Автореферат: Закономерности развития опасных природных и техноприродных процессов на территории деятельности морского терминала ЗАО КТК-Р и их влияние на устойчивость инженерных сооружений (Черноморское побережье, г. Новороссийск)

Солифлюкционные наплывы сопровождают условия для возможного формирования поверхностных оползней по склонам к чашам-накопителям дамб 1, 2. Наплывы выделяются изометричной обвальной формой с размерами до 40х25 м в поперечнике и контрастной светло-бурой окраской слагающих их суглинков и глин. С верхней стороны эти оползни плавно смыкаются с поверхностью склона, а в нижней части приподняты над склоном на 0,3-0,4 м. Явление солифлюкции представляет собой начальную фазу возможного формирования оползневого процесса, и по его динамике можно прогнозировать дальнейшее развитие склоновых процессов.

Активизация оползневого процесса происходит в любое время года, если в течение не менее 3 месяцев сумма осадков ежемесячно на 150-200% превышает норму, а среднемноголетнюю норму осадков предыдущего периода превышает не менее чем в 2-6 раз. Если предыдущие месяцы были засушливыми, масштабы активизации будут особенно велики. Другой причиной активизации являются выпадение интенсивных осадков в течение короткого промежутка времени. Установлена активизация оползней в покрывных образованиях, когда суточная норма осадков превышает 120 мм. При этом происходит критическое насыщение оползневых отложений водой до глубины 2-3 м.

Вероятность катастрофической активизации близка к 100%, когда критическое превышение годовой нормы осадков составит приблизительно 400 мм. Количество осадков более 1132 мм/год определено с периодичностью 16-47 лет при среднестатистическом - 33 года. Последний был 1988 год с аномально высоким количеством осадков - 1271 мм. Следовательно, в настоящий период в каждый из последующих лет возможно повторение аномального количества осадков и, соответственно, катастрофическая активизация опасных экзогенных процессов.

Таким образом, наряду с такими постоянно действующими и медленно изменяющимися факторами, как тектоника, литология и геоморфология, существенную и порой определяющую роль в активизации опасных природных процессов играют периодически быстроизменяющиеся погодно-климатические факторы.

Третье защищаемое положение. Локальный мониторинг опасных природных и техноприродных процессов позволяет проводить систематические наблюдения за условиями и факторами их развития, а также делать прогноз и предлагать рекомендации по инженерной защите территории деятельности ЗАО «КТК-Р».

С целью обеспечения промышленной безопасности инженерных сооружений ЗАО «КТК-Р» в чрезвычайных ситуациях, вызванных действием природных и техногенных геодинамических факторов, требуется постоянный контроль за состоянием сооружений и ходом геодинамических процессов, что обеспечивается путем локального мониторинга геологической среды.

Основная задача локального мониторинга - своевременное выявление и прогнозирование развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов, влияющих на безопасное состояние сооружений и геологической среды, в целях разработки и реализации мер по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

Мониторинг геологической среды является составной частью мониторинга окружающей природной среды (экологического мониторинга), предусмотренного нормативными правовыми актами Российской Федерации и нормативно-техническими документами федеральных органов по охране окружающей среды и санитарному надзору и реализуется через специализированную систему наблюдений - Единую государственную систему экологического мониторинга, порядок функционирования которой определяется соответствующим положением, утвержденным Правительством России.

Локальный мониторинг проводился в период строительства резервуарного парка нефтепроводной системы ЗАО «КТК-Р», проводится и в период эксплуатации площадей и сооружений Морского терминала.

На стадии строительства осуществлялись следующие виды мониторинга:

* инженерно-геологический;

* гидрогеологический;

* сейсмотектонический;

* инженерно-сейсмометрический.

Инженерно-геологический мониторинг. Для оценки взаимодействия основных сооружений резервуарного парка и геологической среды в рамках задач локального мониторинга в период строительства программой предусматривалось:

* проведение площадного инженерно-геологического обследования для оценки изменений, вызванных строительными работами, и построение инженерно-геологической карты (М 1:2000) на момент начала строительства, а также на момент окончания основного объема земляных работ;

* периодических режимных наблюдений на геохимических площадках для контроля состояния искусственных склонов на участках резервуаров, склонов бассейнов-накопителей, верховых склонов дамб, северного склона на участке вспомогательных сооружений. Периодические наблюдения: в нормальном режиме наблюдения выполнялись 2 раза в год - в периоды наименьших (май-июль) и наибольших (февраль) атмосферных осадков; в случае чрезвычайной ситуации 1 раз в сутки.

Подробный анализ деформации геологической среды был получен путем сопоставления карт инженерно-геологических условий на момент начала строительства и на момент его завершения.

Режимные инженерно-геологические наблюдения на 17-ти геотехнических площадках выполнялись с целью выявления изменений во времени свойств и состояния искусственных склонов на участках резервуаров, склонов бассейнов-накопителей, верховых склонов дамб и северного склона площадки вспомогательных сооружений на участке размещения танков воды для пожаротушения и пожарной насосной станции.

В результате обследования территории резервуарного парка было установлено, что основными инженерно-геологическими процессами, определяющими современное состояние откосов обвалования резервуаров и дамб, а также склонов балок в пределах чаш бассейнов-накопителей, являются процессы площадной и линейной эрозии. Площадная эрозия выражена в процессе пролювиального смыва мелкозернистого материала и его накопления у подножия склонов. Развита повсеместно на обнаженных склонах. Линейная эрозия представлена боковой и донной эрозией в тальвегах балок, оврагообразованием и струйной эрозией на откосах и склонах балок.

Гидрогеологический мониторинг. Проведение гидрогеологического мониторинга обусловлено изменением условия питания и разгрузки водоносных горизонтов на участке строительства резервуарного парка КТК, а также появлением в его пределах источников потенциального загрязнения подземных вод нефтью.

Строительство резервуарного парка на водораздельной территории сопровождается съемом значительных мощностей покрывающих элювиально-делювиальных образований и зачисткой поверхности коренных карбонатно-терригенных пород, что ведет к усилению инфильтрационного питания подземных вод. Использование изолирующей полиэтиленовой пленки в основании четырех резервуаров диаметром порядка 100 м каждый, а также асфальтирование прилегающих территорий изменяют условия влагопереноса в зоне аэрации, уменьшая испарение, что, в свою очередь, вызывает повышение уровня подземных вод под сооружениями. Создание отводящей канавы по периметру участка расположения резервуаров, играющей одновременно роль аварийного отвода нефтепродуктов, а также ливневых стоков, создало условия концентрированного инфильтрационного питания подземных вод на концевых участках канавы в районе верхнего бьефа дамб-ловушек. Такое увеличение инфильтрации привело к дополнительному локальному интенсивному замачиванию делювиальных отложений и создало возможность активизации оползневых процессов.

Создание дамб-ловушек привело к изменению поверхностного стока на прилегающей территории, созданию дополнительных источников инфильтрационного питания подземных вод на присклоновых участках и увеличению обводнения делювиально-элювиальных отложений.

Образование в процессе планировки территории отвалов грунта, складируемого нередко в оврагах, также ведет к локальному увеличению инфильтрационного питания подземных вод, что может способствовать активизации склоновых процессов.

Все это обусловливает необходимость постоянных наблюдений за уровнем подземных вод на участке строительства резервуарного парка в целях своевременного предупреждения развития неблагоприятных процессов (подтопление, нарушение устойчивости склонов и т. п.), а также контроля за возможным загрязнением подземных вод нефтью.

На исследуемой территории в рамках проведенного мониторинга создана сеть наблюдательных скважин, расположенных по периметру резервуарного парка и по нефтепроводному коридору в 1300 м к югу от с. Глебовское. Постоянные замеры статического уровня начаты в ноябре 2003 г. и выполняются ежедекадно. Анализ данных мониторинга показывает, что питание подземных вод территории происходит преимущественно за счет инфильтрации атмосферных осадков со снижением уровня воды в скважинах в теплые периоды (апрель-сентябрь) и повышением - в холодные периоды (октябрь-март) года. Кроме того, вскрыты горизонты подземных вод, динамически связанные между собой системами тектонических трещин.

Изучение изменений показателей - индикаторов нефтяного загрязнения (органические вещества, а также хром, никель) свидетельствует о том, что техногенные сооружения «КТК-Р» не оказывают влияния на формирование химического состава подземных вод района.

Сейсмотектонический мониторинг. Активность тектонических нарушений и геодинамических зон является одним из определяющих факторов безопасности инженерных сооружений.

Как отмечалось выше, по содержанию радона и торона геодинамические зоны являются низко- и умеренно активными.

Для режимных гидрогеодинамических наблюдений за относительными перемещениями структурных блоков на площадке резервуарного парка в 2003 г. был заложен створ глубинных реперов и грунтовых марок. Изучение координат и абсолютных отметок последних показывает, что относительные перемещения структурных блоков незначительны или отсутствуют. И хотя район расположения инженерных сооружений находится в окружении сейсмоактивных областей, сейсмический эффект от зарегистрированных в процессе мониторинга событий не представляет опасности для сооружений.

Проведенные автором исследования факторов инженерно-геологических условий, мониторинг опасных природных и техноприродных процессов на территории деятельности ЗАО «КТК-Р» позволил сделать пространственно-временной прогноз развития этих процессов и рекомендовать некоторые мероприятия для защиты объектов Морского терминала.

Прогнозная оценка устойчивости откосов дамб и бортов бассейнов-накопителей резервуарного парка сделана в виде различных сценариев (табл. 4).

Таблица 4. Расчетные величины коэффициентов запаса