Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы исследования экзогенных геологических процессов на берегах водохранилищ 9.
Глава 2. Общая характеристика Братского водохранилища 24.
Глава 3. Методика работ 27.
3.1. Общепринятая методика инженерно-геологических работ для территорий, прилегающих к водохранилищу 28.
3.2. Методика изучения динамики экзогенных геологических процессов 30.
3.3. Применяемые методологические принципы оценки совместно развивающихся процессов и геодинамический мониторинг 36.
Глава 4. Факторы и условия, влияющие на динамику береговой зоны Братского водохранилища 42.
4.1. Климат и криогенные условия 42.
4.2. Геолого-геоморфологические особенности береговой зоны Братского водохранилища 47.
4.3. Тектоника и трещиноватость 74.
4.4. Гидрогеологический фактор 80
4.5. Природно-техногенный фактор 87.
Глава 5. Экзогенные геологические процессы и их взаимодействие 96.
5.1. Выветривание 98.
5.2. Абразия 111.
5.3. Карст 120.
5.4. Оползни ..137.
5.5. Взаимодействие экзогенных геологических процессов на отдельных участках 171.
Заключение 191.
Литература 193.
- Общая характеристика Братского водохранилища
- Применяемые методологические принципы оценки совместно развивающихся процессов и геодинамический мониторинг
- Геолого-геоморфологические особенности береговой зоны Братского водохранилища
- Взаимодействие экзогенных геологических процессов на отдельных участках
Введение к работе
Актуальность работы. Использование природных ресурсов Восточной Сибири, разумное взаимодействие человека с окружающей средой составляет одну из важнейших задач современной геологической науки. Среди основных геоэкологических проблем Приангарского региона большое значение имеет проблема рационального использования и охраны прибрежных территорий водохранилищ каскада Ангарских ГЭС. Особое место среди этих водоемов занимает Братское водохранилище, существующее более тридцати лет. Его создание и эксплуатация привели к нарушению гармонии развития природных процессов и вызвали необратимые изменения геологической среды в прибрежных зонах, где активизация и увеличение интенсивности проявления процессов, их взаимодействие и динамика существенно осложнили инженерно-геологические условия освоения берегов. Развитие абразии, оползней, карста, эрозии в зависимости от природно-техногенных факторов ухудшает общую геоэкологическую ситуацию побережья и наносит значительный ущерб народному хозяйству. При этом возникновение и интенсивное протекание процесса переработки берегов сказывается не только на потерях прибрежных территорий, но и на значительном изменении активности экзогенных геологических процессов (ЭГП), а также их взаимовлиянии и взаимосвязи друг с другом, что в свою очередь, значительно осложняет освоение побережья. В связи с этим определенные оценки взаимодействия различных процессов и явлений представляет собой актуальную научную проблему.
Цель работы и задачи. Цель работы состоит в выявлении взаимодействий оползневых, абразионных, карстово-суффозионных процессов и выветривания горных пород, развивающихся в береговой зоне Братского водохранилища в зависимости от комплекса факторов, влияющих на масштабы и интенсивность их проявления.
Для достижения этой цели основные задачи исследований состояли в следующем.
Установить основные закономерности развития природно-техногенных геосистем береговой зоны Братского водохранилища с уточнением взаимосвязей проявления ведущих процессов.
Продолжить исследования по изучению динамики оползней, абразии и других процессов, на существующей сети геодинамических стационаров, дополнив ее новыми участками с набором различных взаимодействующих процессов.
Проанализировать результаты натурных наблюдений за динамикой экзогенных геологических процессов в предыдущие годы и создать базу данных по изучению оползневых деформаций в береговой зоне водохранилищ.
Уточнить методику комплексной оценки взаимосвязанных экзогенных геологических процессов, развивающихся в пределах природно-техногенных геосистем и произвести построение картографических моделей ключевых участков.
Научная новизна выполненной работы определяется следующими положениями:
Впервые на Братском водохранилище проведено комплексное изучение совместно развивающихся экзогенных геологических процессов в береговой зоне. Получены их качественные и полуколичественные взаимосвязи в зависимости от множества
5 берегоформирующих факторов. Ряд ключевых участков береговой зоны рассматривается как природно-техногенная геосистема, состоящая из комплекса подсистем, соответствующих развитию конкретных процессов.
Получены новые данные по динамике природно-техногенных оползней и создана основа для построения базы данных.
В результате обработки и анализа данных многолетних исследований оползневых процессов на берегах водохранилища оценена их активизация, динамика на конкретных участках, которая определяется различными природными условиями и влиянием техногенных факторов. Выявлены новые для этого региона виды древних оползней нижнє - средне плейстоценового возраста.
Впервые для Братского водохранилища на основе современных компьютерных технологий произведено построение объемных картофафических моделей ключевых участков, которые позволяют определить динамику взаимодействующих процессов в пространстве и во времени.
Защищаемые положения.
Сложность экзогео динамической обстановки прибрежно-техногенных геосистем береговой зоны Братского водохранилища определяется взаимодействием комплекса экзогенных геологических процессов - абразионных, карстово-суффозионных, оползневых и выветриванием горных пород.
Комплексный подход в изучении оползневых процессов позволил получить новые представления об активизации различных типов оползневых деформаций в береговой зоне Братского водохранилища. Впервые на этой территории выявлены древние оползни нижне-средне плейстоценового возраста. 3. Созданные объемные картографические модели отдельных участков береговых геосистем позволяют оценить динамику их развития в пространстве и во времени.
Практическое значение работы. Результаты выполненных исследований представляют практический интерес для широкого круга специалистов, занимающихся проблемами освоения и эксплуатации прибрежных территорий Сибирских водохранилищ. Данные исследования позволяют произвести оценку современного состояния территорий, находящихся в зоне влияния водохранилища; более качественно с учетом хода развития и взаимодействия процессов произвести прогнозные расчеты в изменении береговой зоны; внести некоторые рекомендации в режим эксплуатации Братского водохранилища. Это в свою очередь дает возможность обосновывать допустимые величины техногенных воздействий на геологическую среду и разрабатывать методы ее защиты и охраны природы в целом.
Апробация работы. Основные положения и отдельные вопросы докладывались на следующих научных конференциях, симпозиумах и семинарах:
Международном симпозиуме: «Молодежь и наука - третье тысячелетие» в городе Томске (1997), доклад был отмечен дипломом Государственного комитета РФ по высшему образованию; XVII Всероссийской молодежной научной конференции (г. Иркутск -1997); - XVIII Всероссийской молодежной научной конференции (г. Иркутск - 1999); - студенческом семинаре при Географическом обществе Польши (Силезский университет, Польша - 2000); XIX Всероссийской молодежной научной конференции (г. Иркутск -2001); конференции молодых ученых Иркутского научного центра СО РАН и вузов города Иркутска «Интеграция фундаментальной науки и высшей школы в устойчивом развитии Сибири» (г. Иркутск - 2001).
Исходные материалы. В основу диссертации положен фактический материал, полученный автором в течение 1993-2002 годов при проведении экспедиционных исследований на Братском и Иркутском водохранилищах. Результаты режимных наблюдений на геодинамических стационарах лаборатории, дешифрирование аэрокосмической информации, а также. использование данных литературных и фондовых источников.
Публикации. По результатам исследований автором лично или в соавторстве опубликовано 20 работ, в том числе 6 статей за рубежом.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Объем работы 207 стр., в том числе 51 рисунок, 5 таблиц; список использованной литературы составляет 136 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям: проф. д.г-м.н. Ю.Б. Тржцинскому и с.н.с. к.г.н. Г.И. Овчинникову за поддержку и помощь при выполнении настоящей работы. При работе над диссертацией ценные советы были получены от к.г-м.н С.Х. Павлова. Автор также благодарит сотрудника кафедры геодезии и картографии Иркутского государственного технического университета К.К. Ковальскую за практическую помощь и консультации. В процессе экспедиционных и камеральных работ большая помощь и содействие были оказаны сотрудниками ИЗК Г.И. Кустовой, Л.Д. Баскаковой, Т.В. Буддо, О.А. Мазаевой, А.А. Рыбченко, Ю.С. Максимишиной. Всем им автор выражает искреннюю признательность.
За поддержку в работе автор признателен Ф.Н. Лещикову, В.М. Литвину и навсегда сохранит о них светлую память.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 02-05-65287).
Общая характеристика Братского водохранилища
На реке Ангаре в середине прошлого века развернулось строительство крупных гидроузлов с формированием водохранилищ: Иркутского, Братского, Усть-Илимского. Освоение природной обстановки Восточной Сибири происходило быстрыми темпами и охватило территорию в сотни тысяч квадратных километров. Геологическая деятельность водохранилищ является, по существу, грандиозным натурным геодинамическим экспериментом (Одинцов и др., 1978).
Строительство Братской гидроэлектростанции (ГЭС) привело к формированию одного из самых крупных искусственных водоемов мира. По данным А.Б. Авакяна и СП. Овчинниковой (1971), Братское водохранилище занимает второе место в списке крупнейших водохранилищ мира, уступая Оуэн-Фале водохранилищу на реках Виктория-Нил (Уганда, Кения, Танзания).
Братское водохранилище расположено в центральной части Иркутской области, оно вытянуто в меридиональном направлении с юга на север (Рис. 1). Протяженность водохранилища с юга на север составляет 600 км. Максимальная ширина - 25 км. Средняя глубина -31м, максимальная - 150 м. Для него характерна сложная конфигурация очертаний береговой линии, что обусловлено характером рельефа затопленных долин рек и геологическим строением береговых массивов. Озеровидные, расширенные, участки чередуются с сужениями, с узкими и извилистыми заливами. Коэффициент извилистости береговой линии Братского водохранилища очень высок и колеблется от 1,6 в Верхнеангарском районе до 8,0 по правому берегу Заярского и Приплотинного участков. Величина подпора у створа ГЭС составляет 106 м (Гидрометеорологический режим..., 1978), при этом соответственно подпор распространился по долинам затопленных рек и их притоков на протяжении: Ангара - 570, Ока - 370, Ия - 170 км (Братское водохранилище, 1963).
Площадь водной поверхности Братского водохранилища при нормальном подпорном горизонте (Hill) составляет 5470 км2, при 10-метровой сработке эта величина сокращается до 4162 км2, объем водной массы около 170 км3 (Гидрометеорологический режим..., 1978). Длина береговой линии составляет 6013 км (Овчинников, 1985).
Районом работ является территория, входящая в зону влияния водохранилища. Особое внимание в исследовании уделялось экзогенным геологическим процессам, наиболее чутко реагирующим на создание водоема. Основными объектами явились участки развития оползней, карста, абразионно-аккумулятивных процессов. Динамика и режим развития процессов в условиях эксплуатации водохранилища производились на специально оборудованных геодинамических полигонах, входящих в мониторинговую сеть, охватывающую берега всех водоемов Ангарского каскада ГЭС.
Важным моментом при освоении и использовании территорий, находящихся в зоне влияния искусственного водоема, является поддержание равновесия между воздействием техногенных факторов и состоянием природных условий региона, при народнохозяйственном освоении которого должны приниматься взвешенные и продуманные решения, учитывающие наличие и развитие двух этих составляющих геосистемы.
В связи с освоением и народнохозяйственным использованием громадных территорий Восточной Сибири в настоящее время особое внимание уделяется вопросам комплексной оценки инженерно-геологического состояния территории. По словам М.М. Одинцова, Восточная Сибирь - это громадная строительная площадка, охватывающая сотни тысяч километров территории - с весьма разнообразными климатическими условиями, рельефом, геологической структурой и со специфическим течением геодинамических процессов. Среди множества строительных объектов наиболее крупными является каскад водохранилищ Ангарской системы гидроэлектростанций. Создание таких крупных искусственных водохранилищ изменило общую инженерно-геологическую обстановку, привело к активизации и возникновению новых геологических процессов. Разнообразные климатические условия, рельеф и геологическая структура накладывают отпечаток на специфику течения геодинамических процессов. Существенное место в оценке геодинамической обстановки прилегающих к искусственному водоему территорий занимают методические приемы. Следует подчеркнуть, что в целом при изучении инженерно-геологических условий зоны влияния Братского водохранилища использованы стандартные способы их оценки.
Эта проблема рассматривается с двух точек зрения: общей инженерно-геологической оценки зоны влияния водохранилища и детального изучения закономерностей распространения и развития экзогенных геологических процессов и их антропогенных аналогов. Ниже попытаемся кратко рассмотреть методику изучения территорий, прилегающих к Братскому врдохранилищу. Особое внимание уделено методике изучения оползневых процессов и абразии, как явлениям, оказывающим наибольшие воздействие на формирование береговых зон.
Применяемые методологические принципы оценки совместно развивающихся процессов и геодинамический мониторинг
На берегах Братского водохранилища на протяжении всего периода его эксплуатации, существуют стационарные участки по наблюдению за локально развивающимися процессами, такими как абразия, оползни, эрозия и др. Накоплен значительный (уникальный в своем роде) фактический материал по динамике основных экзогенных геологических процессов. Таким образом, в настоящее время, после почти 40-летнего периода эксплуатации, целесообразно продолжать эти исследования, чтобы не прерывать ряды наблюдений и применить новый подход в сборе и анализе получаемых данных. В последнее время предпринята попытка по модернизации мониторинговой сети на берегах Братского водохранилища. Перед нами была поставлена цель по оценке состояния локальных геосистем в результате совместного развития комплекса экзогенных процессов, с выделением взаимовлияния и взаимосвязей. Мы предложили и выбрали участки, где можно проследить развитие сразу нескольких экзогенных процессов - от опосредованного влияния до тесной взаимосвязи. Как правило, на одном участке развивается несколько ЭГП, например выветривание, абразия, карст, оползни, являющиеся, особенно в антропогенных условиях, индикаторами изменения природных условий во времени. Какой из отмеченных процессов является определяющим на данном этапе и обуславливает развитие береговой зоны водохранилища? Выявление взаимосвязей, вычленение основных факторов, приводящих к совместному развитию тех или иных процессов, позволит определить роль каждого из них, оценить их значимость и подойти к решению проблемы допустимых нагрузок на геологическую среду.
Такие участки выбираются с учетом геолого-геоморфологических условий, крутизны, экспозиции склона на акватории, строения склонов (физико-механические и прочностные свойства грунтов), ветро-волновых условий водоема, набора проявляющихся процессов и их динамических характеристика. На основе фактического материала, опубликованных данных. касающихся развития и активизации основных ЭГП в береговой зоне, анализа работ по дешифрированию аэрофотоснимков выбираются наиболее представительные ключевые участки. Нами в настоящее время выбрано 2 таких участка на Братском водохранилище, которые характеризуются различными условиями и набором проявляющихся процессов. Первый участок расположен на левом берегу Ангарской акватории, в районе поселка Быкова. Это очень динамично развивающийся участок в рыхлых четвертичных отложениях, с совместным проявлением оползневого, эрозионного. абразионного процессов и повышенного антропогенного давления на данную территорию. Второй ключевой участок находится на правом берегу Ангарской акватории, в районе стрелки залива Оса - падь Закорюкова. Эта территория характеризуется наибольшими размывами, (по данным Г.И.Овчинникова (1999), за период эксплуатации ширина размыва составила более 150 м, а прогнозные значения составляют от 50 до 70 м на 25 -летний период эксплуатации) и интенсивным проявлением эрозионных процессов.
Разработка планово-высотного обоснования зависит от местоположения участка, характера рельефа и расположения объектов (процессов), занимаемой площади и скорости развития экзогенных геологических процессов (Рис. 2). В зависимости от этого обосновываются методы и параметры измерений, с соблюдением принципа равнозначности (по формулировке Е.А.Толстых 1986). Производится паспортизация участка - создание топоосновы - методом положения замкнутого теодолитного хода. Вершины теодолитного хода должна быть заложены в наиболее благоприятных условиях, на стабильных частях склона. На ключевом участке выполняется тахеометрическая съемка «полярным способом» в масштабе 1:500. В процессе съемки особое внимание уделяется объектам наблюдения (эрозионным оврагам, оползневым формам и т.д.), на которых пикеты набираются с плотностью, соответствующей характерным изгибам рельефа, на расстоянии 5 и менее метров друг от друга, с целью точного получения планового положения данного объекта и его конфигурации. Контрольные измерения-съемки на выбранных участках производятся регулярно с заданной периодичностью. Причем привязка опорной сети производится снова, при каждой последующей съемке. Это позволяет оценить стабильность опорных пунктов и получить достоверные количественные изменения в пределах склона. Построение объемной геодинамической модели участка дает возможность вести периодические наблюдения за интенсивностью развития процессов и их взаимодействий по комплексной методике, куда по необходимости могут включаться промеры рулеткой, использование нивелира и теодолита. Сопоставление и анализ ситуационных геодинамических моделей геоситем позволяет наглядно продемонстрировать изменения на данной территории, выявить функциональные взаимодействия.
Для фиксирования вклада абразионного процесса в развитие геосистемы может применятся (дополнительно к теодолитной съемке) геометрическое нивелирование по запроектированным линиям (профилям). Эта съемка (с привязкой планового положения профилей) позволяет определить размыв или углубление отмели, отступание бровки и подошвы абразионного уступа, наличие и формирование вторичных уступов и плановое положение подошвы берегового уступа. Для фиксирования изменения планового и высотного положения эрозионных и оползневых форм на участке производятся следующие работы. На определенном расстоянии (не менее 2 м) от бровки стенки срыва или стенки оврага заглубляются (не менее 1 м) временные реперы (точки наблюдения) (Инструкция..., 1990). Каждому реперу соответствует пикетная точка с плановой и высотной привязкой. Последующая съемка реперов даст точное высотное изменение. От пикета в последующем рулеткой промеряются расстояния, результаты заносятся в специальный журнал. Дополнительно производится измерение высоты стенки срыва или же высоты борта оврага, что даст возможность проследить во времени динамику процессов.
В заключение нужно отметить, что достоинства «полярного способа» съемки заключаются в том, что не накапливается ошибка, вызванная положением пикетов. Для выявления грубых ошибок и для подтверждения правильности предыдущих наблюдений съемка должна быть выполнена с двух точек съемочного обоснования. Преимуществом применения инструментальных геодезических методов является то, что производится машинная математическая обработка всего полученного в процессе съемки материала. В короткие сроки с помощью стандартных программ производится построение трехмерных моделей ключевых участков. Следующим этапом является расчет динамики отслеживаемых процессов. Для геодинамической оценки небольших участков побережья эта методика является оптимальной.
Применение комплексной методики оценки прилегающих к водохранилищу территорий, ежегодные обследования ключевых участков с построением объемных моделей позволяют в короткое время и с максимальной точностью зафиксировать масштабы фактических изменений и выявить взаимовлияние (антагонистическое действие) или зарождение новых типов процессов, что позволяет прогнозировать степень негативного влияния процессов в результате техногенного влияния на геологическую среду.
Важным направлением в исследовании инженерно-геологического состояния территорий является создание региональной базы мониторинга ЭГП. Полувековой период эксплуатации Ангарских водохранилищ и изучения их влияния на природные условия показал, что воздействие на геологическую среду велико, неоднозначно и во многих случаях негативно. Результаты этих исследований представляют часть мониторинга, развитие которого позволяет прогнозировать степень катастрофичности техногенновозбуждаемых природных явлений.
Геолого-геоморфологические особенности береговой зоны Братского водохранилища
На берегах Братского водохранилища на протяжении всего периода его эксплуатации, существуют стационарные участки по наблюдению за локально развивающимися процессами, такими как абразия, оползни, эрозия и др. Накоплен значительный (уникальный в своем роде) фактический материал по динамике основных экзогенных геологических процессов. Таким образом, в настоящее время, после почти 40-летнего периода эксплуатации, целесообразно продолжать эти исследования, чтобы не прерывать ряды наблюдений и применить новый подход в сборе и анализе получаемых данных. В последнее время предпринята попытка по модернизации мониторинговой сети на берегах Братского водохранилища. Перед нами была поставлена цель по оценке состояния локальных геосистем в результате совместного развития комплекса экзогенных процессов, с выделением взаимовлияния и взаимосвязей. Мы предложили и выбрали участки, где можно проследить развитие сразу нескольких экзогенных процессов - от опосредованного влияния до тесной взаимосвязи. Как правило, на одном участке развивается несколько ЭГП, например выветривание, абразия, карст, оползни, являющиеся, особенно в антропогенных условиях, индикаторами изменения природных условий во времени. Какой из отмеченных процессов является определяющим на данном этапе и обуславливает развитие береговой зоны водохранилища? Выявление взаимосвязей, вычленение основных факторов, приводящих к совместному развитию тех или иных процессов, позволит определить роль каждого из них, оценить их значимость и подойти к решению проблемы допустимых нагрузок на геологическую среду.
Такие участки выбираются с учетом геолого-геоморфологических условий, крутизны, экспозиции склона на акватории, строения склонов (физико-механические и прочностные свойства грунтов), ветро-волновых условий водоема, набора проявляющихся процессов и их динамических характеристика. На основе фактического материала, опубликованных данных. касающихся развития и активизации основных ЭГП в береговой зоне, анализа работ по дешифрированию аэрофотоснимков выбираются наиболее представительные ключевые участки. Нами в настоящее время выбрано 2 таких участка на Братском водохранилище, которые характеризуются различными условиями и набором проявляющихся процессов. Первый участок расположен на левом берегу Ангарской акватории, в районе поселка Быкова. Это очень динамично развивающийся участок в рыхлых четвертичных отложениях, с совместным проявлением оползневого, эрозионного. абразионного процессов и повышенного антропогенного давления на данную территорию. Второй ключевой участок находится на правом берегу Ангарской акватории, в районе стрелки залива Оса - падь Закорюкова. Эта территория характеризуется наибольшими размывами, (по данным Г.И.Овчинникова (1999), за период эксплуатации ширина размыва составила более 150 м, а прогнозные значения составляют от 50 до 70 м на 25 -летний период эксплуатации) и интенсивным проявлением эрозионных процессов.
Разработка планово-высотного обоснования зависит от местоположения участка, характера рельефа и расположения объектов (процессов), занимаемой площади и скорости развития экзогенных геологических процессов (Рис. 2). В зависимости от этого обосновываются методы и параметры измерений, с соблюдением принципа равнозначности (по формулировке Е.А.Толстых 1986). Производится паспортизация участка - создание топоосновы - методом положения замкнутого теодолитного хода. Вершины теодолитного хода должна быть заложены в наиболее благоприятных условиях, на стабильных частях склона. На ключевом участке выполняется тахеометрическая съемка «полярным способом» в масштабе 1:500. В процессе съемки особое внимание уделяется объектам наблюдения (эрозионным оврагам, оползневым формам и т.д.), на которых пикеты набираются с плотностью, соответствующей характерным изгибам рельефа, на расстоянии 5 и менее метров друг от друга, с целью точного получения планового положения данного объекта и его конфигурации. Контрольные измерения-съемки на выбранных участках производятся регулярно с заданной периодичностью. Причем привязка опорной сети производится снова, при каждой последующей съемке. Это позволяет оценить стабильность опорных пунктов и получить достоверные количественные изменения в пределах склона. Построение объемной геодинамической модели участка дает возможность вести периодические наблюдения за интенсивностью развития процессов и их взаимодействий по комплексной методике, куда по необходимости могут включаться промеры рулеткой, использование нивелира и теодолита. Сопоставление и анализ ситуационных геодинамических моделей геоситем позволяет наглядно продемонстрировать изменения на данной территории, выявить функциональные взаимодействия.
Для фиксирования вклада абразионного процесса в развитие геосистемы может применятся (дополнительно к теодолитной съемке) геометрическое нивелирование по запроектированным линиям (профилям). Эта съемка (с привязкой планового положения профилей) позволяет определить размыв или углубление отмели, отступание бровки и подошвы абразионного уступа, наличие и формирование вторичных уступов и плановое положение подошвы берегового уступа. Для фиксирования изменения планового и высотного положения эрозионных и оползневых форм на участке производятся следующие работы. На определенном расстоянии (не менее 2 м) от бровки стенки срыва или стенки оврага заглубляются (не менее 1 м) временные реперы (точки наблюдения) (Инструкция..., 1990). Каждому реперу соответствует пикетная точка с плановой и высотной привязкой. Последующая съемка реперов даст точное высотное изменение. От пикета в последующем рулеткой промеряются расстояния, результаты заносятся в специальный журнал. Дополнительно производится измерение высоты стенки срыва или же высоты борта оврага, что даст возможность проследить во времени динамику процессов.
В заключение нужно отметить, что достоинства «полярного способа» съемки заключаются в том, что не накапливается ошибка, вызванная положением пикетов. Для выявления грубых ошибок и для подтверждения правильности предыдущих наблюдений съемка должна быть выполнена с двух точек съемочного обоснования. Преимуществом применения инструментальных геодезических методов является то, что производится машинная математическая обработка всего полученного в процессе съемки материала. В короткие сроки с помощью стандартных программ производится построение трехмерных моделей ключевых участков. Следующим этапом является расчет динамики отслеживаемых процессов. Для геодинамической оценки небольших участков побережья эта методика является оптимальной.
Применение комплексной методики оценки прилегающих к водохранилищу территорий, ежегодные обследования ключевых участков с построением объемных моделей позволяют в короткое время и с максимальной точностью зафиксировать масштабы фактических изменений и выявить взаимовлияние (антагонистическое действие) или зарождение новых типов процессов, что позволяет прогнозировать степень негативного влияния процессов в результате техногенного влияния на геологическую среду.
Важным направлением в исследовании инженерно-геологического состояния территорий является создание региональной базы мониторинга ЭГП. Полувековой период эксплуатации Ангарских водохранилищ и изучения их влияния на природные условия показал, что воздействие на геологическую среду велико, неоднозначно и во многих случаях негативно. Результаты этих исследований представляют часть мониторинга, развитие которого позволяет прогнозировать степень катастрофичности техногенновозбуждаемых природных явлений.
Взаимодействие экзогенных геологических процессов на отдельных участках
Платформенная часть Иркутской области, в пределах которой расположено Братское водохранилище, почти полностью находится в зоне крупной тектонической структуры Иркутского амфитеатра, центральная часть которого выполнена мощной толщей осадочных отложений палеозойского возраста. Они моноклинально погружаются от горноскладчатых сооружений на север, северо-запад с наклоном поверхности, не превышающим 5, что в обнажениях практически не фиксируется. Осадочные отложения палеозойского времени перекрывают древний докембрийский фундамент. Формирование докембрийского кристаллического фундамента происходило на протяжении двух геотектонических этапов, в соответствии с которыми в его толщах намечаются два структурных яруса: архейский и протерозойский (Одинцов и др., 1962).
Тектонический план, заложенный при формировании кристаллического фундамента, впервые претерпел изменения в палеозое и в дальнейшем получил развитие в движениях мезо-кайнозоя.
На общем фоне пологого, почти горизонтального залегания осадочных палеозойских пород выделяются многочисленные пологие антиклинальные складки, причем они наиболее широко распространены в южной части водохранилища. Простирание складок преобладает северо-западное и северовосточное. Антиклинальные складки чаще всего асимметричны, углы падения слоев на крыльях не превышают 10-15 (чаще - 2-5), их длина около 10-15км, а ширина несколько меньше.
Разрывные нарушения имеют большое значение в тектонике Иркутской области. Палеозойские породы внутреннего поля Иркутского амфитеатра так же, как и докембрийские породы фундамента, на отдельных участках разбиты тектоническими нарушениями типа разломов, нередко связанными с соляной тектоникой (Гидрогеология СССР, 1968). При сравнительно большой линейной протяженности и малой амплитуде перемещения слоев разрывные смещения редко достигают первых десятков километров. Часто разрывы представляю собой протяженные тектонические трещины, по которым происходил небольшие подвижки. Разрывные смещения субмеридиональной ориентировк отмечаются в среднем течении р. Ангары ниже Удинского залива. В северно: части водохранилища они имеют северо-западное и субширотное простирани (Братское водохранилище, 1963).
Важнейшей особенностью тектонического развития рассматриваемо] территории является интенсификация разнонаправленных движений і современную эпоху. Еще перед плиоценом началось региональное поднятие территории. Влияние трещин на современную эрозионную сеть, состав і изменение мощности четвертичных отложений, гипсометрия и морфологи; речных террас и другие особенности геологии кайнозоя свидетельствуют о том. что интенсивность этих движений была значительной. Общая тенденция к поднятию является, по-видимому, характерной чертой и в современную эпоху.
Территория Сибирской платформы в сейсмическом отношении неравнозначна. Наиболее сейсмически активна южная часть Иркутского амфитеатра, т. к. она расположена в непосредственной близости от сейсмически активного Монголо-Байкальского пояса. Сильные землетрясения. приходящие из этого региона, достигали в южной части Братского водохранилища 6-7 баллов и затухали далее на север до 5 баллов и менее (Солоненко, 1993).
Приуроченность процессов к активным геоструктурам очевидна и зависит от частоты движений в современный период, а также от степени трещиноватости горных пород. Трещины, рассекающие горные породы на территории водохранилища, в основном относятся к четырем генетическим типам - тектоническим, литогенетическим, выветривания и механической разгрузки (Чарушин, 1959). Для данной территории характерна сильная трещиноватость, имеюща региональное направление: северо-западное (303-340) и северо-восточно (40-62).
Тектонические трещины характеризуются значительной протяженностью и выдержанностью по направлению. Тектоническая трещиноватост закономерно возрастает от более молодых толщ осадочных отложений к более древним, а также от периферии складок к их ядрам (Чарушин, 1957). Обща; интенсивность тектонической трещиноватости возрастает с севера на юг, а ш разрезу осадочной толщи - от молодых к более древним породам Трещиноватыми оказываются алевролиты и мергели, менее трещиноватыми -песчаники, еще менее - водорослевые известняки и наиболее редкой сетьк трещин обладают конгломераты. Кроме того, многие исследователи. работавшие на Сибирской платформе, указывали на совпадение направлений долин рек с одной из региональных систем трещин (Чарушин, 1957: Соколов, 1961; Тржцинский, 1969). По основным направлениям тектонической трещиноватости и ее пересечениям создаются наиболее опасные зоны (Литвин, 1983; Демьянович, 1993), по которым возможно развитие экзогенных геологических процессов (Рис. 10).
Трещины выветривания в условиях резкоконтинентального климата образуются за счет преобладающего значения физического (температурного и морозного) выветривания. В зависимости от литологии пород, перекрывающих отложений и иных условий трещины проникают на глубину от 3-5 до 30 и более метров (Солоненко, 1960). С глубиной их количество и степень раскрытости уменьшаются. Исследования трещиноватости показали, что порода наиболее разрушена до глубины 10 м, коэффициент трещиноватости в этой зоне достигает 5,0%, в интервале 10-25 м составляет 2,82%, а глубже 25 м понижается до 2,4% (Изменение геологической среды, 1999).
