Инженерно-геологические карты

5.1. Общие положения

5.2. Карты измененности инженерно-геологических условий синтетические

5.2.1. Обзорные карты

5.2.2. Мелкомасштабные карты

5.2.3. Среднемасштабные карты

5.2.4. Крупномасштабные карты

5.3. Карты измененности инженерно-геологических условий аналитические

5.3.1. Обзорные карты

5.3.2. Среднемасштабные карты

5.3.3. Крупномасштабные карты

5.1. Общие положения

Карты измененности инженерно-геологических условий стали составляться с конца 70-х гг. прошлого века, когда в связи с интенсификацией инженерно-хозяйственной деятельности человека остро встал вопрос о рациональном использовании геологической среды и о ее защите. Возникла необходимость в оценке тех изменений, которые произошли и происходят в геологической среде в связи с хозяйственной деятельностью. Карты измененности инженерно-геологических условий содержат анализ изменений или измененности компонентов инженерно-геологических условий под влиянием техногенных воздействий и связанных с этими изменениями последствий для инженерных объектов. На таких картах отражаются обычно все компоненты, формирующие геологическую среду, техногенные источники и особенности их воздействия, часто с учетом вида строительства, а также масштабы и интенсивность антропогенных изменений в геологической среде, которые картируются и являются предметом анализа.

Компоненты геологической среды, такие как геологическое строение, геоморфология, гидрогеологические условия, характер и интенсивность геологических процессов и явлений, отображаются на картах измененности инженерно-геологических условий в виде основного фона, поскольку они определяют инженерно-геологический потенциал территории, т. е. запас ее устойчивости по отношению к внешнему техногенному воздействию (Голодковская, 1978). При этом, как правило, производится инженерно-геологическое районирование территории на принципах регионального или типологического генетико-морфологического районирования. Оно позволяет выделить типы территорий однородных по всем факторам инженерно-геологических условий, соответственно антропогенные изменения в пределах каждой из них будут иметь свои характерные особенности и зависимости.

Техногенные источники, их характер и особенности воздействия на геологическую среду зависят от вида человеческой деятельности и ее интенсивности. Интенсивность на картах отражается такими показателями, как плотность застройки, насыщенность коммуникациями, размеры плотин и водохранилищ, плотность и динамика работы мелиоративных сооружений, размеры и количество карьеров и шахт, технология их эксплуатации и т. п.

Изменения геологической среды чаще всего выражаются в активизации природных и развитии антропогенных геологических процессов. Хотя изначально изменения могут происходить в разных направлениях — в составе и состоянии пород, в изменении их температурно-влажностного режима и т. п., но, накапливаясь, в конечном итоге это находит свое отражение в развитии процессов. Поэтому на картах измененности инженерно-геологических условий интенсивность развития экзогенных геологических процессов часто является одним из основных объектов анализа.

По своему содержанию карты измененности геологической среды могут быть синтетическими и аналитическими. Синтетические карты отражают общую измененность геологической среды под воздействием хозяйственной деятельности человека. На аналитических картах показывается измененность какого-то одного компонента (состава подземных вод, положения уровня грунтовых вод, состояния пород, показателей каких-то определенных свойств, активности процессов и т. д.). По своему назначению карты измененности геологической среды могут быть общими и специальными. Чаще всего составляются специальные карты, отражающие характер или степень измененности геологической среды (или ее отдельных компонентов) под влиянием определенного вида строительства. При создании водохранилищ и орошении территорий исследуются такие изменения геологической среды, как подъем уровня грунтовых вод, связанное с ним засоление почвы, деформации лессовых пород, заболачивание, повышение сейсмической активности пород. При извлечении из недр Земли полезных ископаемых анализируются деформации земной поверхно­сти и изменение режима подземных вод. В районах с интенсивной хозяйственной деятельностью человека на картах отражается активизация оползней, обвалов и других склоновых процессов; в криолитозоне — осадки, пучение, солифлюкция и другие мерзлотные процессы, приводящие к потере устойчивости сооружений и разрушительным деформациям. При нарушении природных условий в процессе активного освоения территорий может анализироваться изменение естественных физических полей, нарушение теплового состояния пород в области вечной мерзлоты, изменение интенсивности и даже направленности геохимических процессов.

Карты измененности инженерно-геологических условий составляются в разных масштабах. Это могут быть как обзорные карты, нужные для выявления общих тенденций изменения геологической среды или для выбора главных направлений в изучении этой проблемы, так и средне- и крупномасштабные, необходимые для принятия конкретных решений проектировщикам, строителям и эксплуатационникам по конкретным инженерным объектам.

Наибольшее число опубликованных карт выполнено в обзорном и крупном масштабах. Специфика каждой карты определяется характером наиболее значимых изменений, которые происходят в геологической среде под влиянием того или иного вида строительства или вида инженерного воздействия. При этом следует отметить, что некоторые карты этого типа названы авторами картами изменения геологической среды, хотя точное название обязывает автора для создания такой карты использовать материалы длительного наблюдения именно изменения (т. е. процесса) определенных параметров. Если автор оперирует конечными результатами, то карта отражает только измененность инженерно-геологических условий.

Карты этого типа позволяют выявить измененность и общие закономерности изменения геологической среды, могут позволить определить величину допустимой инженерной нагрузки на нее, дают информацию для научного обоснования различных мероприятий по защите и рациональному использованию геологической среды. Анализ уже происшедших изменений в инженерно-геологической обстановке освоенных районов позволяет сделать прогнозы возможных изменений в виде возникновения неблагоприятных инженерно-геологических процессов и явлений в результате деятельности человека в аналогичных условиях на других неосвоенных территориях.

5.2. Карты измененности инженерно-геологических условий синтетические

5.2.1. Обзорные карты

Как все обзорные карты, карты измененности инженерно-геологических условий в этом масштабе составляются на огромные территории. Первым опытом в этом направлении явилась работа над созданием Атласа изменения геологической среды на территории Восточной Европы в масштабе 1:2 500 000. В paбoтe по созданию Атласа принимали участие ученые кафедры грунтоведения и инженерной геологии Московского, Братиславского и Варшавского университетов, Болгарской академии наук, Горно-геологического института в Софии, Геологического института в Венгрии, Фрайбергской горной академии (ГДР), Центрального геологического института в Берлине. В это произведение вошли три специальные карты изменения геологической среды (Сергеев, Голод­ковская, Терешков, 1978): Карта изменения геологической среды в связи с разработкой полезных ископаемых; Карта изменения геологической среды в связи с промышленным, гражданским и дорожным строительством; Карта изменения геологической среды в связи с гидротехническим и гидромелиоративным строительством.

Научно-методические основы составления подобных карт углублялись и совершенствовались при проведении Программы работ по комплексному изучению природных условий Нечерноземной зоны РСФСР. В рамках этой Программы были составлены (1980) в экспедиции Нечерноземной зоны геологического факультета Московского университета под общим руководством академика АН СССР Е. М. Сергеева карты под аналогичным названием, что и в Атласе, но в масштабе 1:1 500 000 на территорию Нечерноземной зоны РСФСР (за исключением Калининградской области, горной части Урала и Зауралья). Эти карты и рассмотрены нами ниже. Из более поздних карт нами рассматривается в качестве примера Карта структурирования и оценки техногенных изменений геосистемы СССР, составленная М. А. Шубиным (1987).

B Атлас карт изменения геологической среды под влиянием деятельности человека на территорию Восточной Европы масштаба 1:2 500 000 вошли, как отмечено ранее, три карты. Их макеты опубликованы Е. М. Сергеевым и др. (Сергеев, Голодковская, Терешков, 1978). Ниже мы опишем методику составления только одной из этих карт — Карту изменения1 геологической среды в связи с гидротехническим и с гидромелиоративным строительством масштаба 1:2 500 000. При схематизации геологической среды авторы учитывали геолого-структурные особенности Восточно-Европейской платформы, характер слагающих пород, в том числе и особенности четвертичных отложений. Нижняя граница геологической среды определялась зоной активного влияния сооружений, но она редко превышала первые 20 м, хотя при строительстве гидроэнергетических комплексов может возрастать до первых сотен метров. В результате типизация геологической среды заканчивается выделением территорий, сложенных определенными геолого-генетическими типами поверхностных отложений мощностью более 20 м (рис. 109). В районах, где мощность последних невелика, выделяются территории, сложенные маломощными поверхностными отложениями, подстилаемыми определенным формационным комплексом. Для их показа на карте используется принцип цветного «матраца».

Рис 109. Макет карты изменения геологической среды в связи
с гидротехническим и гидромелиоративным строительством
(по Е. М. Сергееву, Г. А. Голодковской, Г. М. Терешкову и др., 1978)

Пояснения к рис. 109. Геолого-генетические типы поверхностных отложений: I — аллювиальные, 2 — гляциальные, 3 — флювиогляциальные, 4 — поверхностные отложения мощностью менее 20 м (лессы и лессовидные), подстилаемые формациями коренных пород (карбонатные). Современные геологические процессы и явления: 5 — просадки, 6 — овражное расчленение, 7 — абразия, 8 — развевание песков, 9 — засоление пород и почв, 10 — оползни, 11 — карст, приуроченный к породам карбонатной формации. Гидротехнические и гидромелиоративные сооружения: 12 — плотины. Площади мелиорируемых земель в % от площади выделенного контура: 13 — менее 1 % орошаемых или осушаемых земель, 14 — 1–10 % орошаемых земель, 15 — 10–30 % орошаемых земель; 16 — более 30 % орошаемых земель, 17 — 1–10 % осушаемых земель, 18–10–30 % осушаемых земель, 19 — более 30 % осушаемых земель. Инженерно-геологические процессы, связанные с гидротехническим и гидромелиоративным строительством: 20 — подъем уровня грунтовых вод, 21 — снижение уровня грунтовых вод, 22 — подтопление и заболачивание территории, 23 — переработка берегов водохранилищ. Специальные обозначения: 24 — циклограмма изменения геологической среды мелиорируемых земель: 1,2–2,0 — абсолютное изменение уровня грунтовых вод в м, в секторах инженерно-геологические процессы; циклограммы степени изменения геологической среды на территории гидротехнических сооружений (а — сектор степени изменения): 25а — сильноизмененная, 26а — среднеизмененная, 27а — слабо измененная, б, в, г, д, е — секторы, в которых показаны инженерно-геологические процессы, связанные с гидротехническим строительством; 28 — характеристика грунтовых вод в естественных условиях (в числителе — глубина залегания уровня грунтовых вод, в знаменателе — минерализация, г/л); 29 — граница распространения геолого-генетических типов и формаций; 30 — граница распространения геологических процессов; 31 — граница мелиорируемых земель

Геологические процессы и явления, показанные на карте, разделены на региональные и локальные. Региональные типичны для той или иной природно-климатической зоны или для той или иной геологической обстановки. Сюда отнесены просадки, овражное расчленение, абразия, развевание песков, засоление почв и пород, оползни, карст, приуроченный к породам карбонатной формации. Они отображаются условными значками на соответствующих площадях.

Локальные процессы увязаны с конкретными инженерными сооружениями. Эти сооружения также показаны на макете карты. По долинам рек обозначены плотины. Штриховкой выделены площади мелиорируемых земель в процентах от площади выделенного контура. Горизонтальной штриховкой разной плотности обозначены три градации орошаемых земель (< 1 %; 1–10 %; 10–30 %; > 30 %). Вертикальной штриховкой в тех же градациях обособлены осушаемые земли. Инженерно-геологические процессы, связанные с гидротехническим и гидромелиоративным строительством и значительные по площади распространения, показаны отдельными условными знаками. Это подъем или понижение уровня грунтовых вод, подтопление и заболачивание территории, переработка берегов водохранилищ, вторичное засоление.

Измененность геологической среды показана с помощью двух циклограмм (см. рис. 109). В одной из них отражается изменение геологической среды мелиорируемых земель: в верхней ее половине — абсолютное изменение уровня грунтовых вод в метрах, в секторах нижней половины условными значками показаны геологические процессы, не выраженные в масштабе карты, которые сопровождают это изменение уровня грунтовых вод. Степень измененности геологической среды на территории гидротехнических сооружений также отражается с помощью циклограммы. В ее верхней половине вертикальной штриховкой разной плотности показывается степень изменения ГС: сильноизмененная, среднеизмененная, слабоизмененная. Степень изменения оценивалась в основном по характеру проявления и значимости геологических процессов. Принималось во внимание повышение сейсмичности территории в результате подъема уровня грунтовых вод, засоление земель и возникновение просадок, заболачивание, связанные обычно с повышением уровня грунтовых вод при орошении и т. п. В секторах нижней половины циклограммы условными значками показаны инженерно-геологические процессы, связанные с гидротехническим строительством. Секторов столько, сколько наблюдается процессов.

На карте дана также характеристика грунтовых вод в естественных условиях в виде дроби, в числителе которой — глубина залегания уровня грунтовых вод, в знаменателе — минерализация (г/л). Дробь обведена пунктирным кружком.

Обзорная специальная Карта изменения геологической среды Нечерноземной зоны PСФCP в связи с гидротехническим и городским строительством масштаба 1:1 500 000 была составлена большим коллективом авторов под общей редакцией академика Е. М. Сергеева (1980). Специальное содержание карты разработано на кафедре грунтоведения и инженерной геологии геологического факультета МГУ Е. М. Сергеевым, Л. В. Бахиревой, Н. С. Петровой, Г. М. Терешковым.

Первый раздел легенды карты содержит характеристику геологической среды. В основу положена типизация геологической среды на условно принятую глубину 100 м. Типизация территории приведена по двухрядному принципу (табл. 44). С одной стороны, вся территория разделена на крупные геолого-структурные регионы, которые далее подразделяются на области развития первых от поверхности формаций коренных пород, те в свою очередь подразделяются по мощности четвертичных отложений, перекрывающих формации коренных пород, и далее по геолого-генетическим комплексам четвертичных отложений. С другой стороны, типизация идет по состоянию пород, слагающих геологическую среду, которое характеризуется выделением температурных поясов (по наличию многолетнемерзлых пород) и температурных зон (по среднегодовым температурам пород). Более дробное деление территории по состоянию геологической среды проводится путем выделения зон увлажнения.

Таблица 44. Типизация геологической среды Нечерноземной зоны
применительно к гидротехническому и городскому строительству

Региональные геологические факторы	Зональные природно-климати­ческие факторы
	Температурные пояса (пояс с преимущественным распро­странением млоголетнемерзлых пород; пояс с практически сплошным распростра­нением немерзлых пород)	Температурные зоны	Зоны увлажнения	Районы с различ­ной глубиной залегания грунтовых вод
Крупные геолого-структурные регионы (Балтийский щит, Русская плита)	Типы геологической среды
Первые от поверхности формации коренных пород		Подтипы геологической среды
Мощность четвертичных отложений			Виды геоло­гической среды
Геолого-генетическио комплексы четвертичных отложений				Подвиды геологи­ческой среды

В целом выделено семь температурных зон и зон увлажнения: 1) распространение многолетнемерзлых пород со среднегодовыми температурами ниже –3°С в зоне избыточного увлажнения; 2) преимущественное распространение многолетнемерзлых пород со среднегодовыми температурами –3–(–1) °С в зоне избыточного увлажнения; 3) островное распространение многолетнемерзлых пород со среднегодовыми температурами –10–0°С в зоне избыточного увлажнения; 4) преимущественное распространение немерзлых пород со среднегодовыми температурами 0–1 °С в зоне избыточного увлажнения; 5) распространение немерзлых пород со среднегодовыми температурами выше 1 °С в зоне избыточного увлажнения; 6) распространение немерзлых пород со среднегодовыми температурами выше 1 °С в зоне умеренного увлажнения; 7) распространение немерзлых пород со среднегодовыми температурами выше 1 °С в зоне недостаточного увлажнения.

Территории, расположенные в определенной зоне увлажнения, подразделяются на районы с различной глубиной залегания грунтовых вод. На основании учета геологических и зональных природно-климатических факторов на карте выделен таксономический ряд — типы, подтипы, виды, подвиды геологической среды, каждому из которых на карте и в легенде соответствует определенный индекс.

На карте выделено четыре типа геологической среды: А — Балтийский щит с преимущественным распространением многолетнемерзлых пород; Б — Балтийский щит с практически сплошным распространением немерзлых пород; В — Русская плита с преимущественным распространением многолетнемерзлых пород; Г — Русская плита с практически сплошным распространением немерз­лых пород.

Подтип геологической среды выделяется в пределах типа в границах преимущественного развития формаций коренных пород в определенной температурной зоне. Цветовая фоновая окраска отдана для отображения пространственного размещения формаций коренных пород.

Выделенные формации коренных пород расположены в пяти температурных зонах (от 0 до –1 °С, от –1 до –3 °С, ниже –3 °С, от 0 до +1 °С, выше +1 °С), которые показаны на карте штриховыми знаками синего цвета. Чем ниже температура, тем больше количество штриховых знаков. Таким образом, каждому подтипу геологической среды соответствует на карте определенный цвет, на фоне которого дается соответствующая штриховая нагрузка.

Дальнейшее деление подтипов на виды геологической среды проводится на основе учета мощности четвертичных отложений и их распространения в определенной зоне увлажнения. Исходя из нормативных документов, утвержденных для гидротехнического и городского строительства, авторами были выделены следующие градации мощностей четвертичных отложений: от 0 до 20 м, от 20 до 100 м и более 100 м. На карте толщи четвертичных отложений определенной мощности показаны оттенком цвета — чем больше мощность, тем меньше интенсивность оттенка. Зоны увлажнения, в которых они расположены (избыточного увлажнения, умеренного и недостаточного увлажнения), показаны наклонной пунктирной штриховкой синего цвета под углом 45° по отношению к рамке карты. Чем выше степень увлажнения пород, тем штриховка на карте в границах выделенной зоны дается чаще. Таким образом, каждый вид геологической среды на карте показан определенным оттенком цвета, на фоне которого дана соответствующая штриховка.

Подвиды геологической среды выделены в границах преимущественного развития геолого-генетического комплекса четвертичных отложений, в пределах которого учитывается преобладающая глубина залегания грунтовых вод, которая даже в определенной зоне увлажнения может колебаться в значительных пределах от 0 до 20 м. В зоне избыточного увлажнения грунтовые воды чаще всего распространены на глубинах, обычно не превышающих 0–5 м, в зоне недостаточного увлажнения — на глубине более 10 м. На карте в границах выделенных подвидов геологической среды индекс геолого-генетического комплекса показан в числителе дроби черным цветом, а глубина залегания грунтовых вод — в знаменателе дроби синим цветом. При этом дробь заключена в пуансон.

При характеристике геологической среды большое внимание уделено современным геологиче­ским процессам и явлениям. На карте выделены следующие современные геологические процессы и явления: карст (карбонатный и сульфатный), абразия, эрозия, дефляция, оползни, осыпи, обвалы, снежные лавины, бугры пучения, бугристые торфяники, термокарст. По масштабу проявления они разделены на локальные (т. е. развитие отдельных оврагов, оползней, карстовых воронок, бугров пучения и т. д.) и региональные (территории интенсивного развития оползней, карста, эрозии). Современные геологические процессы и явления, имеющие локальное проявление, показываются на карте общепринятыми картографическими знаками черного цвета. Процессы и явления, имеющие региональное распространение, изображены на карте теми же знаками, но с показом границ их развития.

Второй раздел легенды содержит характеристику изменений геологической среды под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности на территории города или в зоне влияния водохранилища. Они выражаются, прежде всего, в проявлении инженерно-геологических процессов, часто усложняющих освоение территории. На карте красными знаками показаны следующие инженерно-геологические процессы и явления: мерзлотные, суффозионные, карстовые, оползни, просадки, оседания земной поверхности, эрозия, переработка берегов, изменение рельефа, искусственные грунты, уплотнение грунтов, набухание грунтов, всплывание торфяников, зарастание прибрежной отмели, аккумулятивные отмели, подъем уровня грунтовых вод, подтопление, заболачивание, нарушение поверхностного стока, снижение уровня грунтовых вод, осушение.

Поскольку характер и интенсивность изменения геологической среды определяется не только особенностями геологической среды, но и масштабом инженерно-хозяйственного воздействия на нее, на карте предусмотрен показ некоторых характеристик водохранилищ и городов. В частности масштаб воздействия гидротехнического сооружения на геологическую среду зависит от площади водохранилища. По площади водохранилища разделены на четыре группы: крупные — более 1000 км2, средние — от 100 до 1000 км2, небольшие — от 10 до 100 км2, малые — менее 10 км2.

Масштаб воздействия городского строительства зависит от числа жителей в городе, что определяет территорию города, плотность застройки, потребление воды и т. д. На карте выделены четыре группы городов: с населением 1 млн человек; от 300 тыс. до 1 млн человек; 100–300 тыс. человек; менее 100 тыс. человек.

Поскольку на характер и интенсивность изменения геологической среды влияет наличие водозаборов, в легенде дается их характеристика с подразделением по величине водоотбора (м3/сут.) на четыре группы: менее 5000, 5000–10 000, 10 000–25 000, более 25 000.

На карте отражена преимущественная измененность геологической среды. Измененность, связанная с городским строительством, показана в секторах круговых циклограмм. В одном секторе картографическими знаками красного цвета показываются развитые инженерно-геологические процессы, в другом — картографическими знаками черного цвета показываются современные геологические процессы, площадь проявления которых сокращается под влиянием деятельности человека. Изменения, вызванные гидротехническим строительством, изображены в квадратах картографическими знаками красного цвета. Круговые циклограммы или квадраты расположены на карте в непосредственной близости от города или водохранилища, с которым связаны изменения геологической среды. Величина круговых циклограмм или квадратов определяется в зависимости от того, к какой категории относится данный город или водохранилище.

В центре круговой циклограммы показана окружность, внутренний диаметр которой зависит от величины водозабора. Эта окружность разделена на два сектора: в верхнем показан возраст осушаемого горизонта, а в случае, когда водозабор идет из поверхностных вод, в этом секторе показывается горизонтальная черная штриховка. Если водозабор идет из подземных и поверхностных вод, то эти картографические знаки совмещены в одном секторе. В нижнем секторе показывается понижение уровня подземных вод в метрах, связанное с водоотбором. При обнаружении в отдельных городах участков водозаборов с пестрым химическим составом подземных вод, формирующихся под влиянием антропогенных факторов, показатели, характеризующие водозабор, отражаются в циклограмме на фоне красного цвета.

В циклограммах, характеризующих измененность геологической среды, связанную с гидротехническим строительством, помимо инженерно-геологических процессов и явлений указывается год ввода в эксплуатацию водохранилища.

В зависимости от характера, масштаба и интенсивности проявления инженерно-геологических процессов и явлений проведена качественная оценка изменений геологической среды по трехбалль­ной системе (слабо, средне, сильноизмененные). Территории, где наблюдается интенсивное проявление разнообразных инженерно-геологических процессов и явлений, требующих проведения специальных мероприятий для защиты сооружений и окружающей среды, отнесены к сильноизмененным. Территории, на которых инженерно-геологические процессы, значительные по интенсивности, не имеют широкого распространения, считаются среднеизмененными. Территории, где распространены единичные, незначительной интенсивности инженерно-геологические процессы и явления, практически не вызывающие последствий, считаются слабоизмененными. Локальная оценка изменений геологической среды городов и территории влияния водохранилищ на карте отображена во внешнем контуре циклограмм различным цветом (слабая — зеленым, средняя — желтым, сильная — красным).

Региональная оценка степени измененности геологической среды проводилась по параметрам освоенности территории, т. е. по плотности населения. При этом условно принято, что освоенность территории характеризует ее измененность, а плотность населения условно соответствует плотности застройки. По этому принципу на карте выделены четыре группы территорий: с неизменной геологической средой (плотность населения на 1 км2 менее 10 человек); со слабоизмененной геологической средой (на 1 км2 — от 10 до 50 человек), со среднеизмененной геологической средой (на 1 км2 — 50–100 человек); с сильноизмененной геологической средой (на 1 км2 — более 100 человек).

Региональные изменения геологической среды показаны на карте красной вертикальной штриховкой в пределах распространения территорий с равной степенью изменения. Чем выше степень изменения геологической среды, тем чаще дана штриховка.

Среди прочих условных обозначений легенда карты содержит рубрикацию границ. Различные по характеру линии разделяют территорию Нечерноземной зоны на типы, подтипы, виды, подвиды геологической среды; выделяют территории с интенсивным развитием экзогенных геологических процессов (карбонатного, сульфатного карста, оползней, эрозии), а также территории с различной интенсивностью изменения геологической среды.

Карта изменения геологической среды в связи с гидромелиоративным и дорожным строительством Нечерноземной зоны РСФСР масштаба 1:1 500 000 построена по тому же принципу, что и рассмотренная выше. Типизация геологической среды проведена также с учетом региональных геологических факторов, определяющих строение геологической среды, и зональных природно-климатических факторов, определяющих ее современное состояние. В результате получено разделение территории на типы, подтипы, виды и подвиды геологической среды, образующие последовательный таксономический ряд. Но подтипы геологической среды здесь выделены не по первой от поверхности формации коренных пород, а по геолого-генетическим комплексам. При выделении видов особое внимание уделялось мощности отложений, слагающих геолого-генетические комплексы в пределах подтипов геологической среды. По мощности геолого-генетические комплексы четвертичных отложений подразделены на толщи мощностью от 1 до 10 м и более 10 м. На карте они выделены оттенками цвета того или иного подтипа геологической среды.

Последний таксон районирования — подвид геологической среды — выделяется по различию литологического состава отложений, слагающих определенный геолого-генетический комплекс, и по учету разных глубин залегания грунтовых вод. Литологический состав показан на карте в соответ­ствии с легендой условными значками болотного цвета. Глубина залегания первого от поверхности водоносного горизонта показана цифрами в кружке. Отдельно выделены воды спорадического распространения. Синей косой штриховкой выделены температурные зоны и зоны увлажнения, характеризующие состояние пород. Большое внимание на этой карте также уделено природным геологическим процессам, которые тоже поделены на региональные и локальные с использованием аналогичных изобразительных средств.

Измененность геологической среды во втором разделе легенды характеризуется развитыми инженерно-геологическими процессами и явлениями и интенсивностью изменения в связи с рассматриваемыми видами строительства. Инженерно-геологические процессы и явления здесь по существу те же, что и на предыдущей карте, но к ним добавляется изменение температурного режима грунтов, изменение глубины промерзания и времени оттаивания грунтов (увеличение, уменьшение), а также изменение рельефа (наличие искусственных выемок, наличие искусственных насыпей). Локально развитые инженерно-геологические процессы показываются условными знаками в круговых циклограммах. При этом контур циклограммы дается зеленым цветом, если процессы возникли в связи с гидромелиоративным строительством, и красным — если связаны с дорожным строительством.

Интенсивность изменения геологической среды выражается через степень изменения с выделением трех градаций: слабая, средняя и сильная. Для гидромелиоративного строительства эти градации коррелируются с площадью мелиорируемых земель в процентах — соответственно < 3, 3–10, > 10. На карте степень изменения геологической среды в связи с гидромелиоративным строительством отображается вертикальной штриховкой зеленого цвета. Плотность ее увеличивается с усилением степени измененности. Аналогичные категории степени изменения геологической среды приняты для оценки измененности в связи с дорожным строительством, но коррелируются с плотностью автомобильных дорог в единицах (10 км на 1000 км2). Соответственно слабая измененность — 100–500; средняя — 500–1000; сильная — более 1000. На карте категории измененности отображаются горизонтальной штриховкой красного цвета. Оконтурены на карте такие территории зеленой или красной линией. Дополнительно условным знаком показаны действующие дренажные системы с разделением по площади: до 5000 га и более 5000 га; обозначены железные и безрельсовые дороги.

Карта изменений геологической среды в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых Нечерноземной зоны РСФСР масштаба 1:1 500 000 составлена большим коллективом авторов; специальное содержание карты и легенды разработаны сотрудниками Московского университета Г. А. Голодковской и Л. Г. Белоусовой.

Эта карта более специфична по своему содержанию, чем две предыдущие. Легенда ее состоит из пяти разделов. В первом разделе в табличной форме дается характеристика геологической среды. Выделены ее типы на основе тектонического районирования территории Европейской части СССР (рис. 110). За нижнюю границу среды принята глубина разработки известных в данном районе полезных ископаемых, которая достигает 4 тыс. м. Выделены девять регионов, отвечающих крупным тектоническим элементам Русской плиты. Для каждого из них характерен определенный комплекс полезных ископаемых, определенное инженерно-геологическое строение продуктивной толщи и определенный набор инженерно-геологических явлений, изменяющих геологическую среду. В таблице легенды для каждого региона дается условная окраска на карте, строение и характеристика, включающая геологический индекс, мощность в метрах, литологическую колонку, показ водоносного горизонта с разделением на напорные и безнапорные воды, инженерно-геологические процессы и явления (условными значками), разрабатываемый вид ископаемого сырья, который показан геометрическими фигурами, заполненными разным цветом: неметаллические полезные ископаемые — желтым, металлические — голубым, твердое топливно-химическое сырье — желтым, нефть и газ — серым. Этими же цветами на литологической колонке выделены пласты и глубины, к которым приурочен тот или иной вид разрабатываемого ископаемого сырья. В этом же разделе легенды расшифровывается содержание значков, принятое для отображения литологии пород в колонке. Здесь же дается характеристика отложений основных геолого-генетических комплексов четвертичного возраста и тип косой штриховки желто-зеленого цвета, с помощью которой они отражены на карте.

Рис. 110. Характеристика типов и строения геологической среды
(фрагмент) в легенде Карты изменения геологической среды в связи
с разработкой месторождений полезных ископаемых Нечерноземной зоны РСФСР
масштаба 1:1 500 000 (Специальное содержание
карты и легенды разработано Г. А. Голодковской и Л. Г. Белоусовой, 1986)

Во втором разделе легенды рассматриваются месторождения полезных ископаемых, глубина и способы их разработки (рис. 111). Выделяются семь групп месторождений: руды и металлургическое сырье, твердое топливно-химическое сырье, химическое и агрохимическое сырье, топливно-химическое сырье, техническое сырье, бальнеологические минеральные воды, строительные материалы и стекольно-керамическое сырье. В пределах каждой группы для отдельных видов полезных ископаемых предлагается свой условный геометрический знак, под которым он показан в таблице в первом разделе легенды в графе «Разрабатываемый вид ископаемого сырья» в каждом регионе. Этим же знаком обозначено на карте место их добычи. Цветным фоном в значках показан возраст рудовмещающих или продуктивных толщ. Глубина разработки обозначена цифрами (1–4) в середине геометрических фигур с выделением четырех градаций: 1 — до 25 м; 2 — от 25 до 50 м; 3 — от 50 до 100 м; 4 — более 100 м. По способу разработки выделены карьеры, шахты, штольни, скважины. Конкретно для каждого месторождения способ разработки показывается определенными бергштрихами по контуру соответствующих геометрических знаков.

Рис. 111. Информация, содержащаяся в разделе
«ІІ. Месторождения полезных ископаемых, глубины
и способы их разработки» легенды Карты изменения
геологической среды в связи с разработкой месторождений
полезных ископаемых Нечерноземной зоны РСФСР масштаба 1:1 500 000

Третий раздел легенды (рис. 112 и 113) характеризует изменения геологической среды на освоенных территориях, которые включают четыре составляющих: 1) площади нарушенных земель; 2) изменение гидрогеологических условий; 3) инженерно-геологические процессы и явления; 4) интенсивность изменения геологической среды.

Площадь нарушенных земель (в гектарах) обозначается толщиной контура геометрического значка соответствующего месторождения с выделением градаций: до 50; от 50 до 500; от 50 до 1000. Толщина линий возрастает с увеличением площади нарушенных земель. Если же их площадь превышает 1000 гектаров, тo она выделяется пунктирным контуром с бергштрихами как бассейн полезных ископаемых. Для месторождений торфа по тому же принципу выделены нарушенные земли площадью: от 100 до 1000 га, от 1000 до 10 000 га и более 10 000 га.

Рис. 112. Содержание и построение раздела «ІІІ. Изменение
геологической среды на освоенных территориях» легенды Карты изменения
геологической среды в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых
Нечерноземной зоны РСФСР масштаба 1:1 500 000

Рис. 113. Содержание и построение раздела «4. Интенсивность изменения
геологической среды» и раздела «ІV. Возможные региональные
изменения геологической среды» легенды Карты изменения
геологической среды в связи с разработкой месторождений полезных
ископаемых Нечерноземной зоны РСФСР масштаба 1:1 500 000

Изменения гидрогеологических условий характеризуются величиной понижения уровня грунтовых вод в метрах, которая указывается на карте рядом с геометрический фигуркой, обозначающей вид добываемого полезного ископаемого. Более масштабные изменения гидрогеологических условий отражаются в циклограммах. В их центре расположен геометрический знак, отражающий вид разрабатываемого полезного ископаемого, с соответствующим цветным фоном. В нижнем секторе циклограммы цветом и цифрами показываются изменения, связанные с условиями разработки. Предусмотрено отражение четырех вариантов: 1) разработка ведется выше уровня грунтовых вод (сектор не закрашивается); 2) применяется временный или сезонный дренаж (сектор закрашивается бледно-голубым цветом; 3) зафиксированное постоянное снижение уровня грунтовых вод (сектор закрашивается голубым цветом и указывается величина понижения (–3)); 4) наличие постоянной депрессионной воронки при разработке полезного ископаемого (сектор закрашивается синим цветом и указывается величина понижения (–50), более жирным синим цветом дается и контур самой циклограммы).

Инженерно-геологические процессы и явления показываются условными значками на цветовом фоне карты, а также в верхнем секторе циклограммы. Наряду с обычными геологическими процессами здесь отражены и специфические, связанные именно с разработкой месторождений. Это развитие искусственной трещиноватости; оседание, провалы земной поверхности; сдвижение земной поверхности над подземными выработками; выбросы газов, породы; вывалы блоков пород; загрязнение грунтов, подземных вод.

Интенсивность изменения геологической среды оценивается по двум критериям: по нарушенности земель и по нарушенности гидрогеологических условий (см. рис. 113). При этом по нарушенности земель выделяются три градации: 1) незначительно измененная (до 50 га, с глубиной разработки до 5 м); 2) измененная (от 50 до 500 га, с глубиной разработки до 25 м); 3) сильно измененная (более 500 га, с глубиной разработки более 25 м). Измененность территории в этих градациях на карте показывается горизонтальной штриховкой красного цвета разной плотности. Штриховка может даваться с разрывом, показывающим локальный и периодический характер изменения территории.

Измененность территории по нарушенности гидрогеологических условий оценивается в двух градациях: 1) территория измененная (временный или сезонный дренаж); 2) сильно измененная (зафиксировано постоянное снижение подземных вод; образование депрессионной воронки). Эта измененность обозначена вертикальной штриховкой синего цвета разной плотности.

В четвертом разделе (см. рис. 113) легенды рассматриваются возможные региональные изменения геологической среды. Имеется в виду изменение глубины залегания и режима вод глубоких горизонтов; загрязнение подземных и поверх­ностных вод и грунтов; изменение мерзлотных условий, активизация криогенных процессов; сдвижение земной поверхности над подземными выработками; активизация карстово-суффозионных процессов. Каждое из перечисленных региональных изменений показывается определенным знаком зеленого цвета, который рассеивается по соответствующей площади.

Отраженный на данной карте набор картиру­емых показателей позволяет решить по каждому из эксплуатируемых месторождений на конкретный момент времени такие вопросы, как размещение видов ископаемого сырья, возраст рудовмеща­ющих или продуктивных толщ, величину площади нарушенных земель, способ и глубину разработки ископаемого, гидрогеологические условия, инженерно-геологические процессы и явления, происходящие как на поверхности, так и в толще массивов горных пород на глубину залегания полезного ископаемого.

Рассмотренные три карты измененности геологической среды, входящие в единую серию почвенно-геологических карт Нечерноземной зоны РСФСР, составлены по одним принципам; специфика каждой из них обусловлена характером тех изменений, которые связаны с тем или иным видом строительства. Во всех случаях легенды построены логично, характер информации, содержащейся на картах, достаточен для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию геологической среды, для составления программ дальнейших, более детальных исследований. Каждая карта показывает общие закономерности измененности той обстановки и тех условий, которым они по­священы. Оценка техногенных изменений геосистем, их распространения, типов, интенсивности, направленности развития необходима для решения проблемы управления техногенными изменениями геологической среды, которая в современной ситуации приобретает особую остроту. Трудность ее решения в отсутствии общепринятого комплексного показателя для оценки техногенных изменений, хотя определенные наработки в этом направлении есть. Главный недостаток всех этих карт, с точки зрения В. Т. Трофимова, — отражение цветом не измененности геологической среды, что следовало бы сделать, исходя из названия всех этих карт, а ее (среды) строения.

М. А. Шубиным (1987) составлена обзорная Схема структурирования и оценки техногенных изменений геосистем СССР (рис. 114), разработанная на основе комплексной интегративной оценки (КИО) техногенных изменений геологической среды в записи матрицы. По столбцам матрицы входят все р экспертных оценок и измеренных величин параметров рј процессов П. По столбцам матрицы КИО перечислены все n, компоненты Кj геосистемы (геологической среды), с материалом которых связаны оцениваемые процессы П. Комплексность КИО — в единовременной оценке техногенных изменений по всем компонентам геосистемы Кi (где i = 1, 2, ..., n), а интегративность — в полноте оценки по всем параметрам рi, элементарных процессов каждого компонента Кi геосистемы Г (природно-технической системы), где j = 1, 2, …, р.

Рис. 114. Структурирование и оценка техногенных изменений
геосистем СССР (по М. А. Шубину, 1987)

Границы: 1 — геологические, 2 — климатические, 3 — техногенные, 4 — криолитозоны; техногенные изменения: 5 — типа 1 (минимальные); 6 — типа 2, 7 — типа 3, 8 — типа 4, 9 — типа 5; 10 — типа 6; 11 — типа 7 (максимальные)

Для развертывания понятия интегративности оценки М. А. Шубин воспользовался средствами типологического подхода к систематизации оценок изменения геологической среды. В таблице 45 даются признаки выделения типов оценки и сами типы оценок.

Таблица 45. Типология оценок изменения геологической среды

Признаки выделения типов	Типы оценок
По характеру оценок По методу получения Пространственные (1) Пространственные (2) Временные Субстратные По типу обобщения По охвату геосистемы Математические	Количественные, качественные Измеренные, экспертные Глобальные, региональные, локальные Объемные, площадные, «в точке» Статические, динамические Вещественные, энергетические Сопоставительные (балансовые), прямые Общие, частные Детерминированные, стохастические, небулярные

По характеру оценки подразделяются на количественные и качественные. Количественные оценки предполагают измерение пространственных, временных, скоростных и других характери­стик процессов в количественных мерах. Качественные оценки характеризуют обычно тенденции изменений и определяются экспертным путем. По отношению к пространству оценки подразделены, во-первых, на глобальные, охватывающие геосистему Земли в целом, региональные (межрегиональные), характеризующие изменения геологической среды в пределах какого-то региона (или страны) и локальные (элементарные), охватывающие сферу взаимодействия группы сооружений (или отдельного сооружения) с геологической средой. Во-вторых, выделены оценки объемные, площадные и «в точке».

Во временном отношении статические оценки определяют изменения на какой-либо фиксированный момент времени, динамические — учитывают развитие (эволюцию) системы. По отношению к субстрату геологической среды выделяются вещественные и энергетические оценки. По охвату территории оценки разделены на общие (по всей геосистеме) и частные (по подсистемам и элементам ПТС). По математической характеристике они разделяются на детерминированные, стохастические и небулярные.

По мнению М. А. Шубина, в эпоху расцвета дискретной математики требование найти суммарную оценку техногенных изменений геологической среды в виде единой универсальной величины (характеристики) излишне, поскольку любые геосистемы можно сравнивать, оценивать (по любому набору критериев) и типологизировать по КИО. Выход на единый показатель (оценку) может быть осуществлен лишь на основе полного матричного анализа в виде некоторой экспертной оценки, сложный алгоритм построения которой должен быть предварительно обоснован.

Для составления карты структура геосистемы СССР декомпозирована в техногенном, геологическом и климатическом аспектах. Алгоритм структурирования включает операции иерархизации, синтеза и агрегирования, осуществляемые в абстрактном и конкретном варианте.

Техногенные комплексы в функциональном аспекте разделены (табл. 46) на горнодобывающие и горноперерабатывающие (ГДК), градопромышленные (ГПК), гидротехнические (ГТК), агромелио­ративные (АМК), лесохозяйственные и другие комплексы, которые входят в аппаратуру вышеперечисленных комплексов (линейно-транспортные комплексы (ЛТК), нефте-, газопроводы, ЛЭП и др.).

Таблица 46. Вектор КИО национальной геосистемы СССР

Тип оценки		Содержание оценки
Экспертная		X1 — интегративная экспертная оценка
Балльная		Х2 — балльная экспертная оценка
Количественная, общая по ПТС		Х3 — плотность энергопотребления, т × кВт-ч × чел/км2 Х4 — суммарная плотность инфраструктуры, км/1000 км2 Х5 — плотность населения, чел/км2 Х6 — период инженерно-хозяйственного освоения, годы Х7 — денудационно-аккумулятивный баланс Х8 — энергетический баланс, Дж
Количественная, частная по техно­генным подсисте­мам	ГДК	Х9 — относительная площадь нарушенных земель, % Х10 — объемы перемещенных пород, млн × м3/104 км2 Х11 — объемы добытых жидких ископаемых (газа), млрд м3 X12 — глубина разработки (открытой, м/подземной, км)
	ГПК	Х13 — относительная площадь городских территорий, % Х14 — плотность городского населения, чел/км2
	ГТК	Х15 — относительная площадь затопления земель, % Х16 — объем перемещенных пород, млн м3 Х17 — величина переработки берегов, м3/м Х18 — относительная площадь развития подпора, %
	AMК	Х19 — относительная площадь мелиорированных земель, % Х20 — относительная площадь земель с неудовлетвори­тельным мелиоративным состоянием, % Х21 — относительная площадь подтопленных территорий, %
	ЛТК	Х22 — плотность железных дорог, км/1000 км2 Х23 — плотность шоссейных дорог, км/1000 км2

Для целей техногенного структурирования национальной геосистемы в качестве КИО принят 23-мерный вектор X = (X1; Х2...Х23), построенный по принципу избыточности (некоторые показатели зависимы между собой). Частные количественные оценки и общие по ПТС непосредственно измеряются. Общая экспертная оценка строилась следующим образом. По каждой из оценок Х3,... Х23 было проведено 7-шаговое ранжирование (табл. 47). Затем была разработана программа разбиения всего набора векторов Х3,... Х23, составленных для каждой области СССР, на группы. В результате машинной обработки массива векторов он был разбит на 7 групп, получивших общую ранговую оценку Х1 от 7 (наиболее интенсивные изменения) до 1 (наименьшие изменения). В результате были выделены семь типов техногенных подсистем национальной геосистемы (табл. 48).

Структурирование национальной ПТС в геологическом аспекте выполнено по общепринятой схеме инженерно-геологического районирования территории СССР (см. табл. 48). Для структурирования в климатическом аспекте использована схема зонально-климатического районирования. В таблице 48 приведены декомпозиция и кодирование элементов структуры национальной геосистемы территории СССР. На рисунке 115 в матрице, по строкам которой отложены типы климатических условий, а по столбцам — типы геоструктурных регионов, приведены результаты типологического анализа природной подсистемы национальной ПТС. Из нее видно, что из 108 теоретически возможных типов природных геолого-климатических подсистем реализованными в национальной ПТС являются только 43 типа, выделенные на рисунке штриховкой. Каждый тип получает цифровой код и детальную характеристику техногенных изменений геологической среды по всему вектору оценок.

Таблица 47. Ранжирование показателей оценок техногенных
изменений геологической среды

Пока­затели	Диапазоны значений показателей для рангов
	1	2	3	4	5	6	7
Х3	0–20	20–50	50–100	100–200	200–300	300–400	>400
Х4	0–5	5–10	10–30	30–50	50–100	100–200	>200
Х5	0–1	1–10	10–25	25–50	50–100	100–200	>200
Х6	<10	10–30	30–50	50–100	100–200	200–300	>300
Х7	0–0,1	0,1–0,2	0,2–0,3	0,3–0,4	0,4–0,5	0,5–0,6	>0,6
Х8	0–101	101–102	102–103	103–104	104–105	105–106	>106
Х9	0–0,1	0,1–0,3	0,3–0,5	0,5–1	1–2	2–3	>3
Х10	0–10	10–25	25–50	50–100	100–500	500–1000	>1000
Х11	0–0,1	0,1–0,3	0,3–0,5	0,5–0,7	0,7–1	1–2	>2
Х12	<5	5–10	10–25	25–50	50–100	100–150	>150
	<1	1–2	2–3	3–4	4–5	5–6	>6
Х13	0–0,1	0,1–0,3	0,3–0,5	0,5–0,7	0,7–1,0	1,0–1,5	>1,5
Х14	<0,1	0,1–1	1–10	10–50	50–100	100–250	>250
Х15	<0,1	0,1–0,3	0,3–0,5	0,5–0,7	0,7–1	1–2	>2
Х16	0–10	10–20	20–50	50–100	100–300	300–500	>500
Х17	0–5	5–10	10–25	25–50	50–75	95–100	>100
Х18	<0,5	0,5–1	1–2	2–3	3–4	4–5	>5
Х19	0–1	1–2	2–5	5–10	10–20	20–40	>40
Х20	0–5	5–10	10–15	15–20	20–25	25–30	>30
Х21	0–0,1	0,1–0,2	0,2–0,3	0,3–0,5	0,5–0,7	0,7–1	>1
Х22	0–2	2–5	5–10	10–15	15–20	20–30	>30
Х23	<10	10–30	30–50	50–100	100–150	150–200	>200

Таблица 48. Декомпозиция ПТС национального уровня

Аспект декомпозиции	Подсистемы ПТС	Позиционный код
Геологический	Регионы I порядка Русская платформа Сибирская платформа Западно-Сибирская плита Туранская плита Забайкальская складчатая страна Алтае-Саянская складчатая страна Казахская складчатая страна Урало-Новоземельская складчатая страна Таймыро-Североземельская складчатая страна Горно-складчатые сооружения Средней Азии Тихоокеанская геосинклинальная область Альпийская складчатая система	1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1100 1200 1300
Климатический	Климатические зоны Тундровая Лесотундровая Лесная Лесостепная Степная Полупустынная Пустынная Территории с вертикальном зональностью Территории с горизонтальной и вертикальной зональ­ностью	0010 0020 0030 0040 0050 0060 0070 0080 0090
Техногенный	Территории с разной интенсивностью техногенного воздействия Тип 1 » 2 » 3 » 4 » 5 » 6 » 7	0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007

Рис. 115. Типология природной подсистемы геосистемы СССР
(расшифровка кодов в табл. 48):
1 — криолитозона, 2 — зона талых пород

На карте показано структурирование геосистемы СССР путем наложения друг на друга трех картографических схем структурирования национальной геосистемы в геологическом, климатическом и техногенном аспектах. Соответствующие типы подсистемы ПТС обособлены разными границами. Различным крапом выделены территории по типам интенсивности (от 1 до 7) техногенных воздействий на основании общей ранговой оценки X1 после машинной обработки массива векторов по каждой территории.

Разработанная и использованная М. А Шубиным система комплексных интегральных оценок техногенных изменений геологической среды задумана как один из основных блоков работы литомониторинга. Вычисленное геосистемное структурирование дает возможность получить прин­ципиально новый набор документов, который будет играть важную роль в дальнейшей работе по программированию литомониторинга. Эти документы являются машинно-ориентированными и могут непосредственно использоваться в автоматизированной информационной системе литомониторинга.

5.2.2. Мелкомасштабные карты

Инженерно-геологических карт измененности геологической среды этого масштаба опубликовано чрезвычайно мало. В качестве примера нами рассматривается карта А. С. Викторова (1996), названная автором Картой динамики геологической среды участка Юго-Восточного Приаралья масштаба 1:250 000. Для оценки динамики состояния природной среды территории, прилегающей к водному бассейну, в связи с изменением его уровня, использовались аэрокосмические методы, сочетавшиеся с проверкой результатов на ключевых участках, а при необходимости и с моделированием. Основой применения аэрокосмических методов было прямое и индикационное дешифрирование повторных аэро- и космоснимков масштабов от 1:35 000 до 1:250 000, а также выявление процессов по материалам одноразовых съемок на базе представлений о ландшафтно-генетических рядах как индикаторах процессов. При обработке материалов повторных съемок применялись фотограмметрические методы, позволяющие определять количественные параметры изменений прежде всего рельефа территорий. Такой комплекс методов дает возможность оценить изменение всех главнейших компонентов ландшафта: рельеф, поверхностные и грунтовые воды (в частности глубину залегания уровня грунтовых вод и их минерализацию, химический состав, засоление почвогрунтов), почвенно-растительный покров.

На карте показаны источники техногенных воздействий в виде речных русел и водоемов, режим которых связан с поливными водами (рис. 116). Вынесены на карту слабоизменяющиеся элементы геологической среды в виде преобладающих геологических типов четвертичных отложений и их литология. Динамика геологической среды отражена через направленность гидрогеологических процессов в зоне аэрации (засоление — накопление солей, рассоление — вынос солей). Выделены типы территорий, различающихся по характеру изменения геологической среды. При этом учитывается изменение уровня грунтовых вод и связанное с этим изменение их минерализации, развитие процессов засоления, дефляции, формирование определенных ландшафтных особенностей поверхности. Генетические типы четвертичных отложений показаны на карте штриховкой разного типа, направленность геологических процессов — ее наклоном.

Рис. 116. Карта динамики геологической среды участка
Юго-Восточного Приаралья (по А. С. Викторову, 1996)
масштаба 1:250 000 (фрагмент)

Пояснения к рис. 116. Источники техногенного воздействия: 1 — речные русла с постоянным стоком, использующиеся для сброса поливных вод; 2 — речные русла с резким снижением расходов вплоть до прекращения стока; 3 — проточные целостные водоемы, образовавшиеся при сбросе поливных вод. Слабоизменяющиеся элементы геологической среды. Преобладающие генетические типы четвертичных отложений с литологической характеристикой грунтов: 4 — морские отложения обсохшего дна моря и его заливов: пески, супеси, суглинки; 5 — эоловые отложения: пески мелкозернистые.Динамика геологической среды. Направленность гидрогеологических процессов в зоне аэрации: 6 — засоление — накопление солей; 7 — рассоление — вынос солей. Типы территорий, различающихся по характеру изменения геологиче­ской среды: 8 — площади формирования плоских солончаковых равнин и барханных песков на обнажившихся морских отложениях с понижением УГВ до 0,5–2,5 м, увеличением засоления почвогрунтов до образования хлоридных корочек с последующим перевеванием и выносом солевых частиц; 9 — площади с понижением УГВ до 1,5–2,5 м на плоских песчаных равнинах и солончаках, с увеличением минерализации грунтовых вод, засоления почвогрунтов, дефляции песчаных и солевых частиц; 10 — площади формирования солончаковых понижений в бугристо-ячеистых песках, с понижением УГВ до 4 м (под солончаками), увеличением минерализации грунтовых вод до 40–70 г/л, локального засоления почвогрунтов до образования гипсовых кор и местами их разрушения с эоловым выносом гипса; 11 — линейно-вытянутые участки с формированием микробугристых торфянистых равнин, с понижением УГВ до 3–5 м, увеличением минерализации грунтовых вод и развеванием торфа; 12 — границы площадей, различающихся по характеру изменения геологической среды.
Примечание. Вид штриховки соответствует преобладающим генетическим типам отложений, наклон — направленности гидрогеологических процессов.

5.2.3. Среднемасштабные карты

Инженерно-геологические карты измененности геологической среды под влиянием дея­тельности человека в среднем масштабе встречаются значительно чаще. Они составляются на небольшие по площади районы, а по назначению относятся как к общим, так и специальным. В качестве примера нами рассматриваются две карты: Карта изменения геологической среды Московской области в масштабе 1:200 000, составленная Г. А. Голодковской и Н. И. Лебедевой (Голодковская, Елисеев, 1989) и Карта изменения геологической среды под воздействием ирригационно-мелиоративного строительства в центральной части Каршинской степи в масштабе 1:50 000, составленная Э. В. Мавляновым и А. Н. Инамовым (Мавлянов, Инамов, 1986; Инамов, 1989).

Карта изменения геологической среды Московской области масштаба 1:200 000 составлена Г. А. Голодковской и Н. И. Лебедевой (Голодковская, Елисеев, 1989). Основной фон карты отдан отражению характера изменений геологической среды под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности человека и оценке степени ее измененности (рис. 117). Геологическое строение показано на карте цифрами, соответствующими номерам типовых размеров (колонок), приведенных в условных обозначениях (2–14).

Рис. 117. Карта изменений геологической среды Московской области
масштаба 1:200 000 (по Г. А. Голодковской, Н. И. Лебедевой, 1989)

Пояснения к рис. 117. 1 — суглинки; 2 — пески; 3 — глины; 4 — доломитизированные известняки; 5 — известняки; 6 — торф; 7 — уровень подземных вод; 8 — плотины на малых реках. Изменения гидрогеологических условий: 9 — на месторождениях полезных ископаемых; 10 — в зоне водозабора; 11 — подтопления; 12 — частичное осушение первого карбонового водоносного горизонта; 13 — формирование гидрокарбонатных грунтовых вод, слабо агрессивных к бетону; 14 — формирование гидрокарбонатно-хлоридных грунтовых вод, агрессивных к бетону; 15 — формирование гидрокарбонатно-сульфатных и сульфатных грунтовых вод, сильно агрессивных к бетону; 16 — интенсивное загрязнение органическими веществами. Изменения геодинамической ситуации: 17–18 — активизация природных и возникновение инженерно-геологических процессов овражной эрозии (17) и оползней (18); 19 — подавление природных геологических процессов: замедление карстования и ликвидация карстовых форм; 20–22 — комплексные изменения геодинамиче­ской ситуации на территориях городов (20), на месторождениях фосфоритов и известняков (21), на месторождениях песков и глин (22); 23–25 — границы типов строения геологической среды (23), территорий с различной степенью измененности геологической среды (24), распространения каширского и подольско-мячковского каменноугольных водоносных горизонтов (25). Степень измененности геологической среды: I — изменения незначительные, не требующие инженерной защиты территории, преимущественно обратимые (I–а) и стабилизировавшиеся (I–б): II — изменения значительные, требующие инженерной защиты территории, сталибизировавшиеся (ІІ–а) и нарастающие во времени (ІІ–б). Цифрами на рисунке даны номера соответствующих типовых разрезов 2–14 (колонок)

Легенда к карте состоит из четырех разделов. В первом ее разделе рассмотрены изменения гидрогеологических условий. Различными значками показаны изменения на месторождениях полезных ископаемых; в зоне водозабора; выделены участки подтопления; косой штриховкой обособлена территория с частичным осушением первого карбонового водоносного горизонта. Ареальным крапом обозначены области (без проведения границ): формирования гидрокарбонатных грунтовых вод, слабо агрессивных к бетону; гидрокарбонатно-сульфатных и сульфатных грунтовых вод, сильно агрессивных к бетону; интенсивного загрязнения органическими веществами.

Во втором разделе легенды представлены изменения геодинамической ситуации. Разными значками обозначены территории активизации природных и возникновения инженерно-геологических процессов овражной эрозии и оползней; подавление таких природных геологических процессов, как замедление карстования и ликвидация карстовых форм. Выделены территории с комплексным изменением геодинамической ситуации на территориях городов, на месторождениях фосфоритов и известняков, на месторождениях песков и глин.

В третьем разделе легенды дана оценка степени измененности геологической среды. Оценка антропогенной измененности геологической среды промышленно развитого региона оценивается по двухбалльной системе: изменения незначительные и значительные. Считается, что неизмененных участков на таких территориях нет, хотя возможно при необходимости выделение третьей градации — естественные природные территории. Изменения принимаются за незначительные (I), если они не требуют инженерной защиты территории, все компоненты геологической среды сохранены. Выделены два подтипа измененности. Первый связан с участками, где изменения вполне обратимы. К ним отнесены сравнительно небольшие территории сельского строительства, лесохозяйственные и садоводческие участки, где геологическая среда развивается в естественных условиях. Второй подтип (I–б) характеризуется необратимыми изменениями микрорельефа, почв и состава приповерхностных отложений, но они мало влияют на эволюцию геологической среды и вполне отвечают хозяйственному назначению территории.

Геологическая среда значительно измененных территорий (ІІ) обязательно нуждается в защите от активных техногенных воздействий. И здесь выделены два подтипа измененности среды: первый (ІІ–а) характеризуется стабилизацией процессов техногенеза, а второй (ІІ–б) — их нарастанием во времени. Нарастающие во времени изменения выделены на территориях новых городских кварталов, на осваиваемых месторождениях, по берегам водохранилищ в первое время после их заполнения. Территории с различной степенью измененности геологической среды обозначены на карте рим­скими цифрами с добавлением буквенного индекса, обозначающего подтип измененности.

В четвертом разделе легенды дается расшифровка арабских цифр (2–14) на карте, соответству­ющих типовому разрезу, характерному для конкретной территории. На типовых разрезах (колонках) показаны литологический состав рыхлых четвертичных и коренных пород, их взаимоотношение в разрезе, положение уровня грунтовых вод. Дополнительно на карте показаны границы распространения каширского и подольско-мячковского каменноугольных водоносных горизонтов.

Рассмотренная карта измененности геологической среды может быть использована для выявления территории со значительными изменениями компонентов инженерно-геологических условий, для оценки направленности развития этих изменений, для планирования мероприятий по управлению процессами, протекающими в геологической среде. По назначению она является общей.

Э. В. Мавляновым и А. Н. Инамовым (Мавлянов, Инамов, 1986; Инамов, 1989) составлена Карта изменения геологической среды под воздействием ирригационно-мелиоративного строи­тельства в центральной части Каршинской степи масштаба 1:50 000. Оценка изменений проводилась путем наложения однотипных карт, составленных на 1965 (условно принятое за исходное состояние) и 1985 (за современное состояние) годы. Эти аналитические карты позволили оценить произошедшие за 20 лет изменения глубин залегания грунтовых вод, их минерализации, засоленности грунтов зоны аэрации, региональные изменения инженерно-геологических свойств грунтов. Это дало возможность качественно и количественно отобразить изменения гидрогеологических и инженерно-геологических компонентов геологической среды, а также оценить интенсивность и направленность ее изменений в целом.

Kapтa содержит характеристику геолого-геоморфологического строения территории с выделением типов территории путем оконтуривания морфогенетических типов рельефа сплошной линией и обозначением их римскими цифрами (рис. 118). В легенде дается характеристика каждого типа. При сложных геолого-геоморфологических условиях территории строится типовая колонка геолого-литологического строения поверхностных отложений до регионального водоупора.

Рис. 118. Макет Карты изменения геологической среды под воздействием
ирригационно-мелиоративного строительства в центральной части
Каршинской степи масштаба 1:50 000
(по Э. В. Мавлянову, А. Н. Инамову, 1986)

Пояснения к рис. 118. Геолого-геоморфологическое строение и гидрогеологические условия. Равнины: I — пролювиальная волнистая сильнорасчлененная рІІkr (лесс, 20–40 м); ІІ — пролювиальная плоская, рІІsh (лессовидные суглинки и супеси, 5–15 м); ІІІ — аллювиальная плоская aІVad (переслаивающиеся суглинки, супеси и пески, 20–30 м). Подъем уровня грунтовых вод, м: 1 — 2–5; 2 — 5–10; 3 — 10–20; 4 — 20–30; 5 — 30–40. Увеличение содержания легкорастворимых солей в грунтах, %: 6 — 0,1–0,3; 7 — 0,3–0,6; 8 — более 0,6; естественной влажности, %: 9 — 1,5; 10 — 5–10; 11 — более 10. Инженерно-геологические процессы и явления, просадка: 12 — до 15 см, 13 — более 15 см; 14 — засоление; 15 — подтопление и заболачивание; 16 — размыв и обрушение берегов каналов, коллекторов и дрен. Степень измененности геологической среды: 17 — сильная; 18 — средняя; 19 — слабая; 20 — неизмененная. Границы: 21 — морфогенетических типов рельефа; участков с различной: 22 — глубиной залегания УГВ, 23 — степенью измененности геологической среды; 24 — староорошаемой зоны; 25 — новоорошаемой; 26 — каналы; 27 — коллекторы; 28 — песок; 29 — гравий, галька; 30 — песчаник; 31 — алевролит; 32 — глина; 33 — лессовидные суглинки и супеси; 34 — лесс; 35 — суглинки плотные; 36 — супеси плотные

Следующей информацией на карте является современное состояние гидрогеологических условий орошаемых территорий. В качестве наиболее важного и динамичного компонента, влияющего на инженерно-геологические условия, рассматривается глубина залегания и минерализация грунтовых вод. Их площадная характеристика отображается на карте в виде участков, оконтуренных по предварительно выделенным интервалам глубин залегания (2–5 м; 5–10 м; 10–20 м; 20–30 м; 30–40 м), в пределах которых строятся круговые диаграммы с указанием степени минерализации и агрессивности. Изменение глубин залегания и минерализации грунтовых вод отображено на карте в виде крапа различной конфигурации.

Основной информацией на карте является отражение изменений вещественного состава, естественной влажности и физико-механических свойств грунтов зоны аэрации, развитие инженерно-геологических процессов и явлений. Главные изменения даются на карте штриховкой и внемасштабными знаками, а второстепенные — объединяются в секторы круговых циклограмм, характеризующих изменение каждого компонента в пределах выделенных типов геологической среды.

По увеличению содержания легкорастворимых солей выделяются участки со следующими степенями измененности: слабая — 0,1–0,3 %; средняя — 0,3–0,6 %; сильная — более 0,6 %. На карте они выделяются в виде контуров, обозначенных вертикальными штриховыми линиями различной плотности. По степени увеличения естественной влажности выделяются участки: слабо (1–5 %), средне (5–10 %) и сильноизмененные (более 10 %). Они обозначены в виде контуров, покрытых горизонтальной штриховкой различной плотности.

Инженерно-геологическим процессам и явлениям, развитым в результате ирригационно-мелиоративного строительства, придавалось большое значение при оценке степени измененности геологической среды орошаемых массивов. Наиболее широко распространены просадка, засоление, подтопление и заболачивание. По проявлению просадки на карте выделены участки площадной просадки величиной от 0,15 до 0,5 м (сильнопросевшие) и менее 0,15 м (слабопросевшие). Остальные процессы не дифференцируются и отображаются на карте внемасштабными знаками.

Комплексная качественная оценка измененности геологической среды орошаемой территории проводилась на основе условных критериев, отражающих степень и направленность изменений отдельных показателей гидрогеологических и инженерно-геологических условий, развития и значимости инженерно-геологических процессов и явлений. По степени измененности на карте выделены сильно, средне, слабо и практически неизмененные территории, обозначенные сочетанием вертикальной и горизонтальной штриховки.

К сильноизмененным отнесены территории, требующие специальных мероприятий по улучшению геологической среды, с различной степенью измененности гидрогеологических и инженерно-геологических компонентов, отрицательно сказавшихся на мелиорации орошаемых площадей, с интенсивно проявленными инженерно-геологическими процессами и явлениями. Среднеизмененные территории требуют специальных мероприятий по улучшению и предупреждению ухудшения геологической среды. Это территории с незначительными изменениями гидрогеологических и инженерно-геологических компонентов, имеющими тенденцию к серьезным последствиям, с локальными незначительными проявлениями инженерно-геологических процессов и явлений. Слабоизмененные не требуют мероприя­тий по улучшению и предупреждению ухудшения геологической среды. К ним относятся территории с незначительными изменениями гидрогеологических и инженерно-геологических компонентов, с единичными проявлениями инженерно-геологических процессов и явлений, не влияющих на нормальную эксплуатацию земель. Практически неизмененные — не подверженные орошению территории, где изменения компонентов геологической среды незначительны или совсем не наблюдаются.

На оригинале карты отражается также интенсивность проявления изменений, которая выявляется по среднегодовой величине подъема уровня грунтовых вод и относительным изменением инженерно-геологических компонентов, с выделением интенсивно изменяющихся, слабоизменяющихся и стабилизированных районов. Интенсивно изменяющиеся территории имеют постоянный среднегодовой подъем уровня грунтовых вод 3–2 м/год, характеризуются сильно и среднеизмененными инженерно-геологическими компонентами. Слабоизменяющимся территориям соответствуют среднегодовой подъем уровня грунтовых вод 2–0,5 м/год, слабоизмененные инженерно-геологические компоненты. Стабилизированным территориям соответствует установившийся режим грунтовых вод, слабоизмененные и неизмененные инженерно-геологические компоненты.

На карте выделены также элементы техногенной нагрузки в виде староорошаемых и новоорошаемых зон, каналов, коллекторов.

В опубликованном позднее А. Н. Инамовым (1989) автореферате диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук представлена обновленная и доработанная легенда карты изменения геологической среды территории под действием орошения на период 1965–1985 гг. Степень изменения и интенсивность развития геологических процессов увязываются с инженерно-геологическим потенциалом орошаемой территории и его полуколичественной оценкой в баллах.

Карта содержит информацию о строении геологической среды, об инженерно-хозяйственной нагрузке и об изменениях геологической среды. Анализ строения геологической среды проводился более детально на основе выполненной ранее ее типизации. По однородности геоморфологического и геолого-литологического строения, гидрогеологическим условиям (дренированности и условиям залегания грунтовых вод), фильтрационного строения зоны аэрации и засоленности грунтов на карте выделено 15 различных типов строения геологической среды, которые определяют пространственную приуроченность антропогенных изменений. Инженерно-хозяйственное воздействие на карте подразделено на два типа — площадное и концентрированное воздействие. К первому отнесены оросительные мелиорации. Выделены три зоны по длительности эксплуатации орошаемых земель — старого, нового и перспективного орошения. Староорошаемые земли, освоенные до 1973 г., эксплуатируются более 50–100 лет, занимают около 1/3 части исследованной территории. Новоорошаемые земли введены в эксплуатацию после 1973 г., распространены в южной и юго-восточной частях исследуемой территории. Остальная часть относится к площади перспективного орошения.

В качестве факторов концентрированного воздействия показаны Каршинский и Ульяновский каналы, южный коллектор и его ветки, а также Талимарджакское водохранилище. В экспликации к карте (рис. 119) дается характеристика каждого выделенного на карте типа строения геологиче­ской среды, приводится типовой геолого-литологический разрез (колонка) и описание слагающих его пород, их состава и мощности. Типы строения геологической среды ранжированы по степени устойчивости к техногенному воздействию. Запас устойчивости геологической среды к воздействию оросительных мелиораций и ирригационно-мелиоративных систем характеризовался инженерно-геологическим потенциалом. Для каждого выделенного типа геологической среды инженерно-геологический потенциал определялся на основании условной количественной оценки комплекса основных природных факторов (табл. 49): строение грунтовой толщи, энергия рельефа, дренированность, глубина залегания грунтовых вод, влажность, просадочность, водопроницаемость и засоленность грунтов зоны аэрации.

Рис. 119. Экспликация к карте изменения геологической
среды под воздействием орошения центральной части
Каршинской степи (по А. Н. Инамову, 1989)

Таблица 49. Оценка инженерно-геологического потенциала орошаемой территории

Главные факторы, определяющие инженерно-геологиче­ский потенциал	Категории инженерно-геологического потенциала (по среднему баллу)
	высокий (более 2,5)	средний (2,5–1,5)	низкий (менее 1,5)
1	2	3	4
Строение грунтовой толщи	Преобладание литологически однородных (песчаных и грубообломочных)	Двухслойное строение – развитие лессовых и песчаных пород	Многослойное строение – переслаивание лессовых, глинистых и песчаных пород. Однослойное – развитие лессов
Энергия рельефа	Плоская слабонаклонная поверхность (Кэр<0,3)	Слаборасчлененная поверхность (Кэр =0,3÷0,8)	Увалистая, волнистая сильнорасчлененная поверхность (Кэр >0,8)
Дренированность территории	Дренированные: естественно обеспеченным стоком грунтовых вод (депрессионная кривая линейного спада)	Слабодренированные: естественно затрудненный сток грунтовых вод (депрессионная кривая литологического подпора, Кпд=1÷2)	Недренированные, весьма затрудненный сток грунтовых вод (Кпд<2)
Глубина залегания уровня грунтовых вод	Глубокое залегание грунтовых вод (>10м)	Неглубокое залегание грунтовых вод (3÷10м)	Близкое залегание грунтовых вод (<3м)
Влажность грунтов зоны аэрации	Маловлажный (G<0,5)	Влажный (0,5>G<0,8)	Насыщенный (G>0,8)
Просадочность	Непросадочные (ίm<0,15м)	Слабопросадочные (ίm=0,15÷0,5м)	Сильнопросадочные ( ίm>0,5м)
Водопроницаемость грунтов зоны аэрации	Сильнопроницаемые (Кф.ср>5м/сут.)	Проницаемые (Кф.ср=0,5÷5м/сут.)	Слабопроницаемые (Кф ср<0,5м/сут)
Засоленность грунтов зоны аэрации	Незасоленные и слабозасоленные (с плотным остатком легкорастворимых солей до 0,5 %)	Среднезасоленные (с плотным остатком легкорастворимых солей от 0,5 до 1,0 %)	Сильно и очень сильнозасоленные (с плотным остатком легкорастворимых солей более 1,0 %)
Примечания.	Кэр – коэффициент густоты общего эрозионного расчленения; Кпд – испарительно-дренажный коэффициент; Кф.ср — средневзвешенный коэффициент фильтрации; G – коэффициент водонасыщения; ίm – величина суммарной прогнозной просадки.

Каждый природный фактор был ранжирован на три категории с соответствующей оценкой в баллах. По суммарной средней балльной оценке всех факторов определялся инженерно-геологический потенциал территории.

Строение грунтовой толщи характеризуется геофильтрационным строением зоны аэрации; на территории обособлены в основном три фильтрационных типа разреза: 1) однослойный, сложенный лессовыми породами; 2) двухслойный, сложенный лессовыми породами, подстилающимися песчано-гравийными отложениями; 3) многослойный, сложенный переслаивающейся толщей лессовых и песчано-гравийных отложений.

По энергии рельефа территория подразделена на плоскую слабоволнистую поверхность, на слаборасчлененную поверхность и увалистую, волнистую сильно расчлененную поверхность с коэффициентом общего эрозионного расчленения соответственно < 0,3; 0,3–0,8 и > 0,8.

По дренированности территория подразделена на: 1) дренированную с естественно обеспеченным стоком грунтовых вод (депрессионная кривая линейного спада); 2) слабо дренированную с естественно затрудненным стоком грунтовых вод (депрессионная кривая литологического подпора; Кпд = 1÷2; Кпд — испарительно-дренажный коэффициент); 3) недренированную с весьма затрудненным стоком грунтовых вод (Кпд < 2). По глубине залегания грунтовых вод выделяются категории: глубокое залегание (> 10 м), неглубокое (3÷10 м), близкое залегание (< 3 м).

По величине суммарной прогнозной просадки (…m) грунты подразделяются на непросадочные (…m < 0,15 м), слабопросадочные (…m от 0,15 до 0,5 м) и сильнопросадочные (…m > 0,5 м).

Водопроницаемость грунтов зоны аэрации характеризовалась средневзвешенным коэффициентом фильтрации (Кф.ср.) с выделением сильнопроницаемых грунтов (Кф.ср. > 5 м/сут.), проницаемых (Кф.ср. от 0,5 до 5 м/сут.) и слабопроницаемых (Кф.ср < 0,5 м/сут.). По засоленности грунты зоны аэрации разделены на незасоленные и слабозасоленные, среднезасоленные, сильно и очень сильнозасоленные с плотным остатком легкорастворимых солей соответственно до 0,5 %; 0,5–1,0 % и более 1,0 %.

В зависимости от критических, средних и допустимых значений количественных характеристик основных природных факторов им присваивались 1, 2 и 3 балла соответственно. В соответствии со средним количеством баллов выделены территории с низким (менее 1,5 балла), средним (1,5–2,5 балла) и высоким (более 2,5 балла) инженерно-геологическим потенциалом (см. табл. 49). Все типы строения геологической среды с характерными для них значениями инженерно-геологических потенциалов в экспликации пронумерованы арабскими цифрами, которые вынесены на карту. А. Н. Инамов отмечает, что степень измененности геологической среды и интенсивность развития инженерно-геологических процессов увеличивались по мере понижения инженерно-геологиче­ского потенциала.

Наиболее распространенные изменения касались подъема уровня, повышения и понижения минерализации и изменения режима грунтовых вод, изменения вещественного состава и физических свойств грунтов, развития процессов подтопления, засоления, эрозии, просадки. На основе анализа абсолютных величин антропогенных изменений различных компонентов геологической среды и влияния их на современную инженерно-геологическую обстановку были установлены их критические и допустимые значения, в зависимости от которых они дифференцировались на три категории: интенсивные, умеренные и слабые. По преобладанию той или иной категории, на определенных площадях устанавливалась степень изменений геологической среды в целом. Тенденции изменений геологической среды по площади дифференцированы в три группы: 1) практически неизмененные; 2) слабоизмененные с подразделением на площади: а) где преобладают обратимые антропогенные процессы, затухающие или полностью исчезающие и б) где изменения геологической среды стабилизировались и необратимы; 3) сильноизмененные с подразделением на площади: а) где процессы в основном стабилизировались и б) где изменения продолжают нарастать.

Карта показывает, что каждый тип геологической среды характеризуется определенными изменениями с соответствующим набором инженерно-геологических процессов. На основании этих данных в экспликации к карте (см. рис. 119) содержится прогноз дальнейших изменений геологической среды и обоснованы рекомендации по оптимизации мелиоративных мероприятий на перспективу.

Использование метода повторного инженерно-геологического картирования территории воздействия оросительных мелиораций и ирригационно-мелиоративных систем с интервалом в 20 лет дало возможность комплексно отобразить на карте изменения важнейших компонентов геологической среды во взаимодействии с факторами техногенеза, оценить различную степень и направленность этих изменений. Это позволит решать задачи дальнейшего развертывания мелио­ративных мероприятий, в частности в Каршинской степи с учетом границ ее устойчивости. Карта изменений геологической среды может быть использована для обоснования мониторинга, а также программ дальнейших исследований. Практически карта А. Н. Инамова одна из немногих отвечает названию «изменение геологической среды», т. к. построена на основании пространственно-временного анализа техногенных изменений геологической среды.

5.2.4. Крупномасштабные карты

Крупномасштабные карты измененности геологической среды составляются обычно как специальные с анализом изменения под влиянием конкретных объектов определенных компонентов инженерно-геологических условий. Это могут быть водохранилища, разрабатываемые месторождения, городские агломерации, крупные промышленные объекты и т. д. Как правило, в результате воздействия каждого из таких объектов происходит развитие определенных парагенетических ассоциаций геологических процессов, в той или иной степени изменяющих геологическую среду.

В качестве примера ниже рассматриваются карты: Карта изменения инженерно-геологической обстановки в связи с освоением территории Талнахского рудного узла, составленная Л. М. Демидюк и др. (Голодковская, Демидюк, Шаумян, 1983); Схематическая карта изменения свойств геологической среды и расположения наблюдательных створов на Ангренском инженерно-геологическом полигоне, составленная Р. А. Ниязовым (1986); Схема нарушенности геологической среды горными работами, составленная А. С. Зайцевым, Л. П. Грибановой и З. Г. Устиновой (1986).

Карта изменения инженерно-геологической обстановки в связи с освоением территории Талнахского рудного узла масштаба 1:10 000 составлена Л. М. Демидюк и др. под научным руководством Г. А. Голодковской (1974). На карте дана информация трех типов: I — естественные инженерно-геологические условия территории до освоения; ІІ — виды инженерного освоения и ІІІ — связанные с ними инженерно-геологические изменения. Легенда к карте состоит из семи разделов. В первом разделе (рис. 120) содержится характеристика генезиса и возраста первого от поверхности геолого-генетического комплекса пород, которая представлена в виде двухрядной таблицы-матрицы. Ее вертикальные ряды содержат характеристику возраста, горизонтальный ряд — генезис пород. В клетках на пересечении дается геологический индекс пород геолого-генетического комплекса и цвет, которым он отражен на карте.

Рис. 120. Содержание и построение легенды Карты изменения
инженерно-геологической обстановки в связи с освоением
Талнахского рудного узла масштаба 1:10 000
(по Л. М. Демидюк и др., 1983)

Во втором разделе легенды рассмотрен литологический состав пород, который на карте показан редкими условными картографическими знаками черного цвета в пределах контура, ограниченного литологической границей. Отложения, связанные с хозяйственной деятельностью человека, показываются на карте аналогичными знаками оранжевого цвета. Например, базальты, обнаженные карьерами; щебень и глыбы коренных пород в насыпях и отвалах; гравийно-галечные отложения с большим количеством бытовых и строительных отходов и т. д.

В третьем разделе легенды выделены категории участков различной степени инженерно-геологической устойчивости к изменению природных условий, которые на карте отражены преимуще­ственно редкой штриховкой: черной — в поле развития мерзлых пород и красной — в поле развития талых пород. Выделение участков проведено на основании оценки их инженерно-геологического потенциала. По представлению авторов карты, инженерно-геологический потенциал характеризует степень устойчивости природных связей к изменениям, происходящим при освоения. При оценке инженерно-геологического потенциала (ИГП) учитывается состав и свойства пород, их тепловое состояние, температура, льдистость, глубина залегания подземных вод, развитие геологических процессов и явлений. Выделены участки с высоким, средним, низким и очень низким ИГП. В легенде карты выделены следующие категории участков по устойчивости: устойчивые с высоким инженерно-геологическим потенциалом (а — развития мерзлых пород, б — талых); переходные со средним инженерно-геологическим потенциалом; неустойчивые с низким инженерно-геологическим потенциалом; неустойчивые с развитием островной мерзлоты (а — остров талых среди преимущественно мерзлых пород; б — остров мерзлых пород среди преимущественно талых); весьма неустойчивые с очень низким инженерно-геологическим потенциалом развития мерзлых пород.

К устойчивым участкам с высоким инженерно-геологическим потенциалом отнесены водораздельные поверхности, сложенные базальтами, перекрытыми аллювиальными и склоновыми отложениями небольшой (1–5 м) мощности, характеризующиеся незначительной льдистостью и высокими по абсолютным значениям среднегодовыми температурами, глубоким залеганием подмерзлотных вод и пр.

К категории неустойчивых с низким ИГП попадают участки, сложенные мерзлыми, очень льдистыми глинистыми недоуплотненными озерными осадками, имеющими близкую к нулю среднегодовую температуру, что при небольших микроклиматических изменениях на поверхности может привести к протаиванию подземных льдов и значительным просадкам.

В четвертом разделе легенды приводятся все виды хозяйственного освоения, в связи с которыми происходят изменения инженерно-геологических условий: железные и шоссейные дороги, контуры гражданской и промышленной застройки, границы рудных полей, водохранилища, измененное русло р.Талнах, отвалы, карьеры, стволы рудников и т. д. Специальными знаками показаны карьеры глубиной более и менее 20 м; отвалы высотой менее и более 10 м. Застройка отражена суще­ствующая, строящаяся и проектируемая. B пределах застроенных территорий, границы которых на карте даются яркими красками, показываются те изменения, которые произошли за период эксплуатации.

Характер изменения инженерно-геологической обстановки, представленный в пятом разделе легенды, выражается в повышении среднегодовой температуры пород, в контрастном изменении температуры, в понижении среднегодовой температуры; в образовании многолетней мерзлоты. На карте эти изменения отражены частой штриховкой разной конфигурации розового (при повышении температуры) и зеленого (при понижении) цвета. Аналогично показываются изменения теплового состояния пород на отвалах, карьерах, в контуре водохранилищ и водозабора.

Отдельными условными значками показываются участки оттаивания многолетнемерзлых пород вокруг шахтных стволов; загрязнение водоемов. Синей прерывистой линией показывается территория, где наблюдается понижение уровня грунтовых вод в связи с созданием Талнахского водозабора.

В шестом разделе легенды карты приводятся инженерно-геологические процессы и явления, показанные на карте внемасштабными знаками красного цвета (термокарст, бугры пучения, морозное трещинообразование, наледи, пучение столбов, зданий, пучины на дорогах, осадки при оттаивании).

Цифрами и прочими значками показаны изменения мощности многолетнемерзлых пород, мощность снятого слоя пород в карьерах, мощность насыпей и отвалов, изменившаяся граница многолетнемерзлых пород, мосты, дамбы и т. д.

К условным обозначениям карты прилагается таблица с классификацией деформации обследованных зданий (рис. 121). В «шапке» таблицы содержатся графы, характеризующие основные процессы деформаций пород оснований (оттаивание грунтов оснований и пучение); номер актов обследования; природные условия площадки строительства; принцип строительства (без учета теплового состояния; по методу I, продуваемое подполье высотой 1,7 м); схема здания, характер деформаций и в последней графе — оценка причин деформации зданий. Из природных условий площадки строительства охарактеризованы: рельеф, литологический состав пород в основании сооружений, уровень грунтовых вод (в м), температура пород (tcp), глубина промерзания (ε, м), мощность мерзлых пород (М, м). Под «шапкой» (схема здания, характер деформаций) дается рисунок фасада здания, разреза фундамента и основания; затем приводится глубина залегания фундамента (м); удельная нагрузка на основание фундамента (кг/см2); время и условия производства работ (год и сезон); состояние зданий (характер и приуроченность деформаций).

Рис. 121. Характеристика деформаций зданий к Карте изменений
инженерно-геологической обстановки в связи с освоением
Талнахского рудного узла масштаба 1:10 000
(по Л. М. Демидюк и др., 1983)

На специальных врезках, выполненных за рамкой карты, отражено состояние сооружений, построенных на сезонно и многолетнемерзлых горных породах и инженерно-геологические явления в горных выработках. Состояние сооружений отражено через тип сооружений, техническое их состояние, тип фундамента, этажность застройки, принцип строительства, глубину заложения фундамента и номер акта обследования.

Инженерно-геологические явления в оконтуренных горных выработках показаны штриховкой и условными знаками на фоне состава и возраста вскрытых горными выработками горных пород, отраженных на врезках цветом. Выделены участки повышения среднегодовой температуры пород, вывалов горных пород и выбросов газа в шахтах, повышения температуры в горных выработках.

Систематизация на карте обширной информации о природных комплексах с оценкой их устойчивости, степени освоения территории, характера изменения инженерно-геологических условий и активности инженерно-геологических процессов при различных видах строительства позволит обосновать и сделать экономические расчеты мероприятий по сохранению равновесных состояний инженерно-геологических систем при освоении.

Карта изменения свойств геологической среды и расположение наблюдательных створов на Ангренском инженерно-геологическом полигоне, связанных с взаимодействием различных горнорудных и гидротехнических сооружений, составлена Р. А. Ниязовым (1980). На ней (рис. 122) показано Ахангаранское водохранилище (1); плотина (2); Ангренский угольный карьер (3) и Джигиристанский карьер горелых пород (4). Для отвода реки от карьера проведен семикилометровый туннель (5). Ниже карьера действует шахта (6) и станция подземной газификации угля — «Подземгаз» (7). В нижней части склона отсыпаны отвалы высотой до 40–65 м (10). На карте показаны участки формирования крупных оползней (16) в результате эксплуатации шахты и станции подземной газификации, а также образование в зоне их действия мульды сдвижения (17).

Рис. 122. Схематическая карта изменения свойств геологической среды
и расположения наблюдательных створов на Ангренском
инженерно-геологическом полигоне (по Р. А. Ниязову, 1986)

Пояснения к рис. 122. 1 — водохранилище; 2 — плотина; 3 — угольный карьер; 4 — карьер глиежей; 5 — водоотводной туннель; 6 — поле шахты; 7 — станция «Подземгаз»; 8 — контрфорс; 9 — водоотводной канал; 10 — отвалы; 11 — автодороги; 12 — русло реки; 13 — техническая граница карьера Ангренский на конец отработки; 14 — граница депрессионной воронки; 15 — линии наблюдательных створов; 16 — участки развития действующих крупных оползневых процессов; 17 — мульда сдвижения в зоне подземной газификации и шахтной разработки угля; 18 — участки возможного развития новых оползней, обвалов; 19 — зона понижения уровня подземных вод в мел-палеогеновом и юрском водоносных комплексах в результате шахтной и карьерной отработки угля; 20 — зона поднятия уровня подземных вод в мел-палеогеновом водоносном комплексе за счет подземной газификации угля; 21 — зона повышения напора подземных вод в глинистых отложениях коры, за счет отсыпки отвалов; 22 — зона подпора подземных вод в зоне водохранилища; 23 — надвиг; 24 — существующее и измененное направление подземных вод

Техническая граница карьера Ангренский на конец отработки (13) позволила показать границы депрессионной воронки (14) и выделить на карте косой штриховкой с левым уклоном зону понижения уровня подземных вод в мел-палеогеновом и юрском водоносных комплексах в результате шахтной и карьерной обработки угля (19). Наклонной штриховкой с правым уклоном показаны участки поднятия уровня подземных вод в мел-палеогеновом водоносном комплексе за счет подземной газификации угля (20). Редкой вертикальной штриховкой обособлены участки повышения напора подземных вод в глинистых отложениях юры за счет отсыпки отвалов (21). Частой вертикальной штриховкой показаны участки подпора подземных вод в зоне водохранилища (22). Стрелками показаны существующее и измененное направление подземных вод (24). Подробнее см. пояснения к рис. 122.

На основании анализа последствий, произошедших в последние 20–30 лет, и перспективы развития горных работ на Ангренском полигоне на карте выделены пять взаимосвязанных зон, для каждой из которых определены основные задачи изучения возможных изменений свойств геологической среды:

I — зона Ахангаранского водохранилища — изучение подтопления, переработки берегов: крупные оползни, заиление;

ІІ — зона охранного целика между карьером и водохранилищем — изучение воздействия водохранилища на устойчивость восточного борта карьера и воздействие карьера на устойчивость плотины;

ІІІ — зона карьера и прилегающих склонов — изучение изменения гидрогеологических и инженерно-геологических условий в бортах карьеров и ее влияние на устойчивость северного и южного склонов;

ІV — зона Загасан-Атчинского оползня — изучение воздействия шахты, станции «Подземгаз», контрфорса, канала, карьера на устойчивость станции «Породная», концевых сооружений водоотводного туннеля и южного борта карьера;

V — зона отвалов (Нишбашская площадь) — изучение влияния отвалов на изменение свойств геологической среды вне зоны оползня.

Выделение этих зон предполагает режимные наблюдения за изменением свойств геологической среды под влиянием сооружений.

Рассмотренная легенда карты отличается конкретностью содержания. Показанные на карте техногенные изменения увязаны с обусловливающими их развитие конкретными горнорудными и гидротехническими сооружениями; определены основные задачи изучения возможных дальнейших изменений с учетом перспектив развития горных работ.

Карта нарушенности геологической среды горными работами масштаба 1:25 000 в районе деятельности Нижнетагильского горнодобывающего комплекса Среднего Урала, охватывающего разрабатываемые железорудные месторождения Высокогорное, Лебяжинское и Естюнинское, составлена А. С. Зайцевым, Л. П. Грибановой и З. Г. Устиновой (1986). На карте (рис. 123) показаны техногенные объекты в виде шахт и карьеров. Выделены различными видами штриховки зоны, охваченные процессами техногенного разрушения геологической среды. Обособлены сплошной заливкой контуры обрушения при подземной разработке месторождения, скорость продвижения которых достигает местами 20 м/год. Квадратной штриховкой показаны зоны сдвижения горных пород, наклонной выделены зоны изменения физико-механических свойств массивов пород, обу­словленные разгрузкой, вибрационным воздействием, деформациями массивов, осушением, нарушением режима влажности и др. процессов, которые прослеживаются на расстоянии до 1,2–1,5 км от источников возмущения геологической среды — шахт и карьеров. На карте оконтурены территории с интенсивно нарушенным режимом подземных вод; проведены границы интенсивного снижения напоров подземных вод на величину от 25 до 500 м (в центральной части воронок).

Рис. 123. Схема нарушенности геологической среды горными
работами (с элементами прогноза)
(по А. С. Зайцеву, Л. П. Грибановой, З. Г. Устиновой, 1986)

Пояснения к рис. 123. 1 — шахты; 2 — карьеры; 3 — зоны обрушения при подземной разработке месторождения; 4 — зоны сдвижения; 5 — зоны изменения свойств массивов пород (в связи с разгрузкой, осушением, вибрационным воздействием и т. п.); 6 — граница интенсивного снижения напоров подземных вод на величину от 25 до 500 м (в центральной части воронок); 7 — граница территории с интенсивно нарушенным режимом подземных вод; 8 — положение границ зон сдвижения при отработке глубоких горизонтов месторождений (прогноз с заблаговременностью 50 лет); 9 — положение восточной границы зоны изменения свойств массива пород при отработке глубоких горизонтов (прогноз)

Карта содержит элементы прогноза в виде положения границ зон сдвижения при отработке глубоких горизонтов месторождений через 50 лет, положение восточной границы зоны изменения свойств массива пород при отработке глубоких горизонтов.

Такая карта дает представление об интенсивности и распространенности техногенных изменений геологической среды, обусловленных главным образом разгрузкой, осушением массивов и вибрационным воздействием при длительной отработке месторождений, позволяет прогнозировать интенсивность техногенных изменений при отработке новых участков месторождений.

5.3. Карты измененности инженерно-геологических условий аналитические

5.3.1. Обзорные карты

В качестве примера такой карты рассматривается Карта техногенной измененности геологической среды криолитозоны СССР масштаба 1:8 000 000 по состоянию на 1987–1988 гг., составленная А. Б. Чижовым, Ю. В. Ванько и А. Ю. Деревягиным (1990). Так как площадь районов, подлежащих оценке в этом масштабе, составляла не менее 5–7 тыс. км2, то из этого следует, что такие территории обычно представляют собой мозаику участков с разной степенью и характером техногенных изменений геологической среды (ГС). Для получения интегральной оценки были выделены три степени измененности ГС (рис. 124).

Рис. 124. Карта техногенной измененности геологической среды (ГС) криолитозоны
СССР масштаба 1:8 000 000 (по А. Б. Чижову, Ю. В. Ванько, А. Ю. Деревягину, 1990)

Пояснения к рис. 124. 1 — слабая измененность; 2 — умеренная; 3 — сильная; 4 — очень сильная. Границы: 5 — южная граница криолитозоны; 6 — сплошного распространения многолетнемерзлых пород; 7 — районов с различной степенью измененности ГС

Первая — низкая — соответствует фоновому состоянию ГС, сформировавшемуся под влиянием глобальных и региональных техногенных воздействий, распространяющихся в основном через атмосферу. Изменения параметров ГС, таких как среднегодовая температура пород, глубина сезонного промерзания-протаивания, минерализация подземных вод, обратимы и не выходят за пределы естественных колебаний. Поэтому влияние техногенеза на развитие естественных геологических процессов почти отсутствует. Изменение концентраций отдельных ионов и техногенных изотопов в почвенной влаге, подземных льдах и водах не превышает ПДК. Районы, техногенные изменения ГС которых не выходят за указанные пределы, рассматривались как фоновые.

Вторая — средняя степень измененности ГС, по мнению авторов карты, допускает значительные изменения параметров при условии сохранения первоначальной структуры криогенной геологической среды. Изменяются количественные показатели динамики ГС, активируются природные и возникают техногенные процессы. Возможно кратковременное загрязнение почв и подземных вод в количествах, превышающих ПДК. В большинстве своем изменения ГС обратимы.

Третья — высокая степень измененности — соответствует коренному преобразованию ГС, изменению ее структуры и свойств. Это приводит к формированию криосистем с новыми техногенными элементами, такими как талики, водоносные горизонты, искусственные грунты, изменению рельефа, водного и теплового баланса, интенсивному развитию техногенных геологических процессов. Геологическая среда становится частью (подсистемой) природно-технической системы, и ее динамика находится под непосредственным управляющим влиянием хозяйственной деятельности человека. Считается, что изменения ГС носят необратимый характер и, как правило, сопровождаются сильным загрязнением почв и подземных вод.

Поскольку обзорный масштаб карты не позволяет раздельно выделить участки с различной степенью измененности в пределах районов, то за основной критерий оценки взято соотношение площадей с различной степенью измененности ГС внутри выделенного контура, включающего источники техногенных воздействий и ареалы их влияния на ГС. Для этого определяется процентное отношение участков с низкой и высокой степенью измененности ГС (табл. 50). В качестве дополнительных характеристик используются величины масс перемещенных горных пород (тыс. т/км2) и уровень хозяйственного освоения района, с которым коррелируется измененность ГС.

Таблица 50. Характеристика территорий с различной техногенной
измененностью геологической среды

Техногенная измененность ГС территории	Доля участков I и III степени измененности ГС, %		Масса перемещенных пород, тыс. т/км2	Уровень хозяйственного освоения
	I	III
Слабая	>90	<0,01	<5	Низкий
Умеренная	90—50	<1	5—50	Средний
Сильная	50—20	1—5	50—200	Высокий
Очень сильная	<20	>5	>100	Высокий и очень высокий

Территории, техногенная измененность которых оценивается как слабая, на карте не заштрихованы. Нарушения здесь отсутствуют или затрагивает всего несколько процентов площади. Они связаны с начальными видами освоения в виде поисково-разведочных работ, строительства и эксплуатации дорог, населенными пунктами сельского типа и т. п. Территории с умеренной, сильной и очень сильной измененностью ГС обособлены на карте соответственно горизонтальной, вертикальной и смешанной штриховкой. Наибольшим распространением пользуются территории с умеренной измененностью. Районы с очень сильно измененной ГС тяготеют к крупным индустриальным центрам.

Подобные карты помогают оценить количество экологических разрезов-территорий, слабоизмененных человеком, которые имеют такое же большое значение для жизни человеческого общества, как и другие виды природных ресурсов.

Мелкомасштабных карт этого типа нам неизвестно. Поэтому перейдем к описанию карт среднего масштаба.

5.3.2. Среднемасштабные карты

Аналитические среднемасштабные карты измененности инженерно-геологических условий, как правило, являются специальными, анализирующими изменение ГС под влиянием определенного вида строительств. В качестве примера мы рассматриваем: Карту изменения инженерно-геологических условий в связи с хозяйственным освоением территории Североуральского бокситового района, составленную Г. А. Сулакшиной и Л. П. Грибановой (1982); Математико-картографиче­скую модель поля пористости грунтов зоны аэрации на орошаемой территории, разработанную Т. Д. Мирахамедовым (1986).

Карта изменения инженерно-геологических условий в связи с хозяйственным освоением территории Североуральского бокситового района2 составлена Г. А. Сулакшиной и Л. П. Грибановой. В связи со сложными геолого-структурными условиями района, неравномерным обводнением известняков трещинно-карстовыми водами, большими глубинами разработки, которая сопровождается интенсивным шахтным водоотливом, ожидается, что освоение СУБРа приведет к значительным изменениям геологической среды. Составленная авторами карта должна была оценить характер происходящих изменений и дать прогноз направленности дальнейшего развития инженерно геологических процессов.

Оценка таких изменений дана на основе инженерно-геологической типизации территории. Было проведено смешанное инженерно-геологическое районирование для целей наземного строи­тельства на территории СУБРа (табл. 51)

Обособлено 18 инженерно-геологических типов местности. Они выделены по количественным показателям закарстованности пород: 1) коэффициенту линейной закарстованности пород (Кл.з.= lк 100 % / lобщ, где lк — длина карстовых полостей, вскрытых скважинами, lобщ — суммарная длина скважины); 2) вероятность вскрытия карстовых полостей (изменяется от 0 до 0,25). Все выделенные инженерно-геологические типы местности вынесены на карту и обозначены соответст­вующими цифровыми индексами (рис. 125).

Рис. 125. Карта изменения инженерно-геологических условий в связи
с хозяйственным освоением территории Североуральского бокситового района
(по Г. А. Сулакшиной, Л. П. Грибановой, 1982)

Пояснения к рис. 125. 1 — инженерно-геологические типы местности; 2 — устойчивые участки; 3 — условно устойчивые участки; 4 — неустойчивые участки; 5 — весьма неустойчивые участки; 6 — наземное строительство; 7 — шахтное строительство; 8 — дренажные узлы; 9 — водохранилище; 10 — загрязнение водоемов шахтными водами; 11 — карстово-суффозионные воронки; 12 — область развития депрессионной воронки; 13 — границы между инженерно-геологическими типами местности; 14 — границы изучаемого района

На карте отражены следующие наблюдаемые изменения инженерно-геологических условий: область развития депрессионной воронки, которая формируется под влиянием искусственного понижения подземных вод; карстовые и суффозионные воронки, формирующиеся под влиянием снижения уровня подземных вод; области загрязнения водоемов шахтными водами. Обозначены также участки наземного шахтного строительства, дренажные узлы, водохранилища.

Таблица 51. Территориальные единицы инженерно-геологического районирования

Массивы горных пород	Зоны	Инженерно-геологические типы мест­ности
	Характер и количество тек­тонических нарушений на 1 км длины	коэффициент линейной закарстованности, %	вероятность вскрытия кар­стовых полос­тей	индекс типа
Западная часть Шегультанской синклинали, сложенная эффузивными породами силурийского возраста	Средние и мелкие	—	—	1–1
Центральная депрессия Шегультанской синклинали, сложенная терригенными осадочными породами девонского возраста	Средние и мелкие, до 5–7 нарушений	—	—	1–2
Центральная депрессия Шегультанской синклинали, сложенная морскими осадочными породами девонского возраста	Крупные, средние и мелкие, до 14 нарушений Крупные, средние и мелкие, до 17 нарушений Средние и мелкие, до 4—7 нарушений	До 0,5 До 1,0 До 1,7 До 1,5 До 0,5 До 0,8 До 1,7 До 3,1 До 0,39 До 0,7	0–0,14 0,3–0,4 0,6–0,8 0,4–0,6 0–0,14 0,14–0,25 0,3–0,4 0,8–1,0 0–0,14 0,14–0,25	1–3 1–4 1–5 1–12 1–9 1–6 1–7 1–8 1–10 1–11
Центральная депрессия Шегультанской синклинали, сложенная эффузивными породами силурийского возраста	Крупные, средние, мелкие	—	—	1–13
Богословское антиклинальное поднятие, сложенное эффузивными породами силурийского возраста	Средние и мелкие	—	—	1–16
Вагранская синклиналь, сложенная морскими осадочными породами девонского возраста	Средние и мелкие, до 5 нарушений	До 0,5	0–0,14	1–17
Вагранская синклиналь, сложенная терригенно-осадочными породами девон­ского возраста	Средние и мелкие	—	—	1–18
Крутоловско-Коноваловский тектонический надвиг, представляющий область дробления девонских осадочных и силурийских эффузивных пород ниже поверхности сместителя до глубины 1500 м	—	До 1,5 До 0,5	0,14–0,18 0–0,14	1–14 1–15

Примечание. Уровень подземных вод на территории СУБРа снижен в результате искусственного водопонижения.

По общности изменения количественных характеристик закарстованности инженерно-геологические типы местности сгруппированы в четыре категории участков, различных по степени устойчивости в результате их освоения (табл. 52). Выделены весьма неустойчивые, неустойчивые, условно устойчивые и устойчивые участки. В качестве основных критериев выделения таких участков приняты количественные показатели подземной и поверхностной закарстованности известняков. Авторы карты рекомендуют выделять участки на основании количества воронок, возникших за 1 год на 1 км2 территории, а также использовать модуль поверхностной закарстованности (количество карстовых форм на 1 км2), коэффициент площадной закарстованности, а также коэффициент линейной закарстованности и вероятность вскрытия карстовых полостей горными выработками.

Таблица 52. Критерии выделения участков различной степени устойчивости территории

Степень устойчивости	Инженерно- геологические типы местности	Подземная закарстованность		Поверхностная закарстованность
		коэффициент линейной закарстованности, %	вероятность вскрытия карстовых полостей горными выработками	модуль поверхностной закарстованности, к. ф. на 1 км2	коэффициент площадной закарстованности	прирост карстовых форм за 1 год на 1 км2
Весьма неустойчивые	1–4, 1–5, 1–8, 1–7, 1–14, 1–12	До 3,1	0,2–1,0	50–100 >100	0,5–1,0	>1
Неустойчивые	1–6, 1–11, 1–15	До 0,8	0,01–0,25	5–50	0,1–0,5	0,1–0,5
Условно устойчивые	1–3, 1–9, 1–10, 1–17	До 0,5	0–0,14	До 5	0,01–0,1	0,01–0,05
Устойчивые	1–1, 1–2, 1–13, 1–16, 1–18	0	0	0	0	0

Собранный материал позволил авторам карты сформулировать прогноз дальнейшего развития инженерно-геологических условий территории СУБРа в результате ее хозяйственного освоения (табл. 53). Для участков разной степени устойчивости анализируется возможность прорывов карстовых вод и заполнителя карстовых полостей в горные выработки, возможность проявления горных ударов, развития поверхностной закарстованности, развития заболоченности территории.

Таблица 53. Прогнозная направленность дальнейшего развития
инженерно-геологических условий территории СУБРа

Инженерно- геологические типы местности	Направленность дальнейшего развития инженерно-геологических условий
	Вероятность вскрытия карстовых полостей горными выработками	Прорывы карстовых вод и заполнителя карстовых полостей в горные выработки	Проявление горных ударов	Развитие поверхностной закарстованности пород	Развитие заболоченности территории
1–3, 1–9, 1–10, 1–15, 1–17 1–6, 1–11, 1–14 1–4, 1–7, 1–12 1–5, 1–8	0–0,14 0,14–0,25 0,3–0,4 0,4–0,6 0,6–1,0	Возможны с 50 м при вскрытии выработками отдельных карстовых полостей ниже сниженного уровня подземных вод	Возможны с глубины 350 м в приконтактной зоне известняков с бокситами	Увеличение поверхностной закарстованности известняков в зоне развития депрессионной во­ронки подземных вод	Осушение заболоченных территорий в зоне развития депрессионной воронки подземных вод
1–2 1–18	0	2		—	Возможно дальнейшее заболачивание территории
1–1 1–13 1–16	–	—	1. В туфах порфиритов с глубины 700–800 м 2. В порфиритах с глубины 900–1000 м 3. На контактах разновидностей горных пород	— — —	То же То же То же

Составленная Г. А. Сулакшиной и Л. П. Грибановой карта позволяет выбирать оптимальные варианты размещения горных выработок и рациональные способы отработки полезного ископаемого, использовать содержащийся на карте и в приложениях к ней материал для прогноза развития инженерно-геологических условий на территории районов, аналогичных СУБРу в инженерно-геологическом отношении.

Т. Д. Мирахамедовым (1986) построена на орошаемую территорию специальная аналитическая математико-картографическая модель поля пористости грунтов зоны аэрации по состоянию на 1965 и 1981 гг. (рис. 126). Модель построена в изолиниях с применением методов статистического анализа и математико-картографического моделирования на ЭВМ. В частности был применен метод модельной автокорреляционной функции (МАКФ) — один из методов моделирования геологических полей в условиях нерегулярной сети опробования.

Рис. 126. Математико-картографическая модель поля
пористости грунтов зоны аэрации по состоянию на 1965 г.
(а) и 1981 г. (б) (по Т. Д. Мирахамедову, 1986)

Пояснения к рис. 126. 1 — изолинии значений пористости; 2 — экспериментальная точка, в числителе — номер, в знаменателе — значение пористости; 3 — главные направления изменчивости содержания песчаной фракции; 4 — граница орошаемой территории по состоянию на 1965 г.; 5 — границы изозон; 6 — границы морфогенетических типов рельефа; 7 — засоление; 8 — заболачивание; 9 — увалисто-холмистые возвышенности, сложенные породами верхнего плиоцена, палеогена и верхнего мела; 10 — сильно расчлененные увалистые возвышенности, сложенные породами нижнего и среднего плиоцена (тэндырчинская и гузарская свиты) и азкомарского комплекса, сверху прикрыты элювиальными и делювиальными отложениями; 11 — пролювиальная, волнистая, сильно расчлененная равнина, сложенная отложениями карнабского комплекса; 12 — пролювиальная плоская равнина, сложенная отложениями шоркудукского комплекса; 13 — пролювиальная волнистая равнина, сложенная отложениями неразделенного карнабского комплекса; 14 — пролювиальная слабоволнистая равнина, сложенная отложениями сукайтинского комплекса; 15 — аллювиально-пролювиальная плоская равнина, сложенная отложениями сукайтинского комплекса; 16 — пролювиально-аллювиальная, плоско-холмистая равнина низовьев дельты Кашкадарьи, сложенная отложениями сукайтинского комплекса; 17 — аллювиальная плоская равнина современной дельты Кашкадарьи, сложенная отложениями амударьинского комплекса; 18 — аллювиально-пролювиальная равнина, сложенная отложениями амударьинского комплекса; 19 — аллювиально-пролювиальная равнина крупных вытянутых понижений амударьинского комплекса; 20 — волнистая равнина, сложенная отложениями карнабского и сукайтинского комплексов, покрытых эоловыми накоплениями в виде грядово-бугристых песков; 21 — слабоволнистая равнина, сложенная отложениями амударьинского и сукайтинского комплексов, покрытых эоловыми накоплениями в виде бархано-бугристых песков

На картах представлены изолинии значений пористости с шагом между ними 0,5 % на длительно орошаемую территорию по состоянию на 1965 и 1981 гг. Вынесены экспериментальные точки опробования, с указанием в числителе дроби номера точки, в знаменателе — значения пористости. Средняя глубина точек опробования для осуществления взвешивания значений пористости равна 2–10 м. На карте стрелками показаны главные направления уменьшения содержания песчаной фракции. Проведена граница орошаемой территории по состоянию на 1965 г., показаны участки засоления и заболачивания. Вся эта информация дается на фоне районирования территории по морфологическим типам рельефа, которые на карте обособлены границами и обозначены сочетанием буквенных и цифровых индексов, расшифровка которых приводится в легенде.

Полученная модель в изолиниях позволила автору наглядно изобразить повышение данного показателя свойств грунта, заданного численными значениями в точках некоторой области. Она позволила выявить, количественно оценить и охарактеризовать закономерности пространственной и временной изменчивости этого показателя в результате орошения территории.

Аналогичные модели были составлены для гранулометрического состава, числа пластичности, пористости и естественной влажности так же по состоянию на 1965 и 1981 гг.

Внедрение ЭВМ в практику инженерно-геологического картографирования позволяет облегчить трудоемкий процесс составления подобных карт вручную, повышает их точность, помогает избежать субъективных ошибок.

5.3.3. Крупномасштабные карты

Среди крупномасштабных аналитических карт изменения геологической среды преобладают карты, составленные в масштабе 1:10 000. Они создаются обычно на ограниченные по размеру территории в пределах зоны влияния строящегося или уже функционирующего инженерного сооружения или комплекса сооружений для выявления изменения какого-то конкретного компонента геологической среды. Это может быть изменение уровня грунтовых вод, состава и состоя­ния пород и т. д. Для отражения этого изменения на карте широко используются изолинии или изогипсы, показывающие изменение величины выбранного показателя в пределах площадки на разные временные отрезки.

Например, на Карте гидроизогипс на территорию строительства крупного объекта в Пермской области, построенной Н. Г. Максимовичем и К. А. Горбуновой (1989), показано положение уровня грунтовых вод для двух периодов: 1976 г. — по данным режимных наблюдений ВерхнекамТИСИЗа и 1986 г. — по данным замеров уровня воды сотрудниками Естественно-научного института Пермского университета. На карте видно, что почти повсеместно на площадке произошел подъем на 0,5–1,5 м уровня грунтовых вод в процессе строительства и наблюдаются локальные изменения в направлении движения грунтовых вод (рис. 127).

Рис. 127. Схематическая карта гидроизогипс
(по Н. Г. Максимовичу, К. А. Горбуновой, 1989)

1 — на 1976 г., 2 — на 1986 г., 3 — скважины, 4 — линии разреза

Л. С. Гарагуля, Г. И. Гордеева и Л. Н. Хрусталев (1997) составили Карту динамики верхней границы вечномерзлых грунтов на территории промышленной площадки шахты 18 комбината «Воркутауголь». На ней нанесены все сооружения шахтного комплекса и проведены изолинии понижения верхней границы многолетнемерзлых грунтов за 11 лет эксплуатации этих сооружений с шагом в 5 м (рис. 128). Штриховкой разного типа выделены участки, в пределах которых верхняя граница мерзлых грунтов опустилась свыше 10 м; 5–10 м и 0–5 м. Информация, представленная на карте, подтверждает выводы авторов карты о том, что на застроенных территориях повышаются среднегодовые температуры пород на 1–2°, влияние этого изменения распространяется вглубь и выходит за пределы фундаментов сооружений, в результате чего кровля мерзлых пород опускается в зависимости от возраста и вида застройки на 2–10 м и более. Они позволяют проанализировать и оценить динамику этого процесса во времени.

Л. П. Грибанова, В. В. Бабак, А. С. Зайцев и др. (1987) составили Карту зоны влияния свалки на геологическую среду в детальном масштабе. Объект исследования представляет собой крупный типовой полигон складирования промышленных (шлак, древесная стружка, резина, бумага, вата, фольга и др.) и бытовых отходов, который непрерывно эксплуатируется в течение 20 лет. Отходы заполнили бывший песчаный карьер на высокой террасе реки и образовали насыпь высотой до 7 м на площади более 50 га с мощностью слоя складированных отходов от первых метров до 25 м. Авторы провели анализ влияния отходов свалки на компоненты ландшафтов геологической среды.

Рис. 128. Карта динамики верхней границы вечномерзлых
грунтов на территории промышленной площадки шахты
18 комбината «Воркутауголь»
(по Л. С. Гарагуле, Г. И. Гордеевой, Л. Н. Хрусталеву, 1997)

Пояснения к рис. 128. 1 — сооружения шахтного комплекса (в порядке возрастания номера): надшахтное здание вспомогательного ствола, шахтное здание главного ствола, здание подъемной машины главного ствола, котельная, насосная станция, электростанция, административно-бытовой комбинат, вентилятор, склад; 2 — паропровод, водопровод; 3 — канализация; 4 — изолиния понижения верхней границы вечномерзлых грунтов за 11 лет эксплуатации сооружений шахтного комплекса; 5 — участки, в пределах которых верхняя граница мерзлых грунтов опустилась свыше 10 м, 6 — от 5 до 10 м; 7 — от 0 до 5 м

На карте (рис. 129) проведено районирование с выделением ландшафтов поймы, террас и водоразделов, среди которых выделены природно-территориальные комплексы (ПТК), показанные на карте разного типа крапом и обозначенные цифровыми индексами. Среди ландшафтов поймы обособлены: 1) природно-территориальный комплекс (ПТК) прирусловой и центральной частей поймы; 2) ПТК комплексных, переувлажненных частей поймы; 3) ПТК замкнутых понижений поймы. Среди ландшафтов террас выделены: 4) ПТК выровненных участков террас; 5) ПТК склоновых участков террас (распаханных); 6) ПТК склоновых участков террас под лесной растительностью; 7) ПТК шлейфов склонов; 8) овраги и балки; 9) ПТК орошаемых участков террас; 10) антропогенный ПТК эксплуатируемой свалки; 11) антропогенный ПТК рекультивированной свалки. Среди ландшафтов водоразделов выделены: 12) ПТК выровненных водораздельных участков; 13) ПТК слабопокатых склонов водоразделов; 14) ПТК пониженных участков водоразделов. Разными типами границ на карте обособлены выделенные ландшафты (15) и ПТК (16).

Рис. 129. Карта-схема зоны влияния свалки на геологическую среду
(по Л. П. Грибановой, В. В. Бабак,
А. С. Зайцеву и др., 1987). Усл. обозначения см. в тексте

Далее на карте показывается характер загрязнения различных компонентов ландшафта и геологической среды, связанный с разнообразными механизмами процессов переноса и особенностями строения данного участка. Границей обособлена зона активного загрязнения ландшафтов (17). Показаны зоны распространения гнилостного запаха (18), выделена зона загрязнения грунтовых вод (19), зоны интенсивного загрязнения поверхностных вод (20) и участок реки, загрязненный стоками (21).

Карта не содержит количественных показателей загрязнения, поскольку они вынесены на отдельные аналитические карты. Но она наглядно показывает радиус зоны загрязнения различных компонентов геологической среды. Такая карта может способствовать наиболее экологически обоснованному выбору мест размещения отходов и назначения зон санитарной охраны.

К инженерно-геологическим картам измененности геологической среды можно отнести картограммы распределения содержания серы и ее форм в почвах в результате деятельности Астраханского газоперерабатывающего комплекса и Медногорского медно-серного комбината, составленные Н. Б. Валитовым и Т. А. Шишковой (1998).

Картограммы, аналогичные представленной на рис.130, составлены отдельно для каждого компонента (общая сера, сульфатная и органическая ее формы) и для разных периодов опробования. Отбор проб производился из пахотного слоя на глубину 25–30 см стандартным методом по профилям на расстоянии от 1 до 3,0 км от серовыбрасывающего предприятия, из одних и тех же точек, в одно и то же время года в период с 1991 по 1993 г.

Рис. 130. Картограммы распределения общей серы (а) в почвах в районе
деятельности Астраханского газоперерабатыващего комплекса (АГПК)
по данным 1991 г. (по Н. Б. Валитову и Т. А. Шишковой, 1998)

Пояснения к рис. 130. а — содержание общей серы, мг/кг: 1 — до 200, 2 — 200–400, 3 — 400–600, 4 — 600–1000, 5 — более 1000, 6 — точки отбора проб

По данным каждого года для каждого загрязняющего компонента составлялась своя картограмма его распределения. Выделялись пять категорий содержания в мг/кг: 1) до 200; 2) 200–400; 3) 400–600; 4) 600–1000; 5) более 1000 с оконтуриванием соответствующих полей.

На втором этапе составлялись картограммы уровней загрязненности почв для каждого компонента также по годам. На них оконтуривалась территория, где уровень загрязнения соответствовал естественному фону, и выделялась пойма с низкой, средней и высокой степенью загрязнения данным компонентом.

Такие картограммы позволяют оценить масштабы накопления серы и ее форм в почвах в районе деятельности предприятий и определить тенденцию этого процесса во времени.

---