Технологическая схема проведения геокриологического мониторинга

Технологическая схема, предложенная Л.С. Гарагулей состоит из 8 основных этапов:

1. Этап сбора, обработки и анализа информации. Включает в себя:

А) Изучение геокриологических условий и составление инженерно-геокриологических карт. Этот этап предполагает обобщение и систематизация литературных и фондовых материалов по мерзлотно-геологическому строению и как результат составление карт. Б) Типизация условий по основным факторам и классификация геокриологической обстановки (Для природных комплексов – это факторы, определяющие стр-ру ландшафтов: климат, рельеф, состав, строение и мощность рыхлых пород, характер увлажненности поверхности и др.) Для типов геокриологической обстановки основ­ными классификационными признаками являются среднегодо­вая температура пород, льдистость и мощность, геокриологиче­ские процессы и явления; В) выполняется типологическое районирование территории, т.е. ото­бражение выделенных типов на карте. Типизация и типологическое районирова­ние территории являются основой для последующего выделения природно-технических систем. Г) Первый этап исследований завершается анализом типов пла­нируемых сооружений и их конструктивных особенностей, обус­ловленных инженерно-геокриологической обстановкой, или анализом структуры геотехнических систем и их типизацией.

Работы второго этапа предусматривают:

• оценку реакции природных ландшафтов и многолетнемерзлых толщ на предполагаемые техногенные нагрузки и воздействия;

• составление карт районирования территории по техногенной изменчивости основных факторов, определяющих геокриологи­ческую обстановку;

• определение области распространения и масштаба возможно­го техногенного воздействия и реакции многолетнемерзлых толщ.

Основной задачей второго блока работ является предваритель­ный прогноз динамики природных систем под действием техногенеза и естественно-исторического развития природных комп­лексов. Оценка реакции ММТ на естественную и техногенную динамику обстановки производится посредством: 1) типизации планируемых и предполагаемых техногенных воздействий на при­родные ландшафты; 2) оценки реакции ММТ на изменения усло­вий энергообмена на земной поверхности под влиянием техно­генных воздействий с учетом изменений климата; 3) определения областей подвергающихся техногенным изменениям различной интенсивности в плане и разрезе.

Работы третьего этапа посвящены обследованию инженер­ных сооружений, выбору объектов мониторинга и мест его разме­щения, детальному изучению инженерно-геокриологических ус­ловий на участках проведения режимных наблюдений, разработке программы и методов исследований. Они проводятся на стадии строительства для вновь создаваемых инженерных объектов или на стадии эксплуатации для действующих сооружений.

Целью работ четвертого этапа является: 1) проведение режим­ных наблюдений; 2) регулярное обследование инженерных объек­тов и территорий, подверженных техногенному воздействию.

На следующем, пятом этапе работ выполняется обработка данных наблюдений и дается оценка динамики природно-техниче­ских систем. Материалы режимных наблюдений поступают в базы данных о природной среде и инженерных сооружениях, после чего обра­батываются с помощью программ информационной обработки базы данных и других программ математического обеспечения. По результатам последующего анализа материалов режимных наблюдений производится выявление природно-технических си­стем, где динамика инженерно-геокриологических процессов пре­вышает допустимые нормы, а также анализ причин деформиро­вания фундаментов и грунтов основания.

Шестой этап проведения геокриологического мониторинга посвящен текущему прогнозу динамики природной обстановки и геокриологических процессов на базе данных режимных наблю­дений. Главной целью работ является уточнение закономернос­тей формирования мерзлотно-инженерно-геологических условий, прогноза развития геокриологических процессов и явлений в зоне техногенного влияния зданий и сооружений, а также прогноза теплового и механического взаимодействия инженерных объек­тов с сезонно- и многолетнемерзлыми грунтами основания.

Седьмой блок технологической схемы геокриологического мо­ниторинга объединяет комплекс задач по разработке проекта за­щитных мероприятий в геотехнических системах, где развитие геокриологических процессов может вызвать потерю устойчивос­ти сооружений, а также контроль над строительством защитных сооружений.

Работы восьмого этапа направлены на оценку эффективности осуществленных мероприятий. Для этого после завершения строительных работ по повышению устойчивости инженерных объек­тов проводятся режимные наблюдения за поведением природно-технической системы в плане соответствия основных контроли­руемых параметров природной среды и инженерного объекта их проектным значениям.
9. Инженерно-геокриологические карты как основа размещения участков режимных наблюдений.

В технологической схеме проведения геокриологического мониторинга одной из задач является составление инженерно-геокриологических карт. На их основе возможен детальный визуальный анализ геокриологических условий территории и как следствие простота в выделении наиболее значимых участков для размещения сети режимных наблюдений. В основе инженерно-геокриологической карты обычно принимается карта ландшафтного районирования. Масштабы карт от 1:500000 до 1:20000. Вся собранная информация объединяется в единой базе данных ГИС, на основе которой составляется цифровая версия инженерно-геокриологической карты.

В настоящее время геоинформационные системы являются единственным комплексным «инструментарием», обеспечивающим всесторонний сбор информации о природно-технических системах, ее обработку, анализ и отображение в виде, обеспечивающим принятие управляющих решений.

Цифровые карты геокриологических условий могут легко трансформироваться в карты оценочного районирования для целей сельскохозяйственного освоения, а также прогнозные геокриологические карты (по мере накопления данных мониторинга), отражающие динамику геокриологической обстановки вследствие изменения климата и техногенных воздействий.

При составлении такой карты используется метод геокриологических топологий – сосредоточение на наиболее типичных участках (выделяются типичные геокриологические таксоны, группировки и ряды с целью выявления общих типов геокриологической обстановки) и далее распространение на похожие участки. Обычно типизация используется для геокриологического районирования, которое по существу является переложением разработанной типизации (классификации) геокриологической обстановки на карту. Если типизация отвечает на вопрос «какие» геокриологические обстановки развиты на территории, то геокриологическое районирование отвечает на вопрос «как» они распространены на ней.

Электронные модели природных и техногенных геоинформационных систем содержат не только картографическую информацию, представленную цифровыми картами природных и антропогенных геосистем, но и многочисленную количественную и описательную информацию, входящую в базы данных.
10. Роль геокриологического прогноза при геокриологическом мониторинге.

Под геокриологическим прогнозом, по В.А. Кудрявцеву, понимается научное предсказание развития и изменения геокриологических условий, которые произойдут в будущем в связи с естественным ходом развития природы либо в связи с хозяйственным освоением территории. В соответствии с данным определением различают два вида прогноза: естественно-исторический (эволюционный) и техногенный.

Наиболее общие изменения геокриологических условий связаны с естественной динамикой сезонного и многолетнего промерзания и протаивания почв и горных пород и с обусловленными ею изменениями их состояния, строения и свойств, а также разнообразных криогенных процессов (термокарст, пучение и др.) и оцениваются естественно-историческим геокриологическим прогнозом. Естественно-исторический прогноз включает прогнозную оценку изменения характеристик многолетнемерзлых пород и протекающих в них процессов под влиянием естественной динамики климата, неотектоники, уровня мирового океана, процессов денудации и осадконакопления, ледяных покровов, гидрогеологических, гидрологических и геоботанических условий. Техногенный прогноз включает в себя оценку изменения геокриологических условий под влиянием разнообразных техногенных нарушений природного комплекса (начиная от локальных изменений ландшафтных и геокриологических условий и кончая глобальными преобразованиями природы — созданием искусственных водохранилищ, загрязнением промышленными отходами атмосферы, поверхностных и подземных вод, изменениями их температурного режима и др.). Одним из важнейших разделов техногенного прогноза является инженерно-геокриологический прогноз, который составляется для решения таких практических задач, как выбор строительных площадок и трасс линейных сооружений, оценка вариантов размещения строительных объектов и выбор принципов их строительства, выбор способов прокладки транспортных магистралей и способов разработки месторождений полезных ископаемых и других, необходимых для проектирования, строительства и эксплуатации хозяйственных объектов. На основе инженерно-геокриологического прогноза рекомендуются мероприятия, исключающие или ограничивающие последствия нарушения природного равновесия геосистем, опасные для сооружений и природной среды; разрабатываются способы управления мерзлотным процессом. При этом в соответствии с характером техногенных воздействий прогнозируются: изменения температурного режима пород; динамика, масштабы проявления процессов многолетнего промерзания и протаивания горных пород; изменение их состава, строения и свойств; развитие криогенных геологических процессов, возможность их активизации и возникновения новых, время их стабилизации, условия, вызывающие прогрессирующее развитие. Во всех случаях инженерно-геокриологический прогноз должен составляться с учетом результатов эволюционного прогноза.

Техногенный геокриологический прогноз по особенностям воздействия строительства на природную среду подразделяется на: 1) общий прогноз, предусматривающий оценку изменения составляющих природного комплекса без учета теплового и механического воздействия самого сооружения; 2) инженерный прогноз, включающий оценку результатов непосредственного воздействия сооружений на геокриологическую обстановку.

!!!! При выполнении прогноза оценивается чувствительность и устойчивость природных комплексов. Чувствительность – реакция природных комплексов на воздействия и степень изменения. Устойчивость – обратная величина – способность противодействовать без изменения стр-ры комплексов и ее состояния.

При проведении геокриологического прогноза производиться:

1. Оценка реакции природных систем на техногенные воздействия;

2. Оценка опасности воздействия на природно-территориальные комплексы.

3. Задача прогноза области, подвергшейся техногенным изменениям (составление карт районирования территории по изменению основных факторов). + составление комплекса др. карт – обводнения поверхности, характер изменения растительности (не только по площади, но и во времени).

Заканчивается оценкой устойчивости природно-технических систем и разработкой приемов рационального использования (рекомендации).
12. Организация режимных наблюдений за динамикой геокриологической обстановки при мониторинге линейных сооружений

Организация режимных наблюдений за динамикой геокриологической обстановки при мониторинге линейных сооружений проводится двумя группами методов: общими и специфическими.

Общий метод служит для характеристики отслеживаний изменений природных компонентов ландшафтов и геокриологических условий и применяется на всех объектах мониторинга, вне зависимости от конкретных видов геотехнических систем. Эти методы направлены на изучение динамики температур, слоя сезонного оттаивания (промерзания), строение и свойств ММП, геокриологических процессов и явлений. Основная цель общих методов выявлений динамики сезонных промерзаний или протаиваний и динамики температур пород. При этом проводится:

1. Организация микроклиматической площадки 2. Рекогносцировочное обследование участка 3. Плановая съемка участка (мензульная или тахеометрическая съемка) 4. Детальные геокриологические исследования (растительный покров, характер увлажнения поверхности, снежный покров, изучение свойств пород СТС и определение глубин СТС или СМС) 5. Построение карты сезонного промерзания и простаивания 6. Организация режимных наблюдений за динамикой

Специальные методы исследования рассматриваются как частные, которые применяют главным образом для наблюдений за условиями функционирований определенных геотехнических систем (в данном случае трассы линейных сооружений). При проведении мониторинга широко распространены методы изучения деформирования земной поверхности инженерных сооружений. Для этого применяются геодезические методы – нивелирование и мензульное или тахеометрические съемки. На трассах линейных сооружений проводится боковые маршруты поперечником через полосу отвода дороги. При этом реперы (для точного позиционирования и в плане и по высоте) должны быть установлены с двух сторон полотна, так как полотно может загораживать обзор при нивелировках.

Поиск по сайту: