logo
госы МОНИТОРИНГ

1. Виды, принципы, содержание и структура мониторинга геологической среды

Мониторинг геологической среды (МГС) – это система постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления геологической средой или какой-либо её частью, проводимая по заранее намеченной программе в целях обеспечения оптимальных экологических условий для человека в пределах рассматриваемой природно-технической системы (ПТС).

По широте охвата объектов наблюдений МГС может быть комплексным, в рамках которого ведутся наблюдения за всеми элементами геологической среды, и частным, в рамках которого проводятся наблюдения за отдельными элементами геологической среды. К частным видам относятся:

В зависимости от объекта воздействия на геологическую среду территории, на которой проводят МГС, различают:

По уровню территориального охвата МГС бывает:

Главной целью МГС является установление тенденций развития геологической среды или её части в пределах природно-технической системы и на основе этого – принятие управляющих решений по оптимизации функционирования ПТС.

Назначение МГС конкретизируется в его целевой программе. В целевую программу МГС включаются наблюдения не только за техногенными, но и за природными изменениями состояния геологической среды, прежде всего за изменениями, происходящими в результате тех экзогенных геологических процессов, время которых сопоставимо с периодом жизни ПТС. В программу также входит генетический анализ изменений геологической среды в целях выделения техногенной и природной компоненты изменений. Кроме того, целью мониторинга помимо наблюдений и прогноза должна быть оценка состояния геологической среды и управление ею. Таким образом, сам процесс наблюдений в мониторинге не является его непосредственной целью: наблюдения, последующий их анализ и оценка это всего лишь средства для достижения главных целей МГС – разработка прогноза развития геологической среды и принятие на их основе рекомендаций и решений по управлению рассматриваемой ПТС

Система МГС в целом является важным элементом и инструментом оптимизации различных этапов хозяйствования – планирования, строительства, эксплуатации и управления ПТС. Использование данных мониторинга, полученных в ходе режимных наблюдений, в сочетании с информацией о геологической среде в целом и видах техногенного воздействия позволяет перейти к созданию прогнозных моделей геологической среды с помощью которых можно рассматривать различные альтернативы воздействия на среду и выявить оптимальные решения эколого-геологических задач. Полученная информация может быть использована и для того, чтобы оперативно устанавливать источники ущерба и негативного воздействия, выявлять критические факторы воздействия, консервативные и лабильные компоненты геологической среды и меры по её защите, определять допустимые техногенные нагрузки на геологическую среду, оценивать эффективность и целесообразность применения различных форм строительства и других видов освоения территории и т. д.

Данные МГС должны использоваться для контроля (проверки состояния) геологической среды при сопоставлении оценок с системой стандартных критериев и показателей. Последними могут служить показатели предельно допустимых нагрузок (в том числе предельно допустимые осадки, крены и перекосы, дифференцированные для зданий и сооружений разного типа), сопоставленные показатели средних (фоновых) и аномальных (предельно допустимых) содержаний химических токсических элементов и соединений в почвах, грунтах и подземных водах, показатели критических уровней подземных вод и т. д.

Помимо управленческих мониторинг может решать и исследовательские задачи – когда требуется проверка какой-либо теоретической модели или гипотезы.

Принципы МГС

1. Структурно-организационный принцип. Система мониторинга любого уровня (от детального до глобального), являясь многоуровневой и иерархической, должна строиться с учётом информационного взаимодействия с высшими системами и низшими подсистемами.

2. Функциональный принцип. Мониторинг функционирует во времени как взаимосвязанная и взаимообусловленная система цепи постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления.

3. Обучающий принцип. С течением времени в системе работающего мониторинга качество прогнозов и эффективность управления должны закономерно улучшаться: система мониторинга во времени должна непрерывно совершенствоваться и строиться как самообучающаяся система.

4. Пространственный принцип. Пространственная структура системы пунктов получения информации целиком определяется факторами трёх типов:

– природными геологическими и инженерно-геологическими особенностями территории,

– типами и особенностями инженерных сооружений на данной территории, определяющими на ней конкретные техногенные воздействия на природную среду (их вид, интенсивность, мощность и др.),

– состоянием экосистемы не территории.

5. Временной принцип. Частота наблюдений и сбора информации во времени в системе мониторинга полностью определяется динамикой наблюдаемых (изучаемых) процессов в геотехнических системах, режимом развития геологических и инженерно-геологических процессов, временем (длительностью и стадией) существования инженерных сооружений, временными особенностями их взаимодействия и влияния на геологическую среду и биоту, особенностями сукцессий экосистемы на данной территории.

6. Целевой принцип. Система любого мониторинга должна строиться с учётом достижения его конечной цели – оптимизации и управления данной природной или природно-технической системой, что достигается на базе прогнозных оценок её развития (эволюции) путём выработки оптимальных управляющих решений и рекомендаций.

Структура мониторинга геологической среды

Функциональную структуру мониторинга можно представить в виде сложной макросистемы, состоящей из нескольких систем различного назначения и функций. Основными системами являются:

– функциональная (состоящая из взаимосвязанных блоков сбора информации, оценки информации, прогнозирования и разработки рекомендаций по управлению);

– иерархическая (состоящая из взаимосвязанных подсистем различных уровней мониторинга – от детального до глобального);

– объектов мониторинга

– производственных работ

– научно-технических разработок

– технических средств мониторинга

В системе объектов мониторинга объединяются объекты изучения мониторинга, основными из которых являются компоненты геологической среды (почвы, горные породы, подземные воды, экзогенные и эндогенные геодинамические процессы и т. д.). Соответственно, в качестве подсистем выступают различные виды частного мониторинга – мониторинг почв, гидрогеологический, геоморфологический, экзогенных процессов и др.

Внутри этих подсистем могут выделяться (в зависимости от целевого назначения) более узкие подподсистемы мониторинга. Например, в подсистеме гидрогеологического мониторинга могут выделяться подподсистемы: 1) загрязнения подземных вод; 2) истощения (пополнения) запасов подземных вод; 3) подтопления (осушения) территорий; 4) фонового режима подземных вод и т. д. В подсистеме мониторинга экзогенных геологических процессов могут выделяться подподсистемы, направленные на изучение конкретных процессов: 1) оползнеобразования, 2) формирования селей, 3) абразии, 4) ветровой эрозии, 5) заболачивания и т. д.

Система производственных работ объединяет в себе различные источники получения информации о геологической среде. В неё входят все виды работ, которые используются при организации и проведении мониторинга: различные виды инженерно-геологических, гидрогеологических, геокриологических, геофизических и геоморфологических наблюдений (рекогносцировочные, режимные, оценочные и др.), все виды съёмочных работ, используемые в практике инженерно-геологических, гидрогеологических, геокриологических исследований, различные работы по организации систем инженерной защиты, возможное моделирование геологической среды, её элементов и ПТС (натурное, имитационное, математическое и др.). Таким образом, в производственную базу МГС входит практически весь арсенал методов, используемых и инженерной геологии, гидрогеологии и криологии.

Система научно-методических разработок призвана обеспечить разработку всего комплекса методик, используемых при планировании, организации и функционировании мониторинга, при проведении производственных работ, при анализе и оценке результатов наблюдений, при прогнозировании и выдаче управленческих решений.

Система технического обеспечения представляет собой техническую базу, с помощью которой осуществляется реализация всего МГС. В техническое обеспечение входит: аппаратура для наблюдения и сбора первичной информации о состоянии геологической среды (всевозможные датчики, индикаторы, приборы для наблюдения), технические средства для полевых съёмочных инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических исследований (буровые установки, передвижные инженерно-геологические и гидрогеологические лаборатории, передвижные геофизические станции, приборы для полевых испытаний и т. д.); автотранспорт, лабораторное оборудование для проведения лабораторных инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических исследований, вычислительные средства, средства связи и коммуникаций, оргтехника.