К использованию комплекса геодезических работ для оценки техногенной опасности испытательных площадок бывшего Семипалатинского испытательного полигона

Яковенко Алексей Михайлович; Субботин Сергей Борисович; Уставич Георгий Афанасьевич

УДК 528:621.039.9

К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОМПЛЕКСА ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК БЫВШЕГО СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА

Алексей Михайлович Яковенко

Институт геофизических исследований, 071100, Республика Казахстан, г. Курчатов, площадка Меридиан, начальник лаборатории топогеодезических исследований, тел. (72251)2-31-46, e-mail: yakovenko@igr.kz

Сергей Борисович Субботин

Институт радиационной безопасности и экологии, 071100, Республика Казахстан, г. Курчатов, ул. Красноармейская 2, начальник лаборатории исследования опасных природно-техногенных процессов, тел. (72251)2-34-13, e-mail: subbotin@nnc.kz

Георгий Афанасьевич Уставич

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. (383)343-29-55

Предложен комплекс геодезических работ для выделения участков с развитием процессов возможного катастрофического характера на территории испытательных площадок бывшего Семипалатинского испытательного полигона.

Ключевые слова: Семипалатинский испытательный полигон, подземный ядерный взрыв, деформация дневной поверхности.

ON THE USE OF A NUMBER OF GEODETIC SURVEY TO ASSESS TECHNOGENIC DANGER OF TEST SITES OF THE FORMER SEMIPALATINSK TEST SITE

Alexey M. Yakovenko

Institute of Geophysical Research, 071100, Kazakhstan, Kurchatov, Meridian site, head of Laboratory of Topogeodetic Research, tel. (722-51)2-31-46, e-mail: yakovenko@igr.kz

Sergey B. Subbotin

Institute of Radiation Safety and Ecology, 071100, Kazakhstan, Kurchatov, head of Laboratory for Research of Dangerous Natural and Man-Caused Processes, tel. (72251)2-34-13, e-mail: subbotin@nnc.kz

Georgy A. Ustavich

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Prof. Department of engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (383)343-29-55

A number of geodetic survey has been proposed for determination of sites with the development of processes of a possible catastrophic nature on the territory of test sites of the former Semi-palatinsk Test Site.

Key words: Semipalatinsk Test Site, underground nuclear explosion, deformation of a daylight surface, geodetic monitoring.

Территория бывшего Семипалатинского испытательного полигона (СИП) на протяжении 40-ка лет с 1949 года подвергалась воздействию ядерных испытаний, за это время было проведено 456 ядерных взрывов [1]. Ядерные взрывы проводились в различных средах: в атмосфере, на земле и под землей, на различных испытательных площадках: «Опытное поле», «Балапан», «Дегелен», «Сары-Узень» и др. Схема основных испытательных площадок на территории СИП показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема основных испытательных площадок на территории СИП

Обеспечение радиационной безопасности ядерных и радиационно-опасных объектов, расположенных на территории испытательных площадок бывшего СИП, а также решение проблем радиоэкологии является одной из наиболее актуальных проблем для Семипалатинского региона Республики Казахстан. Международная общественность так же уделяет большое внимание этой проблеме. Генеральная Ассамблея ООН приняла семь резолюций по вопросу оказания помощи региону, последнюю - 22 декабря 2011 года № A/RES/66/193 «Международное сотрудничество и координация деятельности в целях реабилитации населения и экологии и экономического развития Семипалатинского региона Казахстана».

Кроме опасности радиационного воздействия на территории бывшего СИП присутствует и ряд других опасностей, связанных с эффектами остаточных проявлений долговременной геотермальной активности в эпицентральных зонах подземных ядерных взрывов (ПЯВ). Наличие необрушенных «котловых» полостей при общем напряженно-деформированном состоянии геологической среды, подвергшейся воздействию ПЯВ, может вызывать сейсмогенерирующие

эффекты. Данные процессы, в основном, характерны для 130 «боевых» скважин, где проведены ПЯВ на площадках «Балапан» и «Сары-Узень».

В результате проведения ПЯВ вокруг большинства скважин образовались своего рода кольцевые поствзрывные структуры, а также другие деформации земной поверхности. Причем техногенные элементы рельефа (валы, уступы и др.) достигают размеров до первых километров в плане и нескольких метров по высоте. В приустьевой части боевых скважин часто образуются воронки проседания диаметром до 30 м и глубиной в несколько метров. По ряду отмеченных фактов установлено, что процессы, связанные с деформацией земной поверхности в эпицентральных зонах боевых скважин, не завершены.

Эффекты остаточных проявлений могут иметь катастрофический характер, в процессе которых не исключены внезапные выбросы газов на поверхность, обрушение дневной поверхности, выброс радиоактивности, интенсификация землетрясений.

Наиболее мощное катастрофическое проявление произошло на площадке «Балапан» на приустьевом участке «боевой» скважины «Глубокая» (ПЯВ произведен в 1977 г.). В апреле 1992 года произошло внезапное воронкообразное проседание (провал) поверхности земли возле устья этой «боевой» скважины. Образование провала поверхности сопровождалось взрывом и пожаром. В настоящее время образовавшаяся воронка имеет диаметр около 110 м и глубину более 17 м [2]. Данное событие можно оценить как локальное явление катастрофического характера. Это произошло спустя 15 лет после проведения в этой скважине ядерного взрыва. В истории проведения ПЯВ на СИП подобных эффектов не наблюдалось ни в момент взрыва, ни после их проведения. Вид на воронку возле устья скважины «Глубокая» приведен на рис. 2.

Рис. 2. Вид на воронку возле устья скважины «Глубокая»

В настоящее время снижение опасных последствий достигается специальным изучением и контролем наиболее активных локальных участков земной

коры и тектонических структур, оценкой изменений, вызванных природной и техногенной деятельностью. При изучении основных площадок СИП используются такие составляющие, как радиоэкологический, геодезический, геологический, геоморфологический, геофизический и др. методы. Используя комплекс этих методов возможно выявление участков с развитием процессов возможного катастрофического характера в местах проведения ПЯВ на испытательных площадках «Балапан» и «Сары-Узень».

Для выявления участков с зонами, которые подверглись воздействию ПЯВ и где возможно развитие деформационных процессов, необходимы картографические данные. Топографо-геодезические работы, проводимые на территории испытательных площадок СИП за последние 20 лет, носят локальных характер - исследования проводились в основном на отдельных участках испытательных площадок. Пример выделения зон деформации дневной поверхности на приустьевом участке скважины «Глубокая», на картографической основе, составленной по результатам топографической съемки масштаба 1:2000, с сечением рельефа 0,5 метра приведен на рис. 3.

Рис. 3. Схема приустьевого участка скважины «Глубокая» с выделенными зонами деформаций:

1 - зона слабых поствзрывных деформаций; 2 - зона средних поствзрывных деформаций; 3 - зона сильных поствзрывных деформаций

Топографо-геодезические и картографические данные используются для целей паспортизации мест проведения ПЯВ, комплексных радиоэкологических исследований, выполнения земельно-кадастровых работ. Однако картографирование приустьевых участков «боевых» скважин к настоящему времени выполнено не в полном объеме, что не позволяет выделить все участки с наиболее развитыми деформационными процессами на территории испытательных площадок.

Для обеспечения картографической основой работ по оценке техногенной опасности отдельных участков и площадок бывшего СИП и ведения деформационного мониторинга на участках, с учетом выполненных ранее работ [3], предлагается провести комплекс топографо-геодезических работ включающий в себя:

1) создание спутниковой каркасной геодезической сети;

2) создание планово-высотной сети для топографических съемок;

3) выполнение топографических съемок на приустьевых участках;

4) создание наблюдательных сетей деформационного мониторинга;

5) проведение деформационного мониторинга.

Создание единой спутниковой каркасной геодезической сети для участков «Балапан» и «Сары-Узень» будет служить высокоточной основой для всех исследовательских работ. Результаты топографической съемки позволят выделить зоны, подвергшиеся воздействию ПЯВ, определить участки развития деформационных процессов и спроектировать наблюдательные сети деформационного мониторинга. Проведение деформационного мониторинга с использованием созданной сети позволит контролировать деформации дневной поверхности. В комплексе с радиоэкологическим, геологическим, геофизическим мониторингом это позволит дать оценку возможной техногенной опасности на испытательных площадках бывшего Семипалатинского испытательного полигона.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ядерные испытания СССР // Коллектив авторов. под редакцией В. Н. Михайлова. -Москва ИздАТ. - 1997.

2. Яковенко А. М. К проведению геодезического мониторинга в эпицентральных зонах ранее проведенных подземных ядерных взрывов на бывшем Семипалатинском испытательном полигоне // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 219-222.

3. Яковенко А. М., Уставич Г. А. Создание планово-высотного обоснования для топо-графо-геодезических работ в условиях радиационного загрязнения территорий Семипалатинского испытательного полигона // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 1. -С. 57-62.