловленные повышением уровня подземных вод и обводнением грунтов. Это приводит к подтоплению территорий, особенно ярко; выраженному в городах, на орошаемых массивах, в зонах влияния водохранилищ и пр.

До последнего времени карст и подтопление, рассматривались изолированно друг от друга, даже если проявлялись на одной территории.Между тем,.борьба с одним из этих процессов зачастую приводила к активизации другого, и, как следствие, к общему ухудшению геоэкологической ситуации и значительному увеличению- материальных затрат. Исключение-подобных нежелательных последствий в техногенно осваиваемых районах возможно только при грамотном управлении геологической средой на основе теоретического обоснования закономерностей формирования, распространения и взаимодействия, карста и подтопления. Именно поэтому" автор выдвинул на семинарах "Проблемы гидрогеологии карста" (Пермь, 1964) и'"Проблемы.изучения и картирования подтопления территории Украины" (Симферополь, 1964) в качестве первоочередной проблему комплексного изучения парагенезиса карст-подтопление С 29,31 2.

Объектом исследований выбрана территория Украины, на которой карст и подтопление широко распространены и накоплен опыт их детального изучения (Шестопалов и др., 1966). В качестве регионов для сравнения использованы хорошо знакомые автору по многолетним научно-прикладным исследованиям подтопляемые закарстованные территории Урала, Приуралья и Подмосковья. •

Гель к задачи исследований. Целью исследований является разработка научно-теоретических и методологических основ оценки карстоопас-тости при подтоплении закарстованных территорий для совершенствования методов контроля и•управления7"' юс состоянием при хозяйственном эсвоении. Для ее достижения-решались следующие основные'задач!!: г '.-- разработка принципов. ввдеяения. и;картаро'вания: парагенезиса

карст-подтопление £ 44,45,55 1;

- типизация закарстованных территорий по условиям формирования парагенезиса карст-подтопление С 45,55 3;

- установление особенностей формирования и распространения парагенезиса •гарст-подтопление С 44,45,55,58,59 3;

- разработка системной модели взаимодействия карста и подтопления £48,50,62 3;

- обоснование особенностей взаимодействия в парагенезисе карст-под топление £ 51,52 Д;

. - разработка методов оценки карстоопасности территорий, и роли подтопления в ее формировании Г 45,47,61 1;

- апробация методов оценки карстоопасности в различных природных условиях и на территориях с разными ¿щами хозяйственной деятельности С 10,11,12,15,16-21,23-25,27-31,37-43,46,54,603. *

Общая методология исследований. Методологическая' основа исследований - .теоретические работы по проблемам карста, подтопления7 и охраны геологической среды. Особенность методики исследований - сочетание геологических, гидрологических, гидрогеологических, шатенерно-геоло-гических и карстологических методов.

Научная новизна результатов исследований определяется впервые вы-палненными: анализом основных условий и: факторов формирования парагенезиса карст-подтопление; разработкой научно-теоретических и методологических основ его выделения» картировало« и типизации; оценкой масштабов распространения парагенезиса и особенностей взаимодействия,1 разработкой метода балльной оценки карстоопасности при региональных и локальных игасенерно-геолоптаеских исследованиях подтопляемых закар-сто ванных территорий; выявлением роли подтопления в формировании карстоопасности; использованием научно-теоретических и методологических основ изучения парагенезиса для репения конкретных гидрогеологически: и инкенерно-геологических задач.

Исходные материалы и личны^ вклад автора. Основой диссертации пос> лу,кили материалы многолетних1966-1993 гг.) исследований карста и подтопления, выполненных автором или под его руководством в Пермском госуниверситете (ПТУ), Всесоюзном научно-исследовательском и проект-но-констружторском институте охраны окружапщей природной среда в ут льноя пдотжпетост (ЗШОСуголь), Институте минеральных ресурсов Мингео УССР (ИМ?), Крымском институте природоохранного и курортного строительства Министерства образования Украины (ЩПНС). С 1966 г. исследования проводились в рамках комплексной проблемы "Карст и пещеры Урала, их научное и народно-хозяйственное значение", с 1977 по 1963 гг. - в соответствии с постановлениями ШТ.№ 935 от 31.12.75

(задание 03 НТП 0.75.01 "Установить состав неорганизованного поверхностного стока и вынос примесей с территории промпредприятий горнодобывающей промышленности"); № 659 от 29.12.76 (задание 06 НТП 0.65.05 "Разработать прогноз изменений гидрогеологических и инженерно-геологических условий в районах деятельности'крупных предприятий горнодобывающей промышленности и представить в Госплан СССР и Госстрой 'СССР предложения по уменьшению их отрицательного воздействия на.геологическую среду"); ».81 от 31.(Б.81 (задание 01 "Разработать комплекс научно-технических мероприятий по максимальному предотвра- .. щению отрицательного воздействия деятельности предприятий горнодобы-" ващей промышленности на геологическую среду"); »'254 от 20.07.61 (задание 08.06 Д 1а "Разработать прогноз подтопления' отдельных городов Украинской СССР и провести районирование территории"по степени потенциальной подтопляемости с целью обоснования предупредительных ■■' мероприятий"); с 1964-1992 гг. - в соответствий с координационными планами комиссии по карсту и спелеологии Научного Совета: АН СССР по проблемам инженерной геологии и гидрогеологии (темы "Карст отдельных районов Европейской части СССР, закономерности его распространения и особенности развития" и ."Составление карты распространения карстую-щихся пород СССР). "В 1991-1992 гг. автор участвовал также в выполнений: теш "Оценка, опасности' карста и суффозии"^задания 2.3.6 ШИГБе-зопасность населения и народнохозяйственных объектов с учётом риска возникновения/природных.и. техногенных катастроф" (Москва) и проекта ^'299 Теология,; климат, гидрология",М- формирование карста" Международной геологической-координационной прог^аЙ^-НЩЖО (куратор проф. Дао-Кскян, Китай). . ''

Б заданиях 01,03 и 06 автор был научным руководителем, ответственным исполнителем и. координатором работ по'угольной промышленности ХСР;;в, задании Д 1а - ответственным исполнителем по. Крымской области, по тематике'Научного Совета - осуществлял методическое руководство и координацию работ восемнадцати организаций различных министерств и ведомств; непосредственно участвовал в разработке программ и методик проведения исследований, сборе, обобщении и анализе материалов, характеризующих условия и факторы развития карста и подтопления; организовывал опытные участки и проводил та. них полевые исследования; осу-цествлял расчеты по оценке подтопления; разрабатывал методику инже-черно-геологическоР оценки карстоопасности при подтоплении закарсто-ванных .территорий и осуществлял ее апробацию на различных объектах.

Фактические материалы для обоснования соответствующих научных по-пожений получены современными методами (полевые гидрологические, гид-

рогеологические, геофизические, карстологические исследования; режимные наблюдений за подземными водами, ИГЛ, деформацией зданий и сооружений; расчеты на ЭШ, математическое моделирование). Системный подход к решению поставленных задач« реализованный на различных уровнях исследований, и результата внедрения научных разработок на объектах с разными ввдалги хозяйственной деятельности подтверждапт достоверность бьдвинутых теоретических положений и выводов. В процессе работ исполь зовались материалы ПО ГлавКГУ Укргеология, Союзуглегеология, произвол ственных и.проектных организаций Госстроя УССР, Минмелиоводхоза СССР, ВСЕПШГЕО, Управлений- главного архитектора городов Симферополя и Севастополя, ПО "Кизелуголь" и ТУлеуголь", а также литературные источники. ч^Хл-Л ■'

Теоретические обобщения, методологические и методические научные разработки выполнены автором. Обработка полевых материалов* производство лабораторных исследований и расчетов, создание программ, внедрение методических разработок выполнялись в соавторстве, однако их-теоретико-методологическая часть тая»е пртидлеяит автору*

Основные защищаемые положения.

1, Парагенезис ¿¡2£ет-лодтагиеиие зоэнитает при совместаом_нахшйв; нии атих_Д£ух процессов ка_озной_тер£итопии. Объектом исследований при парагенезисе; выступает закарстовеяная территория, на которой под воздействием природнл шги природных и техНогенных факторов развивается подтопление. Обоснованиэобласти развития парагенезиса осуществляется путем составления и последовательного наложения карт распространения карстующихся пород, карстопроявлений и потенциальной подтоп-ляемости. На картах отодраяестся.первые от по&ерхности толщи карсту-ощихся пород разного литологического состава, толщи их переслаивания, толщи переслаивания карстуюцихся и некарстувщихся пород, прослои кар-стущкхся пород среди некарстувщихся; поверхностаые и подземные карстовые формы, зоны изменения свойств пород, водные объекты и отлсженю подтопленные,;периодически подтопляемые, потенциально подтопляемые и потенциально неподтопяяеыые территории. Распространение парагенезиса определяется границами подтопленных, периодически подтопляе&я« и потенциально подтопляемых площадей на закарстованных территориях. ' •

Такой подход позволил шервае для территории Украины составить ка] ты распространения карстующихся пород и парагенезиса карст-подтоплем в масштабе .1 гЮООООО, определить площади закарстованных территорий (396,15 тыс. кы^ или 65,6$) и развития парагенезиса (309,09 тыс. га,^ или 51,.

2. Типизация тэтгаэторий_па ^слоетлм^ортлгоо вания пасагенезиса касст-подтопление ¿снована_на комби5отовалии_1тсжа5таов_рэгионального

ка^стологаческого и типологического тжене^но-геол^птаеского^айоки-£0ваяия.Г1ри региональном карстологическом районировании выделение таксонов производится На основании структурно-тектонических (страна, провинция, область), структурно-тектонических и литолого-стратиграфи-ческкх (район), геоморфологических (подрайон, участок) критериев. При типологическом итенерно-геологическом районировании в пределах карстового таксона по соотношению литологических типов карста с типами карста по характеру перекрывающих отложений выделяются типы закарсто-ванных территорий. '

Такой подход позволил впервые выполнить карстологическое районирование Украины.в масштабе.1:1000000* инженерно-геологическую типизацию по условиям развития парагенезиса для разных ее территорий в масштабах от 1:200000 до 1:2000 и обосновать систему пунктов наблюдений за изучением взаимодействия в парагенезисе карст-подтопление.

3. Взаимоде£ствие_в_парагенезисе карст-Подтопление £аскЬывается_с_ домодью модели^ представдяюп^й^обо^^ сис-темуд_ реализуемую чевез .¿татический и два дишшческта_блоках и обда-зу»5Щта_тои_утовня организации.Влияние карста на подтопление проявляется только на гидродинамическом уровне и связано с большой изменчивостью фильтрационных свойств карстующихся пород и дискретностью их распространения в пространстве. Это обуславливает общую дренируюп$то роль карста, медленный и длительный подъем уровня грунтовых вод, меньшие амплитуды й темпы его подъема, развитие подтопления на склонах. Влияние подтопления на'карст проявляется на гидродинамическом, термодинамическом и физико-химическом уровнях и связано с увеличением объема и растворяющей способности карстовых вод. Это усиливает карстовые, суффозионно-карстовые, карстово-суффозионные процессы и вызывает общее снижение устойчивости закарстованных территорий.

4. Методика_оценки карстоопасности при подтоплении закарстованных те]эриторий_и_роли подтопления в активизации карета_пведусматоивает оаздельную_опенку природньк условий £азвития_карста, и его теэшогенноР активизации балльнш_методом_с_послелующм_опр»1]^лением степени карю-тоопасности по_пере1гоестной таблице-адатрипе. Четыре основных условия развития карста оцениваются.по ведущим факторам, техногенная активизация - по всем видам хозяйственной деятельности, роль подтопления -по сумме баллов, приходящихся на виды деятельности, вызывающие парагенезис, или по беличине дополнительной карстовой денудации.

Методика позволила впервые оценить карстоопасность разных регионов Украины и роль подтопления в активизации карста.

Практическое значение и внедрение. Результаты исследовани? внедрялись по.нескольким направлениям: ,

- научно-методические и методологические основы выделения и карп рования закарстованных территорий использованы восемнадцатью организациями различных министерств и ведомств при составлении региональи карт распространения карстуняцихся пород на территории бывшего СССР (масштаб 1:2500000);

- методика среднемасштабнОга картирования подтопления использова! при разработке "Методических указаний по составлений карт пообластнс го гидрогеологического районирования по степени подтопления.территорий (под влиянием естественных и¡ техногенных факторов) масштаба 1:200000; ■

- разномасштабные карты районирования территории Крыма по потеш? льной подтопляемости-использо ванн при разработке постоянно действу»! геодинаыичеекой модели Крша и обосновании режимной сети» созданной районах развития инженерно-геологических процессов на техногенно-ос1 енных закарстованных территориях (Крым,. Симферополь, Севастополь, ш ты и разрезы Подмосковного я Донецкого угольных бассейнов)^

- выявленные особенности взаимодействия в парагенезис® карст-подт пление использованы институтами угольной промшленнасти -при. оценке V прогнозе влияния угледобывающих- предприятий, на геологическую среду, также разработке научно-технических мероприятий по максимальному пре дотвращению это го влияниям

- модель взаимодг ?йтвж- карста - к подтопления в природао-техничес* системах разного уровня использована при разработке "Концепции и сис

• темы профессионально-экологкчасксго. образования", организации учебке го процесса, и составлении "Методических .указаний..по проведен®, экологических практик и написанию.раздела:"Охрана окружающей среды" дипломных работах студентов строительных: специальностей;

- результаты изучения парагенезиса карст-лодтошюние на конкретно объектах внедрены-в производственных ».проектных.организациях Гбсст| Минмелиоводхлза, Минжилкоммунхоза, Мингео УССР, Мингео СССР, Минугле прома СССР, АН СССР, в том-числе: УкрКомыунНИИпроекте г .Харькова (с? ма размещения, сооружений- по. ликвидации- лодтоплениг городов- и поселке Крымской области); КрымКИИпроекте -(концепция генплана г.Сюфзрополя) Всенмсрпроокте (проект реконструкции прокплощадкя в г.Севастополе); ПО "Тулауголь" (проект рекультивации земель на разрезе -"'Киковский"); Уралпгарошахт (ТЭОстроительства очистных сооружений для1 шахт Коспап схого месторождения);.ПО "Кизелуголь" (мероприятия поснижению водоя токов при эксплуатации и ликвидации' шахт);, институтах "УкрГШРОвод-хоз", "Укрот:ко»^нстрой'\ "Укрсельпроект", "КрыыГШИТИЗ" (при проведении Инженерных изысканий под строительство); ПО "Крымгеология", ПГ

апукргеология", Симферопольском горисполкоме и др. Экономический фект от реализации разработок автора составил более 2 млн.руб. (в нах 1990 г.)'.

Апробация -работы. Результаты исследований представлены и обсужде-[ на 3? международных'симпозиумах, всесоюзных, региональных и отра-евых совещаниях,.^конференциях и семинарах, в том числе: совещании ' карсту Урала и ПрИуралья, Пермь, 1966; семинаре-совещании по полным ископаемым карстовых полостей и впадин, Пермь, 1969; конвенции "Человек и природа", Пермь,1969; семинаре по применению коля-¡ственных. методов в карстоведении, Пермь, 1970; совещании по вопро-м географии и охраны природы Урала, Перъ, 1970; семинаре по науч-му и практическому значению пещер, Пермь, 1972; семинаре "Воды и лезные ископаемые, карстовых полостей и впадин'', Пермь, 1974; Всесо-ihom совещании "Состояние и задачи карстово-спелеологйческих иссле-' >ваний", Ленинград, J975; Всесоюзном семинара "Рекультивация земель-i предприятиях угольной.промышленности", Новомосковск, 1979; Всесо-ihom совещании "Карст. Нечерноземья", Пермь,' 1960; семинаре "Измене-ie гидрогеологических условий под влиянием разработки месторождений шезных ископаемых и строительства гидротехничёЬких"сооружений", Ки-j, 1980; совещании "Влияние горнодобывающей промышленности на геоло-гаескуго среду и /ее охрана", • Пермь, 1961; семинаре "Отведение и испо-■зовалие поверхностного стока с территорий'городов и промплощадок", >сква,. 1981; Всесоюзном совещании по подземным водам Востока СССР, жутск, 1982; Всесоюзном -совещании "Состояние, задачи и методы изу-¡тя глубинного карста СССР", Алушта, .1962; совещании '"Охрана и ра-юнальное использование подземных вод Урала", Свердловск, 1963; Все-гозном совещании "Процессы подтопления застроенных территорий", Но-юибирск, 1964; семинаре "Проблемы яняенерно? геологии Урала", '.'Пермь, 64; семинаре "Проблемы гидрогеологии и .карста", Пермь,. I9&4; кокфе-!Нции "Нормирование почвенно-мелиоратквчых условий орошаемых, земель \ч Украины", Киев, 1964; семинаре "Проблемы изучения и.картирования.' фритории. Украинской ССР", Симферополь, 1064; Всесоюзном совещании 1етодика изучения карста", Пермь, I9&5; У съезде Географического об-¡ства УССР, Симферополь,?19В5; Всесоюзном совещании ''Картогрёфирова-ie и.районирование карста в связи.с освоением территорий", Вяадивос-¡K,' I9&6; Всесоюзном совещании "Проблемы; изучения, экологии и. охраны лцер", Киев, 1987; Международном.симпозиуме "Проблемы комплексного ¡учения карста'горных стран", Тбилиси, I9fc7; совещании "Практическое ¡пользование пещер гипсового карста", Пзрмь, 1967; Региональном сэве-1нии "Проблемы изучения техногенного карста", Кунгур, 19с£; Мепгуна-)ДНом спелеологическом конгрессе, Будапешт, 19£9;• Всесоюзном coserá-

нии "Противокарстовая защита объектов строительства", Дуйбшев, 1990; совещании "Катастрофы и аварии на закарстованных территориях", Пермь, 1990; Ш Региональном совещании "Изучение карста Западного Кавказа", Адлер, 1991; конференции "Строительство и проблемы экологии", Симферополь, 1992; Международном симпозиуме "Инженерная геология карста", Пермь, 1992; республиканской конференции "Сельскохозяйственное производство и экология Крыма", Симферополь, 1992; международном семинаре "Проблемы управления природопользованием в регионе","Коктебель, 1993; Международной научно-практическо й конференфш "Геоэкологические и медико-экологические проблемы промъишенно-городских агломераций Крыма", Симферополь, 1994.

Публикации. Список трудов, представленных к защите диссертации, сос тоит из 143 наименований. Основные 68 работ автора, использованные в автореферате, включают 2 монографии, 7 работ монографического характера, 33 статьи, 19 тезисов докладов на всесоюзных и международных совещаниях и 7 отчетов о научно-исследовательской работе.

Структура и объем работы. Диссертация объемом 390 страниц машинописного текста состоит из введения, десяти глав, объединенных в три части, заключения, списка использованной литературы из 420 наименований, В ней содержится 84 иллюстрации и 50 таблиц.

В выполнении исследований на разных этапах принимали участие Б.М. Баньковская, Л.Г .Ботва, Е.Г,Воронов, И.А.Зуев, В.А.Литвин, И.Н.Никифорова, Н.И.Отыахова, Т.Д.Сухоплюева, И.П.федорченко, Л.Д.Ческидова, которым автор выражает глубокую признательность за помощь в сборе и обработке материала. Автор благодарит Е.С.Дзекцера, А.П.Красавина, В.В.Кюнтцеля, В.М.Кутепова, А.В.Лущика, А.Н.Олиферова,! И.А.Печеркина В.Н.Саломатина, А.П.Трощеновскогс за ценные советы и помощь в процесс работы.

СОДЕНДНИЕ РАБОТЫ ■

Часть I. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВУ ИЗУЧЕНИЯ ФОВЩРОВАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ШДТОПЛЕВДЕ

Глава I. Принципы выделения парагенезиса карст-подтопление

Основываясь на представлениях о парагенетических комплексах экзогенных геологических процессов, изложенных в работах Г.К.Бондарика, Г.А.Голодковской, Ф.В.Котлова, Т.Ю.Пиотровской, АЛ.Шеко, автор впервые рассматривает парагенезис карст-подтопление. Обоснование области его распространения осуществляетсяпутем составления и последующего наложения карт распространения карстующихся пород, карстопроявлэний 1

отекцтяькбй подтопляемости.

До 80-х гг. считалось, что наибольшее инженерно-геологическое зна-ениа имеют карстующився породы, залегавшие на поверхности или на не-олыпой глубина от нэе (Г.А.Максимович, Н.В.Родионов, И.А.Саваренский др. ). В последние годы в разных регионах, мира вследствие хозяйственен -деятельности ,карст начал проявляться при глубине залегания карс-ующюсся пород 100-400 и более метров. Началось оживление карста в осквэ (глубина 100 м), образовались провалы в районе Тулы (150 м), лйз Березников (400 м), в Гессене (Германия, 600 м). Отрицательное лияние карста сказалось на проходке шахтных стволов:(Донбасс), от-аботке месторождений полезных ископаемых (Кривб&сс, Кузбасс), бу-энии скважин нанефть и газ (Крым, Прикаспир). Стала очевидной необ-одимость,картирования- карстующихся пород, залегающих нп больших глу-мнах от.поверхности, и учета.не только современных, но и древних кар-топроявлэшй. Расширились и представления о возможностях развития арста в' породах,, которые ранее считались некарстующимися (конгломе-аты, железные руды, ортокварциты и пр.), а также в толщах переслаи-ания пород разного состава. Это определило необходимость нового под-ода к картированию карстующихся пород. Автором' предложены следующие сновные принципы С 44,45,51,58 Э: картируется первая от поверхности оща карстующихся пород вне- зависимости от мощности, генезиса и ли-ологического состава перекрывающих некарстующихся отложений; карс-ующиеся породу быдеяяются на вспомогательных картах в пределах какого стратиграфической подразделения; картируются карстующиеся поро-а разного состава,- иолщи их переслаивания, толщи переслаивания кар-гующихся пород с баадочными, метаморфическими, магматическими некар-гугащимися. породами, прослои карстующихся пород среди некарстующихся; а осковноР карте, составляемой методом суперпозиции вспомогательных з.рт, отражщотся: литология и возраст карстующихся пород, залегающих зршми от поверхности.

. При инженерно-геологической характеристике закарстованных террито-цй предлагается использовать следующий набор карстопроявлений: пове-сностдае Формы; (карры, поноры, -проседания, оседания, мульды,, просад- ' ?, провалы, воронки, рвы, долины, каньоны, котловикл, • полья,- ниши, >сты, останцы); подземные формы (расширенные трещины, каналы, полости колодцы, шахты, пещеры, палеокарстовые полости); зоны изменений горств пород (зоны кавернозности, закарстованности, дезинтегрирова- . «5, разуплотнения); водные-объекты'(источники, реки, озера); отложе-1Я (известковые туры, брекчии, карбонатная мука, заполнитель полос-»«•). ■ -

Выявление возможностей развития подтопления ..осуществляется путем

районирования территорий по. потенциальной' подтопляемости СЕ.С»Дзек-цер, О.А.Лаэаренко). Оценка подтопляемости. закарстованных. территори! производится поэтапно и включает составление комплекта вспомогательных карт, схематизацию условий и факторов развития подтопления, обоснование геофильтрационных схем, определение расчетных -параметров, : расчет подъема уровней грунтовых вод на заданный,период:'различными методами, оценку типа подтопляемости территории, построение .карты районирования территории по.потенциальной подтопляемости С23,29,37 40 2. Границы раз вития. подтопления определяются распределением различных типов подтопляемости. Ввдаляатея территории:-подтопленные;- п • риодически подтопляемые И: неподтопляемые в естественных и слабо нарушенных условиях; потенциально подтопляемые и неподтопляемые в нарушенных условиях. Основным критерием для отнесения, территории к то му или иному типу является сопоставление суцестдувдкх или прогнозных уровней грунтовых вод с критическими,- определ^дащтг максимально глубины," выше которых фиксируется подтопление. .-'.';•• '• ;..'- • • ' . Изложенные принципы позволили впервые для Украины. составить карты распространения карстущихся-пород, карстопроявлешй и потенциальной подтопляемости в масштабе 1:1000000. Карстувдиеея породы, • залегающие периыии от поверхности, занимают площадь.'396 >15 гыс» км**, .что составляет 65,6$ от территории Украины и почти: в два раза превышает. существующие оценки (34?5, Б.Н.Иванов, 1975). Они-известны вс всех стратиграфических подразделениях, занимая наибольшую площадь среди пород мелового и неогенового возрастов. На Украине известно большинство из выделенных карстопроявяений. В разных ее регионах--а набору и частота•встречаемостиtони образуют статистически различимые совокупности.

Подтопляемые территории всех-типов занимают на Украине-площадь 484,83 тыс. км (80,^?). Распределение, парагенезиса определяется- р витием подтопление на закарстованных территориях, саделяится три е типа: постоянный, периодический:и/ротенвдалью^,-пгщроченйые, соо ветственно, к подтопленным,- париодазчески подтопляемым и-потенциаль подтопляемым территориям. На тезе участках, где разделение на типы не представляется возможном из-за масштаба, картирования, выделяете смешанный парагенезис. Общая площадь, занятая парагенезисом, состэ ляет 309,09 тыс* км С/8,С$ от площади закарстованных-территорий и 51,2% от площади. Укралны, рис.1). Зто свидетельстбует о нэобходимс «иг специального' изучения трагендзиса-кэрст^подтопдение, условий' его формирования и особенностей взаимодействия- С 40^41,43,62 1. '

Глава 2. Распространение парагенезиса карст-подтопление

'Для изучения особенностей распространения парагенезиса карст-под-•пление осуществляется типизация закарстованных территорий по усло-йм его формирования. Опираясь на 'теоретические разработки об усло-юх развития карста, подтопления к-других.инженерно-геологических юцессоз (3.5.Анпклов, Р.А.Баер, К.А.Гвоздецккй, Е.С.Дзекцер, Г.А. .кскмоеич, . В^И.Осипоз,-.И.В.Попов, ЕД.Сергэев, А.Б.Ситкиков, Д.С.Со-1Лрв,: В.Т.Трофи/.ов^. А.Е.2еко и др. ), автор взделяет три основных :ловия и семь.ведущих, факторов развития парагенезиса (табл.1). Перге два'уеловия определяются структурнб-тектоническими, геологически-1 и геоморфологическими фактора!«'., третье - природными или техногенами факторами,, четко увязывающимися с .'ритоичностья изменений увлаж-?нности йли с. налравяенияки-хозяйственной деятельности. Выделенные литературе' вида Деятельности (белее 30, В.НЛвдрейчук(: Б.Н.Иванов, .К.Рудько) сведены к 5 типам и 13 видам. Парагенезис карст-подтоп-формируют лсть ;8 из них (ирркгвдюннвй, ■ лесотехнический, про-эденный,.. городской,', П'дро^ехгетческнй, -энергетический, карьерный и отнь^У.^ определяя разные ■

5ьем, температуру и: химический состав техногенных вод, характер пи-ания (сверху, сбоку, снизу) и режим поступления их в подземную газосферу (постоянный, периодический, эпизодический), приводит к однако вкм проявлениям подтопления (повышение УГВ, формирование новых эдоносных горизонтов, 'увелкчеш!е влажности пород зоны аэрации), и , аре та (образование и ,разв11тое,-карстовых,' суффозионно-карстовых и.' 1рСТОВО-С^фф031!О.НШК. фор!'), Различия проявляются только в маепта-э и скорости процессов,- что позволяет абстрагироваться от видов хо-гйстзенной деятельности, сосредоточившись на изучении условий формования парагенезиса X 13,15,16,18-21,24,25,35,55 и др. 3.

Типизация заяарстОввдеккХ территорий по' природным уйловиям форми-?вания парагенезиса основывается на комбинировании принципов регио-ального карстологического и типологического инженерно-геологическо-5. районирования^'; Применительно ;к территорш!. Укреиины проблема регио-аЛьного карстологического районирования рассматривалась Н.А.Гвоз-зцким, Е.Н.Ивановш, 'Б.А.Коржен6вским, А.А.Локаевым, Г.АЛакгимо-^ем^'Н-^.Родйрвйвш(ч:'^А.'.Г.Яй ее аспекты остаются

искуссионшми [39,45,55,56,59,2. Так,- при районировании использу-гей . таксономический ряд страна - зона - область - район или стра-1 -: область ^провинцияок^г -. район; .пропускаются несколько ас'ших единиц.районирования, которое начинается с области или даже с айона; смешиваются таксономический и .типологический подходы; не

14

Таблица I

Основные условия и ведущие фактор! формирования - парагенезиса карст-подггопление

Основные условия Ведущие факторы

I. Наличие карстувдихся пород разной закарстованности Приуроченность к определенной тектонической структуре Литологический состав-карстушцихся пород Геоморфологическая приуроченность

2. Наличие перекрывапщих ' отложений разной водопроницаемости • Литологический состав и мощность • перекрываищих отложений > Наличие и мощность водоупора над карстуящимися породами

3-. Наличие дополнительного питания подземных вод Объем, характер и режим поступления дополнительного питания . Глубина залегания подземных вод

босновываются критерии, выделения границ карстовых областей и рай-нов, которые проводятся по административному, физико-географичес-ому, структурно-тектоническому признакам или по типам карста; нару-ается. соразмерность таксонов,в результате чего площадь районов в цних регионах оказывается больше площади области в других и пр."

В качестве'основных классификационных-признаков регионального зрстологического районирования автор использует структурно-тектони-эский (выделение стран, провинций, областей), структурно-Тектони-зский и литолого-стратиграфический(выделение районов), геоморфоло-яческий (выделение подрайонов и участков). Определение границ так-энов по структурно-тектоническому признаку позволяет получить важ-^тп инженерно-геолог'ическув характеристику - площадь развития

Рис.. I. Схема распространения парагенезиса карст-подтопление на закарстованных территориях" Украины. шарстованные территории с развитием парагенезиса: I - постоянного периодического; 2 - потенциального; 3 - смешанного; 4 - смешанного долинах рэк. горных районов. 5 - закарстованные территории без раз-стия парагенезиса, б - незакарстоЕанные территории. Гранины: 7 - за-1рстованных территорий; Б - развития парагенезиса-

карстующихся пород в пределах таксона. При наименовании таксонов по возможности используются введенные ранее названия,, но их границы . уточняются в соответствии с примененными принципами картирования и .. районирования.

Типологическое районирование карста обычно осуществляется по двум равнозначным признакам - характеру перекрывающих отложений и литологии карстующихся пород (Н.,А.Гвоздецкий, Г.А.Максимович). Известно более 60 разновидностей.типов карста. Основные недостатки имеющихся классификаций - раздельное рассмотрение типов карста и отсутствие четких критериев их ввделения. Так, в качестве диалогических типов выделяются толсто- и тонкослоистые известняки, часто фациально перехо- . дящие друг в друга; в качестве типов - полуоткрытый, полупокрытый, полузакрытый карст. Имея количественное звучание, они не поддаются картированию и ишсенерно-геологической оценке С 39,57 1. .

Автор осуществляет типологическое инженерно-геологическое районирование с помощью матрицы, один ряд которой соответствует.литоло-гическому типу карста, а другой - типу карста по характеру перекрывающих отложений Г 65 3. Это позволяет совместить оба ввда применявшегося ранее районирования, получив на пересечении рядов матрицы но--вую единицу - "тип закарстованной территории", имеющую двойной индекс: например, А-1а - открытый известняковый карст. Многообразие литологических типов карста сведецр к следующим типам и подтипам: карбонатный (известняковый, мелево!*, доломитовый); сульфатный (гипсовый, ангидритовый); соляной (камерой и. калийной солей); толщ переслаивания карстующихся пород (карбонатно-сульфатный, карбонатно-соляной, сульфатно-соляной, карбонатно-сульфатно-еоляной); толщ переслаивания . карстующихся пород с некарстующимися (терригенно-карбонатный, терри-генно-сульфатный, терригенно-соляноя); прослоев карстующихся пород среди некарстующихся (карбонатно-терригенный, сульфатно-терригенный/. соляно-терригенный).

Многообразие типов карста по характеру перекрывающих отложений . сведено к четырем основным типам: открытый карст свойственен территориям, на которых карстующиеся породы выходят на поверхность или перекрыты осадочными несцементированными отложениями мощностью до 2 м; покрытый карст свойственен территориям, на которых карстующиеся породы покрыты осадочными несцементированными породами различного генезиса мощностью более 2 м; перекрытый карст свойственен территориям, на которых карстующиеся породы перекрыты осадочными, сцементированными, магматическими или метаморфическими породами различной мощности; пе-рекрыто-покрытый карст свойственен территориям, на которых карстув-.диэся породы пере|фыты осадочными несцементированными и осадочными

сцементированными, магматическими или метаморфическими породами разной мощности. Выделение подтипов закарстованных территорий производится по строению и водопроницаемости перекрывающих отложений, гидрогеологическим условиям.

Типизация закарстованных территорий по.условиям формирования парагенезиса впервые выполнена автором в масштабе 1:1000000 С 45,55 3. В пределах' Украины вьщелены 3 карстовых страны, 7 карстовых провинций, 16 карстовых областей и 45 карстовых районов, а также 27 типов закарстованных территорий. Она позволила установить основные особенности развития парагенезйса на ..территории-Украины (табл.2). Наибольшее распространение он получил "в платформенных структурах, где его доля составляет.до С3% площад^ закарстованных территорий. Здесь прослеживается влияние на парагенезис широтной зональности: с севера на юг его доля уменьшается с 95,2% (Полесская) до 70,^ (Равнинно-Крымская. карстовая область). На севере преобладают .распределения парагенезиса, близкие к нормальным, на западе и востоке - логнормальные, на юге - бимодальные, Этим, подчеркивается не только климатическое влияние, но и повышение уровня техногенного.воздействия.

Парагенезис преобладает на территориях, сложенных карбонатными породами (181,47 тыс. км ) и толщами переслаивания карстующихся пород с некарстующимися (109,'05 тыс. км^); наибольшую площадь он занимает в покрытом (164,06 тыс. км2)' и перекрыто-покрытом (103,32 тыс. км^) карсте. Максимальное развитие парагенезис имеет на водораздельных пространствах, в долинах рек и .на днищах балок, при начальной глубине залегания уровня грунтовых вод до 10, реже - 10-15 м. В покрытом карсте парагенезис формируется при залегании на карстующихся породах озерно-болотных, водноледниковьк и аллювиальных (север и северо-восток Украины), эолово-делювиальных и аллювиальных (центральная часть), эолово-делювиальных.отложений, на юге подстилаемых красно-бурыми глинами плиоцена. ■

Парагенезис чаще всего.(65% площади) формируется на 10 из 27 выделенных типов закарстованных территорий (перекрыто-покрытый меловой, покрытый известняковый, покрытый терригенно-карбонатный, перекрыто-покрытый терригенно-карбонатный, открытый карбонатный, смешанный тер-ригенно-карбонатный, покрытый карбонатно-терригенныР,' покрытый тёрри-ренно-соляной,. покрытый карбонатно-сульфатный, смешанный карбонатный). Замая высокая пораженность парагенезисом отмечается на покрытом меловом карсте (5835). Представление о распределении парагенезиса в 16 карстовых областях Украины дает таблица 3.

Применение изложенных принципов типизации территорий по условиям формирования парагенезиса карст-подтопление е разных масштабах

Таблица 2

Особенности распространения парагенезиса карст-подтопление на территории Украины

Площадь,занятая парагенезисом, тыс .км^

постоянный и периодический потенциальный смешанный всего

Всего 139,97 132,33 36,79 309,0?

Тектонические структуры

Складчатые 3,27 3,87 7,86 ! 15,ОС

. Платформенные 136,70 133,46 28,93 294,0?

Литологические типы •' í ' • L i '

карста ■

Карбонатный ' 92,55 80,79 8,13. 181,41

Сульфатный 0,29 1,25 • ■ —' ■■!,&!

Соляной 0,12 0,13 0,2

Толщ переслаивания 0,60 . 1,58' 0,05 2,3с

карстущихся пород

Толщ переслаивания 39,69 43,76 ■ 25,60 109,0S

карстувщихся и не- :

карстующихся пород,

Прослоев карстую- 6,72 4,82 3,01 14,55

щихся пород

Типы карста по характе- ' ; : V' .

ру перекрывающих отло- • | •

жений .

Открытый 0,63 0,49 2,50 3.6Í

Покрытый 68,70 74,94 20,44 164,К

Перекрытый . 0,57 1,81 0,06

Перекрыто-покрытый 48,48 ■ 44,75 10,08 юз, з;

Смешанный, в долинах 21,58 10,34 : 3,71. 35,6с

рек

Типы закарсто ванных тер-

риторий

Общее количество, шт 23 . 22 ■ • 15 ' 27

Основные типы и их Б—16 37,9 Г-16 52,2 Г-Уа 8,6

2 площади, тыс.км Г-Гб 19+3 Б-1а 35,7 Б-Уа 6,3

Б-1а 18,3 Б-16-13,9 Д-Уа 5,2

Б-^а 18,2 Б-Уа 13,3 БгУв 2,9

Г-Уа 8,6 Г-Уа 10,4 Б-Уб 1,9

А-1а 5,6 Б-ГУб 1,9

Д-1а 1,4

аиу^шц» и

Распределение парагенезиса карст-подтопление на территории Украины

. Кярг.тоМ.1Э области Площадь карстовой области, о тис.км ' Площадь закар-стованной терРИТОРИИ ■ Площадь, занятая парагенезисом Закарстованные территории

К-во типов, шт . Основные' типы

. тыс, км*1 ** тыс.км* %*

: Горно-Кпглккая /.' 6,10 ■ 2,30 37,7 о,еб 37,4 3 А-1а •

16,70 0,14 0,0 0,01 7,1 2 В-1а

: Заяарпптскп.т • 4,60 / 1,43 30,0 1,33 93,6 2"'. Б-Ув

Прикарпатская ■ 11,50 8,58 78,0 7,77 90,5 3 , Г-Ув, Г-Уа

■ Донбасская , 30,00 28,60 95,0 4,99 17,0 10 Б-Уа,А-1Уа,Г-1Уг

С з 1'-1ро-11р;;Д! юпровс Кая 91,00 19,10 21,0 . 16,76 98,2 2 Б-Уа,Г-Уа

1Чно-:1р;1Д(ппроРсКая {¿6,50 17,40 . 20,1 16,50 . 94,8 6 Б-1а,Б-Уа,Г-У16

ДнопротекпЛ 52,00 28, 00 53,6 23,35 83,6 3 Г-1Ув,Г-1б ■

Дя-чиро'гскд-Доиеикая 50,50 . ' 46,50 96,0 33,71 69,5 3 Г-1б,Г-1Уб

Дг? п-эцко-& »рои .ткская' 59,50 5.7,00 95,7 42,98 75,4 3 Г-1б,Г-1в

Попосскпя 51,00 49,90 97,6 48,00 96,2 8 Б-1б,Г-1б

Мсдо л ье ко-Бу кокшеная 33,60 . 32,70; 97,3 30,95 94,6 7 Б-1а,Д-1а,Б-1Уб

М г> ядп рско-]Ъдол ьс кая 13,57 11,37 83,6 10,91 95,9 5 Г-Уа,Б-Уа

) !"• ПК.м'!НОКОрС КО-Л 30 ВС КПЯ 69,79 ; 65,79 94,3 ■51,62 76,8 7 Б-1а,Д-Уа

рудошекпя 7,64 - 7,84 100,0 4,77 60,8 2 Г-У1а

!',! лии'шо-Кршг.кая 19,30 17, 50 . . 90,6 12,38 70,7 5 Б-1а,А-1а

Всего . 603,70 396,15 . / 65,6 309,09 78,0

кот площади кпрстовой области, **от площади ЗакарстованноР территории

УИ-В

Уа

•Га

Уа.

б;

и

Б?

к2* Ь»

б?

б.

утт Ш

БГ

;■ с$> си*; Ш5.. Ш6

УЗГГо1» ЕЗЭ В11

« -

, ?;:с. 2. Кй.рта типизации' закйрстованных Территорий по условиям,. • форкгрованкя парагенезиса .карст.- подтопление. (Крым, масштаб 1:200000,- фрагмент).

Г.. Типы закагс^оватых"территотзд**. Дитрлогтес,кие_типы И'подтипы касста_: I - карбонатный, 1а.- известняковый,- У ЦутрлЩ.переслаивания карстутощихся пород с. некарстуюЦтся* Уа - мергельно-известняковый./ Типьт_и_подтапь^к^ст2ло2!осся пород; по^х^акте^^п^ек£ывагощгас_. отло--:чэ£В{«: А. - открыты?,. Б .-. покрытый : морс кили и лиманнот-морскимк паска»-®,'-'глинами. (мрЕно'сть' -5 м,>'.к - 0,03.-м/сут); Б^ - элювиальна- . делювиальными: суглинками, ;-'глккэми': (2-5 м^ 0,03 м/сут); ально-дэлюзиальными- или лролрвиайьно-дэлювиальньки суглинками ;'й .глинами (до Ю м, 0,03 м/сут), 'красно-буры!.1и'.глинй.щ .-(до 20'?.;);. Б2| .'-эолово-делганиальшми тж^лжи суглинками- (до 5 м,. 0,05'^¿сут) -и кра-еко-бурьки глинами' (до; 12 ;.:); - ос.^ово-де.тавиа-тьнь-л:-: сродни:.::', су глинка?.«: (16-23 ,м,л.С,3 .м/сут), "лимажо^орскта»! песками'' и .глинами . (15 м, 1,2 м/сут:);, Бо'*" - аялюеиатньв"': ¡! леска-

(от I?200000 до 1:2000) позволило обосновать С 13,14»15»21,31«33,46 Л я создать системы пунктов наблюдений на всех объектах его изучения (рис. 2)» .Они использованы также при составлении под руководством , автора карстологкческгас карт б.СССР (I:7500000), России.(I:5000000), стран СНГ (1:25000000, как часть карты карста мира, готовящейся ЮНЕСКО) I 63,65,68 3.

Часть П. ВЗАИОДЕЙСТВКЁ/В ПДРАГгЕЕЗЯСЕ КАРС7-П0ДТСЛ1ЕНИЕ

.■■'■.. Глава -3; Системный' подход к изучен® взаимодействия в парагенезисе карст-подтопление

Процессы, входядие ¡е парагенезис, карст-подтопление, формируются под воздействием-многих Природных и техногенных факторов; Это порождает -значительные трудности.прйгизучении каждого из них, возрастающие при-.оценке их взаимодействия* црёодо^еть.,.ко.торъ)е позволяет системный подход. Опираясь На.разработки в.области применения теории систем,, в инженерной; геологии и Гидрогеологии .(Д.А .Арманд, Г .К.Бси-дарик, Й.К.Гавич, ,Е-.С.Дзекцер, В.К.Епил-.ш, Г.Л.Кофф и др.), автор рассматривает подтопляемую закпрстованную территорию как единую природную (ПС) или природно-технкческую (ЛТС) систему. Взаимодействие карста и. подтопления-в'них имбет одинаковый характер, отличаясь темпами и -масштабом', протекания, а такжз тем,, что в.. ЛТС .оно может быть управляемом X 48; 50, б 2 2. ЛТС состоит из подсистем к элементов, образующих пять' иерархических уровней. На первом уровне располагаются инженерно-геологические подсистемы карста ^ подтопления, представляющие, -единство ДЕух подсистем второго уровня:.природной, общей' для

ми».-'гравием и талькой'.('до"-^О.,.^-», 0,2' м/сут) , лгойяно-морскгаги,п.еска-

\m--w глинамй '( до 20 к, 1,2 н/сут). Карстоггроявяёния.' Поверхностные йотм:-.,1 понср:-:, 2 .— воронки, -.3- — 'проседания; подземные карстовьте £оош: А -^й&лаокаретозие полости-без'заполнителя; ртложекияг.'б заполнитель .пал.еокарс'гбвкх полос'тей;-.-6. - участки техногенной- активизаций карста. Гст:"л;-'.я сеть': 7 ~- созданная после 1953 '. г.- по- предложен^-автора:-г..:-. одиночные скважины, б - кусты. скважин; с - созданная дО:. 1%'3:- г., Ггйннпнг'Э;- карстовых районов (.1 - [Тархгнкутский, --СеверогСивазски*-); .-1С- —'.-Зитолог-гческих типов .карста; II- - типов карста :ТЮ : характеру, дёрекрывзчгззс'- отл'ожею:?^ 12..подтипов" карста пс хоракгогу пер'зкркг^жт.-ж отлсжон;!-ц

обоих процессов, и технической, вызывал щей подтопление. Развитие на] ста и подтопления в природной системе осуществляется за счет взаимодействия трех подсистем третьего уровня: природной литогенной и гидрогеологической с гидрогенной технической, включающих по две подсистемы четвертого уровня (карстующихсл и перекрывающих пород; карстовых и надкарстовых вод; водосрдерясащих и водонесущих сооружений). ; Каждая из подсистем четвертого уровня включает по три. подсистемы пятого уровня: фильтрационную или гидродинамическую, термодинамическую и физико-химическую. Эти подсистема являются элементами ИГС, взаимодействие между которыми/определяет как особенности ее функционирования, так и характер взаимодействия в парагенезисе.

Пространственные границы ДТС определяются областью существующего и потенциального распространения парагенезиса.; Ее границы устава! ливаются по развитию карстувщихся пород (для подсистемы карст) и типов подтопляемости (для подсистемы подтопление). Верхней границей Я1 ляется граница геологической среды, нижней - глубина залегания первых от поверхности карстувщихся пород. Временное границыГГ1С определяются периодом возможного влияния подтопления на закарстованнуб те{ риторию, которое может наблюдаться и после прекращения существоваш« технической подсистемы. Функционирование■ПТС проявляется через связ* и взаимодействия элементов между собой и внешней средой.

Модель взаимодействия карста и подтопления реализуется через статический и два динамических блока (рис.. 3). В основу ее положены пре дставления А.А.Пэка,, видоизмененные ;в связи с задачами исследований спецификой изучаемых объектов. Статический блок соответствует литогенной природной подсистеме, а динамические - гидрогеологической при родной и гидрогенной технической .подсистемам. Они образуют три урови организации, отражая Гидродинамику, термодинамику, и физико-химичзску динамику взаимодействия..В парагенезисе карст-подтопление происходит перекрытие статических блоков подсистем и наложение динамического-блока подсистемы подтопление на аналогичный-блок подсистемы, карст. При этом трансформируются существующие в ПТС прямые и обратные и. воз ни кают новые, опосредованные связи. Свойства ПТС ..подтопляемой закарс тованной территории определяются изменениями показателей, характеризующих основные'условия и ведущие факторы развития обоих процессов. Высокий уровень их взаимодействия определяется тем, что подтопление вызывает изменения 10 из 21 фактора развития карста, а.карст .- 13 из 23 факторов развития подтопления, .

ХИ"птоцессА

. ВЕЩЕСТВЕННЫЕ. . ■. ■ , ХАРАКТЕРИСТИКИ "

КАРСТО&ЫХ И НАДКАРСТОвИ* -

V

1

ВЕЩЕСТВЕННЫЕ ¡1 характеристики

. карстующихг* * перекрывающих пород •

/

ТеймйДШаМИКа'

• ПРОЦЕССА

тепловые характеристики карстовых » иадкарстовых

ВОД__

т-—^--^

тепловые

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРСТигаЩИХСЯ и ПЕРЕКРМвА-КПЦИ» ПОРОД_

гидродинамика процесса

гидродинамические характеристики карстовых и и ад карстовых

вод__

щ

«рильтрациоммые характеристики карстиющихся и «рекрьша-юцих пггод

V

X

Е

Л

г:

веществ£иные

характеристики техногенных вод

тепловые . характеристики техногенных 80д

гидродинамические Характеристики техногенных. 60д

& ЕЗг Е3> Е3< ЕЗ» 3«

Риг. 3. Системная модель взаимодействия карста и подтопления. Границы подсистем*.. I - карстовой; 2 - подтопления. Характер связей: 3 прямые; 4 - опосредованные; 5 - обратные, б - входы подсистем

Глава 4. Етияние карста на развитие подтопления

Проблема влияния карста -на разгитие подтопления в литературе освещена слабо. Большинство исследователей лкпь упоминает о таком влиянии, не раскрывая его механизм.и особенности (Е.С.Дзекцер, О.З.Сли-нко, К.А.Меркулова и.др.). При прогнозной оценке'подъема уровня грунтовых вод наличие карстугсщихся пород вообще не учитывается или они рассматриваются как водоупот). Представление подтопляемой закарс-торанной территории в виде ТГГС, а взаимодействия в парагенезисе е виде трехуровенной функционально-динамической модели позволяет раскрыть' механизм влияния карста на подтопление. Оно проявляется только -на-'- гидродинамическом уровне, через фильтрационные особенности литогенной природной подсистемы I 43,48,51,61,64 3.

Основной особенностью статического блока карст является.бсльщая. изменчивость•фильтрационных свойств-пород.и.дискретность их распространения :в пространстве (Б,В<Боревсккй,. А.Б.Лущик, Н.С.Сгнядах, Д.Т-срд и др.). Кг? рз то вый массив, как-правило, разбит 'разрывными на- рувенияг-'и на блоки размерами сотни-тнсячу мэтров.

Слагающие юс породы обладают трещинно-поровой и. каверново-трещинно-поровой проницаемостью. Разрывные нарушения имеют сложное строение и представляют собой невыдержанные в пространстве барражи с обводненными трещинными зонами по обе стороны от них. Такое.строение карстового массива определяет дискретность обводнености нижних гидродинамических зон. Дискретность обводненности верхних гвдродинамических зон связана с формированием приповерхностной (по А.Б.Югимчуку - зпи-карстовой) зоны, в пределах которой происходит накопление и перераспределение. карстовых вод.

Особенности литогенной природной подсистемы определяют большие объемы, и- неравномерный характер поступления в природную гидрогеологическую подсистем естественного и дополнительного питания. Естественное питание может осуществляться путем площадной и очаговой инфильтрации, линейной и очаговой инфлюации, а также - конденсации. Расчеты, выполненные автором.для разных карстовых районов, а.также анализ литературы свидетельствуют, что величина естественного питания разных типов (м/сут) мржет меняться на 4-5 порядков (Ю*^... 10^).,-дополнительного питания - на 2-3 порядка (10 ...10~ ), естественной конденсации - на 4 порядка (10 ...10"^), техногенной конденсации - на 2 порядка (10"^...10 ).- Это необходимо учитывать при оценке подтопления I 50,64 1.

Перечисленные особэнности статического и динамического блоков определяют специфику развития подтопления ка закарстованных территориях, которая проявляется в общей амплитуде подъема УГВ за период техногенного воздействия, темпах подъема и пораженности территории процессом. Конкретные значения данных параметров определяются структурно-тектонической и геоморфологической приуроченностью захарстованной территории, ее типом'и видом хозяйственной деятельности, вызывающей подтопление. Основная особенность подтопления на закарстованных территориях - общая дренирующая роль карста любого типа (максимальный подъем УГВ происходит на водоразделах и в центральной части тектонических блоков, минимальный - в зоне разгрузки и близ разрывных нарушений). Вторая особенность - медленный и более длительный подъем УГВ, меньшие амплитуды и темпы подъема при постоянном подтоплении. На' Украине средние темпы подъема УГВ минимальны в. открытом (0,02... 0,1 м/год) и максимальны (0,15...1,1 м/год) в покрытом .и перекрыто-покрытом типах карста. Прослеживается тенденция увеличения теша подъема до глубины залегания УГВ 15 м, ярче выраженная, в покрытом карсте (табл. 4). Темп подъема УГВ зависит от наличия водоупора над карсту-ющнмкея породами.. Он выше на территориях, сложенных красно-бурыми гл>-' нами плиоцена и перекрытых слабоводопроницаемыми четвертичными отло-

жениями. Медленный и более длительный подъем УГВ связан с лучшим водообменом между карстовым и надкарстовым водоносными горизонтами даже в условиях выдержанного водоупора мощностью более 10 м (Р.А.Смирнов, В.М.Шестопалов и др.). Третья, особенность - развитие подтопления в условиях покрытого и перекрыто-покрытого карста на склонах долин и балок. Оно .формируется при постоянном техногенном питании сверху и барраже поступающих со стороны водораздела карстовых вод слабоводопроницаемыми перекрывающими отложениями,' зданиями и сооружениями. Четвертая особенность - большие масштабы подтопления при создании водохранилищ (подпор на закарстованных территориях распространяется на расстояние до 50 км с темпом от 2 до 0,4 км/год (И.А.Печеркин, В.М. Шестопалов и др.).

Таблица 4

, Амплитуды и темпы подъема уровней грунтовых вод при различной глубине их залегания в помытом карсте Равнинного Крыма (по данным 146 скважин)

Начальная глу- Пределы изменения • . Средний

бина залегания амплитуды подъема темпа подъема темп подъема,

УГВ, м . . УГВ, м УГВ.м м/год

менее 3 . 0,03...0,66 0,02...0,10 0,08

. 3...5 0,93...2,96 0,12...0,35 0,20

6.. .8 ' 1,30...5,77, 0,16...0,74 0,33

9...15 .• 2,85...6,40 0,36...0,74 0,40

более 15 1,90...4,87 0.19...0,57 0,31

Глава 5. Влияние подтопления на развитие карста

•Проблема влияния подтопления на развитие карста пока не нашла достаточного теоретического обоснования. Она рассматривается в основном в связи с подъемом УГВ, вызванным гидротехническим строительством (А.Г.Лыкошин, Л.А.Молоков, И.А.Печеркин и др.). Ряд ее аспектов затронут в работах Е.С.Дзекцера, Ц.С.Ковалевского, В.М.Кутепова, А.В.Лу-щика, В.В.Толмачева, В.П.Хоменко, В.М.Шестопалова и др. Представление взаимодействия в парагенезисе карст-подтопление в виде трехуровенной модели позволяет раскрыть.механизм и особенности влияния подтопления на карст.. Они проявляются на всех трех уровнях - гидродинамическом, термах.' »г/ческом и физико-химическом за счет увеличения объема движущей.; .¡иды и повышения ее растворяющей способности Г 46,52 3.

Гийродшаштческий уровень. Подтопление воздействует на карст через изменения гидродинамической зональности,.гидростатического давления, уклона, скорости, направления и характера движения карстовых вод. Изменения гидродинамической зональности связаны, с характером поступления, дополнительного питания и выражаются в увеличении мощности различных зон карстовых вод. При поступлении воды сверху увеличивается мощность зоны колебаний уровней, сбоку - горизонтальной циркуляции, снизу - сифонной циркуляции. Повышение уровня карстовых вод приводит, к возрастанию гидростатического давления на 0,1-40 ат; перестройка гидродинамической зональности - к увеличению уклонов с,0,0001 до 0,1, скорости карстовых вод с 0,001 до 10 м/с. Изменения направлений и характера движений карстовых вод вызывают смену ламинарного движения турбулентным, в результате чего растворяющая способность подземных, потоков возрастает в 1,5-2» разрушающая - в IG"-IQ®, транспортирующая - в Ю6-Ю12 раза. ;

Теом£щнамический ¿уровень. Воздействие „подтопления на карст проявляется в основном через изменения • температуры подземных вод. Эакарс-тованные территории'представляют собой охлажденные блоки земной коры с зоной сезонных колебаний температур мощностью, десятки-тысячи метров. При развитии подтопления происходит снижение температуры, карстовых вод (питание из гиполимниона обвально-подпрудных.о.зер- и водохранилищ, начальная фаза работы оросительных систем) или ее повышение (работа оросительных систем в летний период,. .потери из водо- и теплонесущих коммуникаций и пр..). :Зто способствует изменению растворимости карсту-ющихся пород, возникновению термической,коррозии со средней интенсивностью .2 мг/л.град, активизации жизнедеятельности бактерий,, в.десятки раз усиливающей коррозионные - процессы.

Физико-хдаический ¿вровень. Воздействие подтопления на карст проявляется через изменения минерализации, ионного состава и pH карстовых вод. Подтопление приводит к поступлению в карстовый гдассив воды более низкой (фильтрация из водохранилищ, инрильтрационных бассейнов, потери из водопроводной сети) или более высо'кой (потери из отстойников, канализационной сети, сток с золоотвалов и пр.) минерализации. Это вызывает коррозию смешивания со средней интенсивностью 0,4 мг/л на мг/л полусуммы минерализации смешивающихся' вод. Ионный состав, карстовых вод в результате подтопления становится более пестрым, количество гидрохимических типов возрастает с 6-10 до 30-40, появляются воды сложного 5-б-компснентного состава. Особенно опасно поступление в карстовые кол лектеш, не обладающие элиминирующими свойствами, различных загрязни-■тэлэй. FacTBorifMocTb горных пород значительно возрастает при поступлэ-ну.у. в водоносный горизонт -неорганических-:и органических кислот (A.A.

Колодяжная,. В.Л.Злобина), причем для увеличения растворимост-., ..япбо-натов кглышя на три порядка достаточно изменения рН всего на 0,1-0,2 единицы (У.Вайт). •

Карстологическими следствиями подтопления являются активизация карстового, суффсзионно-карстового и карстово-суффозионного процессов, а также нарупениз устойчивости закарсто ванных территорий. Активизация карстового процесса (увеличение размеров существующих и образование новых форм) наиболее ярко проявляются в соляном и сульфатном карсте (Закарпатье, Прикарпатье, Приднестровская Подолия, Донбасс, Приуралье и пр.). В последние десятилетия появился ряд. примеров активизации и карбонатного- ' карста ( провалы в известняках и доломитах в районе Самары, на. берегах Иркутского водохранилища и пр.). Активизация суффо-зионно-карстовогб процесса связана с вымывом заполнителя из древних карстовых полостей при изменениях напоров подземных вод. Эти процессы чаще отмечаются при гидротехническом строительстве (Каховская ГЗС, Ульяновское и Межгорнэнское водохранилища в Крыму и пр.). Происходят. они,и при гражданском и промышленном строительстве'(Севастополь, Ро-венская АЭС и.пр.). Активизаций карстово-суффозионных процессов связана с формированием просадок, и.провалов в перекрывающей толще при замы— ей рыхлого: материала в карстовые полости и закарсто ванные; трещины.. Общее, снижение устойчивости закарстованных территорий связано с изменениями напряженного состояния пород в связи с увеличением..дополнительного давления (по данным А.Б.Лущика в Равнинном Крыму приповыпении уровня подземных вод оно возросло на 5-15 т/м^). Увеличение влажности, обводненности, объемной массы грунта вызывает изменения ряда его физи-ко-мэханических характеристик (шдуль деформации, угол, внутреннего трения, число пластичности, показатель консистенции и' пр.), а изменения соотношения уровня карстовых и надкарстовых вод провоцируют нарушение устойчивости перекрывающих отложений,'приводя к образованию просадок и провалов (З.М.Кутепов, В.Л.Хоменко и др.).

В конкретных природных условиях возможны различные комбинации влияния подтопления на карст, которые находят выражение в распределении карстопроявлений. Под влиянием подтопления трансформируются 24 из 35 выделенных карстопроявлений. Первые реагируют на него изменениями режима водные объекты (источники, реки, озера) и карстовые полья; затем меняются свойства карстующихся пдрод в зонах кавернозности, закарсто-вания, дезинтегрирования, разуплотнения. Последними реагируют на подтопление поверхностные карстовые формы. Это определяет наличие- "латентного" периода активизации карста, который начинает проявляться на поверхности через 2-5 лет после начала подтопления. Совместный анализ карт типов карста и потенциальной подтопляемости Украины шяеил

различия в наборе и частоте встречаемости различных карстопроявлений на подтопляемых территориях. Поверхностные карстопроявления наиболее распространены на периодически подтопляемых территориях С 48,52 3.

Глава 6. Методика оценки карсгоопасности при подтоплении закарстованных территорий

В практике инженерно-геологических исследований оценка карстоопас-ности (устойчивости) территорий производится на основании их комплексного изучения с использованием методов геологических аналогий, аналитического, математического и натурного моделирования (В.М.Кутепов, А.В.Лущик, В.И.Мартин, Г.И.Г^дько, В.В.Толмачев, В.П.Хоменко и др.). Их применение осложняют неоднозначность в выборе используемых факторов развития карста (от 5-10 до 120-150), отсутствие надежных методов определения термодинамических параметров (температура, текущие и равновесные концентрации, параметры диффузионного переноса и кинетики растворения, дефицит насыщения и пр.), неприменимость ко всем типам карста (оценка устойчивости территории по скорости возникновения провалов возможна только в покрытом карсте.и пр.), ложность информации, которую дает основной показатель, используемый при оценке карстоопас-ности - плотность карстовых форм, шт/км^ (при этом не учитывается площадь, занятая карстопроявлениями) и пр. I 42,47,55,61 1.

Разработанная методика предусматривает раздельную оценку, природных условий развития карста и его техногенной активизации балльным способом с последующим определением степени карстоопасности. Четыре основных условия развития карста оцениваются по 21 ведущему фактору. Для каждого из них разработаны пятибалльные, в основном линейные шкалы, учитывающие закономерности развития карстового процесса^*установленные на основании его изучения в разных регионах. Наличие растворимых пород оценивается по степени их развития в плане и в разрезе, литологии, мощности,типу карста по характеру, перекрывающих отложений и их мощности; наличие водопроницаемости - по структурно-тектоническим условиям, залеганию пород,., расстоянию от крупных тектонических нарушений, водопроницаемости пород и перекрывающих отложений,.тектоническому режиму; наличие движущихся вод - по количеству эффективных осад- . ков, конденсационных вод, величине поверхностного и подземного стока и его уклона; наличие агрессивных свойств -^по минерализации,. рН, температуре карстовых вод, а также по возможному повышению их растворяю-сей способности (дополнительное поступление СО^, окисление сульфидов, кгррозик смешивания и др Л. Техногенная активизация с;... •"лвается по видам хозяйственной деятельности (распашка, орошение, '.селение, вырубка леса, промысленное, гражданское, гидротехническое, ксг.т^уникационное

строительство, горнодобывающая и водохозяйственная деятельность),сведения о которых имеются в Атласах природных условий и естественных ресурсов. Изучаемая территория покрывается регулярной сеткой, кавдый квадрат которой рассматривается в качестве операотонно-территориаль-ной единицы (OTE). После набора по каждой OTE баллов по всем оцениваемым факторам, их суммирования и осреднения методом скользящего окна, строятся карты балльной факторной оценки условий, развития карста и его техногенной активизации. На первой выделяются территории.с неблагоприятными, слабо благоприятными, средне благоприятными, благоприятными и весьма благоприятными условиями развития карста, на второй -территории со слабой, средней, сильной и очень сильной активизацией карста. Потенциальная карстоопасность оценивается наложением этих карт, с использованием перекрестной таблица-матрицы. Выделяются пять степеней карстоопасности: низкая (I), средняя (П), шсокая (Ш), очень высокая (1У) и катастрофическая (У). Роль подтопления в активизации ::арста оценивается по сутяде баллов, приходящихся на 8 видов деятельности, вызывающих парагенезис (ирригационный, лесотехнический, про-мыиленный, городской, 'гидротехнический, энергетический, карьерный, шахтный).

Предлагаемая методика отличается однозначным набсроч анализирутакх показателей и их количества (по ведущим факторам, через которые реализуется основные условия развития карста), сравнительной простотой получения их расчетных значений (с использованием имеющейся геологической, гидрогеологической, карстологичесяой информации), универсальностью (методика применима на всех уровнях исследований от обзорного до лекального), возможностью учета факторов, имеющих разную размерность. Она апробирована для территории Украины и Молдовы С 45,47,51,55,59, 61,6-6 1. Наиболее.благоприятны условия развития карста в Горно-Крыы-ской (74 балла), наименее - в Добруджинской (39 баллов) карстовых областях; очень сильная техногенная активизация (более 25 баллов) происходит на участках Донецкой.и Причерноморской карстовых ооластэй. Очень шсокая карстоопасность отмечена на 3% эакарстованной территории (участки Горно-Крымской, Донбасской, Прикарпатской карстовых областей), высокая - на (Полесская, Подольско-Буковинская, Причерноморская, Равнинно-Крымская карстовые области); катастрофическая степень карстоопасности на обзорном уровне не выделяется, но ее возникновение возможно на территориях с весьма благоприятными условиями развития карста при усилении" хозяйственной деятельности (рис. 4,5). Построенные карты верифицированы фактическими данными о карстовых авариях я катастрофах за последние 100 лет, а таете - хорошей сходимости) с жартами • развития парагенезиса (коэффтагт-snv корреляции по 65 OTE 0,925), 12).

Рис. 4. Балльная оценка условий развития и техногенной активизации карста Ук-'-''.-,'■-. раины и Молдовы. Условия развития карста, баллы: I - неблагоприятные (менее 40); 2 слабо 'благоприятнее (40...50); 3 - средне благоприятные (51...60) 4 - благоприятные (61...70); 5 - весьма благоприятные (более 70); 6 - изобаллы условий развития карста. Техногенная активизация кат?с та. баллы; 7 - слабая (менее 15); 8 - средняя (15...20); 9 - сильная (2L..25); 10 - очень сильная (более 25); II - изобаллы техно ret ной активизации,- 12 - расчетная плотность карстопроявлений, шт/1000 ЮС, 13 - незакарстоЕанные территории

Из 17 баллов, характеризующих техногенную активизацию карста, 8 6¡ лов (48%) дает подтопление. По карстовым областям его влияние возрастает от 31% (Полесская) до '57$ (Равнинно-Р1рымская). Средняя величина техногенной активизации карста по отдельным OTE увеличив; ется с севера на юг. - Для оценки роли подтопления на локальном, детальном к-сбъектно1 уровнях используется величина карстовой денудации (мкм/год). Предлагаются 5 моделей расчета дополнительной карстовой денудации, которые реализуются в зависимости от конкретной инченерно-геологич! ской обстановки и наличия исходных данных (рис.6). Модель I

.Рис.-5. Степень потенциальной карстоопасности территории Украины и Молдовы. Степень потенциальной карстоопасности: I - низкая; 2 - средняя; 3 - высокая;. 4 •- очень высокая. Проявления карстоопасности: 5 -аварийные ситуации; б .- аварии; .7 - катастрофы. Границы:-8 - за-карстованннх территорий; 9 - территорий с разной степенью закар-стованности. 10 - незакарстованные территории

предусматривает расчет величины дополнительной карстовой денудации по расходу и минерализации источников; модель "2 - по. величине и минерализации естественного и дополнительного питания; модель 3 - по расходу, и минерализации потока .'подземных вод; модель . 4 .- по изменениям уровня и минерализации в одиночной скважине; модель 5 - при подпоре водохранилищами'.

Выполненные с использованием моделей расчеты величины дополнительной карстовой денудации, формирующейся в результате подтопления, показали, что она может достигать 705? от общей.. Ее значения зависят оТ литоло'готесяого типа карста и вида хозяйственной деятельности. В карбонатном карсте онасоставляет 3-25, в сульфатном - 1С0-6С0, в соляном - 120-44000 мкм/год. Максимальные значения дополнительной карстовой денудации связаны с гидротехническим, карьерным и аахтнш видами хозяйственной Деятельности, что свидетельствует о значительной роли подтопления в развитии карста.

номер Строение массива модели в разрезе

Формула для расчета дополнительной карстовой денудации, мкн / год

да =

(Ог-Мг-агМ,)! б.-ЬЛ

ДА [(Ц^2)-ЛМгр• Щ-ЛМ] АМ-^-М,; ЬМср=М*--

^1 =

х+к-г

щ

¿ь

-д м,(ь?ть;)

: У> > ! у У/V .

-ь—

шшдш

•| .. -1 - -Г?—

Х^ГГ

ДА=

ь

Т бг-'-

I

• И> / /> Л. > /

м _У,-МЛУ2-М, Мср-

Д И = Иг - Мер

Ьср-К3-{М1-Мг)

■ ■> v ; > i ■■ > > > J > 1

ы

Часть-¡П.; 'ФОРМИРОВАШ!?ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ПОДТОШШЕ-ПРИ'РАЗЛИЧНЫХ.' ..:■• ' ЕИДАХ-ХОЗЯЙСТВШНОГО:- ОСВОНШ ЗАКАРСТОШШХ ТЕРПЯСЕЙ ■' :

■ Применение изложенных.выше теоретических и методических разработок осуществлялось на объектах, расположенных.в различных структурно-тектонических и геолото-геоморфологических условиях, с разными видами, хозяйственной деятельности, ' формирующими парагенезис карст-подтопле-нйё, и с различной степенью детальности С 22,23,27,29-31,33,34,38,40, 3.2,43,54,60 1. Для;всех объектов.помимо комплекта-геоморфологических, геологических,, "гидрогеологических* гидродинамических карт, карт чёт-: вер'тйчнык,,отложений и. глубин залегания уровня подземных вод составле-кы специальные карты распространения карстующихся пород, литологичес-ких .типов .карста,' типов карста по характеру перекрывающих, отложений, типизации закарстованных территорий по условиям формирования парагенезиса,; потенциальной подтопляемояти и карстоопаскости, В качестве примеров рассматривается формирование парагенезиса на закарстованных территориях преимущественно сельскохозятетвенного (Крым, региональный

Рис» б.. Модёли:.оценки; роли подтопления, в,активизации карстового процесса,; Общие обозначения к моделям 1—5 :ДА - дополнительная карстовая денудация, Мкм/год; 6,1 - сирина и длина карстового массива (блока), м; бк - объе!<ная плотность карстующихся пород, т/иР.

Модель^ Ц1,()1г>М1,М2 - расход, аР/с, и минерализация, мг/л ис- . точников до и после подтопления; 1: - количество секуцд в году. " Модель_2.. , \А/г - естественное и дополнительное питание, м/сут; М1 и - минерализащя' естественного и дополнительного литания, мг/л; X, К,2 - осадки, конденсация, испарение, мм за год; Т - число дней з году.- ■ - ' ■ . . ' ■'' ■ '

Яодель._3А Ь^^Н^Ьа.На - уровЦи.воды в скважине до к после под-'топЛения, ;м; ДМ^ДМа- пр^ост минерализации вода в скважинах до и . ■после, подтопления, мг/л; Ь'- расстояние между скважинами, и; к - коэффициент фильтрации, м/сут. ' : ■ .. -'.'-'

МодельЫ,.. И,, Н, - уровни воды , в скважине до и после подтопления, м; М<■', М 4 .-' минерализация воды. $ скважине до и после подтопления, иг/я; Я - радиус влияния скважины, м; \fJi.VJi - объем.воды в расчетной элементе, г?.

Модёль_5_.' Н'- величина подъема уровня воды в водохранилище, и; М<, Мг - минерализация воды в водоносном горизонте и в водохранилище, мг/л; К3 - коэффициент объемной закарстованности, доли ед.

уровень, I:200000), гражданского (г.Симферополь, локальный уровень, 1:25000) и промышленного (промплощадка в г.Севастополе, детальный уровень, 1:2000) освоения, а также в зонах влияния угледобычи (вахты ПО "Кизелуголь" и ПО "Тулауголь", разрез Кимовский ПО "ТулаугольГ детальный уровень, 1:10000 и 1:2000) и в карстовых системах (объект-. . ный уровень, 1:1000, 1:500). Обзорный уровень, рассмотрен в теоретических главах работы на примере Украины (1:2500000, 1:1000000).

Глава 7. Нормирование парагенезиса карст-подтопление на ^ территориях преии!ущественно сельскохозяйственного

освоения (на примере Крыма)

Крым относится к наиболее хорошо изученным карстовым регионам. Основной объем исследований выполнен б 50-60 гг. (С.В.Альбов, И.К.Васильев, В.Н.Дублянск'ий, В.П.Душевекий, Л.П.Задорсжная, С.М.Зенгина, : Б.Н.Иванов, А.В.Лущик, Е.ВЛьвова,. .В.П.Мелешин, В.И.Морозов, Т.И.Устинова, Ю.К .Нутов и др.)-» В 60-90 гг. в: Крьв^у вследствие/широкого, развития гидромелиорации резко ухудшилась экологическая обстановка,. что определило необходимость более детального изучения карста. ....

Крым располагается в пределах Крымско-Кавказской и Восточно-Европейской карстовых стрчн, .относясь к карстовым провинциям Крымского . горноскладчатого , сооружения к Скифской плиты. В его пределах, выделены Горно-Крымская карстовая область (6100 км^) с четырьмя и Равнинно- . Крымская карстовая область (19500 км^) с пятью районами. -Средняя пло-. садь карстового'района;в^горных условиях составляет.1525 км^ (Су=0,26) а в равнинных-г-3660 и/г (.Сух=0/38)-. Карстующиёся. породы развиты на 7Б% площади полуостррва1.'45 ХТкдэлогия карста: Горного и Равнинного. Крыма, по данным инженерно-геологического райониро.вания имеет существенные отличия. В'Горном Крыму преобладают- карбонатный и терриген-но-карбонатный открытый к покрытый типы карста. Здесь известно 75Й рсех Е'аеленньк карстопрояЕленкй, среди .которых наиболее распространены карры, воронки,. :коррозионно-эрозионные ,к; нивально-коррозионные. полости. В Равнинном Крыму преобладает карбонатныГ'; покрытый карст. . Здесь встречается около 505. .выделенных карстопроявлений. 'Б'-открытом карсте преобладают. поверхностные^ .формы,¿.иногда; имеющие - техногенное... происхождение. ■ Подземные'.формы',по .дактаг С.К.Еутогл.вскръггк .буровы-ук скважина«-на отметках от +17С до -200 к. -ду. *:■<

. Особеннгст»' -типология: карста. нами.. отражение:■' й. ^.-формирований :ла- " ра генезиса... 5^Т'орно-Кршлскай карсто-вой ;области 'он хгязан с-лодъемом1'\ УГВ -асдедст ние .ирригации,' урбанизации-и гидротёхнмеского • с^рои^вльо»-, бз .; причем ^ процесс:' .не {цзсмт'-'регконаяэд^

гаетсяв поймах рек и на днищах балок. Потенциальный парагенезис тяготеет к крупным карстовым котловинам Главной гряды, продольной долине между: Внутренней и Внешней грядами, а также к склонам куэст с глубиной залегания УГВ 3-10,.реже 15 м. В Равнинно-Крымской карстовой области парагенезис развивается в долинах рек, а также - на водоразделах;, преимущественно под воздействием "большого" орошения. Постоянный и периодический парагенезис занимает 22,6%, а потенциальный -32,2% территории. •.--'

■ Формирование парагенезиса:; в карстовых районах имеет свои особенности, обусловленные естественными а техногенными факторами, проявляющиеся в разных тешах (от 0,01 до 3,09 м/год) и масштабах (от 1,6 до ' 44,6% площади района) его развития. Минимальное площадное развитие парагенезис имеет на открытом мергельно-известняковом, а максимальное - на покрытом известняковом карсте. Преобладающее влияние на его фор-мировани^ оказывают рельефа строение и водопроницаемость перекрывающих отложений. Наибольшее развитие парагенезис имеет на территориях, где карстующиеся порода , перекрыты слабо водопроницаемыми аллювиальными и эолово-делювиальными■отложениями. В ¡обеих карстовых областях средний темп формирования парагенезиса имеет тенденцию роста до глу-бйны залегания подземных вод 15 м (с 0,08 до- 0,40 м/год).

Для оценки карстоопасности использованы данные ИМР, скорректированные по материалам автора. Наиболыпую/шгащадь занимают территории с высокой и средней степенью карстоопасности. ЭЮ подтверждается сведениями о карстовых авариях (утечки из Ульяновского и Межгорненского водохранилищ, нарушение устойчивости зданий в гг.Симферополе, Севастополе и пр.). Доля подтопления в формировании.парагенезиса оценена по составленным картам потенциальной карстоопасности и подтопляемости. Влияние подтопления- в той или иной степени проявляется на 35% закар-стованной территории Крыма С 23,27,29,33,34,35,55 3.

Глава 8. Формирование -парагенезиса карст-подтопление на урбанизированных территориях (на примере г.Симферополя)

: Город-Ставрополь (площадь 62,3 км2) располагается на северном склоне мегантиклинория Горного Крыма* относясь к Симферопольскому подрайону Предгорного района Горно-Крымской карстовой области. В его пределах выделены четУре карстовых: участка, соответствующие основный формам рельефа: Внутренней тг Внешней грядам, продольной дслинэ между ними-и поперечной долине р.Салгир. 93,7^5 его территории относятся к закарстованным. Наиболее развит карбонатный карст в нуммулитовых известняках и карбонатно-терригеяный карст в прослоях известняков среди

мергелей и глин новопавловского горизонта. По характеру перекрывающих отложений преобладают Открытый,.покрытый и перекрыто-покрытый типы карста. Карстопроявления представлены единичными понорами, рвами, просадками,, нишами, закарстованными трещинами,.кавернозными зонами, небольшими пещерами и вскрытыми, при строительстве палеокарсто-вымк полостями, а также - немногочисленными источниками. Благоприятные природные условия и высокая плотность, преимущественно селитебной застройки, способствуют развитию-подтопления. Величина естественного инфильтрационного питания составляет 1,26•10"^, а дополнительного -2,0-3,2-Ю-4 м/сут. По прогНрзной оценке1 автора, выполненной в 1983 : парагенезис формируется'на'54,5% тёфрМбркк города. Постоянный и пер! одический парагенезис приурочен к поперечной и продольной дблинам, к участкам развития карбонатно-терригенного и карбонатного перерыто-покрытого и покрытого карста, а потенциальный - терригенно-карбонат-ного перекрыто-покрытого карста.

Данные фактических наблюдений за изменениями уровней подземных вод в 1983-1993 гг. подтвердили прогнозную оценку развития парагенез! са. Во всех водоносных горизонтах наблюдается устойчивый подъем уровней с темпом 0,13 м/год (мергели), 0,09 м/год (известняки), 0,01 м/1 (аллювиальные отложенияр. Подъем уровней сопровождается повышением минерализации на 50-70 мг/л (известняки) и даже 100-200 мг/л (мергели \ аллювий)Лак и в целом в Крыму,.темп подъема уровней возрастает с уве личением глубины залегания грунтовых вод (с 0,04 при глубине менее 3 до 0,12 м/год - при 15 к).

Территория города характеризуется преимущественно средней и высоко степенью каретоопасности (66,1%)Гидрохимические данные свидетельствуют, что подтопление обеспечивает до 70% карстовой, денудации. В открытом карсте ее величина достигает 16 мкм/год (в том числе 11,6 - дополнительная). Основная масса растворенного материала выносится из зо нк аэрации, Ка уровне водоносного горизонта за счет коррозии смешива ния карстовая денудация составляет всего 0,03 мкм/год I 22,31,54,60 3

Глава 9. Нормирование парагенезиса карст-подтопление на территориях промышленного строительства (на примере пром-площадки в г.Севастополе)

Промплощедка расположена.в Севастопольском подрайоне Предгорного р она Горно-Крымской карстовой области (площадь 0,95 км*Ь. Она приуроче к балке, прорезающей Гераклейское плато.. Водоразделы и борта ее за пр налами промплощадки заняты селитебной застройкой, садовыми участками : гаражами. В последние.годы здесь участились деформации сооружений и п лотка железной дороги, что потребовало проведения комплексных инженер:

геологических исследований в пределах всей водосборной площади.

Карстущиеся породы, слагающие район промплощадки, имеют средне-миоценовый и среднесарматский возраст и терригенно-карбснатный состав, что определяет их слабую закарстованность в естественных условиях. Коэффициенты фильтрации миоценовых отложений колеблются от 0,02 до 50 м/сут. Глины нижнего сармата разделяют карстующиеся отложения на два водоносных комплекса - среднесарматский и среднемиоценовый, имеющие общее северо-западное направление подземного потока. Еалка подрезает среднесарматский водоносный комплекс правым бортом, что создает здесь более благоприятные условия для развития естественного подтопления. В пределах водосборной площади развиты открытый и покрытый типы карста. Карстопроявления представлены нишами, каррамл, каналами диаметром 2-5 см, источниками с дебитом 0,005-0,030 л/с, а также кавернозными и трещинными зонами и небольшими полостями, встреченными в ПО скважинах из 440. Коэффициенты линейной закарстованности достигают 75^. Они максимальны в зоне тектонического нарушения, пересекающего балку.

Подтопление формируется под влиянием утечек из водонесущих коммуникаций, конденсации под зданиями,. сооружениями и асфальтовыми покрытиями, притока карстовых вод со стороны водоразделов и верховьев балки, а также.вследствие барража карстовых и надкарстовых вод подпорными стенками и менее водопроницаемыми; отложениями. Суммарное инфильтраци-онное питание составляет 6,Б8.10~^ м/сут, около 90% его формируют техногенные факторы. Темп подъема УГВ на разных элементах рельефа колеблется от 0,05 до 0,17 м/год. Он тем вше, чем больше боковой приток и техногенное питание. В результате подтопления произошло общее изменение уровней, температуры и химизма подземных вод. Они отличаются пестротой химического состава (39 гидрохимических типов), повыпенной, на 2-3°С по сравнению с фоновой,температурой.

Парагенезис карст-подтопление развит на 77,555 территории промплощадки. Максимальное развитие он имеет на участках покрытого, минимальное - открытого терригенно-карбонатного карста. Парагенезис приурочен главным образом к морской террасе и днищу балки, соответственно, 100 и 79% их площади. Потенциальная карстоопасность оценена по величине коэффициента линейной закарстованности. Большая часть водосборной площади характеризуется преимущественно низкой степенью харстоо-пасности. Участки с высокой и очень высокой степенью, карстоопасности тяготеют к дницу и основаниям бортов балки. Выделяются зоны повдаен-ной карстоопасности, связанные с тектоническим нарушение« и проявлениями субмаринной разгрузки, на которых развиваются карстошэ и харе-

тово-суффозиондае процессы. Подтопление формирует карстовую денудацию (3,3-25,6 мсм/год), сопоставимую с естественной (для Предгорного Крыма - 10 мкм/год). Это свидетельствует о его'существенном вли-> янки на закарстованцую территорию I 22-46 3.

Глава 10. Формирование парагенезиса карст-подтопление в зонах влияния угледобывающих предприятий и в карстовых системах

Б практике хозяйственной деятельности известны проявления парагенезиса в отработанных пространствах шахт- и разрезов, а также в карстовых полостях. На этих,- казалось ,6iv разных, объектах он .имеет общие . черты (поступление воды в основном сбоку.или,снизу, затопление значительных по 'размерам подземных пространств и пр.),. что позволяет рассматривать их совместно I 10,II,13,14,15,16,20,21,24,25,2В 1.

При добыче угля открытым спосрбом формирование парагенезиса связано с нарушением водного. режима на отработанных участках карьерных полей. Детально этот вопрос изучен на разрезе "Кимовский" ГПодмос-. ковный угольный бассейн). Разрез эксплуатируется с 1957 г. Отработанные пласты угля мощностью 0,9-6,4 м приурочены к бобриковскому горизонту визейского яруса, который залегает на закарстованных упинских известняках. Продуктивный горизонт перекрыт визейскими и бат-келло-вэйскими песками, глинами, песчаниками, а-также четвертичными аллю-виально-делювиальнши1 отложениями. На обводнение горных .выработок в период эксплуатации оказывают Елияние надугольный (нижнетульский), угольный (бобриковский) и по^^ольный. (упинский), водоносные "горизонты. Бестранспортная система.разработки драглайнами с отсыпкой вскрышных пород во внутренние отвалы привела к образованию сложного техно-. генного рельефа - конусов и гребней высотой 5-25 м, разделенных выработанным пространством, которое затапливается после прекращения водо-понижения. Исследования выявили ряд особенностей формирования парагенезиса: изменения характера- перекрывающих отложений и связанное с ним снижение коэффициентов фильтрации (с 5,6 до 1,0 м/сут); изменение гидрологических условий (образование 32 искусственных водоемов площадью 112 га, объемом 4,5.10® it1, с-минерализацией воды 0,5-6,4 г/л, pH 1, 58,1; изменение гидрогеологических условий (образование техногенного и изменение параметров упинского горизонтов, повышение минерализации, сбще^ жесткости, рК, содержания сульфатов, железа, алюминия).Парагенезис существенно усиливает развитие карста, сказываясь на значительных расстояниях .(1-2. км.) от отработанных участков. Дополнительная, карстовая. денудация составляет до 700.мкм/год(при фоновой 25).

, Ё зонах Подземных угольных разработок парагенезис развивается всле-. ДсТвие деформации поверхности при.эксплуатации шахт или затоплении горных выработок при их ликвидации: Первый, вид подтопления детально изучен на 14 шахтах ПО "Тулауголь". Выявлены особенности развития парагенезиса в зависимости от литологии и мощности надугольных отложений, глубины.залегания: грунтовых, вод до отработки месторождения. Формирование парагенезиса при ликвидации подземных разработок рассмотрено- на примере Кизеловско.го угольного бассейна. К 2000 г. здесь будут затоплены 22 шахтных поля, а ежегодный самоизлив кислых, шахтных вод, по оценке автора L19 -3, составит- 20.10^ м°. Разработанные варианты мокрой ликвидации шахт позволяют.уменьшить его на 65%. Особенности возникающего при, этом парагенезиса связаны-со слабой очищающей способностью. карстующихся пород по отношению-, к загрязнителям, поступающим с шахтными водами ■ С 10-21, 24,23.3 .

В карстовых полостях под воздействием природных или техногенных факторов формируется постоянный, периодический или эпизодический па. рагенезис С I-I2,14,16,1?,21,45',49,53,55,58,59,64,67 1. Постоянный .парагенезис-возникает при подпоре карстовых систем обвально-подпруд-ндаи озерами. САмтяели,. Абхазия), . морскими водами:(Тарханкут, Мангып-лагс) ;г водохранилищами (Хамское, Иркутское я пр.). Он оказывает срав- * нителько. небольшое влияние на природные объекты.'(локальное растворение, отложение-глинистого .материала). Периодический парагенезис -возникает при быстрой йифйльтрацаи атмосферных осадков или инфлюации . по вераснос'ткых водото ко а... Он приводит- к подъему- УГВ в. поло стях на 45 м (Крзя), 125 м (Кавказ )идаже-450 м (Ееркор, Франция) . Периодический парагенезис ■■'возможен :также- при колебаниях; уровней обвально-подпруд-ных озер и водохранилищ (IONICO м). Его, следствием является перестройка- гидрогеологических -условий-(изменение гидродинамической зональ» ности, направлений.'/ скоростей потока; химизма и пр.). Эпизодический парагенезис формируется в основном при -землетрясениях. Он зафиксирован в пещерах -Крыма,. Кавказа,, Средней Азии» имеет небольшие амплитуда; (первые метры), и не связан с увеличением объемов воды в массиве (происходит ее выжимание из пор и трещин)* Эпизодический парагенезис наблюдается также при уменьшении интенсивности откачек (пещеры Черная, Золушка и пр.). При парагенезисе происходит усиление растворения карстующихся пород в полостях, связанное с увеличением расхода, турбули-зацией и загрязнением подземных потоков. Величина дополнительной карстовой денудации достигает 20 (карбонатный) и 60 мм/год (сульфатный). Изучение пещерных систем открывает возможности исследования парагенезиса "изнутри", с использованием но гж штодия (изотопны? анализ, построение совмещенных гадро-,■термо- и жпзограмв я яр.).

ЗШШЕНИЕ

Изучение и анализ проблем инкецеркой .гаодвдамики свидетельсгвуят о последовательной смене тенденций в ее ра.звитик - от: выделения и. . ' исследования отдельных инженерно-геологических процессов к углубленно^' изучению их важнейших парагенетических ассоциаций. В дкссерта- : ционной работе осуществлено научное обобщение теоретических, г-этоду- . ческих, палевых и экспериментальных исследований автора' по изучению формирования, взаимодействия и оценки наиболее опасных площадных процессов - карста и подтопления. Результаты их позволяют сделать-ряд выводов, имеющих'теоретическую.и практическую значимость, •

I. Парагенезис карст-подтопление возникает при.совместном.нахож- ; дении этих двух процессов на одной территории.' Он формируется на : за- ' - карстованных территориях под воздействием природных или природных и техногенных факторов. Обоснование области развития парагенезиса осу- : : ществляется путем составления; и последовательного наложения карт pa-i -спространения карстующихся пород, карстопроявлений и ; потенциальной '-'•-' подтопляемости. Распространение парагенезиса определяется границами подтопленных,- периодически подтопляемых и потенциально. подтопляемых площадей, на закарстованных территориях.' По оценкам, • впервые вьятол-неннкм автором, на Украине парагенезис занимает 309,09 тыс. км^ (78/5 от площади закарсто ванных территорий кли.51,2^ -от площади Украины)... Основными условиями его. развития являются наличке карстующихся пород разной закарстованности, перекрывающих отложё1етй^р^нй'й-':водЪ ницаемости и дополнительного питания подземных, вод, а ведущими .'факт-. -.' -торами - приуроченность к определенной тектоническо й структуре ; -ли- ; V. тологический состав и. мощность -перекрывающих отложений; модность во- -доупора над карстующимйся породами;' объем, характер и режим Поступления дополнительного питания; глубина залегания подземных. род, ''-Цер—;-вые два условия ..формируются в результате длительной истории геологи- . ческого развития 'закарстованной территории, а третье — преимущественно в ходе ее хозяйственного освоения.

. 2. Разработанная методика типизации территорий по условиям-.фрркк- : рования парагенезиса карст-подтопление, базирующаяся на комбинировав. нии принципов регионального карстолргического и типологического.•ин-.^. женерно-геологического районирования, позволила впервые выполнить • •-..: карстологическое'районирование Украины в масштабе 1:1000000 к инже- : •■ нерно-геологическую типизация отдельных ее территорий в масштабах от .1:200000 до 1:2000; вскрыть закономерностифорьдарованйя парагенезиса карст-подтопление и выявить участки, перспективные для организации и проведения специальных наблюдений за его взаимодействием. Наибольшее

развитие парагенезис получил в платформенных: структурах, на участках речных долин и днищ балок, а также на водоразделах, в покрытом и пе-.ренрыто-покрытом. карсте, .сформированном на карбонатных породах и в толщах-йх: переслаивания с. некарстующимися. породами. ;

■ 3-.: Взаимодействие в- парагенезисе карст-подтопление, раскрытое с помощью- модели, представляющей-собой функционально-динамическую систему,. ,-реа4Изуемув~через - статический' и-, два- динамических:- блока и, обра-зутбщуч ;три\^овйя,- организации, позволила впервые выявить механизм и особенности -взаимовлияний в парагенезисе. Влияние карста на подтопление ■:происходит..толькС>\.на. Гидродинамическом уро вне и определяется '.'поЕьпенными коллекторскими свойствами карст^ющихся пород; сложным ■ строением коллектйрои/-обладагощюс,двойной ,и.тройнЬй пористостью; ди-. скретпостьр' прос^анствённого распространения фильтрационных свойств

поступления естественного;, и техногенного питания;, облегченной передачей- напоров на больше- .расстояния и через раздельные слои. Это проявляется а дискретности..развития подтопления на закарстованных . территориях,, медленных..и более длительных подъемах уровней подземных •вод; меньших амплитудах подъема; развитии подтопле:иия на склонах, з условиях. хорозей дренированностл;: меньших- масштабах подтопления, за-кзрст0ванных. т.ерр>1т0рий по сравнению с незакарстованкыми. Влияние' .' Подтопленяя ^-йа: карст происходит на всех трех уро внях (гидродинамическому- термодинамическому физико-химическом) и связано с изменениями гидродинаютческой-зональности, гидростатического давления, уклона и скорости^-характера и-: направления движения карстовых вод, их темпера-: . туры и химического состава. Это приводит к общему.усилению активности развития^карста,' активизации суффозионно-к&рстовых и карстово-суф-фозиондас процессов^ общему, сюигенип устойчивости закарстоЕЕККых тер" 4. Уетодикарепгснальной оценки .карстоопасности.при подтопления закарсто ванных- территорий и роли подтопления в' активизации карста, пре^матриваящая.раздельную оценкущзиродных условий развития варста и 'его техногенной активизации- балльным методом с последующим определением степени .карстоопасности по перекрестной таблице-матрице, а роли ■ подтопления —по. сумме -баллов',:- приходящихся: на виды хозяйственной ¿эЯтелыюети, вызыва-стай парагенезис, гая- по величине карстовой денудации, поязодала е^чзеыз оценить карстеопасность разных регионов Уя-раяны л шшть л«*-*пяез№иу?» (до 7058) р^ль подтопления", вГактиаизадяа карста.

5. 'Гсорэттгчвс-да прстдстпр^'сйт, с^тулирогзжае в patfw&i.-'n'-ax . прзг(71псс~о& прйспйгй» в ргтгхт прярогдих' усгосаях-'-и при разлгшшз;. адел зозлавгааглз дгтагкг'тл» саяяг'Эгаз» -.сетюзу-.зояого"-пзучяот

направления в изучении геологической среды как области взаимодействия парагенетичбских комплексов мнленбрно-геояогичеоких процессов, включающего: обоснование принципов выделения области распространения парагенезиса процессов» типизацию территории по условиям? ИХ формирования, выявление особенностей взаимодействия, выбор участков для комплексных режимшас наблюдений, определение наиболее информативных гидродинамических» термодинамических, гувдрохишческих параметров'для. оценки устойчивости территорий, в условиях взаимодействия процессов.

Данная работа представляет собой зайериение'первого .этапа исследований парагенезиса карог-подгопление. Необходимо дальнейшее развитие этого научного-.направления путам еой-эргденствовашя научных основ.' сп; :-:■-!•. и прогноза потенциально г» карз^оопаености и подтоплябшети за-карстованных территорий на базе геоэкологического мониторинга раз-, ных уровней, а также, обоснования туинр~те5№ич#ектс мероприятий по управяенш геологической средой в услови® .юс. езшшодействия.

осноачыг спубликов/шще РАБОТУ ПО тые дкссертакш

1. Загрязнение грунтовых вод сельских населенных пунктов//Гкгиина водоснабжения, Пермь, 1966. - С,95-100.(соавтор К.А.Горбунова).

2. Химический состав подземных карстовых озер Пермской:0бласти7/П§> щеры, вып.6/7. Пермь, 1965. - С.47-53 (соавтор Г.А.Максимович).

3. Химический состав пещерных озер и льда/ДиыичесНая география.

и гидрохимия Пермской области. Пермь, 1967. - С.96-1СЗ (соавтор Г.А. Максимович).

4. Пещеры карбонатного карста Пермской области//Вопросы- карстове-дения. Пермь, 1969. - С.149-156 (соавтор Г.А.Максимович).

5. Пещеры и провалы//Цещеры, .вып.7/6, Пермь, 1969. - С.92-95 (соавтор Л.К.Усольцев).

6. Пещеры гипсового карста Пермской.области//Вопросы. карстошде-ния, вып.2. Пермь, 1970. - С.153г-156. (соавтор П.Н.Морозов).

7. Опыт типизации и морфометрщеской характеристики пещер" карбонатного карста Пермской •облаети//Дещеры, вып.6/9. Пермь, 1570, - С., Ш-34 (соавторы Г. А.Максимович, Т.И .Аникина)..

8. Структурно-стратиграфическов. распределение пещер ДзрмскоЯ-об-.пасти/'/Лэшеры, эьш. 12/13..Пермь, 1972. С.41-49 (соавторы Л.Д.Слобрд-скова» П.А.Ссфренидаий),

9. Пещеры сульфатноге и карбонатного карста-Пермской Области/Достояние и . задачи карстово-смлвулол'иесюа'исследований, Ленинград, 1975.. - С.75-75.

10. Возможные пути снижения сброса шахтных вод.и их загрязненно-:ти из отработанных шахт западного крыла Косьвинской синклинали//Очи-:тка и использование шахтных вод, вьгп.ПП, И., 1976. - С.67-73 (соавторы В.А.Литвин, В.М.Прощенкова)..

11. Мероприятия по снижению сброса шахтных вод и их загрязненности из отработанных шахт Гремячинского месторождения//Охрана окружающей природной среды, вып.ХХ1У, М., 1978. - С.62-67 (соавторы В.А.Лит-2ин, • В.М.Прощенкова).

12. Возможность строительства групповых очистных сооружений на {оспашском месторождении//Охрана окружающей природной среды, вып.ХХУ. Д., 1979. - С.56^62 (соавтор В.А.Литвин).

13. Исследовать возможность прогнозирования изменения режима грунтовых вод и вида рекультивации. ОтчетТННТ, 1979(соавтор ВЛ£.Бань-ковская).

14.. Условия формирования и закисления водоемов Кимовского разре-за//0храна окружающей среды, вып.2б.М., 1980. - С. 14-26 (соавтор Е.Г.Воронов).

15. Изучение водного'режима в зонах угольных разработок в связи с рекультивацией земель//Ивденерные проблемы безотходной технологии, Пермь, 1960. - С.113-116 (соавтор В.М.Баньковсхая).

. 16.. Разработать комплекс научно-технических мероприятий по максимальному предотвращена) отрицательного воздействия предприятий угольной промышленности на геологическую среду. Отчет ГКНТ, 1981 (соавтор В.МЛЗаньковская и др.).

17. Состав и.объемы поверхностного стока с территории промпред-приятйй угольной промышленности//Вопросы использования водных ресурсов, М„ 1981. -С.19-2Б (соавтор И.А.Зуев).

18. Влияние угольных разработок на гидрогеологические условия нарушенных территорий//Охрана и рациональное использование природных ресурсов. М., 1981. - С.11-14 (соавторы" Е.Г.Воронов, Т.М.Сухоп-люева).

19. Мероприятия по уменьшению водопритоков и опыт их внедрения на шахтах ПО "Низелуголь "//Охраш. природы при разработке угольных месторождений. М., 1982. - С.123-125 (соавтор И.Г.Шапаренко).

20. Разработать й внедрить комплекс мероприятий по охране окружающей среды в Подмосковном угольном бассейне//Техника безопасности и горно-спасательное дело. М„, 1982, ® 2. - С.21-22 (соавторы В.И.Иго-пин и др.).

21. Роль отвалов открытых угольных разработок в формировании решила подземных и поверхностных вод//Подземные воды Сибири и Дальнего Востока. Иркутск, 1582. - С.69 (соавторы Г.д.. Йгнатекхов, Е.А.Зуев).

22. Разработать прогноз подтопления отдельных участков городов УСС? и провести районирование территории по степени потенциальной подтопляемости. Днепропетровск. Научный отчет, 1963 (соавтор 0.П. Лазаренко).

23. Разработка методических рекомендаций по специализированному картировании и составлению типовых среднемасштабных карт для моделирования геодинамических процессов. Симферополь. Научный от ет, 1983 (соавторы А.В.Лущик к др.).

24. Влияние отвалов угольных шахт на подземные водн//Рациональное использование и охрана подземных вод. Свердловск, 1963,. - С.24-26 ' (соавторы Г.Г.Вознюк, В.М.Баньковская). ,

25. Охрана водных ресурсов Подмосковного угольного бассейна//Уголь, 1984, V 10. - С.55-56 ^соавторы Л.СДеви, В.С.Момчилов).

25.; К вопросу о происхождении.Кунгурской ледяной пещеры/Дел. в УкрНШКТИ, К 882-Ук Б4 (соавтор В.А.Шипунова). - 32с.

27. Опыт среднемасштабного картирования подтопления на примере территории Равнинного Крыма//Лроцессы подтопления застроенных территорий грунтовыми водами, Новосибирск, 1984. - С.I89-I9I.(соавторы А.ВЛу-щик, Л.Г.Бокова). '.'>;", ■''

.26. Рекультивация земель и водный режим отвалов шахт и разрезов Подмосковного бассейнаУ/Уголь,; 1964, 7. - С.46-47 (соавтор В.М., ВанькоЕСкая ).

29., Особенности методики среднемасштабного картирования подтопления на примере Равнинного Крыма//Проблемы изучения: и картирования . подтопления территории Украины, Киев, 1964. - С.7-9 (соавторы.A.B.Лу-цик, Л.Г.Бокова). /'■■':.'

30. Региональные особенности засоленности грунтов в районах с различной подтопляемостью Равнинного Крьпла//Там же, С,11-14 (соавтор . А.А.Улитина).

31. Изучение и.прогнозная оценка подтопления территории г.Симферо-поля//Та!.!.же. - С.14-17 (соавторы И.П.Шедорченко, Л.Г.Бокова),

32. Пространственно-временноГ' анализ формирования /карстовых полос-' тей/Деп...в УкрНЖНТИ,/ F 173Ь-Ук 94 (соавторы В.Н.Дублянский, Б.А.Ши-пунова). -43с. .-'■■■■ • •:

33.. Принципы' размещения режимной сети -в районах 'развития современных экзогенных геологических процессов/методика'-изучения' карста, ■ Пермь,,1985. - С.79-60:(соавтор К.А.Белокопытова).

34. Особенности -развития подтопления в Равнинном: Крьву/'/Труды У съезда-'Географического общества Украинской ССР, Симферополь.^' 1965.- С. г,0 (соавторы Л.Г.Бокова, И.ЛЛ-едорченкэ).

35» Разработка научно-методических основ моделирования карста и абразии В:Крыму. Симферополь. Научный отчет, 1985 (соавторы Ю.И.Шутов, и др.).

36. К проблеме формирования коррозионно-эрозионных полостей//Пе-гцеры, Пермь, 1986. --С.12-17 (соавторы В.Н.Дублянский, В.А.Шипунова).

37. Методические указания по составлении карт пообластного гидрогеологического районирования по степени подтопления территории. Днепропетровск," 1986. - 92с... (соавторы О.П.Лазаренко, А.А.Воробьева и др.).

-38. Совершенствование методов исследований и картографирования процессов подтопления: ИЖ УССР. Днепропетровск, 1966, научный отчет • (соавтор« ОШЛазаренкО; и др.).

39. Теоретические основы спелеологического районирсвания//Картсг-рафировадае 'и районирование карста в,связи с освоением территории, Владивосток,.; 19661: - С.10-12 (соавторы В.Н.Дублянский, Б.А.Вахрушев).

40.. Районирование.и оценка подтопляемости закарстованных террито-. рий//Там-же.. - С.139-140 (соавторы 0.П.Лазаренко и др.).

41... Гидромелиоративная-деятельность и ее влияние на карст (на примере Украи1*ы)//ПробЛеМ!-т изучения, техногенного карста. Нунгур, 1988. - С.7Г-72-(соавтор О.П.Лазаренко).

42. Понятийная база, современной карстологии и проблемы-инженерной геологии карста//Прстирокарстсвая' занята объектов- строительства, Иуй-бьеев, 1990. -С ,16-18. (соавтор З.Н.Дублянский). .

. 43. .Влияние - деятельности--' чело века на карст//Научные доклады УРО АН СССР, Кунгур, 1990. - 36с. (соавторы З.К.Ащрейчук и др.).

44.. Карта карстуягртхся пород. СССР/Дзучение и использование карста Западного Кавказа. Сочи, 1991. - С.3-5 (соавторы А.Н.Михайлов и др.).

45. Карст Кго-Запада-Европейской части СССР/Деп; в УкрНИИНТИ, " 33/161-Ук 92 (ссавтор В.Н.Дублянский). - 155с.

. 46.; Исследование деформаций сооружений на просадочных грунтах и склонах с разработкой рекомендаций . по повнзению надежности сооружений'при: их эксплуатации и реконструкции. Симферополь, Научный отчет, 1991 (соавторы Б.С.Балеевских и др.).

: 47. Карстоопа.сность на Украине//Гидрогеология и карстоведение. Пермь, 1992. - С.52-63' (соавтор.В.Н.Дублянский)..

46. Парагенезис карст-подтопление (опыт системного анализа//Там же. - С.159. ..

49. Подтопление карстоЕья полостей"и безопасность их нспользова-ния//Свет, Киев, 1992, . Ж 2(4). С.7-8. ■'

50. Системный подход к изучению парагенезиса карст-подтопление/Дег б УкгЖГЭЙ 26.0В.92, * 1331-Ук. - 30с.

51. Взаимодействие в парагенезисе карст-подтопление (влияние карста на развитие подтопления)/Деп. в УкрИНТЭИ 12.10.92, № 1551-Ук 92.

- 47с.

52. Взаимодействие, в парагенезисе карст-подтопление (влияние подтопления на развитие карста)/Деп. в УкрИНТсИ 08.10.92, № 1550-Ук.

- 65с. ■

53. Химический состав льдов карстовых полостей СССР//Инженерная геология, 1992, № 5. - С.119-122 (соавторы В.Н.Андрейчук и др.).

54.'Анализ проектных разработок канализационного коллектора глубокого заложения в г.Сгаферополе//Стройтельство и проблемы .экологии, Симферополь, 1992. - С.103-104 (соавторы В.А.Боков и др.). .

55. Картографирование, районирование и инженерно-геологическая оценка закарстованных территорий. - Новосибирск:.изд-во РАН, 1992.

- 144с. (соавтор В.Н.Дублянский).

56. Генезис и история развития Кунгурской пещеры//Изв. РГО, 1.992, т. 124, вып. 4. - С.347-350.

57. Терминологические проблемы карстологии и спелеологии//Лонятий-но-терминологические проблемы гидрогеологии и инженерной геологии.

- М., 1992. - С.85-92.

56. Картографирование, районирование и инженерно-геологическая оценна закарстованных территорий Украины и Молдовы, (статья 1)//Гео- ' логический журнал,' 1993, $ I. - С.96-101 (соавтор .В.Н.Дублянский).

59. То же (статья 2)//Геологический журнал, 1993, № 2. -,С.96-101

60. Комплексная оценка экологического состояния промыашенно-го-родской агломерации//Движение к ноосфере: теоретические И региональные проблемы. - Симферополь, 1993..- С.62-66 (соавтор Б.И.Боровский)

61. Карстовые аварии и катастрофы как стихийные бедствия//Инжё-нерная геология карста: материалы международного симпозиума, т.1.

- Пермь, 1993. - С.231-236.

62. Парагенезис карст-подтопление//Там же, т.2. - Пермь, 1993.

- С.17-22. ' ' / ■

63. Распространение карстующихся. пород и. типов карста на территории б,СССР//Там же, т.2. - С.69-95 (соавторы В.Н.Авдрейчук и др.).

64. Проблема конденсации в карстологки//Про.блемы изучения карстовых ландшафтов. - Пермь, 1993. - С.63-6В (соавтор В.Н.Дублянский)..

65.. Инженерно-геологическая т!йизатдия закарсто ванных террито-р;'.?1/,Штекерная эколоп:я (в печати)...

66. Респространение карста на территории б.СССР/Деп. в ГНТБ Украи кк 13.07.92, * 1476-Ук 93. - 51с. (соавторы Т.К.Баков?, и др.). " '

67. Space-time the karat cavity for«ation//Proe. öf X Intern.Snel, Joiigr., v.u. - Budapest, 1989. - p. 687 (coop. V. ShiBunova e.a).

.65. Karst map of the former USSHZ/Geologyj cllrast and karst formation, project 299 CUESCO, Newsletter, Guinlln, 1992. -P.10. (coop. C.A. Sorbunova a.o.). ,

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Дублянская, Галина Николаевна, Симферополь

Vr* / .-, ... ■>.

J »? • С/¿.f

J л

/

МЖСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

шеиие от "

1ньДОКТС

Начальник упраз?1екжя ВАК р.

ПАРАГЕНЕЗИС КАГСТ-ПОДТОШШБИЕ

04,00,07 - инженерная геология, мерзлоговедение и грунтоведение

даССЕРТАЩЯ

на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Симферополь - 1994

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр

Часть I. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 1ШЧЕИЙЯ ФОРМИРОВАНИЯ И

РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАРАГЕНЕЗИСА МРСТ-ГОДГОШШНИЕ. . 18

Глава I. ПРЙНЦЙШ ШДЕЛЕНИЯ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ПОДГОПЛЕНЙЕ 18

1.1. Понятие о парагенезисе карет-дадтошедае. ... 18

1.2. Принциш ввделенмя закарсто ванных территорий

мах объекта исследований в парагенезисе .... 25 Х.З. Принципы вщцелешя подтопления на закарсто ван-

ных территориях................37

Глава 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ПОДГОПЛЕНИЕ. . 50 2Л. Основные условия и факторы формирования

парагенезиса . ......... .......50

2.2. Типизация закарстованных территорий по природным условиям формирования парагенезиса .... 64 Часть П. ШАШЮДЁЙСТШЕ В ПАРАГЕНЕЗИСЕ КАГСТ-ПОДТОПЯЕИИЕ 96

Глава 3. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕН® ШАШОДЕЙСТШЯ В

ПАРАГЕНЕЗИСЕ КАРСТ-ПОДТОПЛЕНИЕ . ........96

3.1. Подтопляемая закарсто ванная территория как природная или природно-техничеекая система .... 96

3.2. Характеристика и свойства природш-технмческой системы подтопляемой закарсто ванной территории* 105

Глава 4. ШЯШЕ КАРСТА НА РАЗШИЕ ПОДТОПЛЕНИЯ.....119

4.Х. Взаимодействие на гидродинамическом уровне. • . 1X9

4.2. Роль питания подземных вод в развитии подтопления на закарстованных территориях ...... 137

4.3. Особенности развития подтопления на закарсто-ванных территориях..............147

Глава 5. ШШИЕ ПОДТОПЛЕНИЯ НА РАЗШИЕ КАРСТА......163

5.Х. Взаимодействие на гидродинамическом уровне . . Х64

5.2. Взаимодействие на термодинамическом уровне . . 180 Б.З. Взаимодействие на физико-химическом уровне . . 18? 5.4. Особенности развития карста ва подтопляемых

территориях .................196

Глава 6. ШОДОА ОЦЕНКИ ЖРСТООПАСНОСТМ 13РЙ ПОДТОПЛЕНИИ

замрстовшных шштШ. ........... 212

6.1. Активность карста и показатели, используемые

при ее характеристике............2X2

6.2. Оценка карстоопасности при подтоплении закар-

стованнмх территорий ..... ....... . 221

Часть Ш. ФОРМЙРОМНМЕ ПАРАГЕНЕЗИСА МРСТ-ПОдаГШЕЙЙЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЩЩ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯ ЗАКАГСТОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ......... ... 249

Глава ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ПОДО!

НА ТЕРРИТОРИЯХ ПРЕШМЩЕСТВЕШО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯ (на примере: Крыма),.....251

7.1. Характеристика карста» подтошдош* и их парагенезиса ...... ..... ...... 251

7.2. Карстоопасность п роль подтопления в ее формироаании.......... .......273

Глава 8. ФОРМИРОВАНИЕ ДШГШЕЗЙСА ШСТ-ШДОШШШ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ (на примере

г.Симферополя)......................2В0

8.1. Характеристика карста, подтопления и их парагенезиса ................ . 260

8.2. Карстоопасность и роль подтопления в ее формировании ....... ........ .. 301

Глава 9. ФОРМИРОВШИЕ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ПОДГОПШШЕ НА ТЕРРИТОРИЯХ ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА (на примере промплощадки в г.Севастополе) . . . 309

9Л. Характеристика карста, подтопления и их

парагенезиса ...... • ......

9,2. Карстоопасность и роль подтопления в ее

319

Глава 10, ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАГЕНЕЗИСА КАРСТ-ШДТОПЛЕВИЕ В ЗОНАХ ВЛИЯНИЯ Л 'ЛЕДОШВАЮЩЙХ ПРЕДПРИЯТИЙ И В КАРСТОВЫХ СИСТЕМАХ...............326

ЮЛ. Формирование парагенезиса в зонах влияния угледобывающих предприятий (на примере Кило веко го разреза ПО "Тулауголь* и шахт

ПО "Кизелуголь")

326

10.2. Роль подтопления в формировании карстовых

полостей ................

339

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

355

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

359

ВВЕДЕНИЕ

Карст и подтопление относятся к числу наиболее распространенных площадных инженерно-геологических процессов (Сергеев, 1979; Проблемы..., 1988). По имеющимся оценкам карст развит более чем на 3Ш площади б.СССР. До 10$ возводимых здесь зданий ш сооружений выходят из строя вследствие воздействия на них карстовых деформаций. В 80-90 гг. карстовые аварии и катастрофы стали возникать на территориях, не относимых ж закарсто ванным или при глубине залегания карстующихся пород, считавшейся безопасной. Самые яркие примеры - карстовые аварии в Москве и Самаре, катастрофа на калийном руднике в Березниках, осложнение инженерно-геологической ситуации на Ровенской АЗС. Столь же широко распространены процессы, обусловленные повшением уровня подземных вод и обводнением грунтов. Это приводит к подтоплеюю территорий, особенно ярко выраженному в границах многих городов, на орошаемых массивах, в зовах влияния водохранилищ и пр.

До последнего времени карст и подтопление рассматривались изолированно друг от друга, даже если проявлялись на одной территории. Между тем, меры борьбы с одним из этих процессов зачастую приводили к активизации другого, и, как следствие, к общему ухудшению геоэкологической ситуации при значительном увеличении материальных затрат. Исключение подобных нежелательных последствий в техногенно осваиваемых районах возможно только при грамотном управлении геологической средой на основе теоретического обоснования закономерностей формирования, распространения и взаимодействия карста и подтопления. Именно поэтоцу автор ввдвинул на семинарах "Проблемы гидрогеологии карста" (Пермь, 1984) и "Проблемы изучения и картирования подтопления территории Украинской ССР" (Симферополь, 1984) в качестве

первоочередной проблему комплексного изучения парагенезиса карст-подтопление•

Объектом исследований выбрана территория Украины, на которой карст и подтопление широко распространены и накоплен опыт их раздельного изучения (Шестопалов и др., 1968). В качестве регионов для сравнения использованы хорошо знакомые автору по многолетним науодо-прмкладнш исследованиям подтопляемые закарстованные территории Лриуралья, Подмосковья, Кавказа и пр. Некоторые вопросы (картирование, районирование, типология, инженерно-геологическая оценка закарстованных территорий ) освещены в диссертации нескольео более вироко. Это связано с необходимостью теоретического осмысливания нового фактического материала, полученного в 80-90 гг., и требованиями практики.

Целью выполненных исследований является разработка научно- теоретических и методических основ оценки карстоопасности при подтоплении закарсто ванных территорий для совершенствования методов контроля и управления их состоянием при хозяйственном освоении. Для достижения этой цели решались следующие основные задачи:

I) размотка принципов выделения и картирования подтопляемых закарсто ванных территорий;

20 типизация закарстованных территорий по условиям формирования парагенезиса карст-подтопление;

3) установление особенностей формирования и пространственного распространения парагенезиса карст-подтопление;

4) разработка системной модели взаимодействия карста и подтопления;

5) обоснование особенностей взаимодействия в парагенезисе

карст-подтопление;

6) разработка методов оценки карстоопасности территорий и роли подтопления в ее формировании;

7) апробация методов оценки карстоопасности в различных

природных условиях с разными видами хозяйственной деятельности, формирующими нараненезие карст-подтопление.

Методологической основой исследований являлись теоретические работы но проблемам карста, подтопления и охраны геологической среды, а особенностью методики исследований - сочетание геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и карстологических методов.

Научная новизна результатов исследований определяется впервые выполненными: анализом основных условий и факторов формирования парагенезиса карст-подтопление; разработкой научно-теоретических и методологических основ его ввделения, картирования и типизации; выявлением закономерностей распространения парагенезиса и особенностей взаимодействия; разработкой метода дифференцированной балльной оценки карстоопасности при региональных и локальных инженерно-геологических исследованиях подтопляемых закарстованных территорий; выявлением роли подтопления в формировании карстоопасности; использованием научно-теоретических и методологических основ изучения парагенезиса карст-подтопление для решения конкретных инженерно-геологических задач на подтопляемых территориях при их различном хозяйственном освоении.

Основой диссертации послужили материалы многолетних (1966-1993 гг.) исследований в области изучения карста и подтопления, выполненных автором или под его руководством в Пермском госуниверситете (ПГУ), Всесоюзном научно-исследовательс-

ком и проектно-консфкторском институте охраны окружающей природной среды в угольной промышленности (ШШИОСуголь), Институте минеральных ресурсов Мингео УССР (ЙМР)9 Крымском институте природоохранного и курортного строительства Министерства образования Украины (КЙЯКС). С 1966 г. исследования проводились в рамках комплексной проблемы "Карст и пещеры Урала, их научное и народнохозяйственное значение", с 1977 по 1983 гг. - в соответствии с постановление® ГШТ Ш 585 от 31.12.75 г. (задание 08 научно-технической проблемы 0.75.01 "Установить состав неорганизованного поверхностного стока и выкос пршесей с территорий промпредприятий горнодобывающей промышленности"); * 659 от 29.12.78 (задание 06 научно-технической проблемы 0.85.05 "Разработать прогноз возможных изменений гидрогеологических и инженерно-геолоиических условий в районах деятельности крупных предприятий горнодобывающей промшшешости и представить в Госплан СССР и Госстрой СССР предложения по уменьшен® отрицательного воздействия указанных предприятий на геологическую среду"); $ 81 от 31.03.81 (задание 01 "Разработать комплекс научно-технических мероприятий по максимальному предотвращению отрицательного воздействия деятельности предприятий горнодобывающей промшшннности на геологическую среду"); № 254 от 20.07.81 (задание 08.06 Д 1а "Разработать прогноз подтопления отдельных городов Украинской ССР и провести районирование территории республики по степени потенциальной подтопляемоети с целью обоснования предупредительных мероприятий"), с 1984-1992 гг. - в соответствии с координационными планами комиссии по карсту и спелеологии Научного Совета АН СССР по проблемам инженерной геологии и дадрогеологии (теш "Карст отдельных районов Европейской части СССР, закономерности его распространения и особенности развития" и "Составление карты карстующих-

ся пород м типов карста СССР масштаба 1:2500000"). В 1991-1993 гг. автор участвовал также в выполнение теш "Оценка опасности карста и суффозии" задания 2,3.6 государственной научно-технической программы "Безопасность населения ш народно-хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф® (Москва) и проекта * 299 "Геология, климат, гидрология и формирование карста" Международной геологической координационной программы ЮНЕСКО (куратор проф.Дао-Ксиян, Китай).

В заданиях 01,03,06 автор бык научным руководителем, ответственным исполнителем и координатором работ по угольной промышленности СССР; в задании Д 1а - ответственным исполнителем по Крымской области; по тематике Научного совета осуществлял методическое руководство и координацию работ восемнадцати организаций различных министерств и ведомств; непосредственно участвовал в разработке программ и методик проведения научных исследований, сборе, обобщении и анализе материалов, характеризующих основные условия и факторы развития карста и подтопления; организовывал опытные участки и проводил на них полевые исследования; выполнял многочисленные расчеты по оценке подтопления; разрабатывал методик инкенерно-геоло гичес ко $ оценки карстоопасноети при подтоплении закарстованных территорий и осуществлял ее апробацию на различных объектах. Исследования по изучению парагенезиса карст-подтопление проводились на территории Украины и России.

Фактическим материалом для обоснования соответствующих научных положений явились результаты полевых гидрологических, гидрогеологических, геофизических, карстологических исследований, режимных наблюдений (подземные воды, инженерно-геологические процессы, деформация зданий и сооружений), расчетов на ЭШ,

математического моделирования. Выявленные закономерности основываются на большом фактическом материале» покупанном современными научными и экспериментальными методами. Системный подход ж решению поставленных задач» реализованный на различных уровнях исследований и результаты внедрения научных разработок на конкретных хозяйственных объектах» подтверждают достоверность выдвинутых теоретических положений и выводов, В процессе работ использовались материалы производственных объединений ГлавКГУ Укргеология, Союзугл©геология, производственных и проектных организаций Госстроя УССР, Минмелиоводхоза СССР^ ВСЕГИНГЕО, Управлений главного архитектора городов Симферополя и Севастополя» ПО "Кизелуголь" и "^лауголь", а также отечественные и зарубежные литературные источники и изданные картографические материалы.

Теоретические обобщения, методологические и методические научные разработки выполнены автором лично. Рад работ (обработка полевых материалов, результатов лабораторных исследований, производство расчетов» создание программ на базе полученных материалов, внедрение методических разработок) выполнялся в соавторстве, однако их теоретико-методологическая часть принадлежит автору.

Основные защищаемые положения.

I. Парагенезис каршт-подтопление возникает при совместном нахсщенйи^этих ада_процеесов_на одной территории,. Объектом исследований при парагенезисе выступает закарстованная территория, на которой под воздействием природных или природнж и тех-негенных факторов развивается подтопление. Обоснование области развития парагенезиса осуществляется путем составления и последовательного наложения карт распространения карстующихся по-

род, карстопроявяений и потенциальной подтошшемости • На картах отображаются перше от поверхности толщи карстующихся пород разного литологического состава, толщи их переслаивания, толщи переслаивания карстующихся ж некаретующихся пород, прослои каретующихся пород среди некарстующихся* поверхноштные и под^ земные карстовые формы, зоны изменений свойств пород, водные объекты и отложения; подтопленные , периодически подтопляемые и потенциально неподтопляемые территории. Распространение парагенезиса определяется границами подтопленных, периодичевкм подтопляемых и потенциально подтопляемых площадей на закарстован-ных территориях.

Такой подход позволил впервые для Украины составить карты распространения карстующихся пород и парагенезиса карст-подтопление в масштабе 1:1000000, определить площади закарстованных территорий (39вД5?ыс. т^ или 65,6%) ш развития яарагензиса карст-подтопление (309,09 тыс.км^ или 51,2$).

2. Типизация территорйй_по £словиш__ фо£Мировашш_парагене» зиеа_1^ст-п£Дтопление_осно]Еана на^комбини^овании примрпов регионального ка^стологического и типологического шшене^но-геологшеского_ £айош<ро<§ания. При региональном карстологическом районировании вщеление таксонов производится на основании структурно-тектонических (страна, провинция, область), структурно-тектонических и литолого-стратиграфических (район), геоморфологических (подрайон, участок) критериев. При типологическом инженерно-геологическом районировании в пределах карстового таксона по соотношеш® литологических типов карста с типами карста по характеру перекрывающих отложений ввделяются типы закарстованных территорий.

Такой подход позволил впервые выполнить карстологическое

районирование Украины в масштабе 1:1000000» инженерно-геологическую типизацию по условиям развития парагенезиса для разных ее территорий в масштабах от 1:200000 до 1:2000 и обосновать систему пунктов наблюдений за взаимодействием в парагенезисе карст-подтопление.

3. Взаимодействие_в_парагенезисе ка^ст-до^топление даск^ы-^ется_с_помоа^_модели,_п£ейстам®щей собой ^унк1ционально-_ динамщеек^э^систе]©^ доаяиздерэд через _статшеский_и^два_дина-шческюс_блока_й_образ^Юй5^ три ^овня^о^ганизащи^ Нтеяние карста на подтопление проявляется только на гидродинамическом уровне и связано с большой изменчивостью фильтрационных свойств ка-рстующихся пород и дискретностью их распределения в пространстве. Это обусловливает общую дренирующую роль карста, медленный и длительный подъем уровня грунтовых вод, меньшие амплитуды и темпы подъема, развитие подтопления на склонах. Воияние подтопления на карст проявляется на гидродинамическом, термодинамическом и физико-химическом уровнях и связано с увеличением-:5 объема и растворяющей способности карстовых вод. Это усиливает карстовые, суффозионно-карстовые и карстово-суффозионные процессы, вызывая общее снижение устойчивости закарстованных территорий.

Такой подход позволил вскрыть механизм взаимодействия в