CC BY
72
УДК 551.3
25.00.00 Науки о Земле
НОВЫЕ МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ И РЕСПУБЛИКИ АДЫГЕЯ
Любимова Татьяна Владимировна
к.г.-м.н., доцент кафедры региональной и морской
геологии
РИНЦ БРШ-код 8659-3020 [email protected]
Бондаренко Николай Антонович д.г.-м.н., доцент
профессор кафедры региональной и морской геологии
РИНЦ БРШ-код 4315-9949 [email protected]
Стогний Валерий Васильевич д.г.-м.н., профессор кафедры геофизических методов поиска и разведки stogny [email protected]
Погорелов Анатолий Валерьевич д.г.н., профессор, заведующий кафедрой геоинформатики роеоге!оу [email protected]
Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия
В статье приводится опыт инженерно-геологического районирования по установлению закономерностей пространственной изменчивости компонентов инженерно-геологических условий. В среде АгсИБ был создан комплект электронно-цифровых карт, учитывающих влияние неблагоприятных геологических процессов и созданных ими форм рельефа на проектирование, строительство и эксплуатацию линейных инженерных сооружений. Составленная сравнительно-оценочная карта по степени благоприятности инженерно-геологических условий способствует оптимизации объемов, пространственного размещения и режима инженерных изысканий
Ключевые слова: РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ, КРАСНОДАРСКИЙ КРАЙ, ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ, ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Рок 10.21515/1990-4665-132-019
UDC 551.3 Sciences about Earth
NEW METHODS OF ENGINEERING-GEOLOGICAL ZONING OF THE TERRITORY OF THE KRASNODAR REGION AND THE REPUBLIC OF ADYGEA
Luybimova Tatyana Vladimirovna
Сand. of Geology and Mineralogy, Associate
Professor
RSCI SPIN-code 8659-3020 [email protected]
Bondarenko Nikolay Antonovich Dr.Sci.Geol.-Mineral., Professor nik [email protected]
Stogny Valery Vasil'evich,
D.Sc. in Geology & Mineralogy Department of
Geophysical Methods of Prospecting and Exploration,
stogny [email protected]
Kuban State University,
Krasnodar, Russia
Professor,
Pogorelov Anatoly Valer'evich Dr. of Geographical Sci., Professor pogorelov [email protected] Kuban State University, Krasnodar, Russia
The article presents the experience of engineering-geological zoning to establish patterns of spatial variability of the components of engineering-geological conditions. In the ArcGIS environment was created a set of electron-digital maps, taking into account the influence of adverse geological processes and landforms for the design, construction and operation of linear engineering structures.
Keywords: REGIONAL ENGINEERING GEOLOGY, KRASNODAR REGION, ENGINEERING-GEOLOGICAL ZONING, DANGEROUS GEOLOGICAL PROCESSES
Актуальность. Одной из актуальных задач региональной инженерной геологии является совершенствование методов региональных инженерно-геологических исследований и разработка положений регионального инженерно-геологического прогнозирования. Инженерно-геологическое районирование - один из важнейших и наиболее распространенных методов обработки региональной инженерно-геологической информации [1]. Территория Краснодарского края очень разнообразна по инженерно-геологическим условиям [2, 3], в связи с этим возникает проблема разработки методики её районирования. Одним из подходов, который может быть реализован при региональных инженерно-геологических исследованиях, является комплексный количественный анализ информации [4], методы которого должны быть адаптированы на конкретное целевое назначения исследований. Для целей комплексирования инженерно-геофизических методов, на основе применения которых часто осуществляется инженерно-геологическое картирование, и выбора их методики также важным является районирование по типам картируемых разрезов [5].
Постановка проблемы.
Для территории Краснодарского края имеется опыт составления карт инженерно-геологического районирования. В 1968 г. была составлена карта масштаба 1 : 200 000, основанная на представлениях и данных по инженерно-геологическим изысканиям тех лет, а 2005 г. - карта, выполненная в том же масштабе, построенная по методике генетико-морфологического районирования И.В. Попова [6]. Существенным недостатком такого подхода считается отсутствие возможности экстраполировать данные, полученные при изучении одной территориальной единицы, на другие того же ранга. В 2016 г. была составлена карта-схема оценочного инженерно-геологического районирования территории Краснодарского края масштаба 1 : 1 000 000
[7], которая позволила провести сравнение инженерно-геологических условий по принципу «взвешенных баллов». Однако такой подход также затрудняет интерполяцию результатов, поскольку одинаковая интегральная оценка может быть связана с разным набором параметров инженерно-геологических условий. Целесообразным представляется разработка основ специального инженерно-геологического районирования, которое проводится для определенного вида инженерно-хозяйственной деятельности человека и способствует оптимизации объемов, пространственного размещения и режима изысканий.
В условиях усложнения природно-техногенных систем наиболее важным становиться оценка состояния трасс как существующих (автомагистрали Е115-М4 «Москва - Новороссийск», Е50-М29 «Кавказ», Е97-М25 «Новороссийск - Керчь», Е97-М27 «Джубга - граница с Абхазией»; железнодорожные маршруты; газо-нефтетранспортные коридоры «Голубой поток», «Южный поток», «Турецкий поток»), строящихся (Керченский мост и подъездная инфраструктура), так и проектируемых линейных сооружений.
Методика работы. Технологическая поддержка инженерно-геологического районирования реализована с помощью системы автоматического проектирования (САПР), которая позволяет на одной базе строить различные специализированные карты, а также сравнивать карты различного содержания одного региона и выявлять соотношения между свойствами, изображенных на карте объектов в качественной и количественной форме.
На первом этапе были выбраны признаки, коррелирующие с наибольшим количеством отдельных компонентов, но изменение, которых особенно резко сказывается на всей инженерно-геологической обстановке. Как отмечалось ранее [8, 9] важными с точки зрения отражения инженерно-геологических условий, являются показатели расчленённости
рельефа. Совместное рассмотрение условий распространения и/или развития опасных экзогенных геологических процессов с геоморфологическими условиями позволяет определить степень воздействия на хозяйственные объекты экзогенных геологических процессов. Для объектов капитального строительства в горной части изучаемой территории наибольшую опасность представляют эрозионные процессы, а для равнинной - просадочные грунты и созданные ими формы рельефа.
В работе за основу были попарно взяты карты-схемы территории Краснодарского края (М 1 : 2 500 000): густоты овражно-балочной сети и пораженности формами эрозии временных водотоков; распространения лессовидных пород и размещения просадочных форм рельефа. Далее для сравнения указанных карт были проведены оверлейные операции, в результате которых выполнено объединение пространственных характеристик покрытий ARC/INFO в новый слой и реляционное соединение их атрибутивных данных.
Результаты исследования. Согласно схеме пораженности формами эрозии временных потоков (рис. 1) на территории края выделяется 12 областей. Карта-схема густоты овражно-балочной сети (рис. 2) отражает 6 областей, которые отличаются друг от друга показателем расчлененности.
Зональность распространения лессовидных грунтов (рис. 3) исходит из мощности лессовидных пород (Н), мощности просадочной толщи (Ялр) и величины просадочных деформаций (Jnp). На рисунке 4 показано 9 областей, выделенных по суммарной площади просадочных форм рельефа (К), выраженной в процентах к площади единичного квадрата.
На рисунке 5 показана карта, которая позволяет в интегральном виде представить информацию по интенсивности форм эрозии и густоты овражно-балочной сети. Аналогично была создана карта распространения лессовидных пород и размещения просадочных форм рельефа (рис. 6).
Условные обозначения:
Рисунок 1. Электронно-цифровая карта интенсивности развития форм эрозии временных потоков (М 1 : 2500000)
Условные обозначения:
1) Расчлененность до 0,10 км/км2
2) Расчлененность от 0,10 до 0,25 км/км2
3) Расчлененность от 0,25 до 0,50 км/км2.
4) Расчлененность от 0,50 до 0,75 км/км2
5) Расчлененность от 0,75 до 1,00 км/км2
6) Расчлененность свыше 1,00 км/км2
Адлер
Рисунок 2. Электронно-цифровая карта густоты овражно-балочной сети
(М 1 : 2500000)
^нриморско-Ахтарск
Темрюк Славянск':'; ^а-Кубани^Г
ЗР^Л - - - ,1 "
^ Сс гА » ' 1
Гг тКЛ> — ✓
Усть-Лабипск.....
КГаснодар
Арма
РЖ
Условные обозначения:
Распространение лессовидных пород:
[:=:=:=:=:=^ н>20м, ом:-5^—15-50™-
■ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ
'/А '
| т^гт'-. I Районы пр ерывнст ого '-'распространения л ее сое
1 ИПП^ОСйДОЧНОСТИ
2 тнппросяяинвстн
3 тип просацочности
Рисунок 3. Электронно-цифровая карта распространения лессовидных
пород (М 1 : 2500000)
Условные обозначения:
Темрюк Слав
Крымск
Усть-Лабинск
Майк
Т грргп орпд 5 рз пр о-гадочнкк формрг-льгфа
Э <К<1
10 <к <
:; <к < 20
25<К<30
Рисунок 4. Электронно-цифровая карта размещения просадочных форм
рельефа (М 1 : 2500000)
россииск
Адлер
Условные обозначения:
3 о ны -пер е сечения -эрозии-и расчл ененно сти: Высота ■0-50ы,расчлененносгь<до-0,1 «ы км2
Выс от а -10 0-3 5 0 51. -р асчл ененно сть -д о -0,1. ■ эрозия-0-5 I Высота-0—50ы,расчлененнос1ь-до
0,1, эрозия 10-30 I Высота200-500ы. расчлененность-до
0,1, эрозия №30 | Высота-350-1000,-расчлененнос1ь
до-0,1, эрозия-0-5 1 Высота-0-200«.расчлененность А, 1 ' -0:25:эрозня0~Ю 1 Высота-0—200м,расчлененность-0,2-0,5,эрозия-0-5
I Высота-20—1000ы.расчтененносп.-0,1
—-0,5,эрозня-0-10 I Высота-0-3 50м.расчлененность'
0,5-0,75, эрозия 0-25
I Высота-200-1000,расчлененность-
0,75-1, эрозня-1-25 I Выс ота-50-350м. расчлененность ■
больше-0,1,-эрозия 1-35 I Высота-350-2000ы,расчлененность-больше А,1, эрозия 1-35
Рисунок 5. Электронно-цифровая карта совмещения схем интенсивности форм эрозии и густоты овражно-балочной сети (М 1 : 2500000)
Условные обозначения:
I 3 OHE пр £рывяс ГОГ 0 р ICItp ОСТрЭНЕНЩЧ 1[
отсутствия лассо д, к— 0-5 ] Могпно-пъ 5-10,£-0-5
] Мощность 5-10, к-10-15 ] Мощность 10-20, к- 0-10 ] Мощность 10-1 5. к-0-5 I Мощность20,ж— 5-2Э I Мощность 20, t- 0-20, дгфориаш^ - 50
Адлер
Рисунок 6. Карта совмещения схем распространения лессовидных пород и размещения просадочных форм рельефа (М 1 : 2500000)
В результате совмещения рассмотренных выше карт была создана единая карта (рис. 7), отражающая региональные геологические факторы (геоморфологические условия) и зонально-геологические (современные
экзогенные процессы). В дальнейшем для нее были выделены участки со схожей степенью благоприятности инженерно-геологических условий (рис. 8).
Условные обозначения: Благоприятные условия Относительно
благоприятные условия
| | Неблагоприятные условия | | Крайне неблагоприятные условия
Рисунок 7. Совмещение карты Рисунок 8. Карта сравнительно-интенсивности форм эрозии и оценочного инженерно-
густоты овражно-балочной сети с геологического районирования картой распространения (М 1 : 2500000)
лессовидных пород и размещения просадочных форм рельефа (М 1 : 2500000)
По результатам рассмотрения указанных компонентов инженерно-геологических условий большую часть территории Краснодарского края занимает район с относительно благоприятными условиями. Наилучшими условиями для строительства характеризуется северо-западная часть края. Неблагоприятными условиями характеризуются территории, приуроченные к горной и низкогорной части Краснодарского края. В этот район попадает большая часть побережья и такие города, как Крымск, Майкоп, Лабинск и другие. Меньшая часть территории характеризуется
крайне неблагоприятными условиями. Такие районы приурочены к горной области.
Заключение. Выполненное инженерно-геологическое
районирование позволяет разработать рекомендации и мероприятия по обеспечению и функционированию оптимальной геологической среды и может служить основой для разработки пространственно-временной структуры мониторинга.
Работа выполнена при финансовой поддержке администрации Краснодарского края и РФФИ по проекту № 16-45-230909 р_а.
Список литературы
1. Трофимов В.Т., Аверкина Т.И. Теоретические основы региональной инженерной геологии. - М., ГЕОС, 2007. 464 с.
2 Любимова Т.В. Инженерно-геологические условия Черноморского побережья Северо-Западного Кавказа (на участке пос. Пшада - пос. Архипо-Осиповка) монография / Т.В. Любимова [и др.]. - Краснодар: Просвещение-Юг, 2009. - 119 с.
3. Измайлов Я. А. Отчет о результатах регионального обследования экзогенных геологических процессов на территории Краснодарского края / Я.А. Измайлов, А.Т. Полещук [и др.]. ПГО «СевКавгеология», Краснодарская ГРЭ, Краснодар, 1982. 211 с.
4. Пендин В.В. Комплексный количественный анализ информации в инженерной геологии: учебное пособие. М.: КДУ, 2009. 350 с.
5. Стогний В.В., Любимова Т.В. Особенности аппроксимационных физико-геометрических моделей электроразведки в инженерно-геологических исследованиях Краснодарского края // Вестник ВГУ. Серия: Геология. 2014. № 2. С. 110-116.
6. Водопьянова О. Г. Карта инженерно-геологического районирования для строительства Краснодарского края, масштаб 1:200000 / О.Г. Водопьянова, Л.И. Чередниченко, А.Н. Батурина, И. Л. Кухарев. - Краснодар, 2005.
7. Любимова Т.В., Бондаренко Н.А., Погорелов А.В. Интегральная оценка сложности инженерно-геологических условий территории Краснодарского края // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2016. - №07(121). С. 2031 - 2044. - IDA [article ID]: 1211607129. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2016/07/pdf/129.pdf, 0,875 у.п.л.
8. Гросс С.С., Любимова Т.В., Стогний В.В. Количественные характеристики геоморфологических условий при инженерно-геологическом районировании территории Краснодарского края // Инженерная геология Северо-Западного Кавказа и Предкавказья: современное состояние и основные задачи: сб. науч. трудов. Краснодар: Просвещение-Юг, 2014. С. 118-121.
9. Любимова Т.В., Стогний В.В., Гришко О.А. Рельеф как фактор инженерно-геологического районирования территории Краснодарского края и Республики Адыгея // Инженерная геология Северо-Западного Кавказа и Предкавказья: современное состояние и основные задачи: сб. науч. трудов. Краснодар: Просвещение-Юг, 2016. С. 168-172.
References
1. Trofimov V.T., Averkina T.I. Teoreticheskie osnovy regional'noj inzhenernoj geologii. - M., GEOS, 2007. 464 s.
2 Ljubimova T.V. Inzhenerno-geologicheskie uslovija Chernomorskogo poberezh'ja Severo-Zapadnogo Kavkaza (na uchastke pos. Pshada - pos. Arhipo-Osipovka) monografija / T.V. Ljubimova [i dr.]. - Krasnodar: Prosveshhenie-Jug, 2009. - 119 s.
3. Izmajlov Ja.A. Otchet o rezul'tatah regional'nogo obsledovanija jekzogennyh geologicheskih processov na territorii Krasnodarskogo kraja / Ja.A. Izmajlov, A.T. Poleshhuk [i dr.]. PGO «SevKavgeologija», Krasnodarskaja GRJe, Krasnodar, 1982. 211 s.
4. Pendin V.V. Kompleksnyj kolichestvennyj analiz informacii v inzhenernoj geologii: uchebnoe posobie. M.: KDU, 2009. 350 s.
5. Stognij V.V., Ljubimova T.V. Osobennosti approksimacionnyh fiziko-geometricheskih modelej jelektrorazvedki v inzhenerno-geologicheskih issledovanijah Krasnodarskogo kraja // Vestnik VGU. Serija: Geologija. 2014. № 2. S. 110-116.
6. Vodop'janova O.G. Karta inzhenerno-geologicheskogo rajonirovanija dlja stroitel'stva Krasnodarskogo kraja, masshtab 1:200000 / O.G. Vodop'janova, L.I. Cherednichenko, A.N. Baturina, I.L. Kuharev. - Krasnodar, 2005.
7. Ljubimova T.V., Bondarenko N.A., Pogorelov A.V. Integral'naja ocenka slozhnosti inzhenerno-geologicheskih uslovij territorii Krasnodarskogo kraja // Politematicheskij setevoj jelektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [Jelektronnyj resurs]. - Krasnodar: KubGAU, 2016. -№07(121). S. 2031 - 2044. - IDA [article ID]: 1211607129. - Rezhim dostupa: http://ej.kubagro.ru/2016/07/pdf/129.pdf, 0,875 u.p.l.
8. Gross S.S., Ljubimova T.V., Stognij V.V. Kolichestvennye harakteristiki geomorfologicheskih uslovij pri inzhenerno-geologicheskom rajonirovanii territorii Krasnodarskogo kraja // Inzhenernaja geologija Severo-Zapadnogo Kavkaza i Predkavkaz'ja: sovremennoe sostojanie i osnovnye zadachi: sb. nauch. trudov. Krasnodar: Prosveshhenie-Jug, 2014. S. 118-121.
9. Ljubimova T.V., Stognij V.V., Grishko O.A. Rel'ef kak faktor inzhenerno-geologicheskogo rajonirovanija territorii Krasnodarskogo kraja i Respubliki Adygeja // Inzhenernaja geologija Severo-Zapadnogo Kavkaza i Predkavkaz'ja: sovremennoe sostojanie i osnovnye zadachi: sb. nauch. trudov. Krasnodar: Prosveshhenie-Jug, 2016. S. 168-172.
