Оценка оползневой опасности Нурекского района Таджикистана

Научно обоснованный прогноз реакций литосферы на различные виды естественных и искусственных взаимодействий и составление на этой основе карты оползневой опасности дают возможность правильно спланировать мероприятия по управлению состоянием региональных, локальных и элементарных литотехнических систем (ЛТС), обосновать пространственно-временную структуру мониторинга ЛТС, создать инженерно-геологическую основу для разработки плана народно-хозяйственного освоения территорий [1].

За последние годы в разных странах и разными исследователями были разработаны новые методы комплексного анализа ЛТС с целью прогнозирования развития оползней различного генезиса [2][5][10][12]. Так как большинство методов прогнозирования оползневой опасности требуют комплексного анализа значительных массивов данных, все большее применение находят методики, основанные на использовании геоинформационных систем (ГИС) [2][9][11][13—15]. С внедрением ГИС моделирование оползневой опасности стало доступным, удобным и возможным как при научном анализе, так и при экономической оценке прогнозного освоения территорий [8].

Целью настоящей работы было составление карты распространения оползневых явлений на территории Нурекского района Таджикистана на современном этапе с использованием спутниковых снимков (СС) и геоинформационных систем.

Для этой цели использовались как результаты предыдущих исследований (сделанные в советский период), так и результаты дешифрирования современных СС [3][4]. Появление данных, полученных спутниками, позволяет сделать картографирование рельефа более обоснованным, т.к. СС весьма информативны в отношении современной динамики рельефа, направленности и активности его преобразования. Массовость, разномасштабность СС и длительность ведения съемки позволяют анализировать взаимоотношения различных типов рельефа на больших территориях, прослеживать типологические поверхности на значительных расстояниях.

Все это позволяет более объективно и достоверно выделять формы рельефа, образованные опасными геологическими процессами, чем при их рисовке по топографическим картам «вслепую». Следует отметить, что при дешифрировании СС выявлены крупные оползневые смещения, которые не обнаруживаются традиционными методами исследований, в то же время многие известные оползни, представляющие угрозу отдельным объектам народного хозяйства, не выделялись на снимках ввиду их относительно небольших размеров. Как правило, такие оползни входят в выделенные крупные оползневые зоны.

С использованием ГИС в разы выросла точность картографирования оползней и зон их развития, а также возможность измерения их параметров.

Материалы и методы

Территория Таджикистана как горной страны подвержена воздействию многочисленных опасных геологических процессов, таких как землетрясения, оползни, обвалы, сели, наводнения, снежные лавины. В связи с дефицитом территорий, пригодных для жизни и деятельности населения (93% территории Таджикистана занимают горы, мало пригодные для проживания), очень остро стоит вопрос о рациональном использовании пригодных для проживания земель, о защите населения от опасных геологических процессов, о планировании и разработке защитных мероприятий, о планировании устойчивого экономического развития горных территорий.

Нурекский район расположен в Вахшской долине, центральной части Республики Таджикистан. В административном отношении территория относится к Нурекскому району Хатлонской области. Центральная часть района относится к зоне интенсивного хозяйственного освоения. Здесь в прибрежной зоне Нурекского водохранилища расположена автомагистраль Душанбе — Куляб. Антропогенная деятельность приводит к современным геологическим процессам в береговой зоне. Это переработка берегов, оползни, просадки, подъем уровня подземных вод и др., что осложняет строительство и затрудняет эксплуатацию.

За последние годы накоплен значительный материал по опасным геологическим процессам и явлениям, появились новые методы выявления и оценки степени их опасности, новое программное обеспечение, позволяющее проводить более глубокий анализ различных факторов, влияющих на развитие и проявление этих процессов.

Так как большинство методов прогнозирования оползневой опасности требуют комплексного анализа значительных массивов данных, все большее применение находят методики, основанные на использовании ГИС [2]. С использованием ГИС в разы выросла точность картографирования оползней и зон их развития, а также возможность измерения их параметров.

Методика исследований включала следующие виды работ:

• анализ и обобщение тематических материалов опубликованной и фондовой литературы по проблеме изучения оползней в Нурекском районе Таджикистана;
• дешифрирование космических снимков, анализ цифровых моделей рельефа и топографических карт

Это позволило установить закономерности распространения оползневых проявлений на исследуемой территории: распознать границы оползневых тел и, как следствие, оценить масштабность оползневых процессов. При дешифрировании использовались спутниковые снимки с интернет-сервиса Google Earth. Время съемки СС находится в пределах от 2005 до 2012 г.

Результаты и обсуждения

На площади района развиты морские, лагунные и континентальные породы верхнеюрского, мелового, палеогенового и неогенового возраста. Отложения смяты в складки общего северо-восточного простирания и нарушены многочисленными разломами, на которых основным является Вахшский надвиг. Четвертичные образования представлены континентальными фациями, среди которых выделены аллювиальные, пролювиальные, озерные, аллювиально-пролювиальные и делювиальные.

Инженерно-геологические условия района характеризуются высокой степенью сложности, обусловленной развитием разнообразных видов осадочных пород мезозойско-кайнозойского возраста, значительно дислоцированными, и раздробленными тектоническими нарушениями.

Сильно расчлененный рельеф района обусловлен наличием хорошо развитой гидрогеологической сети. Водотоки впадают в Нурекское водохранилище. Основная водная артерия, питающая Нурекское водохранилище, р. Вахш, берет начало в горах Памиро-Алая и пересекает описываемую территорию с северо-востока на юго-запад. Долина реки Вахш на большем своем протяжении является узкой и глубоко врезанной.

Исследуемая территория отличается сложностью геоморфологического строения, обусловленной взаимодействием эндогенных и экзогенных процессов, действующих при формировании рельефа. По схеме геоморфологического районирования Таджикистана, предложенной [6][7], описываемая территория входит в состав геоморфологической области, именуемой «Южно-Таджикская впадина». Характерными особенностями рельефа Южно-Таджикской впадины являются ярко выраженная структурность и широкое развитие форм аккумулятивного происхождения.

Выявление зон развития оползневых явлений требует учета многих факторов, участвующих в процессах развития и проявления оползней. Ввиду того что картографирование оползней производилось по материалам спутниковых съемок, без обследования на местности, не проводилось какой-либо классификации оползней. Тем более что для оценки опасности оползня не надо его классифицировать по типу. Тем не менее для более правильного отражения ситуации с оползневой опасностью были использованы материалы предыдущих картосоставительских работ. Были использованы инженерно-геологические и геоморфологические карты, составленные при комплексных гидрогеологических и инженерно-геологических съемках масштаба 1:200 000, карты специализированных работ масштаба 1:500 000. Результатом работ явилась карта пораженности оползневыми процессами территории района Нурек (рис. 1).

На исследованной территории современные геодинамические процессы широко распространены и представлены разнообразными формами. Факторами для широкого развития процессов служат: горный расчлененный рельеф с крутыми склонами, наличие на склонах комплексов рыхлых неустойчивых отложений, отсутствие растительности, довольно широкое распространение легкорастворимых пород, высокая сейсмичность района. Мощным толчком к активизации современных геологических процессов послужило образование Нурекского водохранилища.

Основная причина возникновения оползневые подвижек на территории: переувлажнение пород атмосферными осадками в годы, когда количество выпадающих атмосферных осадков аномально высоко. При формировании крупных оползней, с захватом коренных отложений, главную роль играют сейсмические факторы. Появление Нурекского водохранилища вызвало как образование новых, свежих оползней, так и активизацию давних оползневых форм.

Активизация оползневых процессов, приводящих к разрушению инженерных сооружений. Оползневые явления на территории достаточно часто приводят к чрезвычайным ситуациям с большим материальным ущербом и даже человеческими жертвами.

По итогам расчетов установлено, что около 36% оползней характеризуются как мелкие (рис. 3). Такие виды оползней в основном распространены в северных частях районов. Очень мелкие оползни занимают 24% от общего количества оползней. Этот вид оползней встречается по всем частям районов. На долю крупных видов оползней приходится всего 18%. Очень крупные оползни составляют 12% и средние — 10% от общего количества оползней.

Оползни полукруглые широко распространены на описываемой территории и образуются преимущественно в четвертичных отложениях. В зависимости от стадии развития оползневое тело может быть смещено без существенного нарушения его внутреннего строения. В большинстве же случаев поверхность оползневых тел покрыта трещинами шириной до 1 м и ступенчатая. Причина образования полукруглых оползней — снижение прочности пород в основании массива за счет увлажнения, выщелачивания и выдавливания пластичных пород.

Форма оползневых тел часто зависит от смещающихся пород. В глинистых и связных породах форма оползней самая различная: циркообразная, глетчеровидная, грушевидная, эллипсоидальная и т.д. Оползневые явления приводят к образованию весьма характерных форм мезо- и микрорельефа. Поэтому дешифрирование оползней велось преимущественно по их форме и рисунку фотоизображения. Сформированные «свежие» оползни выделяются по четким формам рельефа, светлому, иногда почти белому фото тону стенок срыва. Некоторые мелкие оползни находятся в активном состоянии до сих пор. В 2005 году в результате переувлажнения горных пород атмосферными осадками сформировались мелкие оползни в селе Кибил (рис. 4). В данном участке горы сложены лёссами и лёссовидными суглинками. Лёссы и лёссовидные суглинки здесь имеют широкое распространение, с ними связаны многие сформировавшиеся оползни различного масштаба.

На территории исследования формирование большой части современных действующих оползней и оползней, находящихся в состоянии временной устойчивости, связано с климатическими условиями и большим распространением лёссов и лёссовидных суглинков, наиболее сильно подверженных влиянию атмосферных осадков.

Анализ представленной карты позволяет определить участки проведения первоочередных полевых исследований, к которым могут быть отнесены:

• левый берег Нурекского водохранилища, так как здесь наблюдаются крупные и средние оползни, которые расположены близко к водохранилищу;
• мелкие оползни, которые расположены рядом с селом Кибил.

На рисунке 5 видно, что, в течение 15 лет зона оползневых процессов увеличивается высокими темпами. И до сих пор продолжается формирование различные масштабов оползней.

Надо отметить еще очень важную особенность оползневых процессов, происходящих в лёссовых породах. Это важно при разработке оползнезащитных мероприятий и оценке риска. Практически все оползни в лёссовых породах начинаются с просадки массива пород на склоне, которая вызывается также и суффозией. Далее при движении вниз по склону этот массив может превратиться в грязевой поток, способный продвинуться на большое расстояние, например повернуть вниз по долине, и превратиться в селевой поток. В рыхлых четвертичных породах выделяются оползневые зоны, где оползни происходят по бортам многочисленных саёв, врезов и часто служат причиной возникновения селей. Это необходимо учитывать при оценке риска от оползневых процессов.

Заключение

В результате исследования составлена подробная карта оползневых явлений в формате ГИС и создана база данных по оползневым явлениям, впервые для территории Нурекского района Республики Таджикистан.

Результаты данной работы демонстрируют, что используемый в этом исследовании подход может быть применим для оценки оползневой опасности в труднодоступных и слабоизученных регионах.