УДК 910.3

МОНИТОРИНГ ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ: СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИХ ИЗУЧЕНИЯ

Петина Валентина Ивановна1, Гайворонская Наталья Ивановна2, Полыгалова Алина Юрьевна3
1Белгородский государственный национальный исследовательский университет, кандидат географических наук, доцент кафедры географии, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности
2Белгородский государственный национальный исследовательский университет, старший преподаватель кафедры географии, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности
3Белгородский государственный национальный исследовательский университет, аспирант

Аннотация
В статье рассмотрены принципы, цели и задачи мониторинга оползне-вых процессов на территории Белгородской области. Охарактеризованы ос-новные типы оползней, их активизация и пространственное распростране-ние. Показана структура мониторинга оползневых процессов, включающая региональный, локальный и детальный уровни. Показаны методы изучения оползневых процессов на всех этапах мониторинговых исследований.

Ключевые слова: методы изучения оползней, мониторинг оползневых процессов, оползни и их классификация, природные и техногенные факторы развития оползней


MONITORING OF LANDSLIDE PROCESSES ON THE TERRITORY OF THE BELGOROD REGION: MODERN METHODS AND MEANS OF THEIR STUDY

Petina Valentina Ivanovna1, Gayvoronskaya Natalia Ivanovna2, Polygalova Alina Yurevna3
1Belgorod state national research University, candidate of geographical Sciences, associate professor, Department of geography, geoecology and life safety
2Belgorod state national research University, senior lecturer, Department of geography, Department of geoecology and life safety
3Belgorod state national research University, graduate student

Abstract
In the article the principles, aims and tasks of the landslide processes monitoring on the territory of Belgorod region are observed. The main types of landslides, their activation and spatial distribution are defined. The structure of monitoring of landslide processes, including regional, local and detailed levels is shown. The methods of the landslide processes studying at all stages of the monitoring research are revealed.

Рубрика: 25.00.00 НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Библиографическая ссылка на статью:
Петина В.И., Гайворонская Н.И., Полыгалова А.Ю. Мониторинг оползневых процессов на территории Белгородской области: современные методы и средства их изучения // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/05/68337 (дата обращения: 20.11.2016).

 Введение. Среди многочисленных опасных природных процессов и явлений, распространенных на территории Белгородской области особого внимания заслуживают оползневые процессы. Широкое распространение и активное проявление оползневых процессов, обусловленное природными и антропогенными факторами, вызывает необходимость организации и ведения  их мониторинга с целью предупреждения негативных последствий для окружающей среды, обеспечения  безопасности населенных пунктов, транспортной инфраструктуры, хозяйственных объектов и т.д.

Основные типы и характеристика оползневых процессов в Белгородской области. В настоящее время существует множество различных классификаций оползней. Наиболее широкой известностью пользуются классификации оползней Ф.П. Саваренского [11], А.П. Емельяновой [3], В.В. Кюнтцеля [5] и др.

Согласно перечисленным выше классификациям на территории Белгородской области можно выделить следующие типы оползней [8, 9]:

1. По характеру захвата горных пород – оползни первого и второго порядка; оползни первого порядка, захватывающие ранее не смещающиеся породы, распространены в основном в восточной части области; оползни второго порядка встречаются значительно реже и связаны в основном с активизацией проявления старых оползней ввиду изменения базиса эрозии или искусственного подтопления.

2. По структуре оползневого склона – в подавляющем большинстве на

территории области наблюдаются асеквентные оползни, образующиеся в однородной неслоистой подстилающей породе.

3. По механизму смещения оползневого тела – оползни проседания, течения, скольжения, разжижения.

Формирование оползней проседания связано с деформационным поведением лессовых пород и просадочными явлениями. Смещение происходит в виде отдельных блоков, нередко переходящих в земляные потоки.

Оползни течения бывают, как правило, небольших размеров, имеют глетчерообразную форму. Глубина захвата оползней не превышает2 метров. Характерной особенностью является потеря первичной структуры пород в зоне смещения в результате изменения их влажности и переход в текучепластическое состояние.

Оползни скольжения связаны с различными по составу, возрасту и генезису породами, сильно дислоцированными, нередко нарушенными трещинами. На территории области встречаются редко и наблюдаются в основном в вершинных и береговых оврагах с поражением как четвертичных, так и коренных отложений. Практически рост и расширение (выполаживание бортов) этих оврагов часто происходит за счет схода оползней скольжения незначительных размеров (ширина в подошве 30-60 м, длина по оси полностью контролируется высотой стенок оврагов). Эти оползни недолговечны, тело их подвергается процессам линейной эрозии.

Оползни разжижения распространены в районах развития молодых глинистых отложений, обладающих способностью разжижаться и переходить в текучее состояние. На территории области встречаются крайне редко.

4. По возрасту – современные, образовавшиеся при современном базисе эрозии, и древние.

5. По геологическим условиям зарождения – оползни в покровных образованиях на склонах, реже в коренных отложениях. Оползни в коренных отложениях редки, встречаются в основном на склонах крупных оврагов и по бортам балок с непосредственным выходом коренных пород на поверхность. По характеру захвата это в основном оползни первого порядка, а по механизму смещения они относятся к оползням скольжения, по морфологическому признаку – к фронтальным. Размеры их незначительны и по ширине ограничиваются первыми десятками метров, длина по оси движения определяется высотой склона. Для образования оползней этого типа непременным условием является наличие ослабленных зон, пересекающих слои различных или однородных по литологическому составу горных пород.

6. По морфологическим признакам – циркообразные, фронтальные, глетчерообразные, каплевидной формы, с узкой горловиной и т.д.

В зависимости от геолого-геоморфологических условий территории Белгородской области можно выделить следующие морфологические типы оползней.

Оползни-оплывины образуются на склонах, где создаются условия для естественного замачивания пород, склонных к оплыванию и которые при своем движении вовлекают породы перекрывающей толщи. Наблюдаются они на участках выклинивания прослоев песка в палеогеновых глинах, а также на склонах, сложенных частично песками неогенового возраста. Крутизна склона в этом случае имеет решающее значение. При малой крутизне (3-70) и при наличии выклинивания песчаных отложений часто наблюдаются оползни проседания или обыкновенные оплывины незначительных размеров овальной и реже циркообразной формы.

Циркообразные оползни – это когда главный и внутренние уступы полукругом окаймляют понижение, это амфитеатр в рельефе склона, в пределах которого располагается оползень. Чаще всего оползни такого типа имеют в основном отвесную бровку срыва или близко к отвесной, обнаженную, высотой 2-6 м. Причем высота бровки срыва уменьшается к подошве оползня. Размеры циркообразных оползней варьируют в пределах от первых десятков метров до 250-300 м. Поверхность оползней неровная, часть раздроблена на блоки с большим количеством трещин различного размера. По трещинам интенсивно развивается линейная эрозия.

Фронтальными называют такие оползни, в которых главный и внутренние уступы вытянуты вдоль склона или откоса. Оползни фронтального типа развиваются на склонах балок крутизной не менее 15-300 и связаны они в большинстве случаев с выходами грунтовых вод на склоне. Практически во всех случаях наблюдается подрезка склона, часто очень значительная. Бровки главных уступов имеют криволинейную форму. Высота уступов незначительная 0,2-4,0 м, в большинстве случаев обнаженная. По глубине захвата этот тип оползней относится к мелким.

Поверхность оползней фронтального типа отличается сложностью рельефа. Связано это в основном с неоднородностью литологического состава пород тела оползня, наличием древесной растительности на оползающем склоне, различной интенсивностью просачивания грунтовых вод и глубиной подрезки склонов. На поверхности на наиболее крупных оползнях фронтального типа часто развиваются оползни второго порядка (чаще всего течения и  разжижения). Размеры оползней весьма изменчивы. Наиболее крупные из них могут достигать в длину до 0,6-1,0 км.

Глетчерообразные оползни встречаются несколько реже вышеперечисленных типов. Морфологически эти оползни состоят из множества более мелких оползневых тел (оплывин, блоковых оползней, оползней отседания) и образуют активно растущие оползневые овражные системы. Оползни-потоки вытянуты вдоль понижений (ложбин стока), спускающихся со склона. Размеры оползней этого типа не отличаются большой изменчивостью. В большинстве случаев ширина их в самом узком месте не превышает 40-50 мс поражением по длине (оси движения) всего склона балки.

Глетчерообразные оползни – это оползни течения с образованием конусообразного выступа в подошве оползня. Поверхность оползней находится в сильно раздробленном состоянии, задернована, часто со смещенной древесной растительностью. Возникают они при благоприятных условиях (в основном климатических). Наличие подрезки склона необязательно. Гораздо большее значение имеет крутизна и рельеф склона.

Оползни каплевидной формы наблюдаются на сложных по рельефу склонах балок и долин. Приурочены они к выходу грунтовых вод на склоне и начинаются с небольшой оплывины с последующей просадкой за счет механической суффозии тела оползня. Водопроявление совместно с суффозионными продуктами благоприятствует линейной эрозии в подошве оползня. Размеры оползней этого типа незначительны – ширина в пределах 50-70 м, длина по склону (оси движения) 70-80 м. В большинстве случаев тело оползня задерновано.

Для характеристики интенсивности развития оползней принят коэффициент развития оползней (Кр), т.е. отношение числа оползней на данном участке к его площади. В зависимости от величины показателя пораженности оползневыми процессами на территории области выделяются:

- площади слабого развития оползней (Кр = 0-0,5 оп/км2);

- площади средней интенсивности развития оползней (Кр = 0,05-0,2 оп/км2);

- площади сильной интенсивности развития оползней (Кр = 0,2-0,5 оп/км2).

В Белгородской области наиболее сильно поражены оползнями восточная и центральная части области, несколько меньше – юго-западная. В северо-западной части области оползневые процессы встречаются значительно реже. Здесь отсутствуют характерные для других частей территории участки сплошного или интенсивного развития оползней.

Площади с сильной интенсивностью развития оползней в восточной части области приурочены к водораздельным участкам левосторонних притоков рек Тихая Сосна и Оскол. Интенсивность оползней (Кр) здесь составляет 0,253-0,411. Южнее, в верховьях р. Тихая Сосна интенсивность несколько ниже (Кр = 0,123). В верховьях левосторонних притоков р. Оскол – р. Валуй и водораздельной части рек Тихой Сосны и Черной Калитвы интенсивность оползней достигает величины Кр = 0.335-0,359. К югу, в верховьях рек Ураева и Айдар интенсивность снижается до Кр = 0,159-0,180 оп/км2. На остальной территории левобережья реки Оскол, бассейнов рек Тихая Сосна и Айдар частотный коэффициент оползней не превышает Кр = 0,043-0,089, т.е. соответствует средней интенсивности проявления оползневых процессов. Оползневые процессы здесь развиты в однородных (в большинстве случаев четвертичных) неслоистых породах. Поверхность скольжения их неровная и в основном определяется силами сцепления оползающих пород. Здесь встречаются в основном оползни первого порядка, захватывающие ранее не вмещающие породы. Оползни второго порядка встречаются реже. Их образование чаще всего связано с возобновлением интенсивности  старых оползней в результате изменения базиса эрозии или искусственного подтопления. Примером является оползень в коренных отложениях  в районе с. Луганка Старооскольского района. Данный фронтальный оползень закончил все фазы своего развития. В примыкание к оползню через всю балку была построена плотина для сбора талых вод. Оползень ожил после искусственного подтопления, нижняя его часть была разорвана на блоки, таким образом, возникли предпосылки для фильтрации поверхностных вод через тело оползня в обход плотины. В результате тело оползня частично было размыто водой, произошло образование уступа высотой до20 метров.

Часто образование оползней второго порядка связано с подтоплением или искусственным отбором пород в основании оползня. Примером является оползень в районе Новоуколовского кирпичного завода в Старооскольском районе.

Наиболее пораженными участками в центральной части области являются верховья правых протоков р. Оскол: реки Орлик, Халань, Холок, междуречья правых притоков рек Нежеголь, Корень и Короча, где Кр = 0,114-0,120, междуречные пространства правых притоков р. Нежеголи (р. Корень – р. Короча, Кр = 0,111) и само верховье р. Нежголь (Кр = 0,336).

Оползни центральной части области по классификациям, как правило, относятся к оползням первого порядка, асеквентным, по механизму смещения в основном к оползням течения, реже скольжения. По возрасту в подавляющем большинстве современные (четвертичного возраста).

Древние оползни редки. Размеры оползней варьируют в широких пределах, однако при сравнении их по морфологическим признакам с оползнями восточной части области можно отметить, что фронтальные оползни здесь несколько меньше по ширине.

Интенсивность оползневых процессов резко снижается в западном направлении. Если в правобережной части р. Северский Донец коэффициент развития оползней в среднем составляет 0,120-0,08, то в бассейне р. Ворсклы, несмотря на высокую в целом расчлененность территории, оползневые процессы слабо развиты и не играют доминирующую роль в общей пораженности территории ЭГП. Размеры оползней варьируют в широких пределах от первых десятков метров до 250-300 м.

В северо-западной части области оползневые процессы встречаются значительно реже, здесь отсутствуют характерные для других частей территории участки сплошного или интенсивного развития оползней. Оползни встречаются лишь по долинам рек бассейна Сейма. Наиболее распространены оползни без ясных границ, представляющие собой результат медленного пластического течения склонов, которые в данном районе не отличаются крутизной (5-100). Фронтальные оползни хотя и редки, но незначительны по размерам, их поверхность сильно раздроблена и разжижена.

Таким образом, оползневые процессы на территории области имеют широкое распространение, но территориально размещены неравномерно. Подавляющее число оползней связано с деформациями пород четвертичного возраста, причинами их образования являются климатические условия, гидрологические особенности, уклоны земной поверхности, энергия рельефа и хозяйственная деятельность. В Белгородской области ландшафтно-оползневые системы формируются, главным образом, на меловом и палеогеновом субстрате преимущественно с деформациями пород четвертичного возраста, под влиянием умеренно-континентального климата с засушливым летом и умеренно-холодной зимой, неравномерным выпадением осадков. Они отличаются большим разнообразием по размерам, морфологическим признакам, механизму смещения, возрасту и глубине захвата горных пород. При этом наиболее сильно оползнями поражены не склоны долин рек, а овражно-балочные системы, в пределах которых выклиниваются воды палеогенового водоносного горизонта (левобережье реки Потудани, верховья рек Черной Калитвы, Тихой Сосны, Корочи).

В качестве важной региональной черты ландшафтно-оползневых систем Среднерусской возвышенности В.Н. Бевз [1] выделяет оползневые цирковидные балки в мелу, выположенные палеогеновыми глинами и четвертичными суглинками, а также оползни «киевского» типа, характерной чертой которых является наличие обширного цирка вверху и узкого потока оползневых масс в нижней части склона.

В Белгородской области ландшафтно-оползневые системы формируются, главным образом, на меловом и палеогеновом субстрате преимущественно с деформациями пород четвертичного возраста, под влиянием умеренно-континентального климата с засушливым летом и умеренно-холодной зимой, неравномерным выпадением осадков, чаще всего в виде ливней. Они различаются по генезису, размерам, морфологическим признакам, механизму смещения, возрасту и глубине захвата горных пород. При этом наиболее сильно оползнями поражены не склоны долин рек, а овражно-балочные системы, в пределах которых выклиниваются воды палеогенового водоносного горизонта (левобережье р. Потудань, верховья рек Черная Калитва, Тихая Сосна, Короча). Довольно часто встречаются оползни вдоль автомобильных дорог. Они развиваются в местах подрезки склонов, сложенных лессовидными суглинками и глинами.

Оползневые процессы оказывают существенное влияние на общее экологическое состояние территории Белгородской области и наносят значительный материальный ущерб хозяйству вследствие разрушения автомобильных дорог, жилых строений и окружающей среде, создавая сложную эколого-геоморфологическую ситуацию.

Концепция мониторинга оползневых процессов. Мониторинг экзогенных геологических процессов, к которым относятся  и оползневые процессы, является  составной частью Государственного мониторинга состояния недр или геологической среды (ГМСН). В свою очередь ГМСН является составной частью (подсистемой)  комплексной системы мониторинга окружающей природной среды. Теоретические основы организации мониторинга экзогенных геологических процессов изложены в ряде научных публикаций [4, 7, 10, 12, 13].

Подсистема мониторинга опасных экзогенных геологических процессов предназначена для их выявления, учета, оценки состояния и прогнозирования.  Целью мониторинга является наблюдение за экзогенными геологическими процессами, выявление их территориального распространения с учетом природных и техногенных факторов для прогнозирования развития опасных экзогенных геологических процессов и разработки предложений по снижению ущерба от возможной активизации. Мониторинг опасных экзогенных геологических процессов осуществляется в естественных и техногенно-нарушенных условиях в местах их активного воздействия на населенные пункты, объекты инфраструктуры и экономики.

Из-за того, что оползни на территории Белгородской области сильно отличаются  по своим типам, размерам, механизмам и скоростям движения

[13], то по своей методологии и масштабам охвата программы мониторинга оползней могут также значительно изменяться в зависимости от уровня риска и степени неустойчивости оползневых склонов. В качестве концептуальной основы мониторинга  оползневых процессов целесообразно использовать концепцию пространственно-иерархической соподчиненности природных (геологических) и техногенных объектов рассматриваемой территории. С целью прогнозирования  оползневых процессов мониторинг должен одновременно осуществляться на трех масштабных уровнях: региональном, локальном и детальном.

Региональный мониторинг охватывает, как правило, Белгородскую область и крупные ее части. Этот вид мониторинга дает общее представление о подверженности ее территории области  оползневыми процессами, пространственно-временных изменениях состояния оползневых участков, возможном ущербе, который могут нанести оползни окружающей среде, транспортным коммуникациям, хозяйственным объектам и жилым строениям. Площадь регионального оползневого мониторинга может охватывать территорию, превышающую 100 км2.

Локальный мониторинг на территории области приурочен к оползневым системам, охватывающим крупные речные  и овражно-балочные системы. Площадь охвата оползневых участков от 10 до 100 км2. Кроме того, локальный мониторинг также может быть приурочен к местам добычи железорудных месторождений и объектам добычи общераспространенных полезных ископаемых.

Детальный мониторинг, как правило, приурочен к отдельным конкретным оползням. Получаемая в процессе детального мониторинга информация используется для  прогнозирования и раннего предупреждения оползневой угрозе.

Современные методы и средства мониторинга оползневых процессов  изложены в работе И.А. Торгоева и Ю.Г. Алешина [12], которые отмечают, что выбор методов и средств, используемых при мониторинге оползней, определяется их типами и масштабами распространения. Исследования и работа в процессе мониторинга оползневых процессов осуществляется как традиционными (полевыми) методами на оползневых участках и полигонах, так  и с использованием данных дистанционного зондирования Земли.

Выводы. Мониторинг оползневых процессов является структурным подразделением системы мониторинга экзогенных геологических процессов, Важнейшей задачей мониторинга оползневых процессов является сбор информации о развитии оползней, прогнозирование их развития и предупреждение негативных последствий для окружающей среды, населенных пунктов, хозяйственных объектов, и дорог.

Опыт и практика изучения оползневых процессов на территории Белгородской области показали, что на основе сочетания дистанционных и наземных (инструментальных) методов исследования можно получить ценную информацию, как  при большом пространственном охвате влияющих факторов, так и при идентификации и характеристике отдельных оползней.


Библиографический список
  1. Бевз, В.Н. Комплексы форм рельефа центральной части Русской равнины и их отличительные особенности / В.Н. Бевз //  «Изв. ВГПИ», т. 62. Воронеж, 1966.
  2. Бевз В.Н. Региональные ландшафтно-оползневые системы мелового юга Среднерусской 2. Возвышенности (в пределах лесостепной зоны) // России в прошлом и настоящем: история, экономика, культура: Тез. докл. Междунар. конф.: Белгород: Изд-во БелГУ, 1998. – С. 153-155.
  3. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. – М.: Недра. – 1972. – 310 с.
  4. Зеркаль О.В., Маркарян В.В., Комаров А.В. и др. Мониторинг экзогенных геологических процессов в составе системы государственного мониторинга состояния недр Российской Федерации (ГМСН России) // Тезисы Всероссийского съезда геологов и научно-практической конференции: Геологическая служба и минирально-сырьевая база России на пороге ХХI века. – СПб., 2000. – С. 151.
  5. Кюнтцель В.В. Закономерности оползневого процесса на европейской территории СССР и его региональный прогноз. – М.: Недра – 1980. – 235 с.
  6. Кюнтцель В.В. Оползни // Оползни и сели. – М.: ЮНЕП, 1984. – Т. 1. – С. 51-77.
  7. Методы долговременных региональных прогнозов экзогенных геологических процессов. Под ред. А.И. Шеко и В.С. Круподерова. – М.: Изд-во «Недра», 1984. – 272 с.  Оползни и сели / Под ред. Шеко А.И. – М.: Центр международных проектов ГКНТ, 1984. – Т. 2. – С. 52-60.
  8. Петин А.Н. Экзогенные процессы рельефообразования равнинных территорий (на примере Белгородской области) / А.Н. Петин, В.И. Петина, Л.И Белоусова, Н.И. Гайворонская. – Белгород:Константа, 2013. –  148 с.
  9. Петина В.И., Гайворонская Н.И., Белоусова Л.И. Формирование и развитие оползневых процессов на территории Белгородской области // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки, Выпуск № 9, том 11, 2009 . –  С. 126-132.
  10. Петин А.Н. Мониторинг экзогенных геологических процессов в Белгородской области // Вiсник Харькiвского нацiонального унiверситету. Сер. Геологiя-географiя-екологiя. – 2002. – № 563. – С. 116-121.
  11. Савваренский, Ф.П. Избраннве сочинения / Ф.П. Савваренский.– М.; Л: Изд-во АН СССР, 1950. – 412 с.
  12. Торгоев И.А., Алешин Ю.Г. Мониторинг оползневых процессов в Кыргистане: состояние и перспективы развития/ Часть III Научно-исследовательские разработки в области мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (электонное издание), http://mes.kg/upload/kniga_2015/ book_rus088.html
  13. Шарапов Р. В. Некоторые вопросы мониторинга экзогенных процессов /Фундаментальные исследования. – 2013. № 1 . –  С. 444-447.  Вып. 4 – М.: ГЕОС, 2002. С. 97-102


Все статьи автора «Полыгалова Алина Юрьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация