Мониторинг литосферы в зонах интенсивной антропогенной нагрузки, включая мониторинг карстов, оползневых зон и подземных вод

11.2.1.Общие требования

Антропогенное воздействия на геологическую среду и перемещение грунтов оснований сооружений имеют следующий характер:

- гидродинамические воздействия, главным образом связанные с подтоплением территорий, строительным водопонижением и эксплуатацией подземных водозаборов для хозяйственно-питьевого, питьевого и технического водоснабжения;

- химические воздействия, связанные с поступлением в геологическую среду, в частности, в подземные воды, загрязненных химическими и радиоактивными веществами вод при аварийных ситуациях, подогретых коррозийно-активных вод, влияющих на состав и свойства грунтов;

- тепловые воздействия, связанные с утечками и инфильтрацией нагретых производственных вод в подземную гидросферу в сочетании с тепловыделением от подземных теплокоммуникаций;

- электрофизические воздействия, связанные с формированием техногенных и электрических полей, появлением блуждающих токов;

- вибрационные воздействия, связанные с динамическими нагрузками от машин и технологического оборудования;

- воздействия от статических нагрузок зданий, сооружений, связанные с уплотнением грунтов, захватывающие значительные зоны и приводящие к необратимым изменениям геологической среды.

На основании анализа процессов взаимодействия «сооружение - геологическая среда» организация экологического мониторинга геологической среды может включать:

- контроль режима движения поверхности земли и деформации сооружений и оснований;

- контроль и оценка режима динамических свойств грунтов;

- контроль режима плотности и влажности грунтов;

- контроль температурного режима грунтов и грунтовых вод;

- контроль режима порового давления;

- контроль уровней грунтовых вод и пьезометрических уровней подземных вод;

- контроль химического состава подземных и пороговых вод;

- контроль содержания загрязняющих веществ в грунтах и грунтовых водах;

- контроль режима пучения грунтов;

- контроль карстового процесса.

11.2.2.Организация геоэкологического мониторинга

Измерения смещения земной поверхности сводятся к наблюдениям за изменением взаимного положения ее отдельных точек во времени. Наблюдения за смешениями земной поверхности подразделяются на:

- точечные (наблюдения в одном пункте);

- створно-линейные (наблюдения ведутся по отдельным точкам, расположенным по определенной линии):

- площадные (наблюдения ведутся по отдельным точкам, связанным между собой на некоторой площади в отдельные фигуры).

Основными методами наблюдения горизонтальных смещений являются:

- триангуляция;

- трилатерация;

- геодезические засечки;

- полигонометрия

- стереофогоргамметрия.

Для определения смещений и скоростей движения отдельных геологических систем по глубине устанавливаются специальные реперы.

Влажность и плотность являются важнейшими показателями состояния грунтов. Для осуществления режимных наблюдений необходимо принять меры, позволяющие определить показатели плотности и влажности непосредственно в массиве, что обеспечивается методами радиоактивного каротажа:

- гамма-каротаж дает распределение влажности грунтов по глубинам;

- нейтронный каротаж дает распределение влажности вдоль исследуемой скважины.

Существует ряд методов определения влажности грунтов на основе измерения их электрофизических свойств:

- по электропроводности (идеальному электрическому сопротивлению);

- по величине диэлектрической проводимости;

- по измерению электрической емкости и т.д.

Для получения термометрической информации используются специальные скважины, к которым предъявляются следующие требования:

- скважины должны быть выдержаны достаточное время после бурения или откачки;

- в скважине не должны проводится опытные работы, приводящие к нарушению естественного режима (откачки, желонирования, отбор проб и т.д.);

- скважина должна быть безупречной в отношении изоляции водоносных горизонтов в затрубном пространстве.

При гидрогеологических исследованиях применяются жидкостные, деформационные сопротивления, термоэлектрические и транзисторные термометры. Наблюдения за режимом суточного хода температуры про- изводятся с использованием датчиков, устанавливаемых в грунт на глубинах: 0.2; 0.4; 0.8; 1.2; 1.6; 2.4; 3.2 м. Ниже, в слое годовых переменных температур, относительное расстояние по глубине между точками замеров равно 2.5 м. Суточные изменения температуры измеряются с интервалом не более 6 часов.

К подземным водам относятся:

- грунтовые воды;

- напорные подземные воды;

- верхневодка (естественная и возникающая от подтопления);

- воды зоны аэрации.

11.2.3.Требования к сети наблюдений

Сеть наблюдательных режимов скважин, постов, ключевых воднобалансовых участков размещается с учетом:

- месторасположения источников загрязнения;

- направлений реальных путей воздушной и водной (поверхностной и подземной) миграции загрязнителей;

- месторасположения объектов потребления воды, геологических, гидрогеологических особенностей зон насыщения и аэрации (литологическое строение, направления и скорости фильтрации подземных вод, расходов поверхностных и подземных вод, напоров, градиентов, наличия литологических окон, расположения областей питания и разгрузки, выходов водоносных горизонтов на поверхность и т.д.);

- гидрогеохимических особенностей (миграционная особенность и формы ингредиентов в породах зоны аэрации, паровых растворах, подземных, поверхностных и сточных водах и донных отложениях, наличие геохимических барьеров и т.д.).

Наблюдательная сеть должна иметь два уровня:

- специальная сеть наблюдения за источниками подтопления в зоне строгого режима;

- территориальная сеть режимных наблюдений, состоящая из наблюдательных скважин, гидрометрических постов на реках, водоемах, ключевых водобалансовых участков.

При организации специальной сети наблюдений за источниками подтопления особое внимание следует уделить наблюдениям:

- за гидрогеохимической и радиационной обстановкой на территории хранилищ опасных, токсичных и радиоактивных отходов;

- на территории объектов, являющихся источниками подтопления и интенсивного химического и радиоактивного загрязнения подземных вод.

Специальная сеть должна комплектоваться постами наблюдения за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу и их поступлением на поверхность почв, а также за сбросами сточных вод.

Периодичность наблюдений устанавливается гидрогеологических условий с учетом интенсивности уровней и процессов миграции загрязняющих веществ.

С максимальной частотой должны опробоваться скважины, оборудованные на трещиноватых породах:

- 1 раз в неделю на специальной сети;

- 1-2 раза в месяц на территориальной сети.

На скважинах, оборудованных на песчаных толщах, наблюдения проводятся еженедельно. При появлении в пробах загрязняющих веществ частота наблюдений должна быть увеличена. Также частота наблюдений увеличивается при проведении активных работ по водопонижению, строительству и т.д.

На ключевых водобалансовых участках размещаются следующие объекты:

- куст наблюдательных скважин, предназначенный для изучения гидрогеологического, гидрогеохимического и радиационного режимов подземных напорных и безнапорных вод, а также для экспериментального определения гидрофизических и других параметров водоносных толщу

- куст шурфов и скважин различной глубины для экспериментальными методами фильтрационных свойств почв и аэрации;

- шурфы-шахты для наблюдения динамикой влажности и инфильтрации в почвах и породах зоны аэрации;

- система лизиметров-монолитов для экспериментальных исследований гидрохимического режима почв, пород зон аэрации, грунтовых вод.

Для режимных наблюдений за криогенным пучением оборудуются специальные пучиномерные площадки, в состав которых должны входить:

- дифференциальные пучиномерные установки;

- пучиномеры;

- мерзлотомеры;

- маркеры и реперы особой конструкции, не подвергающиеся выпучиванию.

Так же разбиваются пучиномерные полигоны и профили, проходятся и оборудуются температурные скважины, устанавливаются снегомерные рейки, дифференциальные снегомеры.