Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития общества характеризуется значительными темпами и масштабами преобразования природной среды. Рост плотности и этажности застройки на территориях городов влечет за собой ряд негативных последствий, одним из которых является повышение риска возникновения аварий и катастроф в связи с развитием опасных геологических процессов. Экзогенные геологические процессы (ЭГП) и явления на территории городов проявляются повсеместно и способны привести к непоправимым последствиям. Немаловажным аспектом является активизация наиболее опасных из них под действием техногенных факторов.
Проблема изучения особенностей развития ЭГП на территориях городов в настоящее время стоит наиболее остро, о чем свидетельствует большое количество публикаций, затрагивающих данную тематику. При многоо б-разии подходов и путей решения подобных проблем, очевидна необходимость оценки состояния геологической среды городов и интенсивности развития опасных ЭГП. С этим связаны проблемы их районирования и составления долгосрочных прогнозов. Подобная система мероприятий позволит разработать схемы защиты территорий городов от негативного влияния теологических процессов к создать условия для рационального использования природной среды городов. На территории г. Перми такие экзогенные процессы, как суффозионные, эрозионные, подтопление, заболачивание и др., получили широкое развитие и местами представляют серьезную опасность для жизнедеятельности населения.
Цель и задачи работы. Основной целью работы является анализ особенностей развития опасных экзогенных геологических процессов (суффозия, подтопление, эрозия) на территории левобережной части г. Перми. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
выделение основных природных и техногенных факторов, влияющих на интенсивность развития экзогенных процессов;
районирование левобережной территории г. Перми по степени развития отдельных ЭГП (эрозионных, суффозионных, подтопления);
оценка интенсивности развития потенциально опасных ЭГП на основе количественных показателей;
оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зоны города и рассмотрение ее роли в активизации потенциально опасных ЭГП;
разработка рекомендаций по изучению и устранению негативных последствий воздействия ЭГП.
Защищаемые положения:
Первое. Суффозия и подтопление являются потенциально опасными геологическими процессами, активно проявляющимися на левобережной
территории г. Перми, и имеют отчетливо выраженный природно-техногенный характер. Их активизации способствуют такие техногенные факторы, как строительство, прокладка водонесущих магистралей, наличие старых рудников по разработке медистых песчаников и др. Второе. Приуроченность территории города к долине крупного водотока
- р.Каме - и наличие многочисленных ее притоков являются причиной
широкого развития эрозионных процессов, определяющими факторами ко
торых являются климатические особенности, гидрогеологический режим,
неотектоника, геоморфология и др.
Третье. Неоднородность территории левобережья г. Перми по степени развития потенциально опасных экзогенных процессов выявлена с учетом количественных показателей развития суффозии, подтопления и эрозии.
Четвертое. Важнейшим фактором, определяющим специфику проявления ЭГП на левобережной жилой территории г. Перми, является техногенная нагрузка, количественная оценка которой произведена с учетом показателей плотности застройки и коэффициента застроенности.
Научная новизна работы:
рассчитаны количественные показатели, характеризующие условия и особеЕіности развития эрозионных процессов на территории г. Перми (энергии рельефа, густоты речной сети, коэффициента плотности и густоты овражно-баяочной сети, коэффициента суммарной расчлененности);
построены схемы изолиний указанных показателей (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории г. Перми ко степени эрозионной опасности;
изучены особенности развития суффозионных процессов с учетом показателя плотности суффозионных деформаций, проведен анализ пораженное ими территории г. Перми по результатам маршрутного обследования городских районов;
составлена схема распространения суффозионных деформаций (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории города по интенсивности их развития;
выполнена оценка пораженное территории г. Перми процессами подтопления на основе карты подтопляемости городских территорий (масштаб 1:25000), составленной ВерхнеКамТИСйЗом (1985 г.), с применением количественного показателя, предложенного автором диссертации;
проведено районирование территории города по степени подтопляемости;
- проведена оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зо
ны г. Перми с применением показателей плотности застройки (домов/км2)
и коэффициента застроенности (площадь домов/км2);
- проведено районирование территории гЛерми по степени техногенной
нагрузки;
- выполнено районирование территории г. Перми по степени развития
опасных геологических процессов с использованием суммарного балла,
отражающего интенсивность эрозионных процессов, суффозии, подтопления, и с учетом показателей техногенной нагрузки;
- рекомендована система дальнейших исследований опасных геологиче
ских процессов на территории г. Перми.
Практическая ценность работы. Проведенный анализ и построение схем позволяют более полно учитывать специфику развития опасных ЭГП и влияние на них техногенных факторов. Кроме того, материалы работы могут применяться при разработке региональных схем защиты территории от ЭГП, архитектурно-планировочных мероприятиях и оценке общего экологического состояния города в связи с техногенной нагрузкой.
Исходные материалы и личный вклад автора. Основу диссертации составили результаты исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора за время учебы в аспирантуре (1995-1998 гг.) и работе на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ (с 1998 г. по настоящее время).
Личный вклад автора заключается:
в выборе направлений" исследований и методов решения поставленных задач;
в выборе и расчете количественных показателей для оценки интенсивности развития наиболее ущербообразующих ЭГП на территории г. Перми;
в обработке рассчитанных показателей и построении схем районирования территории г. Перми по степени развития опасных ли (еуффозион-ных, эрозионных и подтопления);
в расчете показателей техногенной нагрузки и проведении районирования территории г. Перми по этим показателям;
в проведении полевых исследований на территории жилой части г.Пермя и обобщении материалов ранее проведенных работ.
Методика и объемы исследований. Изучение особенностей процессов суффозии и оценка степени ее развития проводились на основе результатов маршрутного обследования территории г. Перми (описано более 500 деформаций). Расчет показателей, характеризующих процессы эрозии, подтопления и техногенную нагрузку, проводился по картографическому материалу в масштабе 1:25000. При обработке полученных показателей, построении схем районирования и трехмерных моделей была использована компьютерная программа «Surfer». Количество определений для каждого показателя - 500. По всем предложенным показателям построены схемы изолиний в масштабе 1:25000 и трехмерные модели изменения их значений. Районирование территории г.Перми по степени развития суффозии, подтопления, эрозии, интенсивности развития ЭГП и техногенной нагрузки проведено на основе суммарной балльной оценки показателей.
Апробация работы и публикации. Результаты исследований особенностей развития опасных геологических процессов на территории г. Перми и Пермской области опубликованы в материалах 15 научно-практических конференций (в том числе международных), где были обсуждены основ-
ные положения работы. Всего опубликовано 18 работ. В 1997 - 1999 гт. автор принимал участие в выполнении региональной программы Минобразования РФ «Западный Урал: актуальные проблемы научно-технического развития и экологическая безопасность». В 1997 г. по заданию Комитета по водному хозяйству Пермской области автор принимал участие в обследовании берегов рек Сылвы, Ирени, Шаквы на территории г. Кунгура с целью изучения их пораженное эрозионными процессами и оползнями, а также оценки состояния противопаводковой защиты. Часть материалов исследований была использована при проведении лекционных и практических занятий в рамках педагогической работы на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения, содержит 190 страниц текста, 6 таблиц, 31 рисунок, 1 приложение, 105 наименований литературы.
