ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ И ЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРОДА ПЕРМИ А.В.Коноплев, И.С. Копылов, П.А. Красильников, И.В. Кустов Кафедра инженерной геологии и охраны недр Лаборатория геологического моделирования и прогноза ЕНИ ПГНИУ

Цель работы: разработка Концепции геологической безопасности города Перми и комплексной Программы геологического изучения и картографирования территории города с целью рационального использования ее подземного пространства, решения вопросов геоэкологии и геологической безопасности города. Проведены следующие виды работ: -Изучение геологических проблем городов на основе мирового и российского опыта применительно к специфике природно-геологических условий территории г.Перми. -Сбор, обобщение, анализ материалов ранее проведенных геологических работ на территории г. Перми с созданием картограмм изученности в объеме, необходимом для разработки «Концепции геологической безопасности города». - Формирование ГИС-проекта «Картографическая основа геологической среды города Перми» с предварительным наполнением базы данных. Начало работ по данной тематике – 2009 год

ИЗУЧЕНИЕ МИРОВОГО И РОССИЙСКОГО ОПЫТА ПО ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ПРОБЛЕМАМ ГОРОДОВ (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СПЕЦИФИКЕ ПРИРОДНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ Г. ПЕРМИ) Проводился сбор методических материалов по геологическим проблемам городов из опубликованных источников и данных Интернет, при этом особое внимание уделялся опыту столичного региона г. Москвы (имеющего сходные природно-геологические условия с Пермью), где проблемам геологической безопасности и геоэкологии уделяется большое внимание в течение длительного времени, а также опыту крупных городов - Санкт-Петербурга, Казани, Свердловска и др.

Опыт столичного региона г. Москвы В 1997 г. к 850-летию образования Москвы были выполнены две крупные обобщающие работы: 1) Очерки геоэкологии и инженерной- геологии Московского столичного региона (Институт литосферы РАН). Г.Л.Кофф и др. Под ред. Н.А.Богданова А.И.Шеко. М.: РЭФИА, – 185 с.) и 2) коллективная монография "Москва: Геология и Город" (АН РФ Институт геоэкологии, Мосгогеотрест). Гл. ред. В.И.Осипов, О.П.Медведев. - М.: АО "Московские учебники и картолитография", с., 135 ил. Выполнена инженерно- геологическая и геолого- экологическая характеристика геологической среды города

Опыт г. Санкт-Петербурга ноября 2009 года во Всероссийском научно-исследовательском геологическом институте им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ) прошла Международная конференция «Геология крупных городов». Конференция была посвящена завершению проекта «Использование геологической информации в управлении городской средой для предотвращения экологических рисков (Гео ИнфорМ)», выполняемого в рамках Программы «Лайф» Европейского Союза (LIFE06 TCY/ROS/000267).

Международный опыт по геологическим проблемам городов обобщают В.И. Осипов В.И., Н.А. Румянцева по результатам Конгресса в Италии. Геологические проблемы городов – одна из наиболее важных и широко обсуждаемых на конгрессе тем. Эти проблемы рассматривались на специальном симпозиуме S «Геологические опасности: международное сотрудничество и перспективы», семи генеральных и двенадцати тематических симпозиумах. Всего на конгрессе было заслужено 68 докладов по городской тематике.

Провал грунта в г. Гватемала после тропического шторма Агата, 2010 г.

г. Березники, БКРУ-1

В центре Перми провалился асфальт, пострадал один автомобиль Происшествие произошло на перекрестке улиц Куйбышева и Советской. На проезжей части асфальт провалился под передними колесами вазовской 10-ки (июнь 2011)

В воскресенье в центре Перми, во время движения, в яму на проезжей части провалился автомобиль. Инцидент произошел на улице Красноармейская. Владелец автомобиля вызвал ГИБДД для фиксации происшествия. Сейчас место провала ограждено, проезжая часть улицы в этом месте значительно сокращена. Это не первый случай, когда в Перми автомобили проваливаются под асфальт прямо на проезжей части улиц. При этом, как правило, провалы происходят в центре города. (Интернет, июнь 2007)

Стажировка сотрудников ЕНИ в Институте вулканологии и геофизики, Палермо, Сицилия

Лабораторная база института

Сюда стекается информация со всей Сицилии

Мировой и отечественный опыт показывает, что геологическим проблемам городов в мире и России в целом, уделяется значительное внимание, но в различной степени дифференцированное – от высокого до слабого. Естественно, там, где этим проблемам уделяется серьезное внимание, существует достаточное финансирование на их решение, существует исследовательский и производственный потенциал – там ущерб от природно-техногенного фактора минимизирован. Несмотря на огромную информацию по геологическим проблемам городов в настоящее время не удалось выявить близкий аналог разработки Концепции геологической безопасности какого-либо города.

ИЗУЧЕННОСТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ТЕРРИТОРИИ Г. ПЕРМИ Картограмма геологической изученности территории г. Перми

проведены работы: 1). Разработка принципов и критериев для создания тематических картографических моделей геологической среды территории города. Определение оценки стоимости создания комплекта крупномасштабных электронных карт масштабов 1:50000 – 1: Определение оптимального масштаба карт на территории города: геологической, инженерно- геологической, гидрогеологической, геоморфологической, геодинамической, подземных выработок и т.п. 2). Разработка принципов и критериев для создания единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми, содержащей базу данных инженерно-геологической, гидрогеологической и геоэкологической информации. 3). Подготовка иллюстративного материала, включающего следующие основные карты масштаба 1:100000: геологическая карта с основными тектоническими элементами, карта четвертичных отложений, орогидрографическая карта с элементами геоморфологии, карта экзогенных геологических процессов, карта тектонической трещиноватости и геодинамических активных зон.

Оценка стоимости создания комплекта крупномасштабных электронных карт масштаба 1: – 1: Согласно анализу геологической изученности территории г.Перми – кондиционных геологических (в т.ч. - инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических) работ крупнее масштаба 1: не проводилось и кондиционных карт не составлялось.

Определение оптимального масштаба карт на территории города (для их создания в ближайшие годы) Классификация инженерно-геологических съемок предполагает плановое, последовательное, с постепенно возрастающей детальностью изучение инженерно-геологических условий территорий, отвечающее стадиям инженерных изысканий и проектирования сооружений и инженерных работ. При обосновании проекта планировки и детальной планировки городов производят детальные съемки (1:10 000), а пригородных зон – крупномасштабные (1: – 1:50 000). Причем съемка масштаба 1: в пригородной зоне выполняется при сложных инженерно-геологических условиях. Данный принцип сформулирован В.Д. Ломтадзе в монографии «Инженерная геология. Специальная инженерная геология». Л., Недра, (1978). Он подходит для условий Перми. Однако, по инженерно-геологической изученности г.Пермь значительно отстает от крупных городов (Москвы, С.Петербург и др.), где детальными и крупномасштабными инженерно-геологическими и геоэкологическими съемками покрыты значительные части территорий городов. В Перми не проводились даже работы масштаба 1: Поэтому целесообразно эти работы проводить поэтапно и последовательно от мелкого масштаба к крупному.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ И КРИТЕРИЕВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЕДИНОЙ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ Г. ПЕРМИ, СОДЕРЖАЩЕЙ БАЗУ ДАННЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ, ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Разработаны принципы и критерии для создания единой геоинформационной системы геологической среды г. Перми, содержащей базу данных инженерно-геологической, гидрогеологической и геоэкологической информации. Геионформационная система геологической среды г. Перми должна являться составной частью Информационной системы обеспечения градостроительной деятельности города (ИСОГД), частью геоинформационного пространства города Перми. Она должна включать массивы пространственных данных о геологии, гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии города Перми, представленных в двухмерном и трехмерном видах, связанных между собой единой координатной основой, позволяющей отображать и обрабатывать пространственные объекты одновременно из разных массивов данных любых масштабов, включая массивы тематических данных различных пользователей.

ПОДГОТОВКА ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА Геологическая карта территории г. Перми Карта четвертичных отложений территории г. Перми Подготовлен иллюстративный материал, включающий следующие основные карты масштаба 1: : геологическая карта с основными тектоническими элементами, карта четвертичных отложений, орогидрографическая карта с элементами геоморфологии, карта экзогенных геологических процессов, карта тектонической трещиноватости и геодинамических активных зон.

Цифровая модель рельефа с элементами гидрографии Элементы геоморфологии территории г. Перми

Карта экзогенных геологических процессов

КОНЦЕПЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРОДА ПЕРМИ НА ПЕРИОД ДО 2020 ГОДА И ДАЛЬНЕЙШУЮ ПЕРСПЕКТИВУ Концепция геологической безопасности г.Перми на период до 2020 года и дальнейшую перспективу (далее - Концепция) представляет собой систему взглядов и мер политического, экономического, правового, научно-технического, технологического, образовательного и профилактического характера, направленных на создание геологически безопасной среды обитания нынешнего и будущих поколений людей, на территории г.Перми

Концепция учитывает эколого-геологические условия городского строительства и предусматривает основные существующие и возможные геологические проблемы города Перми в области инженерной геологии, гидрогеологии, геоэкологии, геодинамики, геохимии и пути преодоления этих проблем. Концепция учитывает международный и отечественный опыт по изучению и решению геологических проблем городов применительно к специфике природно- геологических условий территории г.Перми. Методологическим подходом на котором основана Концепция является системно-комплексный подход, состоящий в совместном рассмотрении всех составляющих геосистемы: геологическая среда – природно-технические системы города.

Современное состояние геологической среды Перми и основные геологические проблемы города Состояние геологической среды г.Перми определяется спецификой развития города, характерной для крупного промышленного мегаполиса в сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических условиях. Инженерно-геологических и эколого-геологическая обстановка территории Перми очень сложная, обусловлена сильнейшим техногенным воздействием на природно-геологическую среду и геологическими факторами. Последние воздействуют на городскую среду, обусловливают геологические проблемы, существующие и возможные угрозы (опасности) геологической безопасности города

Проблема опасных геологических и природно-техногенных процессов Проблема геодинамической и сейсмической опасности Проблема геохимической опасности Проблема накопления огромного количества промышленных и бытовых отходов Проблема подработанных пространств города Проблема развития специфических грунтов Проблема истощения запасов подземных вод и их сильное загрязнение Геологические проблемы, существующие и возможные угрозы (опасности) геологической безопасности города

Концептуальная модель геологической безопасности города Перми

Формирование геоинформационно-картографической модели на основе проведения системных мероприятий Формирование системы обеспечения геологической безопасности при комплексном освоении города на основе концептуальных принципов (этапность, системность, приоритетность, первоочередность, оптимизация и достаточность, комплексность, объективность, критериальность, результативность, динамичность и многофункциональность) Создание единой геоинформационной системы геологической среды города. Формирование базы данных по методам и объектам Функциональный анализ геологических и техногенных факторов, качества и состояния геологической среды и ее инженерно-геологической и эколого-геологической обстановки и установление причинно-следственных связей Прогноз изменения инженерно-геологической и эколого-геологической обстановки, опасных геологических, техноприродных процессов и зон (объектов) с повышенным социально-экологическим риском вероятности возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера Управление геологическим риском и проведение политики геологической безопасности города Теоретические и организационные основы создания системы геологической безопасности города Мониторинг состояния недр (геологической среды) Крупномасштабное комплексное инженерно-геологическое и геоэкологическое картирование и исследования

Основные пути, направления и приоритетные меры по реализации концепции Решение задач геологической безопасности города достигается путем формирования системы теоретических, методических и прикладных исследований. Реализация Концепции предлагается в проведении комплексной долгосрочной Программы геологического изучения и картографирования территории города для обеспечения его геологической безопасности и рационального природопользования, в которой предусмотрены мероприятия на ближайшую перспективу, среднесрочную перспективу ( гг.) и дальнесрочную перспективу ( гг.) в соответствии с вышеизложенными принципами Концепции

В структуре Программы – три подпрограммы, которые действуют одновременно по мере выполнения программных мероприятий. Первая подпрограмма – «Теоретические и организационные основы создания системы геологической безопасности г. Перми», включает: - теоретическое, правовое и методическое обеспечение (5 мероприятий); - картографическое обеспечение и создание кондиционных картографических основ геологической среды (5 мероприятий); - геоинформационное обеспечение, создание и ведение баз данных (4 мероприятия); - изучение и оценка геологических и природно- техногенных условий и факторов (18 мероприятий).

Вторая подпрограмма – «Мониторинг состояния недр (МСН) г. Перми» включает: Организация системы мониторинга состояния недр субрегионального - городского уровня (2 мероприятия); Мониторинг в пределах действующих промышленных зон и участков городской застройки (территориальный и объектный уровень) (6 мероприятий). Третья подпрограмма «Крупномасштабное комплексное инженерно- геологическое и геоэкологическое картирование и исследования» включает: Крупномасштабное инженерно-геологическое и геоэкологическое картирование и исследования масштаба (2 мероприятия); Крупномасштабное инженерно-геологическое и геоэкологическое картирование и исследования масштаба (2 мероприятия); Крупномасштабное комплексное инженерно-геологическое и геоэкологическое картирование и исследования масштаба (2 мероприятия).

Система программных мероприятий

Ожидаемые результаты от реализации Концепции Реализованные программные мероприятия призваны обеспечить: в системе геологического пространства города: – атлас специализированных прогнозных и оценочных карт геологического содержания крупного масштаба (М. 1: и, возможно, крупнее), интегрированный в ГИС, регулярно обновляемый в результате постоянно действующего мониторинга по всем объектам наблюдения геологической среды и природно-технической системы и космического мониторинга, существующего в интерактивном режиме;

в системе жизнедеятельности и геологической безопасности: – повышение уровня защиты населения и инженерных объектов различных уровней ответственности территории г. Перми от геологических опасностей; – надежное прогнозирование мест проявления и своевременное предупреждение негативных последствий от геологических процессов и явлений с минимальными затратами и с максимальным экономическим, социальным и экологическим эффектом; – организационно-методическое руководство, координацию и контроль проводимых мероприятий, информационный обмен об эффективности реализованных мероприятий в рамках комплексного крупномасштабного инженерно-геологического и геоэкологического картографирования и мониторинга опасных геологических и природно-техногенных процессов на различных уровнях его организации.

в системе управления геологической безопасностью города Перми: – создание единой геоинформационно-аналитической системы мониторинга, анализа и прогнозирования состояния геологической безопасности (далее - ГИСГБ); – создание концепции управления геологической безопасностью города Перми на основе ГИСГБ и современных методов эффективного менеджмента в области крупных социальных систем; – создание целостной системы геологической безопасности города, позволяющей оценивать, прогнозировать, принимать управленческие решения и проводить практические мероприятия по предотвращению геологических угроз населению и инфраструктуре города.

БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ ! В настоящий момент работы по геоинформационному картографированию и ведению банка данных инженерно- геологических изысканий по территории города Перми продолжаются, что создает предпосылки для создания ГИС-Атласа инженерной геологии и геоэкологии города Перми