Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. История географического изучения и методика исследования 9
1.1. История географического изучения 9
1.2. Методика исследований 12
ГЛАВА 2. Особенности физико-географических условий 19
2.1. Литолого-геологическое строение 19
2.2. Рельеф 36
2.3. Климатические условия 52
2.4. Грунтовые воды 67
2.5. Почвенный и растительный покров 70
2.5.1. Почвенный покров 70
2.5.2. Растительный покров 73
ГЛАВА 3. Современные физико-географические процессы 79
3.1. Дефляция песков 79
3.2. Движение барханных форм 92
3.3. Естественное зарастание песков 96
3.4. Процессы затопления и водной эрозии 101
3.5. Взаимосвязь физико-географических процессов и инженерных сооружений 106
ГЛАВА 4. Вопросы промышленного освоения
4.1. Особенности размещения и защиты инженерных сооружений
4.1.1. Существующие методы защиты III
4.1.2. Прокладка и защита трубопроводов 117
4.1.3. Прокладка и защита промысловых автодорог 123
4.1.4. Размещение и защита промышленных площадок 131
4.2. Районирование по условиям промышленного освоения 139
4.3. Экономическая эффективность рекомендаций . 152
Выводы 157
Практические рекомендации 159
Литература 162
Приложение 177
- История географического изучения
- Литолого-геологическое строение
- Дефляция песков
- Особенности размещения и защиты инженерных сооружений
Введение к работе
Взаимодействие общества и природной среды - мощный, бесконечно многосторонний, исторически развивающийся процесс,изучение которого приобретает в современных условиях научно-технического прогресса огромное значение. Следует подчеркнуть, что только при социализме создаются необходимые материальные и социальные предпосылки для ликвидации существующих и предотвращения новых отрицательных результатов воздействия человека на природную среду. Однако сами по себе эти предпосылки недостаточны. Необходимо знать, что и как предстоит сделать, чтобы в полной мере использовать их и с наименьшими затратами сил, средств и времени добиться ожидаемого эффекта (Преображенский B.C. и др., 1978). В связи с этим оптимизация взаимоотношений между обществом и природной средой должна осуществляться на основе прочной научной теории, в разработке которой особая роль принадлежит современной географии (Герасимов И.П., 1976; Исаченко А.Г., 1980).
Открытие и разработка крупных газовых и нефтяных месторождений в Каракумах повлекли интенсивное промышленное строительство. Особенно в восточной части Низменных Каракумов, где в настоящее время проектируется и ведется строительство крупных газовых комплексов.
Опыт промышленного освоения песчаных пустынь Каракумов показал, что для выбора наиболее благоприятных условий взаимодействия довольно неустойчивого и очень чувствительного к техническим нагрузкам природного комплекса пустынь и инженерных сооружений газодобывающей промышленности, необходимо проведение детальных прикладных инженерно-географических исследований. В этой связи актуальность работы обуславливается необходимостью проведения специальных прикладных инженерно-географических исследований для обеспечения промышленного строительства практическими рекомендациями по рациональному размещению, технологии ведения строительных работ и защите инженерных сооружений от негативных природных процессов.
Цель работы. Провести физико-географические исследования для обоснования промышленного освоения восточной части Низменных Каракумов. Кроме того, в данной работе ставится и решается задача, показать возможность и целесообразность проведения оперативных прикладных инженерно-географических исследований для обоснования практических решений наиболее гармоничного взаимодействия системы "Природный комплекс - Техническое сооружение".Поставленные цели потребовали решения следующих задач:
Анализ основных природных факторов и процессов, влияющих на условия размещения и защиты инженерных сооружений на примере восточной части Низменных Каракумов.
На этой оснівє произвести оценку условий размещения и защиты инженерных сооружений от неблагоприятных природных процессов.
Разработать практические рекомендации по рациональному размещению, ведению строительных работ и защите инженерных сооружений .
Произвести районирование исследуемой территории по условиям промышленного освоения.
Границы исследуемого района. Изучаемый район находится в пределах восточной части Низменных Каракумов и имеет, в основном, четкие природные границы. На севере он отчленяется уступом от
Заунгуэских Каракумов; на востоке граница проходит по орошаемым землям и частично по долине Амударьи;западная граница также проведена по контакту орошаемых земель с песками. За восточные и юго-восточные границы принята условная граница Низменных Каракумов - линия железной дороги. Площадь песков в пределах выделен -ных границ составляет 39,6 тыс. км*.
В политико-административном отношении изучаемая территория входит в состав Марийского, Байрамалийского и Каракумского районов Марыйской области, а также Чарджоуского и Дейнауского районов Чарджоуской области. Экономическое развитие данных районов обусловило формирование Мургабского и Среднеамударьинского территориально-производственных комплексов (Ораев Н.О., 1976).
Согласно схеме физико-географического районирования Туркменской ССР (Бабушкин Л.Н., КогайН.А., T97I) район входит в состав Низменно-Каракумского и Мургабо-Тедженского округов равнинной подпровинции Туранской физико-географической провинции и охватывает полностью или частично Марыйский, Репетекский и При-амударьинский физико-географические районы.
Научная новизна работы. Произведен анализ основных природ -ных факторов и процессов восточной части Низменных Каракумов с точки зрения инженерного освоения, даны их практическая характеристика и картографирование. Выявлены и проанализированы ведущие природные процессы, определяющие условия и сложность промышленного освоения. Произведено районирование по условиям промышленного освоения. Разработаны практические рекомендации по размещению , строительству и защите инженерных сооружений.
Показаны возможность и целесообразность проведения оперативных прикладных инженерно-географических исследований для про- ектирования строительства технических систем газодобывающей промышленности.
Практическое значение работы. Практическое использование работы может осуществляться как путем включения разработанных практических рекомендаций в проект строительства технических систем газодобывающей промышленности, так и использованием опыта и методики работ для проведения оперативных инженерно-географических исследований в условиях песчаных пустынь.
Практическая реализация работы. Результаты работы использованы проектными институтами Т.Ф."ВНИИГаз"и Министерством строительства и эксплуатации автомобильных дорог Туркменской ССР для обоснования проекта газовых комплексов Уч-Аджи и Малай, а также автомобильной дороги Репетек - Малай. Стадия использования - рабочие чертежи. Ежегодный экономический эффект от внедрения рекомендаций - 84,3 тыс. руб.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседаниях технического совета Чарджоуского нефтеперерабатывающего завода (Нефтезаводск, 1981), научно-технического совета Т.Ф."ВНИИ-Газ" (Ашхабад, 1982), республиканской конференции молодых ученых (Ашхабад, 1983), конференциях молодых ученых АН ТССР и Института пустынь АН ТССР (Ашхабад, 1983), третьей научно-практической конференции ТуркменНТО и НГП им. академика И.М. Губкина и ТФ "ВНИИГаз" (Ашхабад, 1983).
Структура и объем работы. Работа состоит и з введения , 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Объем работы 134 стр. машинописного текста, 4 таблицы, 36 рисунков. Список литературы содержит 145 названий. Приложение состоит из 20 таблиц.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность зав. лабораторией прикладной географии, к.г.н. В.П. Чередниченко за помощь и поддержку в период подготовки и написания работы.
История географического изучения
Со второй половины XIX века началось более планомерное изучение Низменных Каракумов. В ранние исследования наиболее весомый вклад внес инженер В.А. Обручев, приглашенный в Туркестан в связи со строительством Закаспийской железной дороги. Изучение природы Каракумов позволило ему научно обосновать гипотезу и х аллювиального происхождения. В.А. Обручев заметил, что на образование барханных песков, помимо климатических факторов, большое влияние оказывают выпас скота, земляные работы на железнодорожной линии, а также роющая деятельность сусликов. Кроме того, на основе изучения закономерностей движения барханных форм им впервые были разработаны оригинальные методы защиты железной дороги от песчаных заносов (Обручев В.А., 1890).
Крупным событием в истории изучения района стало создание в 1912 г. Русским географическим обществом Репетекской песчано-пус-тынной станции. Исследования ландшафтов песчаной пустыни в Восточных Каракумах связаны с именем В.А. Дубянского. Им положено начало систематического изучения эолового рельефа, особенностей его динамики и растительности. Однако позднее ученые-пуетыноведы выявили несостоятельность его теории о замкнутом цикле естественного зарастания песков, согласно которой материнские пески Средней Азии заканчивают свое развитие самопотуханием, превращаясь в пространство с песчаной почвой. Более углубленные инструментальные наблюдения за динамикой барханных песков в районе Репетека проведены Б.П. Орловым (1938).
СВ. Попов и О.И. Ясницкая (1931) исследовали северо-восточную часть Низменных Каракумов с целью определения запасов черного саксаула. Попутно с этим ими веделены и описаны следующие геоморфологические районы: I - останцово-грядовые пески, 2 -репетекские гряды, 3 - барханные пески, 4 - внутренняя барханная область (подразумевается песчаный массив Джилликумы).
П.С. Макеев (1932, 193?) выделяет пять геоморфологических районов: I - мелкогрядовый без такыров, 2 - подвижные пески в грядах, 3 - подвижные пески в мелких барханах, 4 - подвижные пески с крупными куэстовыми буграми, 5 - район восточной впадины. Районирование производилось по морфологическому признаку. Кроме того, в данной работе впервые появляется термин мелкогрядовые пески.
Большим этапом в истории изучения природы как Каракумов в целом, так их восточной части явились исследования М.П. Петрова (1946, 1950, 1952), В.Н. Кунина (1955, 1980), СЮ. Геллера (1937, 1958), А.В. Сидоренко (1953, 1955), Б.А. Федоровича (1948, I960, 1960а). Этими выдающимися исследователями-пустыноведами разработаны фундаментальные вопросы происхождения и развития эолового рельефа, особенностей физико-географических процессов, геологических и ряд других. Их работы и в настоящее время не потеряли своей научной и практической ценности.
Литолого-геологическое строение
В формировании ландшафтов восточной части Низменных Каракумов одна из ведущих ролей принадлежит литогенной основе. Особенно в большой зависимости от нее находятся генезис, морфография и морфометрия эолового рельефа. Кроме того, при промышленном освоении чрезвычайно важное значение имеют данные о литологическом составе грунтов, характеризующих их инженерные свойства. Все это определяет необходимость изучения литолого-геологического строения. В данном разделе рассматриваются лишь выходящие на дневную поверхность отложения.
Наиболее древними в исследуемом районе являются отложения заунгузской свиты, выходы которой отмечаются в районе Уч-Аджи и северо-восточной части региона.
В районе Уч-Аджи заунгузская свита залегает на отложениях карагауданской свиты. Выделяются четыре толщи, общей мощностью до 250 м. Наибольший интерес для нас представляют отложения четвертой толщи, которая составлена глинисто-песчаными образованиями, состоящими из серого песка с глинистыми гальками и прослоями буроватой глины и алевролита. В кровле толщи, там, где она выходит на дневную поверхность, отмечается скопление в песчанистом материале высыпок известковистых журавчиков. Максимальная мощность четвертой толщи достигает 96,0 м. В своде Учаджинского выступа она составляет всего лишь 22,0 м за счет размыва в четвертичное время.
В отложениях заунгузской свиты Уч-Аджи в прослоях крупнозернистых песков встречается галька метаморфических и изверженных пород. Петрографический анализ показал, что данный материал аллювиального происхождения был принесен с северных дуг Алтайской горной системы (Сидоренко А.В., 195-3; 1955).
В северо-восточной части района отложения заунгузской свиты встречаются в виде останцов, иногда довольно значительных по размерам. Некоторое представление о литологическом строении дает нижеприводимый разрез, заложенный в районе п. Нефтезаводск. Видимая мощность разреза - 3,5 - 4,0 м.
0,0 - 1,5 м - эоловый желтовато-зеленоватый песок.
1.5 - 2,0 м - сильно уплотненный песок того же цвета со сле дами слоистости. 2,0 - 2,6 м - сильно огипсованная темно-шоколадного цвета глина, сильно выветрелая.
2.6 - 4,0 м - глина светло-шоколадного цвета с пятнами свет ло-зеленого цвета глины.
Глины и песчаник в останцах при разработке экскаватором разбиваются на довольно плотные коенкреции, которые могут быть использованы для создания защитных покрытий при защите промышленных объектов от песчаных заносов и выдувания.
Нижне-среднечетвертичные аллювиальные отложения Амударьи (каракумская свита) занимают основную по площади часть исследуемого региона. На северо-востоке они переслаиваются с верхней частью кызылкумской свиты и покрываются современным аллювием Амударьи, на севере доходят до солончаковых впадин Унгуза. На юге на каракумскую свиту налегают верхнечетвертичные аллювиально-дельтовые отложения Мургаба. Подстилающими породами для свиты служат на юге -верхнеплиоценовые, севере - заунгузские отложения.
Дефляция песков
Среди экзогенных физико-географических процессов, проявляющихся в песчаной пустыне, по значимости особое место занимают процессы дефляции. Под этим термином в данной работе подразумеваются процессы выдувания, переноса и аккумуляции.
Развитие и интенсивность процессов дефляции зависит от ряда причин. Среди них необходимо отметить: климатические условия, в особенности, ветровой режим,строение рельефа и его закрепленность дерново-кустарниковой растительностью.
Песчаные заносы и выдувание оснований инженерных сооружений препятствуют осуществлению хозяйственных мероприятий, приводят к непроизводительным затратам, удлиняют сроки освоения природных ресурсов (Бабаев А.Г., 1973 а). Однако с другой стороны строительство инженерных сооружений в пустынной зоне, обычно, сопровождается интенсивным разрушением больших площадей песков, н е вовлеченных в строительство, что способствует более интенсивному развитию дефляции. Например, только для перемещения буровой вышки создается полоса планировки шириной до 30 м, длиной в несколько десятков километров (рис. 22). В связи с этим в настоящее время возникла сложная проблема, с одной стороны, защиты инженерных сооружений от неблагоприятных процессов дефляции, с другой, всемерной охраны ландшафтов пустынь от вредных последствий, вызываемых строительством и эксплуатацией инженерных сооружений (Бабаев А.Г., Чередниченко В.П., 1974).
Опыт промышленного освоения песчаных пустынь показал, что наиболее важно изучить следующие особенности процессов дефляции: I - "масштабы проявления (выявить площади, устойчивые и неустой-чивые к дефляции); 2 - формы проявления и интенсивность; 3 - характер и направление переноса песка. Кроме вышеперечисленных факторов, немаловажное значение имеет определение глубины развития, т.е. базиса дефляции, имеющего общий и местный уровень. Общий базис дефляции определяется уровнем залегания грунтовых вод, а местный - обычно по наиболее низким отметкам эолового рельефа (наиболее низкие отметки межбарханных и межгрядовых понижений, ячей, котловин и т.д.).
Устойчивость поверхности изучаемого региона против дефляции обуславливается, в основном, двумя факторами - наличием выходов уплотненных пород, практически не поддающихся дефляции и густо -той растительного покрова (главным образом дернового).
На нижне-среднечетвертичной аллювиальной равнине Амударьи площади, практически устойчивые к дефляции, небольшие. К ним можно отнести днища солончаков, выходы плотных пород заунгузской свиты в виде останцов, а также поверхности затопленных участков на востоке равнины. Основная же поверхность является практически неустойчивой к дефляции.
Особенности размещения и защиты инженерных сооружений
Как было сказало в предыдущей главе, инженерное сооружение (ИС) и окружающая среда находятся в тесном взаимодействии и испытывают взаимное влияние. В связи с этим наиболее благоприятными для эксплуатации РІС будут такие условия, которые обеспечивают гармоничное сочетание ведущих природных факторов и технических условий строительства и эксплуатации ИС (Звонкова Т.В., 1970).
Как показала практика, создать максимально благоприятные условия для подобной гармонии можно лишь тогда, когда обеспечение нормальных условий эксплуатации ИС предусмотрено уже на ранних этапах его проектирования и при строительстве. В связи с этим данную задачу необходимо решать в три этапа: I - оптимальное размещение ИС; 2 - организация строительных, главным образом, земляных работ; 3 - устройство защит. Данные этапы тесно взаимосвязаны и только такая последовательность позволяет коренным образом решить проблему защиты ИС от процессов дефляции.
Этап размещения ИС является наиболее важным и преследует цель исключить или ослабить влияние неблагоприятных природных процессов. Вопросы размещения ИС решаются на стадии предпроектных изысканий при технико-экономическом обосновании возможности и экономической целесообразности сооружения данного ИС. Как показывает опыт, для наиболее оптимального размещения ИС необходимо проведение специальных инженерно-географических исследований.
Особое внимание необходимо обратить на организацию земляных работ. Правильно организованные, с учетом особенностей природных условий, подготовительные и земляные работы позволяют в значительной мере сократить объем пескозащитных мероприятий. Кроме того, это способствует максимальному сохранению природного комплекса пустыни в зоне интенсивного промышленного освоения. Создание системы защит является завершающим этапом данного комплекса. Методы и объемы защитных мероприятий вытекают из особенностей природных условий на каждом конкретном участке, а также правильности выполнения работ первых двух этапов.
В данной главе условия размещения и защиты ИС рассматриваются в соответствии с выделенными этапами. Однако прежде чем приступить к изложению, нам бы хотелось кратко охарактеризовать существующие методы защиты КС. По этому вопросу накоплен немалый положительный опыт, изучение которого имеет большое научное и практическое значение.
