Геокриологические опасности. определение.

Геокриология — «Энциклопедия»

ГЕОКРИОЛОГИЯ (от гео…, крио… и …логия), мерзлотоведение, изучает законы формирования, развития и существования во времени и пространстве многолетнемёрзлых и сезонно-мёрзлых горных пород (их состав и состояние, криогенное строение и свойства), криогенных геологических процессов и явлений.

Геокриология базируется на достижениях физики (в том числе теплофизики), химии, математики, механики, геохимии, литологии, тектоники, исторической и динамической геологии, четвертичной геологии, геофизики, климатологии, гляциологии, геоморфологии, палеогеографии и др.; тесно связана с инженерной геологией, грунтоведением, гидрогеологией, геоэкологией и другими науками.

При решении задач геокриологических исследований применяется геокриологический и ряд комплексных специализированных (инженерно-геокриологических, мерзлотно-гидрогеологических, эколого-геокриологических и др.

) съёмок разного масштаба с использованием полевых, дистанционных, лабораторных, экспериментальных (в том числе физическое моделирование) и камеральных методов, включая расчётный анализ и математическое моделирование на основе специальных программ. Геокриология разделяется на общую, инженерную и экологическую.

Реклама

Общая геокриология включает ряд направлений исследований: физику, химию и механику мёрзлых пород, динамическую, литогенетическую, региональную и историческую геокриологию.

Физика, химия и механика мёрзлых пород (направление, сформировавшееся к середине 20 века) изучает с молекулярно-кинетических и термодинамических позиций природу и закономерности течения физико-химических, механических, теплофизических, структуро- и текстурообразовательных процессов в промерзающих, мёрзлых и оттаивающих породах.

Динамическая геокриология подразделяется на 2 направления.

Одно из них включает разработку термодинамической и теплофизической основ формирования толщ многолетне- и сезонно-мёрзлых пород во времени и по площади распространения, базируется на изучении теплообмена в системе «атмосфера — литосфера», радиационно- и водно-теплового баланса, температурного режима и фазовых переходов влаги в горных породах, а также тепловых процессов в верхних слоях земной коры. Используя моделирование, расчёты и анализ, выявляют направленность и характер развития мерзлотного процесса (деградационный, стабильный, аградационный) для любых природных обстановок, а также определяют криогенный возраст многолетнемёрзлых пород в связи с коротко-, средне- и длиннопериодными колебаниями климата. Другое направление исследований динамической геокриологии включает изучение и прогнозирование мерзлотно-геологических процессов, в результате которых формируются мерзлотные формы рельефа и новые криогенные геологические образования (морозобойные трещины, подземные льды, байджерахи, бугры пучения, курумы, солифлюкционные формы, термоэрозионные овраги, наледи и др.). Литогенетическая геокриология изучает вещественный состав, структурно-текстурные особенности и свойства мёрзлых осадочных пород и льдов; на основе мерзлотнофациального и мерзлотно-формационного анализов выявляются особенности и закономерности формирования различных генетических типов, фаций и формаций этих пород и льдов с целью установления их генезиса; проводя мерзлотно-стадиальный анализ, реконструируют историю формирования мёрзлой осадочной породы. Региональная и историческая геокриология исследует зональные, высотно-поясные и региональные закономерности формирования и развития толщ сезонно- и многолетнемёрзлых пород, пластовых и клиновидно-жильных льдов и др., их распространения по площади, условий залегания в разрезе, изменения средней температуры пород за определённый период колебаний климата (годовой, многолетний, вековой), криогенного строения и мощности мёрзлых толщ, формирование, развитие и существование мерзлотно-геологических процессов и явлений. Проводит классифицирование мёрзлых горных пород и льдов по их составу, криогенному строению, генезису, возрасту, условиям теплообмена, а также районирование и картирование области их развития. Важная научная ветвь этого направления геокриологии — разработка истории возникновения и развития мёрзлых пород в пределах районов, регионов, материков и земного шара в целом.

Обратите внимание

Инженерная геокриология занимается инженерно-геологическим обеспечением проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в криолитозоне и включает: составление инженерно-геокриологических карт для различных видов строительства, прогнозную оценку техногенных изменений инженерно-геокриологической обстановки при хозяйственном освоении территорий. Проводятся инженерно-геокриологические изыскания с целью выбора для хозяйственного освоения конкретных районов, участков и строительных площадок. Осуществляется прогноз поведения оснований и фундаментов на периоды строительства и эксплуатации инженерных объектов, при неблагоприятном прогнозе составляется проект мероприятий по управлению мерзлотным процессом. Специализированная инженерная геокриология разрабатывает инженерно-геологическое обоснование надёжного и экономичного строительства и эксплуатации конкретных инженерных сооружений на мёрзлых, промерзающих и протаивающих грунтах. В зависимости от специализации объектов выделяются направления: строительное (промышленное, городское, гидротехническое, транспортное, трубопроводное и другие виды строительства), горное (подземные сооружения, метро, тоннели и др., открытые и подземные горные выработки, нефтегазовые промыслы и др.), агробиологическое (лесное и сельское хозяйство и др.).

Экологическая геокриология (формируется с конца 20 века в связи с ростом техногенных нагрузок на природную среду криолитозоны, приводящих к резкому нарушению сложившегося квазиравновесного состояния существующих экосистем) занимается прогнозированием возможных последствий техногенных нарушений на отдельных промышленно развитых территориях криолитозоны (посёлки и города, участки освоения месторождений полезных ископаемых, захоронения токсичных, в том числе радиоактивных, отходов производств и др.) и разработкой опережающих мер и мероприятий, ограничивающих негативное антропогенное воздействие на природную среду. Основой для этого является оценочное эколого-геокриологическое районирование и картирование территорий на предварительных стадиях их освоения.

Исторические сведения. С 16 века известны сведения о мерзлоте (которую в Западной Европе называли «русским сфинксом»). Первое научное представление об условиях развития и широком распространении многолетнемёрзлых пород дал М. В. Ломоносов (1757).

Измерения температуры мёрзлых пород, произведённые впервые в Шергинской шахте Якутска (1837) на глубине 116 м, позволили предположительно оценить мощность этих пород.

В начале 20 века геокриология развивалась как направление исследований инженерной геологии, в 1925-30-е годы геокриология выделяется в самостоятельную науку, становление которой связано с именами российских учёных М. И. Сумгина, В. А. Обручева, В. И. Вернадского, Н. А. Цытовича, Н. И. Толстихина и др.

В 1929 году при Академии Наук СССР организована постоянная Комиссия по изучению вечной мерзлоты (с 1930 под председательством Обручева), на основе которой в 1939-м в Москве создан Институт мерзлотоведения Академии Наук СССР имени В. А. Обручева (ныне имени П. И. Мельникова РАН, в городе Якутск).

В 1953 году на геологическом факультете МГУ создана первая в мире кафедра мерзлотоведения, где под руководством В. А. Кудрявцева сформировалась научная школа геокриологов — центр подготовки специалистов этого профиля. В 1970-м при Президиуме Академии Наук СССР в Москве образован Научный совет по криологии Земли.

Организована Международная ассоциация по мерзлотоведению, первым президентом которой был избран П. И. Мельников (1983).

Результаты региональных геокриологических исследований и теоретических обобщений подведены в Геокриологической карте СССР масштаба 1:2 500000 (1997), ряде монографий (Геокриология СССР в 5 томах, 1988-89; Основы геокриологии в 6 частях, 1995-2006) и др.

Важно

Современная геокриология, кроме решения традиционных задач, ориентирована на исследования, связанные с экологическими проблемами при освоении природных ресурсов криолитозоны в пределах Европейского Севера, севера Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока; изучение шельфов северных морей, а также эволюции криолитозоны в истории Земли (включая фанерозой и протерозой) и её динамики в связи с естественными и техногенными глобальными изменениями климата. Кроме того, в связи с возрастающим значением изучения планет Солнечной системы в геокриологии развивается новое научное направление — криология планет.

Исследования по геокриологии ведутся в научно-исследовательских институтах РАН (Институт мерзлотоведения имени П. И.

Мельникова, Якутск, 1961; Институт криосферы Земли, Тюмень; Институт геоэкологии, Москва), научно-производственных и изыскательских институтах Агентства по жилищно-коммунальному хозяйству и строительству, Министерства природных ресурсов, вузах (МГУ, Санкт-Петербургском, Читинском, Якутском и других университетах), а также за рубежом: в США, Канаде, Китае, Германии, Японии, Норвегии и др.

Лит.: Природные опасности России. М., 2000. Т. 4: Геокриологические опасности / Под редакцией Л. С. Гарагули, Э. Д. Ершова; Ершов Э. Д. Общая геокриология. М., 2002; Роман Л. Т. Механика мерзлых грунтов. М.

, 2002; Комаров И. А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах. М., 2003; Методы геокриологических исследований / Под редакцией Э. Д. Ершова. М., 2004; Хрусталев Л. Н. Основы геотехники в криолитозоне. М.

, 2005.

Э. Д. Ершов.

Источник: http://knowledge.su/g/geokriologiya-

Система геокриологических понятий

Геокриология возникла из мерзлотоведения — описательной науки, опирающейся на случайные эмпирические данные и общие геологические и географические представления.

Описания природных явлений в мерзлотоведении трудно назвать точными в физико-геологическом смысле, поскольку они основываются на физически неверном представлении о проникновении холода (мороза) в земную кору.

«Морозное пучение», «морозобойное растрескивание», деятельность мороза вообще — сказочно-поэтические представления, ничего общего не имеющие с физическим понятием о работе тел за счет тепла (внутренней энергии в переходе).

К сожалению, это не единственный пример использования житейских слов в мерзлотоведении, что исторически было связано с физически неправильным толкованием природных явлений. «Вечная» мерзлота также не является вечной в полном смысле слова, а, напротив, при соответствующем изменении условий теплообмена на земной поверхности она легко переходит в «талоту».

Первые в геокриологии логически непротиворечивые частнонаучные понятия были составлены из результатов целенаправленных наблюдений за процессами и математического анализа опытных данных в свете общих физических и физико-химических законов и принципов.

В физике и физической химии имеются понятия, необходимые (хотя и недостаточные) для построения теории происхождения объектов геокриологии, а недостающие понятия (категории) и принципы следует искать в геологии, главным образом в таких ее разделах, как петрография, литология.

В геокриологии примерно за одно столетие очень многие понятия претерпели изменения, и не во всех случаях, в силу различного рода причин, произошло адекватное изменение терминологии. Становление новых понятий и разработка терминологии продолжаются и в настоящее время.

Поэтому очень важно в этом вопросе руководствоваться современными методологическими и физическими подходами. Один из таких подходов — системный.

В геокриологии понятие «система» фундаментально. М. В. Ломоносов и В. В. Докучаев впервые рассмотрели почву и грунт (подпочву) как сложную систему с сильными внутренними связями и во взаимосвязи с внешней средой (атмосферой и космосом). Совокупность почвы и грунта мы называем почвенно-грунтовым комплексом. М. В.

Совет

Ломоносов большое значение придавал энергетике комплекса, связывая ее непосредственно с облучением земной поверхности Солнцем, а не с климатом. В дальнейшем эта идея была развита А. И. Воейковым.

Таким образом зародилось физико-геологическое понятие «теплообменная геосистема» как совокупность обменивающихся теплом слоев, толщ, массивов горных пород, так называемого деятельного слоя (т. е. почвы с растительным и снежным покровами), а также приземного воздуха. Это отвечало разработанному в 1904 г. А. И.

Воейковым учению о бюджете (балансе) тепла в деятельном слое, почве. Известно, что в среднем 76% суммарной солнечной радиации попадает непосредственно на деятельный слой. Изучения бюджета тепла и температурного режима внешнего деятельного слоя (по Воейкову), т. е.

Читайте также:  Системы противопожарной защиты: способы, требования, проверка

растительного и снежного покрова, а также подстилающей его почвы (внутреннего деятельного слоя) и подпочвы достаточно, чтобы не использовать отвлеченное понятие «климат» в геокриологических исследованиях.

Заметим, что с позиций системного подхода понятие «среда» означает внешнее граничное условие для изучаемой системы (объекта). Поэтому применение слов «среда» и «условие» не всегда уместно. Их часто применяют не по отношению к объектам науки, в данном случае — геокриологии, а к отраслям прикладной деятельности человека.

Например, широко используемый в строительстве термины «геокриологические условия» в смысле условий для строительства, а также «геологическая среда» становятся непонятными и логически неверными при региональных исследованиях ландшафтов.

В этом случае лучше говорить «геокриологическая обстановка», «физико-геологическая система» или «геокриологическая система», поскольку сами они формируются в определенных физико-географических и геологических условиях.

В геокриологической литературе можно встретить и укоренившиеся неудачные, вследствие неуместного применения физических понятий, термины. Таковы, например, слово «мощность», используемое в смысле толщины («мощность снежного покрова», «мощность сезонноталого слоя» и т. п.

), и выражение «работа сооружения».

Обратите внимание

С термодинамических позиций также неверно говорить «тепловое состояние» геологической или геокриологической системы, поскольку тепло — это только форма обмена энергией системы с внешней средой; лучше в таком случае использовать выражение «термическое состояние».

Внешняя среда почвенно-грунтового комплекса как геокриологической системы довольно сложна и заслуживает подробного рассмотрения. Важнейшим объектом этой среды следует считать Солнце, а не атмосферу, термическое состояние которой зависит решающим образом от солнечного сияния и облучения (инсоляции) почвы.

С мерой нагревания почвы солнечными лучами в среднем за ряд лет связано понятие древних греков, выраженное словом «климат». Оно означало наклон солнечных лучей к земной поверхности. Теперь под этим термином подразумевают многолетний статистический режим погоды, характерный для данной местности в силу ее географического положения.

Режим погоды — это периодическое и непериодическое изменение значений главных метеорологических элементов (температуры и влажности воздуха, направления и скорости его движения, облачности, осадков и пр.) за сутки, сезоны, годы, ряды годовых периодов.

Но вследствие того, что почвенно-грунтовый комплекс сам активно воздействует на термическое состояние атмосферы, приведенное только что определение климата становится недостаточным.

Выходит, что климат — это среднее (без учета флуктуаций) за два-три десятка лет состояние большой системы, включающей участки земной коры, атмосферу, космос, океан и т. д. Такое состояние феноменологически и проявляется в виде режима погоды.

Геокриологам приходится пользоваться понятием о климате как о среднем состоянии атмосферы и внешнего деятельного слоя почвенно-грунтового комплекса на протяжении одного или ряда годовых периодов, а не десятков лет, что существенно в практическом смысле, поскольку наблюдения показывают, что последовательным и однонаправленным изменениям режимов погод за пять-шесть и реже более 20 годовых периодов соответствуют понижения или повышения средней годовой температуры грунта на 0,5—1,0°С. Они вполне сопоставимы с теми, которые связываются с похолоданием или потеплением климата в течение столетий.

Источник: http://www.activestudy.info/sistema-geokriologicheskix-ponyatij/

Геокриологический прогноз и его роль при освоении территории криолитозоны. Виды, задачи и методы прогноза

Геокриологический прогноз – научное предвидение возможных изменений геокриологических условий как исторической динамики развития, так и при техногенном воздействии.

Различают два вида прогноза: естественно-исторический (эволюционный) и техногенный.

Первый 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.

Важно

Техногенный прогноз включает 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.).

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 составлении общего геокриологического прогноза не предусматривается внесение дополительных источников или стоков тепла.

К каким мероприятиям относятся: нарушение растительного покрова, условий снегонакопления, выторфовывание и замена грунтов оснований, планировка поверхности, изменение условий поверхностного и грунтового стока, устройство искусственных покрытий, газонов, насаждение деревьев, кустарников и др.

Необходимость составления общего геокриологического прогноза при решении инженерных задач, связанных с хозяйственным освоением криолитозоны, обусловлена тем, что тепловыделяющие или теплопоглощающие сооружения при любых видах строительства занимают лишь часть площади нарушенных территорий.

Лишь на 9% площади газовых месторождений Западной Сибири расположены тепловыделяющие сооружения, на остальной территории происходит изменение природных условий при строительных работах.

В зависимости от продолжительности отрезка времени, для которого прогнозируются изменения геокриологических условий, прогноз подразделяется на кратко-, долго- и сверхдолгосрочный.

Краткосрочный прогноз составляется на период от 1 до 10 лет и характеризует изменения геокриологических условий под влиянием короткопериодных (3 — 11 лет) колебаний климата, подготовительных и строительных работ и эксплуатации сооружений в первые годы, когда изменения состояния и характеристик грунта происходят наиболее интенсивно, особенно в верхней части разреза (в слое сезонного оттаивания и в слое годовых теплооборотов), и могут представлять большую опасность для сооружений. Долгосрочный прогноз составляется па период эксплуатации различных сооружений (от 10 до 100 лет) и ориентирует на изменение геокриологических и связанных с ними гидрогеологических и инженерно-геологических характеристик, соответствующих новому установившемуся температурному и влажностному режиму пород на освоенных территориях.

Свердолгосрочный прогноз составляется для особо ответственных сооружений на период, превышающий 100 лет, в основном для оценки изменений геокриологических условий под влиянием естественной динамики природной среды или региональных и глобальных ее преобразований, приводящих к изменению теплового состояния пород на больших территориях (например, при теоретически возможном глобальном потеплении климата за счет увеличения содержания в атмосфере парниковых газов), а также для оценки длительного воздействия сооружений на геологическую обстановку. Примером необходимости составления такого прогноза является проблема подземного захоронения радиоактивных отходов в толще многолетнемерзлых пород. Срок экологической опасности высокорадиоактивных отходов составляет 1—10 тыс. лет.

Совет

В зависимости от детальности прогноза, различаются обзорный, региональный и конкретный геокриологические прогнозы:

Обзорный геокриологический прогноз составляется для общей ориентировочной характеристики природных ресурсов больших территорий в связи с оценкой перспектив их экономического развития, а также в связи с разработкой глобальных планов преобразования природы (переброска рек, создание каскадов водохранилищ и т. д.). Наиболее общей задачей геокриологического прогноза этого вида является оценка основной тенденции развития геокриологической обстановки в будущем.

Региональный геокриологический прогноз составляется для оценки территорий, подлежащих освоению в связи с разработкой принципов и методов рационального использования природных ресурсов (земельных, минеральных и др.), охраны, рекультивации и преобразования природной среды.

На его основе выделяются площади, наиболее благоприятные для различных видов освоения (гидротехнического, промышленного, транспортного строительства и др.

), и решаются другие вопросы, связанные с организацией и размещением территориально-производственных комплексов, определением принципов строительства на многолетнемерзлых грунтах, разработкой месторождений полезных ископаемых.

Конкретный геокриологический прогноз составляется в настоящее время для целей технико-экономического обоснования и проектирования конкретных народнохозяйственных объектов (горнорудных, гидротехнических, промышленных и др.).

На его основе дается инженерно-геологическая оценка территории проектируемого строительства с позиций конкретного вида производственной практики, выбирается принцип использования грунтов в качестве оснований (или способ добычи полезных ископаемых), обосновываются оптимальные проектные решения, назначаются нормативные характеристики сезонно- и многолетнемерзлых пород, рекомендуются мероприятия, обеспечивающие оптимальные условия эксплуатации инженерных сооружений, добычи полезных ископаемых и состояния окружающей среды, а в случае необходимости и ее рекультивацию или преобразование.

Методы моделирования

А) Понятийные модели (1 класс моделей) являются первыми в сложном процессе моделирования природных явлений. Понятийная модель геокриологического процесса представляет собой обычно сжатую характеристику его основных наиболее типичных черт и включает в себя объяснение механизма этого процесса.

Б) Лабораторное моделирование. Определяются зависимости свойств пород от каких-либо факторов. Результаты, полученные на небольших образцах переносятся на весь массив пород прогнозирования (следовательно минус метода – существование массивного эффекта + не получается моделировать процессы).

Обратите внимание

В) Натурное моделирование (использование природных аналогов). Моделирование в естественных условиях. К данному методу относиться метода опытных стационарных площадок. При натурном моделировании используются методы инженерно-геологических аналогий, физико-географического сравнения, сравнительно-геологический, ключевых участков и т.д.

Применение метода аналогий (сравнения) базируется на ряде исходных положений: 1) принципиальная правомерность аналогии; 2) правила перехода от оригинала к модели (выбор модели); 3) правила перехода от модели к оригиналу (реализация метода). Минусы метода: 1. Нельзя не задумываясь переносить данные полученных результатов на другую площадку, т.к.

не весь коплекс условий может соответствовать площадке моделирования; 2 . Время наблюдений. 3. Дорогой.

Г) Аналоговые модели. Изучение развития процесса, используя аналоги (например – гидроинтегратор, электроинтегратор). В настоящее время практически не используются.

Д) Математические модели. Наиболее широко использующийся метод. Обеспечивает прогнозную количественную оценку важнейших характеристик сезонно- и многолетнемерзлых пород (температуры, мощности, льдистости и др.), а также самой вероятности существования мерзлых толщ и развития тех или иных криогенных процессов.

Благодаря успехам, достигнутым в разработке теплофизических основ геокриологии, и применению современной вычислительной техники значительно расширился круг процессов тепло- и массообмена в промерзающих (и протаивающих) породах, доступных количественному анализу, что значительно укрепило расчетную базу геокриологического прогноза.

Минусы метода: 1. Параметры для моделирования получаются какими-то методами, следовательно возникают ошибки статистической неоднородности грунтов; 2. Неточное определение всех параметров, которые воздействуют на определяемый фактор.

Составляется генетическая классификация – описание закономерностей развития процесса на основе анализа факторов, определяющих этот процесс.

Важно

Методы экстраполяций (во времени и в пространстве) – метод использует принцип актуализма.

Метод экспертных оценок – основан на опыте, интуиции, профессиональной подготовки специалистов.

Выбор методов всегда зависит от конкретных поставленных задач.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s26076t6.html

Инженерно-геокриологические изыскания выполняются специалистами Центра геокриологических исследований МГУ.

Центр специализируется на изысканиях в пределах районов распространения многолетнемерзлых грунтов — на севере Европейской части России, в Западной Сибири, Южной Якутии, Забайкалье, Хабаровском крае.

В Центре трудятся специалисты с большим опытом работы в области геокриологии, инженерной геологии, гидрогеологии, геофизики, геодезии и картографии, прикладного программирования.

Объекты интеллектуальной собственности (ОИС) включают:

  • авторские программы, позволяющие проводить необходимые расчеты;
  • банк инженерно-геокриологических данных по изысканиям.
Читайте также:  Ионизационные пожарные извещатели: виды и принцип действия

Инженерно-геокриологические изыскания проводятся на территориях всех категорий сложности и включают в себя следующие виды работ:

  • мерзлотная инженерно-геологическая съемка;
  • проходка горных выработок (скважин, шурфов, канав) с отбором образцов;
  • длительные термометрические наблюдения;
  • геофизические работы (электроразведка, сейсморазведка, сейсмоакустическое зондирование);
  • составление отчетов о проведенных изысканиях.

Комплексные изыскания проводятся для всех стадий проектирования площадных и линейных объектов (технико-экономические предложения, обоснование инвестиций, рабочий проект, реконструкция, ликвидация).

Институт экологического проектирования и изысканий проводит испытания опытных и производственных свай статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками на талых и вечномерзлых грунтах. Испытания проводятся на объектах любой сложности, в том числе и на линейных сооружениях, с последующей обработкой результатов и выпуском технического отчета о несущей способности свай.

Опытные наблюдения включают:

  • Определение эффективности работы устройств по охлаждению и замораживанию грунтов на опытных полигонах (СПМГ) и действующих объектах;
  • Контроль работы СПМГ с помощью режимных геофизических исследований.

Основные направления геоинформационного обеспечения геокриологических исследований

  • Компьютерное инженерно-геологическое и геокриологическое картографирование любого масштаба с использованием ГИС-технологий (в том числе составление специальных карт для регионального землепользования);
  • Изготовление и эксплуатация термометрических комплексов для исследования температурного режима грунтов и фундаментов в системе мониторинга инженерных и природных объектов;
  • Экспертиза программ и материалов инженерных изысканий, мониторинговых исследований, ОВОС;
  • Разработка нормативных и методических документов по инженерно-геологическим изысканиям в районах распространения мерзлых грунтов.

Выполняемые изыскания позволяют:

  • оценить сложность инженерно-геокриологических условий для строительных целей;
  • оценить риск проявления опасных криогенных процессов при хозяйственном освоении территории;
  • дать экологическую оценку допустимых техногенных нарушений;
  • обосновать мероприятия по защите территорий и сооружений от опасных криогенных процессов;
  • экспертно оценить проектные решения строительства объектов на мерзлых грунтах;
  • проведение мониторинговых наблюдений за состоянием «вечномерзлых» грунтов, развитием опасных криогенных процессов и устойчивостью инженерных сооружений;
  • количественно оценить содержание парниковых газов и газгидратов в мерзлых грунтах;
  • разрабатывать новые методы определения свойств мерзлых грунтов и прогнозных расчетов.

Институт экологического проектирования и изысканий выполняет комплекс работ по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений на площадках обустройства добывающих, перерабатывающих и транспортных объектов технологической схемы топливно-энергетического комплекса страны (в основном нефтегазовой промышленности), расположенных в условиях распространения вечной мерзлоты и предъявляющих повышенные требования к промышленной и экологической безопасности, а также оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений, включая линейные.

Объекты добычи нефти и газа:

  • площадки добывающих скважин;
  • дожимные компрессорные станции.

Перерабатывающие объекты:

  • газосборные пункты (ГП);
  • установки комплексной переработки газа (УКПГ);
  • промысловые насосные станции;
  • резервуарные парки (нефтехранилища).

Транспортная система:

  • компрессорные станции (КС);
  • опоры магистральных трубопроводов;
  • основания трубопроводов подземной и надземной прокладки.

Здания и сооружения вспомогательных непроизводственных объектов, возводимых при промысловых комплексах:

  • вахтовые жилые поселки;
  • промышленные зоны;
  • пожарные депо, гаражи, автостоянки;
  • автозаправочные станции;
  • электростанции;
  • канализационные очистные сооружения;
  • водозаборные сооружения.

Осуществляется:

  • выдача заключений и рекомендаций по устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений на основе комплексного анализа данных;
  • расчеты и конструирование фундаментов и цокольных перекрытий;
  • Разработка документации на всех стадиях проектирования:
    • обоснование инвестиций (ОИ);
    • технико-экономическое обоснование (ТЭО);
    • проект (П);
    • рабочая документация (РД);
    • научно-техническое сопровождение (НТС).

Разрабатываются новые и совершенствуются традиционно применяемые технические решения для различных по конструктивным особенностям, способам возведения и назначению зданий и сооружений.

Здания с несущим каркасом

Для промышленных цехов, складов, технологических насосных, а также общежитий, гаражей, пожарных депо и многих других производственных и непроизводственных жилых и общественных зданий с несущим каркасом или стенами успешно применяются в выпускаемой проектно-сметной документации новые запатентованные разработки наряду с хорошо известными техническими решениями.

Линейные сооружения

Для дымовых труб, прожекторных мачт, вертикальных факелов и других линейных сооружений с большими ветровыми нагрузками разрабатывается новая конструкция анкерной сваи.

Блочно-комплектные сооружения

Помимо традиционного свайного основания рассматривается вариант их установки на поверхностный фундамент на подсыпке.

Подземные и надземные емкости

Подземные и надземные емкости для хранения различных жидких продуктов (метанола, воды, нефтепродуктов).

Вертикальные цилиндрические резервуары V=100 м … 1000 м

Технические решения: свайный фундамент, устройство основания с использованием поверхностных плит и наклонных охлаждающих устройств.

Обследование фундаментов

Проводится диагностическое обследование оснований и фундаментов эксплуатируемых зданий.

Авторский надзор

  • сопровождение строительства нулевого цикла и наземной части зданий и сооружений при выполнении строительно-монтажных работ;
  • ведение авторского надзора за строительством объектов, выполняемых по проектам сторонних организаций на договорной основе;
  • индивидуальный подход к объектам;
  • учет природных и техногенных изменений на всех этапах строительства;
  • систематический контроль технологии;
  • ведение записей по строгому выполнению новейших технических решений и их анализ;
  • полевое проектирование.

В результате выполненных работ исключается необоснованный перенос технических решений с объекта на объект, обеспечивается высокая надежность эксплуатации объекта. Специалисты Института экологического проектирования и изысканий принимали участие в:

  1. Обустройстве Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения (Республика Якутия);
  2. Обустройстве сеноман-аптских залежей Харасавэйского газоконденсатного месторождения (Ямало-Ненецкий АО);
  3. Обустройстве Ванкорской группы месторождений с системой внешнего транспорта нефти и сооружениями узла подключения к системе магистральных нефтепроводов ОАО «АК «Транснефть» (Красноярский край).

Источник: http://www.acmsu.ru/services/inzhenernie-iziskaniya-dlya-stroitelstva/geokriologicheskie-issledovaniya

Монография «Природные опасности России»

Опубликовано 08.09.2011 23:37

Инициатором написания монографии выступили Российская академия наук (РАН) и Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России).

В написании монографии принял участие широкий круг ведущих ученых нашей страны в области природных катастроф, работающих в РАН, вузах страны, отраслевых научно-исследовательских институтах, а также специалисты МЧС России, обладающие большим опытом борьбы с последствиями стихийных бедствий.

Всего в состав творческого коллектива вошли более 120 авторов, представляющих следующие научные учреждения: Институт геоэкологии РАН, Институт физики Земли РАН, Институт физики атмосферы РАН, Московский государственный университет им. М.В.

Совет

Ломоносова, АО Институт Гидропроект, Институт метеорологии Гидрометцентра России, Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России, ВСЕГИНГЕО МПР России, ПНИИИС Госстроя России.

В монографии обобщены современные знания о развитии опасных природных процессов и связанных с ними природных катастроф на территории России, рассматриваются теоретические вопросы природы и механизма проявления опасных процессов, методов их прогнозирования и мониторинга, оценки риска и возможные направления его снижения, включая инженерную защиту и др.

В первом томе «Природные опасности и общество» /Под ред. д.т.н. В.А.Владимирова, к.п.н. Ю.Л. Воробьева, академика В.И.

Осипова рассматриваются общие закономерности и основные тенденции проявления природных катастроф как источников социальных потрясений, влияние роста населения и глобального изменения климата на развитие техногенно-природных опасностей на территории России.

Раскрываются основные принципы системы параметризации и общая классификация природных опасностей, методы изучения, прогнозирования и оценки последствий их проявления.

Значительное внимание в книге отводится вопросам мониторинга природных опасностей, где наряду с предъявляемыми требованиями к мониторингу раскрываются виды и методы его проявления , структура и технология работы информационно-измерительной и информационно-управляющей подсистем.

Рассматриваются общие понятия природного риска и методы его оценки, методы управления и защиты населения и территорий в условиях проявления опасных природных процессов и явлений, организация и способы ведения спасательных и других неотложных работ по ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также основные наиболее актуальные направления обеспечения государственной политики в области проведения природной безопасности.

Книга, как и монография в целом, будет полезна широкому кругу специалистов, работающих в области обеспечения природной безопасности, руководителям администраций, планирующих органов, страховых компаний регионов, подверженных воздействию тех или иных опасныхприродных процессов и явлений, также жителям, проживающим на всей территории России и прилегающих к ней регионов СНГ.

Второй том «Сейсмические опасности»/под ред. член-корр. РАН Г.А.Соболева посвящен описанию сейсмических опасностей: землетрясений, цунами, вулканических извержений и горных ударов, объединенных причинно-следственной связью.

Рассматриваются вопросы распространенности этих природных катастроф на территории России и степень их изученности, основные направления исследований и меры борьбы с этими грозными явлениями, включая методы прогноза. Намечены перспективы исследования сейсмических опасностей в XXI веке.

Книга будет полезна широкому кругу читателей — руководителям администраций, планирующих органов, страховых компаний регионов, подверженных воздействию тех или иных типов сейсмической опасности, а также жителям, проживающим на опасных территориях.

Третий том «Экзогенные геологические опасности»/под ред. д.г.м.н. В.М. Кутепова, А.И.

Обратите внимание

Шеко посвящен описанию наиболее распространенных экзогенных геологических опасностей, связанных с действием поверхностных вод и ветра (эрозия и аккумуляция, сели, переработка берегов морей и водохранилищ, формирование болот и заболоченных пород, просадочность лессов, подтопление территорий, деформация земной поверхности при извлечении подземных вод), гравитационных склоновых процессов (оползни, осыпи, обвалы). Рассматриваются основные условия и факторы развития опасных экзогенных геологических процессов, степень их изученности, особенности распространения на территории России, прогноз, мониторинг и методы борьбы с этими процессами; намечены перспективы дальнейших исследований на урбанизированных территориях.

Книга предназначена как для специалистов, занимающихся вопросами безопасности и снижения ущерба от природных и природно-техногенных катастроф, так и для руководителей административных и планирующих органов, страховых компаний тех регионов России, где проявляются опасные экзогенные геологические процессы.

Четвертый том «Геокриологические опасности»/под ред. д.г.м.н. Л.С. Гарагули и д.г.-м.н. Э.Д.Ершова посвящен описанию криогенных и посткриогенных форм рельефа и образующих их процессов, характерных для современной криолитозоны России.

Рассматриваются опасные проявления природно-техногенных процессов в различных геотехнических системах.

Приводятся спосбы прогнозной оценки опасных геокриологических процессов, примеры их негативного воздействия на инженерные сооружения и управляющие мероприятия, не допускающие потурю устойчивости разных строительных объектов.

Рассматривается роль глобальных изменений климата в возникновении опасных проявлений геокриологических процессов, а также некоторые аспекты экологических последствий этих процессов. Книга предназначена для широкого круга читателей.

Пятый том «Гидрометеорологические опасности»/Под ред. академика РАН Г.С. Голицина, А.А. Васильева посвящен описанию, а также теоретическим и экспериментальным методам изучения гидрометеорологических опасностей: наводнений, тайфунов, смерчей, ураганов, дождей, града и т.д.

Рассматриваются вопросы распространения этих природных катастроф на территории России и степень их изученности, основные направления исследований и меры борьбы с этими природными явлениями, включая методы прогноза и активного воздействия.

Рассказано об основных средствах гидрометеорологических наблюдений: наземной метеорологической сети, космической и радиолокационной компоненте, глобальной системе обмена данных о погоде. Описан уникальный опыт по борьбе с лесными пожарами и мероприятия по регулированию осадков в целях ослабления последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Приводятся основные закономерности возникновения опасных гидрометеорологических процессов, обусловленные глобальными климатическими изменениями.

Важно

Книга будет полезна широкому кругу читателей — руководителям администраций, планирующих органов, страховых компаний регионов, подверженных воздействию тех или иных типов гидрометеорологических опасностей, а также жителям, проживающим на опасных территориях.

Читайте также:  Условия возникновения горения, основа пожарной безопасности

Заказ книг по телефону (095)449-99-51
(Исаев Владимир Степанович)

Источник: http://geoenv.ru/index.php/ru/publications/155-monografiya-qprirodnye-opasnosti-rossiiq

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.

Совет

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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

Совет

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.

Обратите внимание

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.

Источник: https://studopedya.ru/1-70284.html

Ссылка на основную публикацию