БЖ-ПРС-лек5-6-Геологические-экз.pptx
- Количество слайдов: 86
Лекция 5. Опасные экзогенные геологические процессы и поражающие факторы ПРИРОДНЫЕ РИСКИ СОВРЕМЕННОСТИ Максутова Н. К.
Содержание 1. Экзогенные геологические факторы 2. Экзогенные геологические процессы 2. 1. Оползень. Обвал 2. 2. Карст (карстово-суффозионный процесс) 2. 3. Просадка в лесовых грунтах 2. 4. Переработка берегов 3. Выводы
КОЛИЧЕСТВО ИСТОЧНИКОВ ПРИРОДНЫХ ЧС (поражающих факторов) • Опасные геологические явления и процессы – 6 (21) • Опасные гидрологические явления и процессы – 7 (20) • Опасные метеорологические явления и процессы – 9 (20) • Стихийные пожары – 1 (11)
Опасные геологические явления и процессы • 1. 1 Землетрясение • 1. 2 Вулканическое извержение • 1. 3 Оползень. Обвал • 1. 4 Карст (карстовосуффозионный процесс) • 1. 5 Просадка в лесовых грунтах • 1. 6 Переработка берегов
Терминология: ГОСТ Р 22. 0. 03 -9 Опасное геологические явление: = Событие геологического происхождения или результат деятельности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных или геодинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающие воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
Экзогенные геологические факторы и процессы • Гравитационные – перемещение горных пород под действием силы тяжести на более низкие гипсометрические уровни (базисы эрозии), • Химические – растворение горных пород • Механические – вымывание мелкоземных частиц горных пород фильтрующими водами • Гидродинамические – движение растворимых и взвешенных частиц горных пород и минералов под действием воды на более низкие гипсометрические уровни (местные базисы эрозии) • Выветривание – процесс разрушения горных пород в виде дезинтеграции частиц горных пород • Денудация – снос выветрелого материала с более высоких на низкие поверхности • Аккумуляция – накопление выветрелого материала на низменностях, в долинах рек, горных котловинах, нижних участках склонов.
Обвал: = Отрыв и падение больших масс горных пород на крутых и обрывистых склонах гор, речных долин и морских побережий, происходящие, главным образом, за счет ослабления связности горных пород под влиянием процессов выветривания, деятельности поверхностных и подземных вод.
Обвал = отрыв и падение горных пород вниз со склонов гор под действием силы притяжения с более высоких на менее высокие поверхности = отрыв и падение больших масс горных пород на крутых и обрывистых склонах гор, речных долин и морских побережий.
Причина обвалов • нарушение связности (цельности) горных пород под влиянием процессов – выветривания, – деятельности поверхностных вод – деятельности подземных вод
Обвал. Поражающие факторы (4) • Смещение (движение) горных пород. • Сотрясение земной поверхности. • Динамическое, механическое давление смещенных масс. • Удар
Крупнейшие обвалы в мире • Изредка наблюдаются гигантские обвалы, в результате которых обрушиваются миллионы метров кубических пород. • Крупнейший обвал объёмом 2, 2 млрд м³ произошёл 18 февраля 1911 года на реке Мургаб, в результате которого образовались естественная плотина высотой 567 м и Сарезское озеро. • 27 сентября 1995 года в Сунженском районе Ингушетии, в 6 км от села Алкун, произошел горный обвал длиной 130— 150 м, шириной 6 -10 м и глубиной 40 -50 м. В результате погибло 16 человек, в том числе ребёнок.
География обвалов • Горные районы • Долины рек • Побережья морей и океанов
Обвалы. Объекты мониторинга. • Территории с крутыми неустойчивыми склонами преимущественно в горных сейсмоактивных районах и береговых зонах
Обвалы. Показатели оценки природного риска • • • общая площадь (территория) поражения, %; площадь проявления на одном участке, км 2; объем обвальной массы, млн. м 3; скорость смещения, м/с; частота проявления, ед/год; вероятностная оценка сейсмического, геодинамического и техногенного воздействий
Оползень: • Смещение масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки вследствие подмыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов.
Оползень • Оползень – скользящее смещение (сползание) масс горных пород по склону под воздействием собственного веса и дополнительной нагрузки вследствие подмыва склона, переувлажнения, сейсмических толчков и иных процессов. • Оползни возникают на склонах гор, холмов, оврагов, на крутых берегах рек. • Оползни могут быть вызваны природными и антропогенными факторами.
Природные факторы, влияющие на образование оползней • переувлажнение склонов гор интенсивными атмосферными осадками или грунтовыми водами; • речная эрозия; • абразия (удары волн на побережьях); • землетрясения;
Факторы формирования оползней • Причина оползней – поступление воды, которая просачивается по трещинам и порам вглубь пород и разрушает их связность. • Она пропитывает рыхлые отложения, увлажняет грунт. • Формируется увлажнённый слой, который играет роль смазки между пластами горных пород. • Когда происходит разрыв между частями слоя, оторвавшаяся масса горных пород начинает как бы «плыть» вниз по уклону пластов.
Оползень. Поражающие факторы (4) • Смещение (движение) горных пород. • Сотрясение земной поверхности. • Динамическое, механическое давление смещенных масс. • Удар
Распространенность оползней Список географических объектов, рядом с которыми чаще всего происходят оползни, не связанные с землетрясениями: Евразия: • Южная окраина Гималайской цепи; • Побережье юго-западной Индии и о. Шри-Ланка; • Южное и восточное побережье Китая (до ~100 км вглубь материка) • Центральный Китай, чаще горные районы в Сычуанской впадине; • Южные горные цепи вдоль границы Филиппинского морского плато; • Индонезия, особенно о. Ява. Центральная и Южная Америка • Центральные острова Карибского бассейна; • Горная местность от Мексики на севере и до северной границы Чили на юге
Противооползневая защита: • Комплекс организационных, охранноограничительных и инженерно-технических мероприятий, направленных на предотвращение возникновения и развития оползневого процесса, защиту людей и территорий от оползней, а также своевременное информирование органов исполнительной власти или местного самоуправления и населения об угрозе возникновения оползня.
Объекты протвооползневого мониторинга • территории распространения склоновых процессов преимущественно в сейсмоактивных районах и береговых зонах; • физико-механические и водно -физические свойства пород; • геофизические поля; • подземные и грунтовые воды оползневого массива
Оползни. Параметры оценки природного риска Площадная пораженность территории, %; площадь проявления на одном участке, км 2; объем сместившейся массы, тыс. м 3; скорость смещения, м/с; частота проявления, ед/год; уровни грунтовых и подземных вод, м, фильтрационное поле; коэффициент устойчивости склона; интегральные показатели глинистости, увлажненности, трещиноватости, уплотненности, контрастности; • вероятностная оценка сейсмогенного, геодинамического и техногенного воздействий оползней • •
Смертность от оползней
Смертность от оползней
Оползни на Северо-Западе России
Оползни в горных районах
Карст. Просадка (провал) земной поверхности в результате карста • Карст (от нем. Karst, по названию известнякового плато Крас в Словении) — совокупность процессов и явлений, связанных с растворением водой горных пород и образованием в них пустот, а также провальных форм рельефа • Возникает в районах, сложенных из сравнительно легко растворимых в воде горных пород — гипса, известняка, мрамора, доломита, каменной соли.
Условия для развития карста • ровная или слабо наклонная поверхность, на которой вода может застаиваться и просачиваться внутрь; • значительная толщина горных пород, поддающихся карстованию (растворению), и их трещиноватость; • неравновесность или агрессивность подземных вод с растворимой горной породой; • наличие условий, обеспечивающих движение подземных вод
Образование карстовых провалов
Карст. Поражающие факторы (5) • Растворение горных пород. • Разрушение структуры пород. • Перемещение (вымывание) частиц породы • Смещение (обрушение) пород. • Деформация земной поверхности
Распространенность карста • В регионах, где близко к поверхности залегают карстующиеся породы – каменноугольного, – пермского, – юрского, – мелового периодов осадконакопления.
Карст мира
Карст в России
Карст в США
Карст. Объекты мониторинга • Территории распространения карстообразующих массивов горных пород(известняков, доломитов, мела, мергелей, гипсов, ангидридов, каменной и калийной солей); • Физико-механические и водно-физические свойства карстующихся пород; • Подземные воды, • Геофизические и геохимические поля карстовых массивов
Карст. Показатели оценки природных рисков Площадная пораженность территории, %; площадь, м 2, и глубина, м, отдельной карстовой формы; скорость приращения размеров провалов, мм 2/сут; частота проявления карстовых деформаций, ед/год; скорость растворения пород, мм/год; общее оседание территории, мм/год; характеристики подземных вод: уровень, м; химический состав, моль/дм 3; температура, °С; скорость движения, м/с; коэффициент фильтрации, м/сут; • интегральные величины трещиноватости, увлажненности, контрастности; • физические свойства пород; • геофизические поля • •
Показатели риска карстовых процессов
Ущерб от карстовых явлений.
Ущерб от карста. Оседание • Оседание от карста поверхности земли широко распространено в мире: в США, Мексике, Японии, Таиланде, Италии, Нидерландах, России и некоторых странах СНГ. • Скорость оседания в Японии (Осака) на некоторых участках достигала 2, 2 см/год, в Мехико — 24 см/год, в Лос-Анджелесе — 75 см/год, в Таллинне — 3 см/год, в Риге — 3 см/год, в Санкт-Петербурге — 1, 5 мм/год, в Москве — 3 мм/год.
Ущерб от карста в России • Карст весьма опасной категории развит на территориях Пермской, Нижегородской, Кировской, Самарской областей, в Башкирии и Татарстане, • Карст опасной категории характерен для небольших территорий Астраханской, Волгоградской и Оренбургской областей, а также для территории на Костромской, Вологодской, Архангельской областей, на юго-востоке республики Коми и Кировской области. • На территориях развития карста опасной категории располагаются крупнейшие промышленные города Москва, Нижний Новгород, Самара, Казань, Уфа, Пермь с населением более 1 млн. человек, а также города Альметьевск, Дзержинск, Стерлитамак, Салават, Соликамск и другие • Общее количество населения, проживающего в районах с карстом весьма опасной категорией - более 10 млн человек.
Карстовые провалы
Карстовые озера
Карстовые провалы в Гватемале
Самые крупные карстовые провалы • Провал «Небесная яма» в Китае. • Размеры воронки: 626 метров в глубину и 537 в ширину. • Воронка образовалась не сразу, а постепенно, за многие тысячи лет – за счет медленного оседания грунта. Визуально смотрится как чаша в чаше.
Самые крупные карстовые провалы • • • Пещера Ласточек (исп. Sótano de las Golondrinas, англ. Cave of Swallows) — пещера карстового происхождения в Мексике, в штате Сан-Луис-Потоси. По форме пещера представляет собой расширяющийся вниз конусообразный (или бутылкообразный) карстовый провал. Отверстие пещеры на поверхности земли имеет эллиптическую форму (в плане круглая, так как располагается на склоне) и имеет размеры 49 на 62 метра, глубина провала от 333 до 376 метров (отверстие на поверхности расположено на склоне). На дне пещера имеет вытянутую в плане форму, близкую к овалу с одной почти ровной стороной. Объём пространства пещеры оценивается в 33110 м³. Дно пещеры и проходы на более глубокие уровни, которые вероятно существуют, пока исследованы слабо.
Лесс. Просадка лессовых пород • Просадочные деформации (просадки) в лессовых породах (лессы и лессовидные супеси, суглинки, глины) – это резкое оседание и потеря устойчивости в природном залегании пылеватых по механическому составу отложений из-за высоких значений макропористости, размокаемости, недоуплотненности, карбонатности и других признаков при увлажнении и замачивании под воздействием внешних нагрузок и собственного веса. • Относятся к категории опасных геологических процессов и явлений, минимизируются только дорогостоящими противопросадочными мероприятиями. • Просадки делятся на естественные, порождаемые природным замачиванием лессовой толщи, и антропогенные, возникающие и активизирующие при техногенезе. • По интенсивности и масштабам проявления просадки часто являются катастрофическими.
Просадка лессовых пород. Поражающие факторы • Деформация поверхности • Деформация грунтов
Лессы в России
Просадка лессов. Объекты мониторинга • Территории распространения лессовых пород: – береговые зоны морей, рек, озер, водохранилищ, – районы развития овражнобалочных явлений, – лессовые ландшафты степей, лесостепей, горных и предгорных районов; • Физико-механические и водно-физические свойства пород; • Подземные и грунтовые воды лессовых массивов
Просадки в лессах. Показатели природного риска • • • Площадная пораженность территории, %; площадь, км 2, и глубина, м, просадки на одном участке; объем деформируемых пород, тыс. м 3; скорость развития, см/сут; продолжительность проявления, сут; общее оседание территории, мм/год; водно-физические и физико-технические (прочностные) свойства грунтов; уровень грунтовых вод, м; коэффициент фильтрации, м/сут; интегральные показатели увлажненности, глинистости, уплотненности; компоненты упругого поля напряжений и деформаций;
Деформация поверхности в лессах
Деформация поверхности в лессах
Абразия. Эрозия. Абразия • • Абра зия (лат. Abrasio — соскабливание, соскребание) — процесс механического разрушения волнами и течениями коренных пород. Особенно интенсивно абразия проявляется у самого берега под действием прибоя (наката). Горные породы испытывают удар волны, коррозионное разрушение под действием ударов камней и песчинок, растворение и другие воздействия. Менее интенсивно протекает подводная абразия, хотя её воздействие на дно в морях и озёрах распространяется до глубины несколько десятков метров, а в океанах до 100 м и более Эрозия • Эро зия (от лат. erosio — разъедание) — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее отрыв, вынос и переотложение материала. • Эрозия почвы — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы. • Эрозия - любая разрушительная деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. • Виды эрозии: – абразия - волновая эрозия, – экзарация - ледниковая эрозия, – дефляция - ветровая эрозия.
Абразия
Абразия
Водная эрозия
Эрозия
Эрозия почв
Эрозия речная
Водная эрозия известняков
Абразия. Эрозия. Поражающие факторы (4) • Удар волны. • Размывание (разрушение) грунтов. • Перенос (переотложение) частиц грунта • Смещение (обрушение) пород в береговой части
Эрозия овражная. Объекты мониторинга • Территории распространения осадочных горных по род с низкой водопрочностью; • районы с овражным обликом ландшафта; • физико-механические и водно-физические свойства пород; • подземные и грунтовые воды оврагообразующих массивов
Эрозия овражная. Показатели природного риска Площадная пораженность территории, %; площадь, км 2, и глубина, м, просадки на одном участке; скорость развития эрозии, м/год; угол наклона тальвега, град; уровень грунтовых вод, м; коэффициент фильтрации, м/сут; продолжительность проявления, сут; водно-физические и физико-технические (прочностные) свойства грунтов; • интегральные показатели увлажненности, глинистости, уплотненности • •
Овражная эрозия
Овражность России
Речная эрозия в Росси
Абразия. Объекты мониторинга • Береговые зоны морей, рек, озер, водохранилищ, сложенные горными породами повышенной размываемости; • физико-механические и водно-физические свойства пород; • геофизические поля; • речной сток; • современные тектонические движения береговой зоны
Абразия. Показатели природных рисков • Протяженность берегового уступа, подвергшегося размыву; • средняя скорость отступания береговой линии, метр за шторм, месяц, год; • объем размытых пород берегового уступа, м 3 за шторм, месяц, год; • скорость течения реки, м/с; • колебания уровня вод ной поверхности; • скорость поднятия и опускания поверхности береговой зоны, мм/год; • компоненты фильтрационного и упругого поля напряжений; • уровень грунтовых вод, м; • коэффициент фильтрации, м/сут; • коэффициент устойчивости берегового склона, компоненты геофизических полей
Защита от речной эрозии
Распространение геологических рисков
Распространение экзогенных геологических рисков (ЭГР) в России • Разнообразие природных условий обусловливает развитие на территории Российской Федерации практически всех известных типов экзогенных геологических процессов: оползневого, обвальноосыпных, карстово-суффозионных, эрозионных, абразионного. • На территории Российской Федерации выявлено (по данным оценки состояния подсистемы ЭГП ГМСН) около 230 тыс. проявлений ЭГР, в том числе 36 тыс. активных.
Проявление экзогенных геологических угроз в России
Проявление ЭГР в России • Распределение проявлений экзогенных геологических рисков (суммарное количество проявлений всех генетических типов и возрастных генераций, зафиксированное мониторингом) по территориям федеральных округов Российской Федерации неравномерно. • Наибольшее количество проявлений — 83598, или 36% от общего количества на территории Российской Федерации зафиксировано на территории Приволжского федерального округа. • На Центральный и Сибирский округа приходится приблизительно по 20% проявлений, на Южный — 11%. • Меньше проявлений ЭГП выявлено в Северо-Западном округе - 2101 (1%).
Проявления ЭГР в России
Проявления ЭГР в России
Проявления ЭГР в России • Соотношение количества проявлений разных генетических типов ЭГР на территории РФ неравномерно • Больше всего проявлений овражной эрозии -74660 (32% от суммарного количества проявлений всех генетических типов). • На втором месте проявления карстового процесса — 52748 (23%), • На третьем месте — оползневого процесса 27422 (12%). • Количество активных форм (в общем числе проявлений) составляет для овражной эрозии 12%, для карстового процесса — 11%, для оползневого — 15%, а в среднем для первой тройки процессов — около 13%.
Проявление типов ЭГР в России • Преобладание определенных генетических типов ЭГП отмечается в разных федеральных округах. Так, больше всего проявлений овражной эрозии зафиксировано в Центральном (43156) и Приволжском (20716) федеральных округах, проявлений карстового процесса - в Приволжском округе (46610), оползневого — в Южном (16230). • Южный округ лидирует по количеству проявлений селевого процесса (873) и речной эрозии (2447). В последнем случае не намного ему уступает Сибирский округ, где зафиксировано 2106 проявлений речной эрозии. • В Сибирском округе отмечено наибольшее (сравнительно с другими округами) количество проявлений обвально-осыпных процессов (6426). • Больше всего проявлений суффозионного процесса (1618) в Центральном федеральном округе. • Максимальная переработка берегов водохранилищ по данным мониторинга зафиксирована в Приволжском федеральном округе (1008 проявлений).
Выводы Активность и проявление ЭГП обусловлены следующим определенным сочетанием природных факторов применительно к отдельным типам процессов: • для обвального — температурным режимом и сейсмическими явлениями • для оползневого — режимом увлажнения склонов атмосферными осадками, режимом подземных вод, активностью боковой эрозии водотоков, абразией, режимом современных тектонических движений, сейсмической активностью; • для карстово-суффозионных процессов — режимом и гидрохимическими особенностями подземных вод, режимом современных тектонических движений; • для абразионного размыва морских берегов и переработки берегов водохранилищ — высотой уровня воды в водоемах и энергией штормового волнения; • для речной и береговой эрозии — режимом паводков и водностью рек
Следующие лекции № 6 -9 Опасные гидрологические процессы и поражающие факторы. ПРИРОДНЫЕ РИСКИ СОВРЕМЕННОСТИ Максутова Н. К.