Методы прогноза экзогенных геологических процессов

МЕТОДЫ ПРОГНОЗА ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Ф. Халиков

Комплекс экзогенных геологических процессов, развитых на территории Ставропольского края достаточно разнообразен. На равнинной части Ставропольского края, это оползневые и эрозионные процессы, подтопление земель подземными водами, процессы набухания-усадки грунтов, засоление и заболачивание, просадки лессовых пород, абразионные процессы в береговых зонах водохранилищ. На территории ООЭКР КМВ присутствуют селевые и обвально-осыпные процессы, характерные для горной части края.

Из всех типов ЭГП наиболее изученными, и в то же время приносящими наибольший ущерб земельному фонду и различным объектам, являются оползневые процессы. В прошлые годы, особенно в периоды региональных активизаций оползневых процессов, с ними были связаны многочисленные чрезвычайные ситуации, деформации и разрушения.

Достаточно масштабное развитие оползневых процессов на территории края обусловлено комплексом природных геоморфологических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий, т.е. в целом оползни являются естественным компонентом геологической среды.

В Ставропольском крае, инженерно-геологические условия для развития оползневых процессов и основные площади их распространения приурочены, в основном, к западной половине территории в пределах геоморфологических областей «Ставропольская возвышенность», «Воровсколесские высоты» и «Кубанская равнина». В регионе Кавказских минеральных вод в области «Среднегорье-Низкогорье» оползневые процессы распространены вдоль уступов древних и современных речных террас, в подэскарповой зоне Пастбищного хребта и на склонах гор-лакколитов

Общая площадь потенциально-оползневой территории, включающая и площади современных оползней, равна 1815 км2. Основная часть этой площади - 1297,6 км2 приурочена к так называемой равнинной части края. Участки концентрированного развития современных оползней объединены в 67 оползневых зон, в которых на учете на конец 2011года состоят 3303 современных оползня, из которых 246 на территории г. Ставрополя и 595 – на территории ОО ЭКР КМВ.  Пораженность оползневых зон, современными оползнями составляет 16%.

В различной степени поражены оползневыми процессами города Ставрополь, Невинномысск и Пятигорск, а также территории 10 административных районов края (Александровский, Андроповский, Грачевский, Изобильненский, Кочубеевский, Новоалександровский, Петровский, Труновский, Шпаковский, Предгорный). Наиболее поражены оползневыми процессами города Ставрополь, Невинномысск и Пятигорск, а также территории Кочубеевского, Шпаковского и Предгорного районов [1].

Высокая степень пораженности территории Ставропольского края, оползневыми процессами - 2,7% и рост числа оползней в долинах степных рек нашего региона обусловливает необходимость повышения точности прогноза вероятности возникновения опасных геологических процессов. 

 С середины 50-х годов  для прогнозирования оползней и некоторых других геологических процессов применялись вероятностно-статистические методы.  Суть этих  методов заключается в учете внешних воздействий на геологическую среду в пространстве и во времени. Наиболее распространенными являются следующие разновидности вероятно-статистических методов [1]:

- кореляционно-регрессионный анализ данных мониторинга за самими процессами и за факторами их обусловливающими, на основании которых  по уравнениям множественной регрессии осуществляется пространственно-временное прогнозирование экзогенных процессов;

- метод экстраполяции  аналогичных данных с составлением  региональных прогнозов активизации  геологических процессов;

- распознавание природно-техногенных  ситуаций при которых возможно  не только возникновение, но и  активизация  геологических процессов определенной интенсивности с последующим пространственно-временным или только пространственным прогнозом;

- сочетание этих методов.

Общим недостатком этих методов является однозначность прогноза, составленного по усредненным, часто маловероятным сценариям развития событий. Таким образом, эти методы  учитывают только часть реакций геологической среды определенного строения, объема и свойств.  Поэтому прогноз достоверным может быть только для участка, на котором производились режимные наблюдения. Таким образом, использование только вероятностно-детерминированных методов не позволяет дать объективную прогнозную оценку опасного геологического процесса, а средства и способы защиты от этих опасных геологических процессов, принятые на основе таких прогнозов не способны обеспечить требуемый уровень безопасности.

 В последние годы  при прогнозировании оползневых  процессов активно используются  вероятностно-детерминированные прогнозы. Суть этой группы прогнозов  заключается в использовании  установленных детерминированных  и статистических данных вероятностного  характера с учетом неоднородности  геологической среды и многообразия  сочетаний режимообразующих факторов. Алгоритм вероятностно-детерминированного подхода к прогнозированию оползней следующий:

1. В литосферном пространстве региона проводится анализ качественных и количественных характеристик всех режимообразующих факторов.
2. Поскольку вся история о геологических процессах хранится в литосферном пространстве, необходимо определить относительный и абсолютный возраст разновидностей опасных природно-территориальных процессов. Т.е. необходимо провести реконструкцию природно-техногенных обстановок на данной территории и установить: частоту изучаемых процессов по палеоданным; критические характеристики среды, при которых данный процесс реализуется; функциональные связи отдельных элементов геосреды с режимообразующими факторами; постараться определить тенденции изменения геопространства с учетом антропогенного воздействия.
3. Разрабатываются вербальные модели развития и трансформации исследуемых участков при различных сценариях и различных вероятностях их реализации.
4. Для каждой вербальной модели подбираются математические модели, наиболее адекватно отражающие особенности данного массива и особенностей его функционирования.
5. Проведение математического моделирования и определение наиболее вероятного и наиболее опасного сценария развития оползневого процесса.
6. Выполнение локальных прогнозов на оцениваемую территорию с учетом природных, техногенных и антропогенных факторов, которые обусловливают характер, интенсивность и повторяемость этих процессов.

Таким образом, для выбора адекватных мер защиты от опасных геологических процессов необходимо повышение точности прогноза вероятности их возникновения на основе комбинации хорошо известных вероятностно-статистических методов и современных вероятностно-детерминированных.

Список использованных источников

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Ставропольском крае в 2011 году» // mpr.stavkray.ru›Охрана окружающей среды›/dokladydoklad_2011.doc
2. Оценка и управление природными рисками. Тематический том/Под. Ред.А.Л, Рогозина.- М:Издательская фирма КРУК, 2003 – 320 с.