Роль грунтовых дорог в формировании оползневых процессов (на примере Воронежской области)

Полный текст

Введение Природные условия района исследования. Воронежская область, расположенная почти в центре Русской равнины, сочетает на своей территории разнообразные формы рельефа, размещенные на трех крупных орографических элементах. Равнинные формы рельефа местности хорошо представлены на Окско-Донской низменности, холмистые формы - на Среднерусской и Калачской возвышенностях. В целом общий вид поверхности Воронежской области - слабоволнистая равнина, расчлененная древними балками и оврагами. Глубина вреза долин и балок на Среднерусской и Калачской возвышенностях составляет 50-80 м и выше, на Окско-Донской низменности - 20-40 м. Главная водная артерия - р. Дон, протекающая на территории Воронежской области с севера на юг. В качестве подпочв везде преобладают четвертичные лессовые суглинки. Важное ландшафтообразующее значение имеют известняки, писчий мел, мергель, глины и пески, а также мореновые отложения [1]. Около 80 % территории Воронежской области покрыто черноземными почвами. Встречаются также серые лесные, луговые почвы, есть засоленные почвы - солоди, солонцы и солончаки [2]. В области наблюдается активное развитие эрозионных процессов. При- чина этого - большие площади территории, отданные под пашню (около 80 % сельхозугодий), нарушение правил противоэрозионной агротехники при вспашке земли, нерациональное использование естественных пастбищ и сенокосов на них, густая овражно-балочная сеть на обширной территории [3]. В целом в Воронежской области эрозии подвержены 1100 тыс. га сельхозугодий. По данным Воронежского Гипрозема, за последние несколько лет площадь территории, пораженной водной эрозией, увеличилась на 5 тыс. га и составила 960 тыс. га. Поражение ветровой эрозией земель Воронежской области охватывает 145 тыс. га. В северной половине области эродированные почвы составляют 10-30 % от всей площади сельскохозяйственных угодий, в южной - 30-50 % и более [4]. Характеристика оползневых процессов. Одной из форм эрозии являются оползни - экзогенные склоновые процессы, выражающиеся в скользящем смещении рыхлых горных пород и почвы под действием силы тяжести и подземных вод. Оползни - чисто гравитационные процессы склоновой денудации - развиваются лишь в соответствующих структурно-геологических условиях [5]. Они возникают на склонах речных долин, оврагов, крутых берегах рек. Их образованию способствует чередование водопроницаемых и водоупорных слоев и их наклон в сторону склона. Оползневые склоны в аридных областях развиты несравненно меньше, чем в гумидных, однако не столь уж редки [6]. Еще Ю.Г. Симоновым [7] в 1971 г. все склоны по происхождению были разделены на три группы: тектонические, денудационные и аккумулятивные. На территории Воронежской области в основном представлены денудационные, образованные в результате действия какого-либо агента денудации. В Воронежской области оползни чаще являются автохтонными (местными) опасностями. Хотя в отдельных случаях встречаются так называемые оползни-потоки, перемещающиеся на расстояние более 100-200 м, например в Каменском районе, которые могут быть отнесены к аллохтонному типу. Оползни возникают, как правило, на достаточно крутых склонах высотой более 5-10 м, в разрезах которых имеются глинистые породы разной степени литификации [8]. Стадии быстрого оползания всегда предшествует длительный латентный период формирования поверхности смещения. На такую подготовку в ненарушенных природных условиях уходят десятки и сотни лет [9; 10]. Среди факторов образования оползней на территории России выделяют, прежде всего, интенсивные осадки, таяние снега, приводящие к большому поверхностному стоку, а также грунтовые воды. В сейсмоактивных районах оползни могут быть вызваны землетрясениями [11]. Причинами образования оползней на территории Воронежской области являются спорадическое обводнение песчаных отложений верхнего палеогена и нижнего неогена, перекрывающих глины киевского возраста, выклинивание на склонах подземных вод палеоген-неогеновых комплексов, развитие процессов овражной эрозии [12; 13]. Большинство экзогенных процессов, к которым относятся и оползни, носят циклический характер [14; 15]. Повторяемость их практически во всех оползнеопасных районах России происходит в среднем каждые 8-12 лет, а на территории Воронежской области - каждые 6-8 лет [13]. Ежегодно на территории России 21 % природных чрезвычайных ситуаций провоцируется оползнями, обвалами, селями и сильными снегопадами [16]. Однако главной причиной образования оползней (до 80 %) является антропогенный фактор [17], и преобладающее число оползней возникает из-за утечек воды из коммуникаций и подтопления территорий (оползни в Нижнем Новгороде 7 апреля 2011 г. и в с. Безводное Кстовского района Нижегородской области в августе 2009 г.), искусственных подрезок склонов (оползни в г. Ханты-Мансийске с июня 2007 г. по ноябрь 2009 г., в г. Красноярске в апреле 2010 г., оползень в п. Гузерипле Республики Адыгея в октябре 2010 г.), вибрационного воздействия работающих механизмов и других техногенных факторов [18]. На территории России оползни наиболее интенсивно распространены на Северном Кавказе, Камчатке, Сахалине, в Забайкалье, Поволжье [19]. Им подвержено более 700 городов России [10]. Результаты и их обсуждение Специалистами Центра мониторинга и прогнозирования ЧС Воронежской области Н.Д. Разиньковым и С.Л. Титовой на основе учетных данным территориального центра «Воронежгеомониторинг» [13] составлена карта-схема ранжирования по степени пораженности оползневыми процессами административных районов Воронежской области (см. рисунок). Данное ранжирование, произведенное в зависимости от площадной пораженности территории и в соответствии со СНиП «Геофизика опасных природных воздействий» (1996) [20], содержит следующие категории опасности: ● чрезвычайно опасная - поражено более 30 % территории; ● весьма опасная - поражено более 11-30 % территории; ● опасная - поражено 1-10 % территории; ● умеренно опасная - поражено менее 0,1-1 % территории. Если сравнить приведенную карту-схему с дорожной картой Воронежской области, станет ясно, что Нижнедивицкий, Острогожский, Каменский, Семилукский, Репьевский, Хохольский, Лискинский, Подгоренский, Грибановский, Новохоперский, Воробьевский и Калачеевский районы, где пораженность оползневыми процессами относится к категориям «чрезвычайно опасная», «весьма опасная» и «опасная», имеют сильно разветвленную дорожную сеть, включая грунтовые дороги. Последние часто пролегают вблизи оврагов, крутых берегов рек и прудов, где потенциально возможно протекание оползневых процессов. Грунтовые дороги могут иметь глубокие колеи или проседания проезжего полотна, в которых в результате осадков скапливается вода, образуя дорожные микроводоемы - лужи. В зависимости от подстилающей дорогу почвы и физико-химического состава грунта вода может быстро просачиваться в нижние слои или длительное время сохраняться на поверхности дороги, медленно испаряясь. Рисунок. Пораженность оползневыми процессами территорий административных районов Воронежской области Figure. Affected landslide processes in the territories of administrative districts of the Voronezh region Помимо подземных вод, расположенных относительно близко к поверхности почвы, или горных пород, способствовать возникновению оползней могут поверхностные воды, собирающиеся в понижениях нанорельефа местности, например в глубоких колеях грунтовых дорог, пролегающих вблизи оврагов или крутых берегов рек. Весной при таянии снега или при продолжительных ливнях вода может накапливаться в дорожной колее, которая, в свою очередь, служит своеобразным резервуаром, источником продолжительного и постоянного увлажнения нижних почвенных слоев. Медленно просачиваясь вглубь и доходя до водоупорного горизонта, влага насыщает весь почвенный пласт, который под действием силы тяжести соскальзывает вниз по склону, останавливаясь у его подножия и формируя особый, характерный рельеф: если этот процесс произошел в овраге, оторвавшийся пласт у подножия, как правило, переваливается на противоположную стенку оврага, если же процесс возник на крутом берегу реки -падает в воду. В Воронежской области оползни, возникающие при участии грунтовых дорог с глубокими колеями, распространены не только в указанных выше районах, но и на территориях, считающихся, согласно карте-схеме, относительно безопасными. Например, они отмечены по крутым берегам рр. Дона (в районе гг. Воронеж, Павловск и памятника природы - Кривоборья), Воронежа (близ гг. Воронеж и Рамонь), а также в оврагах Павловского, Богучарского и Петропавловского районов (см. таблицу). Таблица Распределение оползневых процессов, связанных с грунтовыми дорогами, по районам Воронежской области Районы области Категории опасности Количество оползней Нижнедивицкий Чрезвычайно опасная 3 Острогожский Весьма опасная 3 Каменский Весьма опасная 2 Семилукский Опасная 3 Хохольский Опасная 2 Репьевский Опасная 1 Лискинский Опасная 4 Подгоренский Опасная 1 Грибановский Опасная 1 Новохоперский Опасная 1 Воробьевский Опасная 1 Калачеевский Опасная 2 г. Воронеж Неопасная 1 Рамонский Неопасная 2 Павловский Неопасная 2 Богучарский Неопасная 2 Петропавловский Неопасная 3 Table Distribution of landslide processes associated with dirt roads in the districts of the Voronezh region Districts Hazard categories Number of landslides Nizhnedevitsky Extremely dangerous 3 Ostrogozhsky Very dangerous 3 Kamensky Very dangerous 2 Semiluksky Dangerous 3 Khokholsky Dangerous 2 Repyevsky Dangerous 1 Liskinsky Dangerous 4 Podgorenskiy Dangerous 1 Gribanovsky Dangerous 1 Novohopersky Dangerous 1 Vorobyevsky Dangerous 1 Kalacheevsky Dangerous 2 Voronezh city Non)hazardous 1 Ramonsky Non)hazardous 2 Pavlovsky Non)hazardous 2 Bogucharsky Non)hazardous 2 Petroravlovsky Non)hazardous 3 Об оползнях Кривоборья - памятника природы Воронежской области А.В. Бережной и Н.И. Ахтырцева [21] писали еще 35 лет назад. Они одними из первых указывали на заметную роль разнообразных форм микрорельефа местности в формировании оползневых процессов. Изучая обрывно-осыпной склон Кривоборской террасы высотой 50-60 м, отделенный от плоской поверхности хорошо выраженной бровкой, они отметили, что последняя отступает вглубь водораздела благодаря наличию довольно многочисленных крупноблоковых оползней. Особой их концентрацией отличаются места, где параллельно бровке склона протянулись лесные дороги с глубокими колеями, старые окопы. Застой вод в них, как отмечали авторы, приводит к широкому развитию оползневых процессов [21]. Заключение Из 32 административных районов Воронежской области 14 считаются опасными в отношении возникновения оползневых процессов. Из них в 12 обнаруживаются оползни, связанные с пролегающими вблизи грунтовыми дорогами. Еще в 5 районах (включая окраины областного центра - г. Воронежа), считающихся неопасными в плане возникновения оползневых процессов, отмечены оползания грунтовых пластов вблизи автомобильных дорог с глубокими колеями и рытвинами. Больше всего оползней вблизи дорог отмечено в Лискинском, Нижнедевицком, Острогожском, Семилукском и Петропавловском районах, значительное их количество - в Каменском, Хохольском, Калачеевском, Рамонском, Павловском и Богучарском районах, единичные случаи - в округе г. Воронежа, Репьевском, Погоренском, Грибановском, Новохоперском и Воробьевском районах области. Следует также отметить, что не всегда грунтовые дороги разрушаются оползневыми процессами. Дорожные колеи или неровности на дорогах, заполненные водой, могут находиться на максимальном расстоянии нескольких десятков метров от края оврага или крутого берега реки, где произошел оползень, и таким образом сохраняться длительное время, пока очередной обвал грунта не захватит дорожное полотно. Но значительно чаще оползни в наших двадцатилетних исследованиях отмечены вблизи дорог, на расстоянии нескольких метров. Подводя итог проделанной работе, подчеркнем необходимость учета территорий грунтовых дорог, где длительное время может скапливаться вода после дождя или таяния снега. Если дороги с такими переувлажненными участками пролегают вдоль склонов, оврагов, то возрастает вероятность образования оползневых процессов. Это нужно учитывать при составлении прогнозов и проведении практических работ. И хотя оползни в результате действия данного антропогенного фактора возникают намного реже, чем в силу других причин, его следует принимать во внимание при очерчивании круга факторов, инициирующих оползневые процессы.

Об авторах

Андрей Николаевич Тимофеев

Воронежский государственный педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: www72@bk.ru

кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой экологического образования

Российская Федерация, 394043, Воронеж, ул. Ленина, 86

Список литературы