Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ, КАРТОГРАФИРОВАНИЕ, РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ

Копылов И.С. 1 Коноплев А.В. 2 Ибламинов Р.Г. 2 Осовецкий Б.М. 2
1 Естественнонаучный институт Пермского государственного национального исследовательского университета
2 Пермский государственный национальный исследовательский университет
В статье приводится комплексный инженерно-геологический анализ Западного Приуралья и Урала. Сделан обзор инженерно-геологических методов исследований. Инженерно-геологические условия территории изучались главным образом для решения практических задач промышленного и гражданского строительства, создания крупных водохранилищ. Теоретические исследования связаны с изучением закономерностей развития и прогноза экзогенных геологических процессов, изучением геодинамической активности природных и урбанизированных территорий, региональным инженерно-геологическим изучением. Проведено инженерно-геологическое районирование территории Пермского края на основе принципа формационного анализа с учетом критериев – тектоники, геоморфологии, литологического состава пород и грунтов. Выделены инженерно-геологические таксоны: 5 инженерно-геологических регионов, 10 инженерно-геологических областей, 25 инженерно-геологических районов, 183 инженерно-геологических участка. Оценена роль основных инженерно-геологических факторов: геологических процессов (карст, овражность, заболачивание и др.), гидрогеологии, эрозионной расчлененности рельефа, сейсмичности, геодинамической активности, техногенеза. Проведено зонирование территории по всем показателям с целью оценки инженерно-геологической сложности промышленного и хозяйственного освоения Составлена инженерно-геологическая карта масштаба 1:500 000 в геоинформационных технологиях.
инженерная геология
инженерно-геологическое картографирование
районирование
геологическая среда
горные породы
геологические процессы
геоинформационные технологии
1. Галкин В.И., Середин В.В., Лейбович Л.О., Пушкарева М.В., Копылов И.С., Чиркова А.А. Оценка эффективности технологий очистки нефтезагрязненных грунтов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2012. – № 6. – С. 4–7.
2. Коноплев А.В., Копылов И.С., Пьянков С.В., Нау мов В.А., Ибламинов Р.Г. Разработка принципов и создание единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми (инженерная геология и геоэкология) // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.
3. Копылов И.С. Теоретические и прикладные аспекты учения о геодинамических активных зонах // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 4.
4. Копылов И.С. Инженерно-геологическая роль геодинамических активных зон // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 5–2. – С. 110–114.
5. Копылов И.С., Коноплев А.В. Геологическое строение и ресурсы недр в атласе Пермского края // Вестник Пермского университета. Геология. – 2013. – № 3 (20). – С. 5–30.
6. Копылов И.С., Коноплев А.В. Методология оценки и районирования территорий по опасностям и рискам возникновения чрезвычайных ситуаций как основного результата действия геодинамических и техногенных процессов // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1.
7. Копылов И.С., Коноплев А.В., Голдырев В.В., Кус тов И.В., Красильников П.А. К вопросу об обеспечении геологической безопасности развития городов // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 9-2. – С. 355–359.
8. Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. Региональные факторы формирования инженерно-геологических условий территории Пермского края // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2012. – № 84. – С. 102–112.
9. Копылов И.С., Осовецкий Б.М. Об улучшении свойств грунтов как строительных материалов в связи с инженерно-геологическими проблемами в строительстве // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 3.
10. Лейбович Л.О., Середин В.В., Пушкарева М.В., Чиркова А.А., Копылов И.С. Экологическая оценка территорий месторождений углеводородного сырья для определения возможности размещения объектов нефтедобычи // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2012. – № 12. – С. 13–16.
11. Михалев В.В., Копылов И.С., Аристов Е.А., Коноплев А.В. Оценка техноприродных и социально-экологических рисков возникновения ЧС на магистральных продуктопроводах Пермского Приуралья // Трубопроводный транспорт: теория и практика. – 2005. – № 1. – С. 75–77.
12. Осовецкий Б.М., Копылов И.С. О влиянии структуры аллювиальных крупнообломочных грунтов на их инженерно-геологические свойства // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6.
13. Середин В.В. Исследование степени загрязнения углеводородами грунтов территорий нефтегазовых месторождений // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2014. – № 12. – С. 67–74.
14. Трофимов В.Т. Современное состояние и новые теоретические задачи инженерной геологии как науки // Инженерная геология. – 2010. – № 4. – С. 6–17.

Западный Урал и Приуралье имеют сложные инженерно-геологические условия, обусловленные большим разнообразием природных и техногенных факторов, развитием различной интенсивности опасных геологических процессов, сложностью геодинамических, гидрогеологических, геоморфологических, литолого-фациальных обстановок. Вместе с тем эта территория остается слабо изученной по инженерно-геологическим условиям, несмотря на относительно продолжительный период изучения геологической среды [8].

Краткий анализ инженерно-геологических методов исследований

Инженерно-геологические условия территории Пермского края изучались главным образом для решения практических задач промышленного и гражданского строительства. Огромное количество изыскательских работ выполнено проектными организациями и институтами ОАО «Верхне камТИСИз», ООО «Пермгражданпроект», «Ленгипроводхоз», «Уралгипросельхозстрой» и др.; линейных инженерных сооружений – ОАО «Уралгипротранс», ООО «ПермНИПИнефть», ООО «Недра» и др. Большой объем инженерных изысканий проводился под крупное гидротехническое строительство на реках Кама и Чусовая, на основе которых были сооружены Камское и Воткинское водохранилища (Ю.В. Разумовский, Р.Б. Крапивнер, М.И. Тешлер, Д.Г. Зилинг, Е.И. Варварина и др.).

Инженерно-геологическое изучение экзогенных геологических процессов (ЭГП) на территории края начало проводиться 100 лет назад, систематически – с 60-х годов ХХ в. Особое место среди них занимает изучение карста, которое начиналось работами В.А. Варсанофьевой (1915). С 1948 г. карстом занимаются Кунгурский стационар ГИ УрО РАН и Пермский госуниверситет. Долгие годы они проводились под руководством Г.А. Максимовича, а сейчас осуществляются многочисленными его учениками на основе созданной уральской «школы карстоведения» при Институте карстоведения и спелеологии и в других организациях. Проведено огромное количество работ, созданы различные варианты карт районирования карста. Одна из последних крупных работ выполнена в 2010 г. под руководством В.Н. Катаева «Мониторинг закарстованных территорий Пермского края».

Большое количество работ проводилось по исследованию переработки берегов камских водохранилищ. Обобщающие работы были выполнены И.А. Печеркиным – «Инженерная геодинамика побережий водохранилищ, 1966, 1969», далее они продолжены его учениками. В период 1969–1996 гг. проводились работы по изучению ЭГП, особенно по овражной эрозии, процессам, связанным с переработкой берегов водохранилищ, по их динамике и мониторингу Сылвенской гидрогеологической партией (ГП «Запуралгидрогеология» – Ю.Г. Бурцев, В.Г. Байдин, Н.Н. Назаров и др.). В настоящее время мониторинговые наблюдения за геологическими процессами, происходящими на берегах водохранилищ, осуществляют Пермский ТЦГМСН и Пермский госуниверситет. Обобщения по региональным инженерно-геологическим условиям и ЭГП Приуралья и Урала выполнены Пермским госуниверситетом при оценке состояния природных условий и ресурсов (Б.М. Осовецкий, Р.Г. Ибламинов, Л.А. Шимановский, 1990), ФГУП «Геокарта-Пермь» при проведении геоэкологического картографирования Пермского края (И.С. Копылов и др., 2001).

В последнее десятилетие большое количество научно-исследовательских работ в области региональной инженерной геологии, инженерного грунтоведения, инженерной геодинамики и инженерной экологии выполнено на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГНИУ под руководством В.В. Середина. Основным научным направлением данной инженерно-геологической школы является разработка методов и технологий оценки и прогнозирования инженерно-геологических и геоэкологических процессов. Особое место занимают исследования, связанные с изучением инженерно-геологических и геоэкологических условий нефтегазоносных регионов и объектов нефтегазовой промышленности [1, 10, 11, 13]. Новым направлением региональной инженерной геологии (в соответствии с идеями В.Т. Трофимова [14] о новом этапе в развитии инженерной геологии, с исследованием многообразия всех объектов инженерной геологии, исходя из парадигмы тектоники плит) является изучение геодинамической активности природных и урбанизированных территорий [3–7, 9, 12].

Инженерно-геологическое картирование и районирование

В разные годы составлялись инженерно-геологические карты и схемы: инженерно-геологическая карта Молотовской области масштаба 1:500 000 (УТГУ, 1941); инженерно-геологическая карта Урала масштаба 1:500 000 под редакцией В.А. Лидера (УКСЭ, Свердловск, 1981), карта инженерно-геологического районирования Пермской области масштаба 1:1 000 000 под редакцией И.А. Печеркина (ПГУ, 1990) и др. При проведении гидрогеологических съемок на отдельные листы масштаба 1:200 000 также составлялись инженерно-геологические схемы. В южных районах выполнены работы по комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической съемке масштаба 1:50 000 для целей мелиорации земель.

В 2005–2007 гг. ЕНИ ПГНИУ выполнены работы по составлению инженерно-геологической карты Пермского края масштаба 1:500 000 (И.С. Копылов и А.В. Коноплев). В основу карты положен материал геологических и гидрогеологических съемок масштаба 1:200 000 и тематических работ по изучению геологических процессов. В 2012 г. в составе Атласа карт Пермского края [5] авторы разработали новый вариант инженерно-геологической карты, которая представляет собой современную картографическую модель инженерно-геологических условий Пермского края (рис. 1, 2). Легенда карты состоит из трех основных блоков и отражает: инженерно-геологическое районирование (регионы, области, районы, участки); инженерно-геологические формации коренных пород и геолого-генетические комплексы четвертичных образований; современные геологические процессы.

pic_68.tif 

Рис. 1. Инженерно-геологическая карта Пермского края

pic_69.tif 

Рис. 2. Условные обозначения к инженерно-геологической карте

Районирование, типизация и ранжирование инженерно-геологических условий имеют важнейшее значение для рационального недропользования, а также для комплексного освоения территории, особенно для районов с интенсивной техногенной нагрузкой, горнодобывающей и нефтедобывающей промышленностью, где в последнее время отмечается развитие чрезвычайных ситуаций, связанных с опасными техноприродными процессами [6].

В соответствии с принципами инженерно-геологического районирования на основе формационного подхода (И.В. Попов, 1961; Е.М. Сергеев, 1978) территория расположена в пределах двух инженерно-геологических регионов I порядка – Восточно-Европейской платформы (включающей 3 региона II порядка – Волго-Уральский, Тиманский и Предуральский) и Урало-Новоземельской горной страны (включающей два региона II порядка – Западно-Уральский и Центрально-Уральский). В пределах крупнейших тектонических структур в мезо-кайнозойское время сформировались неотектонические структуры (морфоструктуры) различного иерархического уровня, отражающие черты геологического строения, характеризующиеся особенностями рельефа, состава и мощности рыхлых кайнозойских отложений, неотектоническими движениями, сейсмичностью, гидрогеологическими условиями и интенсивностью современных геологических процессов.

В связи с этим на основе морфоструктурного подхода природно-территориальные единицы, соответствующие крупнейшим тектоническим, неотектоническим и геоморфологическим структурам (морфоструктурам I порядка), рассматриваются как инженерно-геологические регионы II порядка. В их пределах выделяются инженерно-геологические области, соответствующие крупным морфоструктурам II порядка, которые в свою очередь подразделяются на инженерно-геологические районы, соответствующие средним морфоструктурам III порядка. В соответствии со схемой геоморфолого-неотектонического районирования территория подразделяется на 10 инженерно-геологических областей, которые в свою очередь подразделяются на 25 инженерно-геологических районов [5]. Выделенные районы характеризуются распространением, как правило, одной, реже – двух и более формаций коренной основы и нескольких генетических типов четвертичных образований. По литолого-генетическому принципу инженерно-геологические районы подразделены на крупные участки (I порядка). Выделено 183 инженерно-геологических участка с площадями 223–1747, в среднем 907 км2.

Важнейшую роль при изучении инженерно-геологических условий играет комплексная оценка степени инженерно-геологической сложности. Проведено зонирование по региональным инженерно-геологическим факторам: ЭГП (карст, овражность, заболачивание и др.), расчлененности рельефа, сейсмичности, геодинамической активности. Интегральная оценка показателей позволила определить экспертно-балльным путем степень сложности промышленного и хозяйственного освоения и категорию условий. Выделено 4 типа участков: 1 – благоприятные (требуется обычная инженерная подготовка); 2 – условно благоприятные (значительная подготовка); 3 – ограниченно благоприятные (сложная подготовка); 4 – неблагоприятные (требуются специальные трудноосуществимые методы инженерной подготовки). Участки с 1 и 1–2 категорией сложности развиты на западе и северо-западе, занимая 20 % всей площади. Участки 2 категории занимают 60 % площади. Участки с 2–3 категорией развиты в районах камских водохранилищ, занимая 15 % площади. Участки с 3 и 3–4 категорией сложности развиты в промышленных районах – Пермской, Соликамско-Березниковской, Кунгурской, Кизеловской, Чусовской промзонах, занимают 5 % всей площади.

Разработаны принципы инженерно-геологического геоинформационного обеспечения урбанизированных территорий [2]. Создан электронный вариант инженерно-геологической карты в ГИС-технологиях. Создание тематических слоев инженерно-геологических условий осуществляется на платформе ArcGIS. В совокупности с базой данных инженерно-геологическая карта представляет собой основу информационно-аналитической системы (ИАС) с многоцелевым назначением. Основные из них – обоснование разработки схем инженерной защиты территорий от опасных геологических процессов; размещения крупных промышленных и топливно-энергетических комплексов, планирование развития социальной и транспортной инфраструктуры промышленно-экономических районов.

Статья составлена в рамках мероприятий ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 гг.».

Рецензенты:

Середин В.В., д.г.-м.н., профессор, зав. кафедрой инженерной геологии и охраны недр, Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь;

Наумов В.А., д.г.-м.н., профессор кафед­ры поисков и разведки полезных ископаемых, Пермский государственный национальный исследовательский университет, г. Пермь.

Работа поступила в редакцию 18.11.2014.


Библиографическая ссылка

Копылов И.С., Коноплев А.В., Ибламинов Р.Г., Осовецкий Б.М. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ, КАРТОГРАФИРОВАНИЕ, РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 11-10. – С. 2190-2195;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=35917 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074