Оползневая опасность и своевременность ее восприятия: региональный опыт

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Оползневая опасность и своевременность ее восприятия: региональный опыт

Н.Д. Разиньков, С.Л. Титова

Казенное учреждение Воронежской области «Гражданская оборона, защита населения и пожарная безопасность Воронежской области»

Аннотация: Обоснование. Аномально затяжное повышение грунтовых вод в 2004-2006 гг. активизировало оползневые процессы в Воронежской области. Оползнеопасными территориями в области являются, в основном, административные районы, расположенные в ниспадающих долинах в направлении к основным водотокам: р. Дон, р. Хопер, р. Подгорная.

Цель - выявление физической сущности оползневого процесса, его возникновения и развития под влиянием природных и техногенных факторов. Объектом исследования выбрана территория возле автодороги «Каменка-Марки» (6 км) с активно развивающимся оползневым процессом.

Методы: установление численных характеристик оползневых процессов предполагает использование ряда методических подходов, включая инвентаризацию, полевое обследование, выявление динамики процесса по материалам аэрокосмической съемки с последующим прогнозированием его активности.

Результаты: изучен генезис развития оползня. Выявлены доминирующие факторы, влияющие на активизацию оползневого процесса. Силами КУВО «Гражданская оборона, защита населения и пожарная безопасность Воронежской области» произведена инвентаризация оползневых процессов на территории Воронежской области. Обследовано 34 участка территории Каменского района с более чем двумя сотнями адре сов. Снимки, полученные с квадрокоптера, позволили выявить морфологию основных элементов оползня, свидетельствующих о его активном развитии. Посредством анализа разновременных космических снимков оценена динамика оползневого процесса. Произведены реальные замеры оползня во время полевого обследования. Выявлено 97 домовладений в населенных пунктах Каменского района, находящихся в зоне оползневых процессов, а так же участок автодороги «Каменка-Марки» (6 км), испытывающий угрозу разрушения.

Выводы: аномальные погодные условия Воронежской области в 2004-2006 годах привели к высокой обводненности грунтов, что спровоцировало активизацию оползневых процессов. Наиболее оползнеопасным районом области является Каменский муниципальный район. При этом , наибольшую тревогу вызывает реальная опасность разрушения автодороги «Каменка-Марки» (6 км), что приведет к прекращению сообщения между семью населенными пунктами.

Ключевые слова: оползневой цирк, идентификационные признаки оползня, грунтовые воды, динамика оползневого процесса.

Landslide danger and the timeliness of its perception: regional experience

N. D. Razinkov, S. L. Titova. State Institution of the Voronezh Region " Civil Defense, Public Protection and Fire Safety of the Voronezh Region»

Abstract: Justification. An abnormally prolonged rise in ground water in 2004-2006 intensified landslide processes in the Voronezh Region. Landslide-prone areas in the region are mainly administrative areas located in the descending valleys in the direction of the main watercourses: the Don River, the Khoper River, and the Podgornaya River.

The aim is to identify the physical nature of the landslide process, its occurrence and development under the influence of natural and man-made factors. The object of the study is the territory near the highway "Kamenka-Marki" (6 km) with an actively developing landslide process.

Methods: the establishment of numerical characteristics of landslide processes involves the use of a number of methodological approaches, including inventory, field survey, identification of the dynamics of the process based on the materials of aerospace surveys and subsequent forecasting of its activity.

Results: the genesis of the landslide development was studied. The dominant factors influencing the activation of the landslide process are revealed. The forces of the KUVO "Civil Defense, Public Protection and Fire Safety of the Voronezh Region" made an inventory of landslide processes in the territory of the Voronezh Region. 34 sites of the territory of the Kamensky district with more than two hundred adres were surveyed. The images obtained from the quadrocopter revealed the morphology of the main elements of the landslide, indicating its active development. The dynamics of the landslide process is estimated by analyzing multi-time satellite images. Real measurements of the landslide were made during the field survey. 97 households in the settlements of the Kamensky district, located in the zone of landslide processes, as well as a section of the Kamenka-Marki highway (6 km), which is under threat of destruction, were identified.

Conclusions: abnormal weather conditions in the Voronezh region in 2004-2006 led to high waterlogging of the soil, which provoked the activation of landslide processes. The most landslide-prone area of the region is the Kamensky Municipal district. At the same time, the greatest concern is the real danger of destruction of the Kamenka-Marki highway (6 km), which will lead to the termination of communication between seven localities.

Keywords: landslide circus, landslide identification signs, ground water, dynamics of the landslide process.

Введение

«Порог геологической безопасности - предельное (критическое) значение показателя, характеризующего опасное воздействие, при превышении которого действие инженерно-геологических процессов начинает угрожать данному объекту, его надежности» СП 116.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003»..

Ряд районов Воронежской области находятся в оползневой опасности. Легко заметить из представленной карты на рисунке 1, что оползнеопасными территориями являются административные районы, расположенные в бассейнах рек Дон, Хопер, Подгорная на Среднерусской и Калачской возвышенностей.

Методика эксперимента

Ранжирование территорий проведено согласно Свода правил «Геофизика опасных природных воздействий» СП 115.13330 «Геофизика опасных природных воздействий. Актуализированная редакция СНиП 22-01-95».и наблюдаемыми оползневыми процессами специализированной мониторинговой организацией ТЦ «Воронежгеомониторинг», а также по результатам многочисленных жалоб и обращений, приходящих в Главное управление МЧС России по Воронежской области, и результатам комиссионных обследований региональными и местными органами власти [1].

В настоящее время существует в мире до ста классификаций оползневых процессов по тем или иным признакам. В научной среде российских оползневедов наиболее употребимы несколько десятков классификаций, что объясняется немногочисленным количеством ученых, исследующих оползневые процессы. На фоне всемерного стремления удешевления проектов строительства, а это всегда делается в первую очередь за счет удешевления предпроектных изысканий, происходит и деградация научных достижений. Пример - мощнейшие сходы оползней в Краснодарском крае после проведения ревизии магистральных путепроводов и необходимых ремонтов перед зимней олимпиадой в Сочи в 2014 году.

Различие решаемых задач при исследовании разнотиповых и разновидовых оползней заставляет задействовать целый ряд методических подходов при установлении численных характеристикпротекающих оползневых процессов. Без уяснения генезиса развития оползня прогноз его активизации является приблизительным либо вообще становится невозможным.

Рис. 1. Карта оползнеопасности административных районов Воронежской области

Методическими рекомендациями МЧС предлагается прогноз чрезвычайных ситуаций, обусловленных оползневыми процессами в регионе, формировать на основании данных, приходящих от ФГУГП «Гидроспецгео- логия», о региональной «фоновой» активности ЭГП, который разрабатывается на всю страну по субъектам РФ без какой-либо территориальной локализации и метеорологическом прогнозе, поступающем из территориального центра Росгидромета [2].

Выяснение физической сущности оползневого процесса, условий их возникновения (наличия потенциала возникновения), активизации и затухания обуславливается изучением изменений свойств окружающей среды, а именно, природных и техногенных факторов влияния на оползневой процесс.

Для выяснения преобладающих факторов, влияющих на активизацию оползневого процесса, следует учитывать следующие условия: а) оползневой процесс - это смещение горной породы вниз по склону, чем больше и круче склон, тем больше в конечном итоге и смещение породы; б) основной движущей силой оползня является гравитация; в) оползневые массы по склону движутся посредством скольжения либо в отдельных случаях происходит так называемое течение (солифлюкция) грунта (отмечалось на правобережье водохранилища города Воронежа во время затяжного дождя); г) при смещении оползня всегда имеется контакт между движущимися породами и неподвижным основанием.

Обсуждение результатов

В 2017 году была произведена инвентаризация оползневых процессов на территории Воронежской области силами КУВО «Гражданская оборона, пожарная безопасность и защита населения Воронежской области». Для чего вначале был произведен запрос в муниципальные образования о наличии оползней, а затем полученные адреса сравнили с архивным материалом ТЦ «Воронежгеомониторинг». Для полевых обследований были выбраны участки, беспокоящие органы власти и по которым поступали жалобы от населения.

В итоге были обследованы территории в семи административных образованиях области, в том числе городах Воронеж, Бобров, Борисоглебск, Новохоперск, Семилуки. Инвентаризация прошла на 34 участках с более чем двумя сотнями адресов. Особенно выделялся Каменский муниципальный район как наиболее оползнеопасный.

Исследовательская группа поставила перед собой задачу идентификации оползней, находящихся в активной фазе и угрожающих реальным объектам. В основу была положена следующая классификация: 1) активный оползень - заметны происходящие либо произошедшие в предшествующий оползнеопасный сезон смещение породы; 2) свежий оползень - морфология оползневого участка не изменена последующими природными процессами; 3) старый оползень - приостановившийся, остановившийся, закончившийся оползневой процесс; морфологические черты участка сглажены поверхностными природными процессами.

оползневый грунтовый геологический безопасность

Рис. 2. Выпадение осадков в Воронежской области по годам за период 1966-2018 гг.

При этом в качестве идентификационных признаков проявления оползневого процесса использовались общепринятые среди специалистов характерные черты данного явления.

Обнаружены оползневые трещины - в начальной стадии едва заметные, затем расширяющиеся, увеличиваются по длине и, соединяясь, образуют сплошную линию отрыва оползневого тела.

Оползневые цирки - закругленные выемки на оползневом склоне в результате смещения массивов грунта.

Прослеживающиеся плоскости срыва, образованные при отрыве масс оползающих грунтов.

У подножий склона в результате клиновидного подъема пород образуются валы по поверхности оползающей массы.

Образованные отдельные площадки в виде уступов, поверхности которых наклонены в сторону склона, как результат оползания грунта по криволинейной поверхности.

В тыловой части оползневого уступа находятся заболоченные участки с характерной болотной растительностью, где скапливаются грунтовые вод и воды атмосферных осадков.

Древесная растительность в виде «пьяного леса» - наклоненных и искривленных деревьев.

На склоне наблюдаются взбугренные поверхности, как результат многолетнего эрозионного сглаживания оползневых уступов , в отдельных местах возможно возникновение эрозионных форм рельефа - новых растущих оврагов.

Обнаженные породы свидетельствуют о несовпадении положения пластов, слагающих склон; изменены азимуты простирания.

Наблюдается на склоне выходы грунтовых вод.

Наличие деформаций и даже разрушений в сооружениях, расположенных в зоне влияния оползневого процесса - наклоненные столбы электропередач, обрывы проводов, разрывы в водопроводных и газовых трубах, трещины в жилых строениях, выпадающие стены.

При неблагоприятном стечении факторов массив грунтов переходит в неравновесное состояние и под действием гравитационной силы происходит оползание часто утяжеленного грунта относительно водонепроницаемого слоя в результате обводнения тела оползня поверхностными либо подземными водами, либо их сочетанием. Такой сценарий характерен для оползней Воронежской области. К этому следует добавить обводнение грунтов во время половодья на реках Дон, Хопер, Ворона, когда происходит сползание достаточно протяженных береговых массивов. Такие оползневые явления отмечают ся в городе Павловске, в селе Б. Алабухи Грибановского района, в селе Алферов- ка в Новохоперском районе.

В 2005-2005 годах Каменский район оказался, прямо можно сказать, в шоковой ситуации. Ряднаселенных пунктах практически в одно время оказались в зоне оползневых процессов: р.п. Каменка - 89 адресов домовладений; села Щербаково - 2 адреса, Тимирязево - 1 адрес, Тхоревка - 3 адреса, Карпенково - 1 адрес; хутор Рыбальчино - 1 адрес. В угрозе разрушения от оползня находится областная автодорога Каменка-Марки (6-й километр автодороги).

Рис. 3. Многолетняя динамика глубины грунтовых вод по «Докучаевскому колодцу» [3]

Рис. 4. Оползневой цирк у областной автодороги Каменка-Марки (6-й км), Каменский район Воронежской области (4 апреля 2019 г.)

У людей, проживающих в оползнеопасных зонах, сыграл психологический фактор - прошла молва, что будут выделяться деньги на ремонты и выдаваться сертификаты на покупку нового жилья. Тем не менее, была создана районная муниципальная комиссия и жителям были выданы соответствующие угрозе и следствиям разрушений справки. Эти справки люди хранят и пишут жалобы во все инстанции о непринятии обещанных мер до настоящего времени.

В 2004-2006 годах сложились аномальные, ранее не наблюдающиеся, по крайней мере в обозримом прошлом, погодные условия (рис. 2). На протяжении трех лет выпадало повышенное количество осадков: выше нормы в 2004 году на 17,7 %, в 2005 году на 30,5 %, в 2006 году на 17,7 %.

В эти же годы в известном «Докучаевском» колодце (Таловский район, опорный полигон «Каменная степь», шурф № 1) фиксировались наиболее высокие уровни грунтовых вод (рис. 3). Существенному повышению уровня вод в эти годы способствовало небольшое промерзание почвы: не более 42 см (в 2006 г.) при норме 93 см на ближайшей метеостанции «Лиски».

Высокая обводненность грунтов стала своеобразным спусковым крючком для оползневых процессов. В базу ЧС Главного управления в 2005 году были занесены подвижки грунтов перечисленных выше населенных пунктов.

Таблица 1. Расстояния стенки отрыва от края автодороги

Скорости смещения грунта оползни в Воронежской области в подавляющем большинстве относятся к медленным или исключительно медленным. Развивающийся оползневой процесс у областной автодороги Каменка-Марки (6-й километр автодороги) (рис. 4) находится в активной стадии.

У оползня отчетливо выражены основные морфологические элементы: в основании стенки срыва отмечаются выходы подземных вод в виде мочажин, в средней части и чуть ниже отмечается бугор выпирания, имеются открытые трещины разрыва. Данные факты свидетельствуют о том, что оползень активно развивается.

Во время обследования (04.04.2019) наименьшее расстояние от бровки оползня до обочины автомобильной дороги расстояние составляло 9,3 м, а до дорожного полотна - 10,8 м. Стенка срыва оползня составляла не менее 12 м. Циркообразная стенка срыва имела протяженность более 100 м. Наметившаяся свежая трещина отрыва длиной 13 м образовалась на удалении 2,3 м от существующей бровки срыва. Длина языка оползня составляет порядка 150 м.

В настоящее время появилась возможность провести оценку динамики оползневого процесса с помощью космоснимков, размещенных в интернете на ресурсе Google Earth. Во время полевого обследования 04.04.2019 морфометрические показатели оползня на космоснимках были сверены с фактическими обмерами, в результате чего появилась возможность проследить динамику приближения кромки срыва оползня к автодороге (таблица).

Удалось проанализировать 4 космоснимка за 2013, 2016, 2017, 2018 годы. В таблице за 2019 год представлен реальный замер во время полевого обследования.

Если произойдет разрушение областной автомобильной дороги, то прекратится сообщение с семью населенными пунктами, в которых проживает 2146 чел., в том числе 301 - дети. Около десяти лет назад из-за угрозы оползня линия электропередач и газопровод были перенесены в противоположную сторону от дороги.

В настоящий момент (2019 г.) еще осталось время на спасение автодороги.

С этой целью требуется провести ряд инженерных изысканий, обязательно включающих в себя: гидрометеорологические, геологические, геотехнические и геодезические.

В настоящее время составлена примерная смета работ и проводятся согласования в правительстве Воронежской области.

К сожалению, автодороги и мосты , подведомственные департаменту дорожной деятельности Воронежской области , во многих местах находятся в предаварийном состоянии и уже устоялась сложившаяся практика приступать к работам только при невозможности дальнейшей эксплуатации автодорог, хотя всеми, конечно же, признается, что это неверно.

Заключение

Исходя из сравнения стоимости защитного противооползневого мероприятия и стоимости переноса автодороги в условиях сложного рельефа местности (автодорога пересекает глубокую балку непосредственно за оползнем в удалении на 150 м от ее тальвега) на большее расстояние, чем расстояние потенциального развития оползневого процесса, и будет сделан окончательный выбор дальнейший мероприятий.

Список литературы

1. Разиньков Н. Д., Титова С. Л. Оползневые процессы и свойственная им цикличность. 3-я Всероссийская научно-техническая интернет-конференция «Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов». Тула, 2013, с. 202-206.

2. Методические рекомендации для органов исполнительной власти субъектов РФ и территориальных подсистем РСЧС по обеспечению безопасности населения и территорий при угрозе возникновения оползневых процессов, их прохождению и уменьшению последствий от них, утверждены МЧС России от 10.12.2015 № 2-4-87-53-14.

3. Хитров Н. Б., Чевердин Ю. И. Почвы Каменной Степи от времени В. В. Докучаева до наших дней // Живые и биокосные системы, 2016, № 16, 30 с.

References

1. Razinkov N. D., Titova S. L. Landslide processes and their inherent cyclicity. 3rd All-Russian Scientific and Technical Internet Conference "Real Estate Cadastre and Monitoring of natural resources". Tula, 2013, p. 202-206.

2. Methodological recommendations for the executive authorities of the subjects of the Russian Federation and territorial subsystems of the RSChS to ensure the safety of the population and territories in the event of a threat of landslide processes, their passage and reduction of consequences from them, approved by the Ministry of Emergency Situations of Russia dated 10.12.2015 No. 2-4-87-53-14.

3. Khitrov N. B., Cheverdin Yu. I. Soils of the Stone Steppe from the time of V. V. Dokuchaev to the present day / / Zhivye i biokosnye sistemy, 2016, No. 16, 30 p.

Размещено на Allbest.ru