Содержание к диссертации
Введение
1.Современное состояние проблемы 9
1.1 .Понятие и систематика природных и техногенных факторов определяющих устойчивости геологической среды 12
1.2.Принципы, критерий и методы оценки устойчивости геологической среды 16
2. Физико-географические условия и характеристика геологической среды района г. Улан-Батор 24
2.1. Орография и гидрография 24
2.2.Климат 27
2.3. Геологическое строение района 31
2.3.1. История геологического развития 31
2.3.2.Стратиграфия и магматизм 34
2.3.3. Тектонические структуры и геоморфология 40
2.4. Инженерно-геологические условия района 43
2.4.1 .Инженерно-геологическое районирование 43
2.4.2.Состав и физико-механические свойства горных пород 44
2.4.3.Подземные воды 52
2.4.4.Эндогенные и экзогенные геологические процессы и явления 55
З. Факторы природных и техногенных изменений геологической среды территории г. Улан-Батор 68
3.1. Основные природные факторы на территории города 68
3.2. Основные техногенные факторы на территории города 72
4. Устойчивость и реакция геологической среды к природным и техногенным воздействиям в пределах территории г. Улан-Батор 81
4.1 .Методика картирования факторов природной и техногенной нагрузки на геологическую среду в пределах города 84
4.1.1 Типизация геологической среды территории города Улан-Батор 89
4.1.2.Основные требования к типизации воздействий техносферы на геологическую среду в пределах города Улан-Батор 94
5. Прогнозирование устойчивости геологической среды территории г. Улан-Батор 101
5.1 Принципы построения прогнозной модели геологической среды по степени их устойчивости к природным и техногенным воздействиям в условиях города Улан-Б атор 101
5.2. Методика построения прогнозных справочников (база данных) изменения геологической среды города (на примере территории г.Улан-Батор) 104
6. Предупреждение катастрофических геологических процессов и рекомендация по предотвращению для территории г. Улан-Батор 108
6.1.Использование картографического материала в целях прогнозирования и предупреждения опасных геологических процессов 108
6.2. Рекомендации по предотвращению геоэкологических изменений на территории города Улан-Батор 111
Заключение 119
- Геологическое строение района
- Инженерно-геологические условия района
- Методика построения прогнозных справочников (база данных) изменения геологической среды города (на примере территории г.Улан-Батор)
- Рекомендации по предотвращению геоэкологических изменений на территории города Улан-Батор
Введение к работе
В 1996 году законодательными органами Монголии учрежден Закон о границах столицы Монголии и территорий прилегающих к городу Улан-Батор. Общая площадь территории города составляет 4856 км из них застроенная площадь, включая районы городов Налайх, Бага-нуур и Бага-Хангай - 520 км2.
На этой территории развиваются геологические процессы и явления, приводящие к изменению геологической среды, как в поверхностном отношении, так и в структурном плане. Эти процессы могут протекать во времени как за счет изменения природных условии, так и за счет техногенных факторов связанных с жизнедеятельностью населения.
Научная и практическая значимость исследований обусловливается увеличивающимися масштабами природных и техногенных катастроф и возрастающими требованиями обеспечения безопасности жизнедеятельности людей и функционирования объектов, а также сохранения и рационального использования окружающей среды.
Геологические аспекты изучения и оценки изменений среды при антропогенном воздействии на нее достаточно разнообразны и включают как общие теоретические проблемы, с происходящим при этом перераспределением вещества и энергии, так и практические задачи, такие как рациональное использование и охрана недр, влияние сооружений и инженерной деятельности на состояние и свойства геологической среды и т.д. Учет взаимосвязи этих аспектов при прогнозировании состояния геологической среды обязателен, как обязательно привлечение экономических и социальных критериев для комплексного решения проблемы. В настоящей работе автор ограничивается рассмотрением только инженерно-геологических аспектов проблемы.
Исследования проводились автором и группой преподавателей, научных сотрудников факультета географии и геологии и кафедры геологии и минералогии Монгольского Государственного Университета, в рамках международного проекта под общим названием "Экологическая оценка и прогнозирование окружающей среды города Улан-Батор" при содействии Министерства природной среды и Мэрия города Улан-Батор.
Цель и задачи исследований. Основной целью настоящей работы является разработка подходов, принципов и методов комплексной оценки и прогнозирования устойчивости геологической среды территорий городов к различным природным и техногенным факторам (опасным геологическим процессам, стихийным бедствием, техногенным катастрофам и др.), для планирования безопасного размещения на территории города населения и объектов техносферы с использованием программного обеспечения ILWIS 3.1 Academic (Integrated Land and Water Information System) который дает возможность обработку и составления карт, базы данных. Исходя, из этого положения были поставлены следующие задачи исследования:
-обобщение и формулирование основных понятийных категорий проблемы,
-разработка концептуальных положений устойчивости территорий города в природно-техногенной сфере,
-анализ опыта изучения и оценки устойчивости территорий к опасным природным и природно-техногенным факторам,
-выявление ведущих природных и техногенных факторов, влияющих на устойчивость территории города Улан-Батор и их взаимосвязей,
-разработка систематики поражающих факторов,
-разработка методологических подходов к оценке и прогнозу
устойчивости геологической среды территории города с учетом влияния природных и техногенных факторов.
Объект и методы исследования. Объектом исследования является территория района и застроенная часть города Улан-Батор. Для решения поставленных задач применены следующие методы исследований:
-Обзор и обобщение литературных и фондовых материалов,
-Методы наземных визуальных и аппаратурных наблюдений (полевые опытно-испытательские работы),
-Дистанционные методы геологических исследований-дешифрирование аэро и космоснимков,
-Картографические методы исследования (составление и анализ комплексных инвентаризационных карт крупного и среднего масштабов с использованием программы ILWIS 3.1 Academic),
-Лабораторные исследования (физико-химические анализы почв, горных пород, подземных вод и др.)
Научная новизна работы. В результате выполнения комплексных исследований в пределах территории района города Улан-Батор;
-обобщена и выполнена оценка инженерно-геологических условий в застроенных участках, планируемых к застройке и прилегающих районах города,
-выявлены участки возможного развития катастрофических геологических процессов и проведена оценка их влияний под воздействиям природных и техногенных факторов,
-составлена карты природно-техногенной устойчивости и риска для территории района города Улан-Батор в масштабах 1:50000 и 1:100000,
-предложены принципы картографической оценки прогнозирования устойчивости геологической среды и инженерно-геологических условий территорий крупных промышленных регионов, городов Центральной Монголии на примере города Улан-Батор в среде ГИС (Географическая Информационная система).
-составлена классификация геологической среды по устойчивости от природно-техногенных нагрузок для территории района города Улан-Батор,
-даны общие рекомендации по изучению и оценке инженерно-геологических условий крупных городов Центральной Монголии на примере города Улан-Батор, рекомендации по прогнозированию и предотвращению опасных природных и техногенных процессов их последствий в условиях города.
Защищаемые положения. 1. Определяется геологическая среда территории г. Улан-Батор которая является системой сложной и разнообразной в отношениях формирования, распространения и развития при природно-климатических условиях. Специфические особенности ее -неустойчивое равновесие при природно-техногенных воздействиях, резкая пространственная изменчивость, неоднородный состав горных пород, разные строения и свойства.
2. Выявлены и определены наиболее опасные участки природно-
технических систем (ПТС) в условиях промышленного центра. Это является
важным и необходимым из решаемых задач по прогнозированию и
предотвращению катастрофических явлений при градостроении и
использовании земельных ресурсов и т.п.
3. Оценка и классификация геологической среды по устойчивости при
воздействии природных и техногенных нагрузок в пределах территории
г.Улан-Батор разработанной автором характеризирует геолого-
геоморфологические и инженерно-геологические условия, которые определяют предельно-равновесные значения современного состояния геологической среды территории города (геоэкологический риск), так как, незначительные изменения этих значений могут привести к фатальному исходу с огромными ущербами.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Установленные закономерности формирования геологической среды, их распространение, особенности изменений под влиянием различных природно-техногенных факторов и предлагаемые методы исследований по оценке и прогнозированию устойчивости природно-технических систем (геологической среды), составленные карты в пределах города Улан-Батор могут служить основой инженерно-геологической оценки территории и качественных прогнозов геоэкологического риска геологической среды при освоении новых территорий и промышленных регионов Монголии.
Результаты исследований по теме диссертации в виде отчетов, заключений, карт использованы проектными организациями Монголии и рядом других частных организаций при обосновании проектов изыскательских работ, при инженерно-геологической съемке отдельных территорий, при решении вопросов рационального природопользования в пределах города.
Некоторые теоретические положения диссертации, схемы и принципы инженерно-геологического районирования геологической среды будут использоваться при чтении лекционного курса «Оценка состояния и прогноз изменении окружающей среды» на кафедре Геологии и минералогии Монгольского Государственного университета.
Апробация работы. Отдельные положения и результаты диссертации докладывались на международных, отечественных научных конференциях,
совещаниях: Первая международная научно-практическая конференция
«Город: прошлое, настоящее, будущее», Иркутск, 1998; Международная научная конференция Керуленской экспедиции, Иркутск, 1995; Международная научная конференция Керуленской экспедиции, Улан-Батор, 1996; Научно-практическая конференция «Геологическая среда-Градостроение», Улан-Батор, 1997; «Научные труды МонГУ», Улан-Батор, 1997.
По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе одна монографий в соавторстве.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и содержит 131 страниц оформленного текста по требованию, который сопровождается 4 рисунками, 15 приложениями, 11 таблицами, списком литературы из 11 наименований.
Автор благодарен: кандидату географических наук, доценту Я.Болд, Т.Бээжинхуу, У.Ганзориг, магистру Б.Болормаа, магистру Б.Зул, магистру Н.Байгалмаа, оказамшим помощь в сборе и обработке фактического материала, проведении лабораторно-экспериментальных исследований, в техническом оформлении работы, признателен преподавателям ИрГТУ к.г.-м.н. Самусенко А.В., к.г.-м.н., профессору Серовой Г.Е., к.г.-м.н., доценту Чернову Ю.А., научным сотрудникам института Земной коры СО АН Российской Федерации д.г.-м.н., профессору Тржцинскому Ю.Б., д.г.-м.н., профессору Рященко Т.Г. за полезные советы и критические замечания и особо благодарен научному руководителю к.г.-м.н., доценту Верхозину И.И. за совет, помощь и поддержку при составлении данной работы.
Геологическое строение района
Палеозойская эра. Среднепалеозойские отложения каменно-угольная система-нижний отдел, имеют повсеместное распространения на территории города. Ими сложена большая часть горного массива Богд уул, водораздельные возвышенности южного склона Бага Хэнтэй. В пределах долины р. Туул, р. Сэлбэ девонские и каменноугольные отложения скрыты под толщей мезозоя и кайнозоя. Вся толща среднепалеозойских отложений собрана в изоклинальные складки северовосточного простирания с углом падения 50-80. В среднем палеозое район продолжал испытывать погружение и на дне, существовавщего здесь морского бассейна, происходила накопление песчано-глинистой толщи, позднее, в процессе метаморфизма, превратившихся в песчаники и филлитовые сланцы серозеленого, темносерого, серого цветов.
Структурный план района города Улан-Батор был заложен в основном в конце верхнего палеозоя. Мезозойская эра. В пределах города и его окрестности отложения нижнего отдела меловой системы, что свидетельствует о крупном этаже денудации и эрозии (палеозой-нижний мезозой). В нижнемеловое время на территории города Улан-Батор существовала узкая озерная впадина, заключенная между горными возвышенностями сложенными отложениями карбона. Вследствие их разрушения образовались конгломератовая и грубообломочная толщи. Простирание конгломератовой толщи (Кг) субширотное, падение на юг в сторону Улан-Баторской впадины под углом 45-60. Отложения мела распространены главным образом на правобережье реки Туул. Кайнозойская эра. Неогеновые отложения (Ni) представлены толщей пестроцветных глин, слабоцементированных песчаников и гравийных конгломератов. Неогеновые отложения дислоцированы слабо. Пестроцветная толща имеет субширотное простирание и падают на юго-юго-восток под углом 16. Слабая дислоцированность, по видимому, связана с неотектоническими движениями, проявившимися в нижнечетвертичное время. Четвертичные отложения в пределах района распространены повсеместно и характеризуются довольно разнообразным литологическим составом и небольшой мощностью. В среднечетвертичный период (Q2-3) начала формироваться эрозионная надпойменная терраса реки Туул, которая выражена в пределах описываемой территории на возвышенности Гандан и в западной части на южных склонах Маахуур толгой. К среднечетвертичному времени относится усиление эрозионной деятельности рек и начало накопления аллювия рек Сэлбэ и Туул. В этот же период на возвышенностях и предгорьях хребтов протекали активно, процессы накопления склоновых отложений делювиального, делювиально-пролювиального генезиса. Формировались конуса выноса падей, оврагов. Формирование современного облика долины реки Сэлбэ окончались в целом к началу верхнечетвертичного периода и большинство крупных падей как Зайсан и Их Тэнгэрийн ам сформированы в тоже время. В современно-верхнечетвертичное время, после очередного потепления климата в конце СЬ-з произошло очередное поднятие территории и похолодание климата. В конце этого периода, в плейстоцене, формировалась долина реки Туул, а в голоцене происходило накопление аллювия, слагающего "высокую" и "низкую" пойму, в предгорьях-накопление верхних горизонтов пролювия и делювия. В связи с наступившим в конце ( потеплением деградировала зона развития многолетнемерзлых пород. В настоящее время территория города Улан-Батор располагается в зоне редко островного распространения многолетнемерзлых пород, приуроченных, главным образом, к пониженным формам рельефа или к наиболее высоким частям гор, особенно на заселенных участках, где сохранение их объясняется отрицательным тепловым балансом [27, 28]. Стратиграфия и магматизм Отложения палеозоя -Девон Отложения девона - Горхинская свита считается самыми древними среди развитых в пределах района города Улан-Батор представлены нерасчлененными метаморфизованными песчаниками, туфопесчаниками, а участками - линзами яшм, прослойки туффитов. Выделяется следующие толщи: Нижняя-песчаниково-алевролитовая толша ГОт-Уї: - песчаники с чередованием прослойков алевролитов и сланцев, алевро-песчаные кварциты.
Верхняя-песчаниковая толша (Т) : мелкозернистые песчаники с глинистыми алевролитами, туфопесчаники, прослойки туффитов. Отложения палеозоя - Карбон Отложения карбона представлены метаморфизованными песчаниками, а участками - филлитовидными сланцами, кварцами и известняками. По данным Анфилова М.А. и Желубовского Ю.С. выделяются следующие толщи: Нижняя-песчаниково-алевролитовая толша (Сл )\ - филлитовидные алевролиты, песчаники, конгломераты реже известняки. Верхняя-песчаниковая толша (Съ ): песчаники с подчиненными филлито-видными и глинистыми алевролитами, конгломераты, известняки. Палеозойские отложения имеют повсеместное распространение на территории города слагают бортовые части долины реки Туул и горные массивы обрамляющие с севера и юга долину реки Туул и скрыты под толщей мезозойских, кайнозойских отложений. Суммарная мощность по литературным данным колеблется в пределах 9000-10000 м. Амантов В.А. определил возраст этих отложений по остаткам животных и растений в известняках вблизи реки Улиастай.
Инженерно-геологические условия района
На карте инженерно-геологического районирования территории города Улан-Батор (Я.Болд, Т.Бээжин, и др. 1985 г.) выделены следующие таксономические единицы: области, районы, подрайоны и участки. Области выделены по особенностям геоморфологического строения территории. Районы входят в состав областей. Их выделение основано на геологическом принципе по распространению геолого-генетических комплексов в литологических типов грунтов. Подрайоны выделены в каждом районе по признаку различия в соотношении последовательности залегания геолого-генетических комплексов и их литологических элементов. Участки выделены с учетом сходства гидрогеологических условий и особенностей физико-геологических процессов. Вся территория разделена на шесть областей: І.Область долины реки Туул: ИГР1 И.Область долины рек, западных притоков реки Туул: долина реки Сэлбэ - ИГР2, долина реки Улиастай - ИГР2, долина реки Толгойт - ИГРЗ III.Область возвышенностей Гандан-ИГР7, Толгойт-ИГР17, Улаан Хуаран-ИГР20, ГУ.Область гор Чингэлтэй, Баянзурх : район межгорных впадин -ИГР21, район склонов гор - ИГР 18, район шлейфов склон гор - ИГР8, У.Область северных склонов Богд уул: район северного и восточного склонов Богд уул -ИГР 16, район центральной части Богд уул -ИГР27, район впадин Богд уул - ИГР 11, район шлейфов склон горы Богд уул ИГРЫ, ИГР24, ИГР26 VI. Область Налайхской депрессии - район Их элст ИГР10, Хонхор -ИГР9, ИГР 12, ИГР5 Область «а» охватывает отрицательные формы долины реки Туул и ее притока реки Сэлбэ образовавшиеся в результате опускания по разломам отдельных блоков кристаллического фундамента в процессе неотектогенеза в нижнє - четвертичном периоде. В пределах области «а» выделены три района. 1 .Район ИГР4 - территория распространения аллювиальных отложений реки Туул, 2.Район ИГР 19 - территория занимаемая техногенными образованиями, 3.Район ИГР2 - территория конуса выноса реки Сэлбэ, в пределах которой распространены верхнє - среднечетвертичные отложения [73]. . Состав и физико-механические свойства горных пород Аллювиальный геолого-генетический комплекс слагают пойму долины р.Туул. Мощность современно - верхнечетвертичной толщи, в пределах описываемой территории, составляет в среднем 10-12 м. В пределах аллювиальной толщи выделены 3 основных литологических типа грунтов; 1. Гравийно-галечниковый грунт с песчаным заполнителем, 2. Гравийно-галечниковый грунт с суглинистым заполнителем, 3. Суглинки. 1.Гравийно-галечниковый грунт с песчаным заполнителем является основой аллювиальной толщи пойменной части р.Туул. На основной части территории гравийно-галечниковый грунт, залегает непосредственно с дневной поверхности. В пониженных участках "низкой" поймы (старые русла, протоки) перекрыты суглинками мощностью до 8 м. Грунт желтовато-серого и серого цвета, галька и гравий хорошо окатаны и состоят из магматических и метаморфических пород. Часто в толще гравийно-галечникового грунта залегают на различных интервалах прослой и линзы песков различной крупности, реже суглинков и супесей. Мощность прослоев и линз песков изменяется в пределах от 0.1 м, суглинков от 0.3 до 4 м.
Содержание крупнообломочного материала в грунте колеблется в широких пределах от 60% до 90%. Заполнитель - в основном песок средней крупности, реже крупный кварцевого - полевошпатового состава. Гравийно-галечниковый грунт по плотности сложения относится к грунтам плотным, редко среднеплотным. До уровня грунтовых вод находится в маловлажном состоянии. Крупнообломочная толща является водоносной. К ней приурочен современно-верхнечетвертичный аллювиальный водоносный горизонт. Коэффициент фильтрации гравийно-галечникового грунта в пределах от 200 м/сут до 100 м/сут. По данным опытно-полевых исследований, выполнявшихся в разные годы ПНИИИС СССР и другими организациями, для верхней зоны (до глубины 4 м.) гравийно-галечниковых грунтов установлены основные нормативные показатели прочностных и деформационных характеристик (см. табл. № 2.4.2.2.).
В соответствии со СНиП 2.02.01-83 приложение 6, табл. 1, гравийно-галечниковые грунты с песчаным заполнителем относятся к практически непучинистым. 2.Гравийно-галечниковыи грунт с суглинистым заполнителем встречаются на отдельных участках пойменной части долины р.Туул преимущественно вдоль её правого борта. Приурочены они к старым руслам, протокам и рукавам распространены на некоторых участках реки Дунд гол. Залегают с поверхности в кровле гравийно-галечниковых грунтов с песчаным заполнителем. Заполнитель в большинстве случаев иловатый гумусированныи суглинок буравото-коричневого цвета тугопластичной консистенции. Мощность отдельных слоев достигает 6 м. Содержание гравия и гальки составляет в среднем 50-55%. Основные нормативные значения показателей прочностных и деформационных свойств даны в табл. 2.4.2.2. По степени морозной пучинистости, в соответствии со СНиП 2.02.01-83 прилож. 6, табл. 1, грунт относится к сильнопучинистому. Категория разработки ручным способом-Ш.
3.Су глинки с гравием и галькой распространены в долине р.Туул на тех же участках, что и гравийно-галечниковые грунты с суглинистым заполнителем. Особенно часто встречаются на территории, ограниченной с севера южным склоном возвышенности Маахуур толгой, а с юга железнодорожной магистралью- район "Цагаан хуаран". Залегают как правило, с поверхности в виде отдельных линз мощностью от 1 м до 4 м. Встречаются иногда в пределах "низкой" поймы в толще гравийно-галечниковых грунтов с песчаным заполнителем на глубине 1.0-1.5 м от поверхности. Суглинки в большинстве случаев буравото-коричневого или черного цвета, иловатые, содержат полуперегнившие растительные остатки, слоистые, содержат тонкие слои и гнезда пылеватого песка серого цвета.
Содержание крупнообломочного материала в виде мелкой гальки и гравия колеблется от 5% до30%. Консистенция суглинков туго и мягкопластичная. По степени морозной пучинистости, согласно СНиП 2.02.01-83 прилож. 6, табл. 1, грунт относится к сильно пучинистому. Основные нормативные значения прочностных и деформационных характеристик показаны в табл. № 2.4.2.2. По трудности разработки ручным способом и одноковшовым экскаватором суглинки, в соответствии со СНиП IV-10 табл. 10-1 относится ко II категории. Пролювиальиый геолого-генетический комплекс р Q3 . Отложения этого комплекса имеют ограниченное распространение в пределах территории. Приурочены они к днищам и к при бортовым частям оврагов и балок, развитых в склонах возвышенностей Маахуур толгой, Гандан и Тасган-Овоо. Представлены суглинками, содержащими дресву и щебень, полу окатанную гальку в количестве до 10%. Мощность колеблется в пределах от 1 м до 4 м. Нормативные и расчетные значения некоторых показателей деформационных и прочностных свойств приведены в табл. 2.4.2.2. Состояние суглинков природного сложения изменяется в широких пределах; от твердого до текучепластичного. Преобладают суглинки тугопластичной консистенции. Согласно со СНиП 2.02.01-83 прилож. 6, табл. 1, суглинки относятся по степени морозной пучинистости к средне и сильно пучинистым грунтам. Аллювиально-пролювиальный геолого-генетический комплекс ар Q2.3. Отложения ар Q2.3 распространены в пределах конуса выноса реки Сэлбэ. Мощность отложений в долине р.Сэлбэ составляет в среднем 10-12 м при этом наибольшие мощности соответствуют устьевым частям конуса выноса. Состав весьма неоднородный, общей характерной особенностью этих отложений в долине р.Сэлбэ является их глинистость, а в конусах выноса падей-песчаность. Основными выделенными литологическими разновидностями здесь являются гравийно-галечниковые грунты с супесчано-суглинистым заполнителем, суглинки гравелистые и гумусированные с небольшим количеством гравия и мелкой гальки. 1 .Гравийно-галечниковые грунты с супесчано-суглинистым заполнителем преобладают в разрезе долины. Они переслаиваются с суглинками гравелистыми местами выходят на поверхность, но чаще скрыты под толщей техногенных отложений. Цвет крупнообломочных грунтов желтовато серый или желтовато зеленый. Грунт содержит маломощные прослои гравелистых песков, как правило, водоносных.
Методика построения прогнозных справочников (база данных) изменения геологической среды города (на примере территории г.Улан-Батор)
Картографическая модель геологической среды-лишь один из элементов сложной информационной системы получения, хранения, обработки и представления информации. В эту систему включен современный электронно-вычислительный комплекс позволяющий, ввести в машинную память прогнозную оценку геологической среды, изменения которой происходят под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности человека. В этом случае потребитель информации может сам в диалоговом режиме, задав в качестве условия выбранные источники техногенного воздействия на среду, получить на экране дисплея ответ, раскрывающий виды их воздействия на среду и прогнозные изменения геологической среды, т.е. характер реакции природной среды на соответствующее влияние. Машинный способ записи прогнозной или справочной информации позволяет практически неограниченно совершенствовать и детализировать прогнозную матричную модель по мере поступления новой информации или в ходе развития теоретических представлений о геологических процессах, механизме их протекания и факторах зарождения.
В данной работе автором представлена разработка справочника - базы данных, дающих пользователю (не только проектировщикам, специалистам) информацию о прогнозном изменении геологической среды для каждого типа инженерно-хозяйственной деятельности в условиях промышленного центра-города. Принцип разработки справочника - базы данных сводится к простоте программированию и использованию, всеми известной и доступной программной среды. Для создания справочника - базы данных использована программная среда Access 2000, которая является составной частью пакета программ Office 2000 и предназначенной для создания банка данных различных типов. Автоматизированные банки данных уже давно стали неотъемлемой частью практически всех компьютерных систем управления на любом уровне-от отрасли до отдельного предприятия. Однако проектирование и создание баз данных (БД) до сих пор остается, за редким исключением, не технической задачей, а творческим процессом, который скорее сродни искусству, нежели науке [39]. За прошедшие годы неизмеримо вырос уровень потребительских качеств систем управления базами данных (СУБД): разнообразие поддерживаемых функций, удобный для пользователя интерфейс, сопряжение с программными продуктами - в частности, с другими СУБД, возможности для работы в сети и т.д. Но изменения почти не коснулись того, что раньше называлось логическими структурами баз данных. Это формы, в которых пользователь представляет и хранит свою информацию в БД. А ведь именно от них в немалой степени зависят удобства работы пользователя с базой данных: формулировка запроса, простота поиск данных, форма выдачи итоговой информации и другие операции.
Однако к настоящему времени накоплен значительный опыт проектирования банков данных, предназначенных для управления производством. Это позволяет сделать процесс создания БД значительно более формализованным. В предоставленной автором БД, предусматриваются следующие режимы функционирования банка данных: -режим начальной загрузки, в котором исходная информация, содержащаяся в банке данных, вводится в соответствующие структуры БД; -режим корректировки, в котором осуществляется обновление, добавление и удаление информации, находящейся в банке данных; -режим диалога, в котором пользователи обращаются к банку данных и производится обработка запросов. Такие запросы могут предусматривать: 1) только выдачу пользователю информации о тех или иных параметрах процесса. Эта информация в требуемом формате содержится в банке данных; 2) решение поставленной задачи с использованием сведений, находящихся в банке данных; -режим реорганизации и анализа, в котором выполняются операции, непосредственно связанные с подержанием банка данных в рабочем состоянии: реорганизация структур БД; копирование и восстановление БД; анализ статических данных, связанных с функционированием информационного фонда. Наиболее динамичной частью информации являются данные о различных инженерно-хозяйственных воздействиях на геологическую среду тер итории города. Прежде всего это: -источники техногенных воздействий (виды источников); -виды их воздействий (механические, физические, химические и др.); -прогнозные изменения геологической среды в отношении рельефа и гидросети, геолого-литологическом строении и свойств грунтов, подземных вод и геологических процессов; -рекомендация по предотвращению и инженерной защите территории. Все эти объекты данных относятся к фактографической информации, т.е. данные, которые описывают конкретные факты. Такие сведения имеют количественное или логическое выражение.
Предоставленная автором разработка БД в программной среде Access 2000, в дальнейшем может использоваться в широких кругах исследователей, Государственными службами мониторинга и надзора, проектными организациями в научных и учебных целях. Помимо краткого описания в диссертационной работе, прилагается БД, записанная на лазерной диске с размером 700 мБ, дающей возможность использовать БД пользователям по назначению. Выводы: Влияние техносферы на геологическую среду нередко выражается в механических преобразованиях, суть которых может быть представлена в виде геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических процессов, загрязнении органическими и химическими веществами и наведении геофизических полей. Последние также находят свое отражение в экзогенных геологических процессах и изменениях условий загрязнения подземных сфер. С учетом этого в качестве критериев региональной оценки устойчивости геологической среды к внешнему воздействию были взяты сила и масштабы экзодинамической реакции среды на внешний раздражитель и защищенность подземных сфер, а именно тех этажей, которые содержат чистые питьевые воды, от проникновения и распространения элементов - загрязнителей. В определении понятия «устойчивость геологической среды», приведенном выше, два момента требует пояснения. Во-первых, устойчивость природной системы не абсолютна, а может изменяться под влиянием инженерной деятельности человека. Ранее неустойчивая территория после определенных природоохранных мероприятий вполне может перейти в разряд устойчивых и наоборот. Строительство и любое другое освоение территории так или иначе влияет на ее устойчивость к внешним воздействиям. Другими словами, сами эти внешние воздействия формируют устойчивость ПТС. Селеопасііьіе горные склоны (горы Чингэлтэй, Толгойт) относятся к весьма неустойчивым системам, но вмешательство человека, возведение селезащитных плотин способствуют устранению главной причины появления селевых потоков, и таким образом эти склоны могут быть переведены в разряд устойчивых, хотя все факторы зарождения селевого процесса здесь остаются неизменными.
Рекомендации по предотвращению геоэкологических изменений на территории города Улан-Батор
Вопрос о рекомендациях по управлению процессами эволюции и изменения геологической среды, о целесообразности их как результирующей части гео (лито) мониторинга до сих пор открыто для дискуссии. Многие исследователи придерживаются мнения, что геомониторинг должен завершаться прогнозом, а задачи управления средой относятся к самостоятельной и сложной проблеме на стыках геологии, политики, социологии, технологии производств и философии. Тем не менее ситуационный прогноз состояния геологической среды для конкретных планов развития народного хозяйства региона не может быть беспристрастным. Сама цель прогнозирования заключается в оценке новой ситуации, выявлении ее положительных и отрицательных качеств. Эта оценка - первый шаг к управлению средой, пока еще на уровне идей, предложений и концепций, возможно без конкретных технических решений, но тем не менее он направлен на поддержание позитивных и подавление негативных процессов и явлений.
Когда речь идет об управлении геологическими процессами урбанизированных территорий с развитой промышленностью, то общественное производство ассоциируется с механизмом, встроенным в природную среду, одной из функций которого является ее преобразование. В связи с этим управление инженерно-геологическими процессами может осуществляться как путем прямого целенаправленного воздействия на природные процессы и факторы, так и путем регуляции этого механизма. Намечая стратегию природопользования и управления состоянием среды, последнюю приходится рассматривать с позиций геосистемного подхода [32]. Управление процессами геологической среды или геотехнических систем направлено на решение следующих задач: 1. обеспечение нормального функционирования искусственной части среды и жизнедеятельности общества, которые зависят от состояния и ресурсов риродной среды; 2. профилактика и предотвращение кризисных ситуаций в системе «среда - общество»; 3. защита, восстановление и улучшение природной среды до эталонно-прогнозируемого уровня. Задачи эти меняются вместе с развитием науки и техники, реальными изменениями природной среды и социальной политики. Кроме того, актуальность и приоритетность этих задач прямо связаны с сегодняшними кризисными экогеологическими ситуациями или с противоречиями землепользования, когда потребности (в воде, пище, территории и т.д.) вступают в противоречие с ресурсами окружающей среды.
Управление состоянием природной среды через энергоотдачу техносферы, совершенствование технологии производства, ввод сооружений по очитке сточных вод или замкнутого водооборота и другие мероприятия разрабатываются на основе планов рационального землепользования с учетом результатов геоэкологического контроля и прогнозирования процессов развития природной среды. В дальнейшем планируется увеличить площади очистных сооружений. Картографическая модель геологической среды территории города Улан-Батор отразила степень ее изменения и устойчивость к техногенному воздействию и позволила достаточно точно выявить участки повышенного риска геоэкологических кризисных ситуаций, которые связаны прежде всего со все увеличивающимся водоотбором из глубоких водоносных горизонтов, нередко сопровождающимся загрязнением подземных сфер. При проектировании инженерной защиты территории города следует предусматривать: предотвращение, устранение или снижение до допустимого уровня отрицательного воздействия на защищаемые территории, здания и сооружения действующих и связанных с ними возможных опасных процессов; наиболее полное использование местных строительных материалов и природных ресурсов; производство работ способами, не приводящими к появлению новых и (или) интенсификации действующих геологических процессов; сохранение заповедных зон, ландшафтов, исторических памятников; сочетание с мероприятиями по охране окружающей среды; в необходимых случаях - систематические наблюдения за состоянием защищаемых территорий объектов и за работой сооружений инженерной защиты в период строительства и эксплуатации (мониторинг).
Инженерную защиту застроенных или застраиваемых территорий от одного или нескольких опасных геологических процессов следует проектировать независимо от ведомственной принадлежности защищаемых территорий и объектов, при необходимости предусматривать образование единой территориальной системы (комплекса) мероприятий и сооружений. Выбор мероприятий и сооружений следует производить с учетом видов возможных деформаций и воздействий, степени ответственности и ценности защищаемых территорий, зданий и сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей. Строительство сооружений и осуществление мероприятий инженерной защиты не должны приводить к активизации опасных геологических процессов на примыкающих территориях. В случае, когда сооружения и мероприятия инженерной защиты могут оказать отрицательные влияние на эти территории (заболачивание, разрушение берегов, образование и активизация оползней и др.) в проекте должны быть предусмотрены соответствующие компенсационно-восстановительные мероприятия. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах сооружений инженерной защиты, коэффициенты надежности, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать по указаниям СниП 2.01.07-85, а для сооружений инженерной защиты водоподпорного типа следует также учитывать требования СниП 2. 06.01-86. Противооползневые и противообвальные сооружения и мероприятия. При проектировании инженерной защиты от оползневых и обвальных процессов следует рассматривать целесообразность применения следующих мероприятий и сооружений, направленных на предотвращение и стабилизацию этих процессов: изменение рельефа склона в целях повышения его устойчивости; регулирование стока поверхностных вод с помощью вертикальной планировки территории, устройства системы поверхностного водоотвода, предотвращение инфильтрации воды в грунт и эрозионных процессов; искусственное понижение уровня подземных вод; агролесомелиорация; закрепление грунтов; удерживающих сооружения; прочие мероприятия (регулирование тепловых процессов с помощью теплозащитных устройств и покрытий, зашита от вредного влияния процессов промерзания и оттаивания, установление охранных зон и т.д.). Виды противооползневых и противообвальных сооружений и мероприятий следует выбирать на основании расчетов общей и местной устойчивости склонов (откосов). Мероприятия по агролесомелиорации следует предусматривать в комплексе с другими противооползневыми и противообвальными мероприятиями для увеличения устойчивости склонов (откосов) за счет укрепления грунта корневой системой, осушение грунта, предотвращения эрозии, уменьшения инфильтрации в грунт поверхностных вод, выветривания, образования осыпей и вывалов. Противоселевые сооружения и мероприятия. Для инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от селевых потоков надлежит применять следующие виды сооружений и мероприятий приведенные в табл. 6.2.1.
