РЕШЕНИЕ  ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ  ЗАДАЧ  ПРИ  КОМПЛЕКСНЫХ  ИССЛЕДОВАНИЯХ  ТОРФЯНЫХ  ПЛАВУЧИХ  ОСТРОВОВ  В  НАРВСКОМ  ВОДОХРАНИЛИЩЕ

Корвет  Надежда  Григорьевна

канд.  геол.-мин.  наук,  доцент  СПбГУ,  РФ,  г.  Санкт-Петербург.

Е-mail:  n.korvet@spb.ru

SOLVING  GEOLOGICAL  ENGINEERING  PROBLEMS  IN  COMPLEX  STUDIES  OF  FLOATING  PEAT  ISLANDS  IN  THE  NARVA  RESEVOIR

Korvet  Nadezhda

candidate  geological-mineralogical  sciences,  associate  professor  of  Saint-Petersburg  State  University,  Russia,  Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

ФГУП  "ВСЕГЕИ"  при  участии  ряда  организаций  проводили  исследования  причин  и  скорости  формирования  плавающих  торфяных  островов  в  Нарвском  водохранилище.  Была  разработана  и  апробирована  уникальная  методика  исследований,  в  основе  которой  лежат  методы  морской  геологии,  геофизики,  экологической  геологии,  океанологии  и  дистанционных  методов  зондирования.  Исследования  включали  инженерно-геологические  работы.  В  результате  работ  была  дана  оценка  инженерно-геологических  условий  территории  с  созданием  картографического  материала.

ABSTRACT

FGUP  "VSEGEI"  with  the  participation  of  several  organizations  perform  research  on  the  causes  and  the  rate  of  formation  of  the  floating  peat  islands  in  Narva  reservoir.  A  unique  researching  technique  based  on  geological  oceanography,  geophysics,  environmental  geology,  oceanology  and  remote  sensing  methods  was  developed  and  tested.  The  research  included  geotechnical  work.  The  work  was  the  estimation  of  the  engineering-geological  conditions  of  the  territory  with  the  creation  of  cartographic  material.

Ключевые  слова:  Нарвское  водохранилище;  торфяные  острова;  инженерно-геологические  условия;  картографические  материалы. 

Keywords:  Narva  reservoir;  peat  islands;  engineering-geological  conditions;  cartographic  material.

Нарвское  водохранилище  находится  на  западе  Ленинградской  области,  на  границе  с  эстонским  уездом  Ида-Вирумаа.  До  его  создания  значительную  часть  территории  занимали  болота  (40  %  площади).  Как  и  во  многих  водохранилищах,  расположенные  на  болотных  массивах,  в  Нарвском  водохранилище,  с  момента  его  образования,  возникли  проблемы,  связанные  с  формированием  плавучих  торфяных  островов  (сплавин)  и  дрейфом  в  сторону  Нарвской  ГЭС  [5].  В  последующие  годы  процесс  замедлился,  но  наблюдается  до  настоящего  времени,  представляя  угрозу  функционированию  Нарвской  ГЭС  и  создавая  серьезную  трансграничную  экологическую  проблему:  приводит  к  масштабному  загрязнению  пляжей  Нарвского  залива  Эстонии  и  России  торфяной  крошкой  и  поступлению  в  Финский  залив  биогенных  веществ  [6]. 

Перечисленные  обстоятельства  послужили  необходимостью  исследования  причин  и  скорости  образования  плавучих  торфяных  островов  на  Нарвском  водохранилище,  которое  проводилось  в  2011—2012  гг  ФГУП  «ВСЕГЕИ»  с  привлечением  ряда  организаций  (НИИКАМ,  РГГМУ,  ЗИН  РАН,  СПбГУ)  по  заказу  Невско-Ладожского  Бассейнового  Водного  Управления.  При  этом  необходимо  было  учитывать  значительное  изменение  природной  обстановки  в  водохранилище  и  в  его  береговой  зоне  за  прошедший  период  времени  [1].  Это  потребовало  комплексного  изучения  проблемы,  на  новом  уровне,  с  применением  современных  методов  исследований;  и  в  ходе  выполнения  работ  была  разработана  и  апробирована  уникальная  методика  исследований.  Основой  методики  являлись  методы  морской  геологии,  геофизики,  экологической  геологии,  океанологии  и  дистанционных  методов  зондирования.  Они  включали:  геолого-геоморфологические,  ландшафтные  и  геоботанические  исследования  береговой  зоны,  геолого-геофизические  исследования  дна  Нарвского  водохранилища,  гидрологические,  эколого-геологические,  инженерно-геологические  исследования.  Были  изучены  рельеф,  поверхностные  отложения,  эколого-геологическое  состояние  дна  Нарвского  водохранилища;  строение,  состав  и  морфология  сплавинных  берегов  и  островов,  выявлены  причины  и  скорости  их  формирования,  разработан  прогноз  морфо-литодинамических  процессов  в  береговой  зоне.  По  результатам  тематического  дешифрирования  космических  снимков  и  данных  полевых  наблюдений  составлены  карты-схемы  побережья  и  дна  Нарвского  водохранилища.  Все  полученные  данные  были  использованы  при  создании  ГИС  «Нарвское  водохранилище». 

В  общий  комплекс  изучения  данной  проблемы  входили  инженерно-геологические  исследования,  основная  задача  которых  заключалась  в  оценке  инженерно-геологических  условий  территории  Нарвского  залива.  С  этой  целью,  в  составе  работ  проводились  полевые  и  лабораторные  методы  исследований  физико-механических  свойств  отложений  на  ключевых  участках,  как  в  пределах  акватории,  так  и  прилегающей  суши.  Также  были  использованы  данные  большого  объёма  фондовых  (картографического  и  текстового  материала)  и  литературных  источников  (за  период  с  1945  по  настоящее  время)  по  результатам  работ,  проводимых  на  данной  территории  для  различных  целей.  Все  сведения  позволили  оценить  инженерно-геологические  особенности  территории.  Полученная,  в  результате  их  обобщения  и  анализа,  информация  о  пространственных  соотношениях  грунтов  различного  состава,  состояния  и  свойств  в  акватории  Нарвского  водохранилища  и  береговой  части,  была  использована  при  картографировании  территории  с  созданием  инженерно-геологической  карты  и  схемы  инженерно-геологического  районирования.

На  инженерно-геологической  карте  Нарвского  водохранилища,  учитывая  основную  цель  исследований,  важно  было  отразить,  прежде  всего,  особенности  распространения  и  залегания  в  пределах  его  акватории  торфов,  составляющих  практически  весь  верхний  слой  донных  осадков  и  их  пространственное  взаимодействие  с  нижележащими  породами.  Данная  информация  с  учётом  результатов  исследований  состава,  происхождения  торфов,  показателей  их  инженерно-геологических  характеристик,  также  как  и  пород  их  подстилающих,  наряду  с  другими  факторами,  контролирующими  всплывание  торфа,  явилась  необходимой  составляющей  для  оценки  возможности  проявления  этого  процесса.  С  этой  целью  инженерно-геологическая  карта  Нарвского  водохранилища  была  составлена  двухслойной  по  принципу  просвечивания.  Использованный  подход  дал  возможность  получить  информацию  о  соотношении  различных  по  составу  и  физико-механическим  свойствам  торфов,  залегающих  первыми  от  поверхности,  и  подстилающих  пород,  как  в  пределах  акватории  водохранилища,  так  и  в  его  окрестностях.

На  основе  инженерно-геологической  карты  Нарвского  водохранилища  было  выполнено  его  районирование  с  созданием  схемы  инженерно-геологического  районирования.  Вся  территория  водохранилища  разделена  на  участки,  в  пределах  которых  торфа  различаются  по  условиям  формирования,  ботаническому  составу,  инженерно-геологическим  характеристикам,  то  есть  признакам,  характеризующих  их  способность  к  всплыванию.  Как  показали  многочисленные  наблюдения  за  всплыванием  торфа  в  искусственных  водоемах,  чаще  всего  всплывают  определённые  виды  торфа  [2;  4].  Эти  признаки  явились  основными  при  районировании  водохранилища.  При  выделении  участков  были  использованы  архивные  данные  результатов  изучения  территории  для  различных  целей  освоения  в  разные  годы,  с  созданием  комплекса  карт  различного  назначения  и,  прежде  всего,  карт  почв.  Эти  материалы  были  дополнены  показателями  вещественного  состава,  инженерно-геологических  характеристик  пород,  полученными  при  комплексных  исследованиях  территории,  в  течение  2011—2012  в  составе  работ  ВСЕГЕИ. 

Таким  образом,  оценка  инженерно-геологических  условий  исследованной  территории  показала,  что  по  существу  они  являются  конкретным  выражением  проявления  всего  комплекса  процессов  и  явлений,  происходящих  в  геологической  среде  Нарвского  водохранилища.  Инженерно-геологические  особенности  коренных  пород,  четвертичных  отложений  и  поверхностных  осадочных  образований,  вместе  с  тектоническим  и  гидрогеологическим  режимом,  создают  тот  фон,  на  котором  возникают  и  развиваются  экзогенные  геологические  процессы.  Так,  озерно-ледниковые  глины,  занимающие  обширные  площади  дна  водохранилища  под  торфами,  являются  тем  самым  «минеральным»  субстратом,  контакт  которого  с  торфом  определяет  механизм  стабилизации  или  трансформации  большей  части  «береговой»  зоны  водохранилища.  Гидрогеологические  особенности  прямо  или  косвенно  влияют  на  всплывание  торфа  через  специфическое  проявление  гидродинамического,  гидрохимического  и  температурного  режимов  подземных  вод,  особенно  при  взаимодействии  с  поверхностными  водами  самого  водохранилища  [3;  7].  Под  действием  перечисленных  факторов  изменяются  физико-механические  свойства  пород,  отложений  и  осадков,  и  в  первую  очередь,  торфяно-болотных  образований  (торфов,  сапропелей).  Для  прогноза  развития  процесса  образования  сплавин  использована  инженерно-геологическая  характеристика  торфов,  что  позволило  провести  районировать  территорию  с  выделением  6  участков  и  более  дробных  подразделений,  каждое  из  которых  соответствует  той  или  иной  способности  торфа  к  всплыванию.  Составленные  инженерно-геологическая  карта  и  схема  инженерно-геологического  районирования,  представляют  картографические  модели,  на  которых  обобщена  и  представлена  информация,  характеризующая  распространение  участков  формирования  опасных  сплавин  в  Нарвском  водохранилище.

Таким  образом,  результаты  комплексных  исследований  Нарвского  водохранилища  показали  следующее.  Всплыванию  торфа  способствуют  незначительные  глубины  (2—2,5  м),  высокая  температура  придонных  вод  в  летний  период,  свойства  торфяных  залежей  (слабая  степень  разложения,  ботанический  состав),  характер  контакта  с  подстилающими  ледниково-озерными  отложениями  и  тепловое  загрязнение  со  стороны  Эстонской  и  Балтийской  ЭС.  В  результате  происходит  формирование  своеобразной  «береговой  зоны»  водохранилища,  состоящей  в  основном  из  «сплавинных»  массивов,  представленных  находящихся  на  плаву  торфяными  слоями  (мощность  0,5—1,5  м),  покрытыми  почвенным  слоем  с  корнями  травянистой,  кустарниковой  и  древесной  растительности.  Так  как  глубины  вблизи  «сплавинных»  берегов  достигают  2—3  м,  они  даже  при  незначительном  волнении  подвергаются  волновой  нагрузке,  что  способствует  их  разрушению  с  образованием  дрейфующих  торфяных  островов. 

Список  литературы:

1. Денисенков  В.П.  Трансформация  растительности  верховых  болот  в  прибрежной  полосе  Нарвского  водохранилища  за  последние  50  лет  //  Материалы  Международного  научно-практического  семинара  «Растительность  болот:  современные  проблемы  классификации,  картографирования,  использования  и  охраны».  Минск,  Беларусь,  30  сентября  —  1  октября  2009  г.  Минск  «Право  и  экономика».  2009.  —  С.  152—156.
2. Иванова  В.Н.  Особенности  классификации  торфяной  залежи  и  растительных  группировок  болот  при  прогнозировании  всплывания  торфа  на  затопленных  торфяных  массивах  при  создании  водохранилищ  /  В.Н.  Иванова,  Г.С.  Молкин  //  Типы  болот  СССР  и  принципы  их  классификации.  Л.:  Наука,  1974.  —  С.  205—209.
3. Миронова  А.В.,  Мольский  Е.В.,  Румынин  В.Г.  Трансграничные  проблемы  при  эксплуатации  подземных  вод  в  районе  государственной  границы  Россия-Эстония  (на  примере  Ломоносовско-Воронковского  водоносного  горизонта).  //Водные  ресурсы  и  режим  водных  объектов.  —  Том  33.  —  №  4.  —  С.  31—34.
4. Молкин  Г.С.  Основные  вопросы  теории  всплывания  торфа  /  Г.С.  Молкин  //  Природа  болот  и  методы  их  исследования.  –Л.:  Наука,  1967.  —  С.  223—226.
5. Молкин  Г.С.  О  предварительном  прогнозировании  всплывания  торфа  и  его  дрейфа  к  гидросооружениям  /  Тр.  Ленгидропроекта,  №  38.  Л.:  1973.  —  С.  155—167.
6. Ярвик  А.,  Туровский  А.,  Кадакас  В.  Нарвское  водохранилище  —  важный  объект  трансграничного  сотрудничества  на  основе  принципов  уравновешенного  развития  /  Река  Нарва  и  Нарвское  водохранилище.  Тарту,  2000.  —  С.  37—42.
7. Учаев  В.К.,  Ходина  В.А.  Условия  формирования  дренажных  вод  карьеров  Кингисеппского  месторождения  фосфоритов  //Записки  Ленинградского  горного  института  имени  Г.В.  Плеханова,  т.  129.  Л.  1991.  —  C.  39—42.