


№ 1 (2024)
МОДЕЛИ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ И ГИДРОГЕОЛОГИИ
Моделирование интрузии морских вод при водоотборе из прибрежных водоносных горизонтов
Аннотация
Интрузии морских вод в прибрежные водоносные горизонты являются объектом исследования гидрогеологов с давних пор до настоящего времени. Для прогнозов развития интрузий применяется широкий спектр методов: аналитические, численно-аналитические и численные. В статье рассмотрен прибрежный водозабор, из-за интенсивной эксплуатации которого в извлекаемых водах выросли минерализация, общая жесткость и содержание хлоридов. Для доказательства продвижения интрузии морских вод было проведено химическое опробование воды из водозаборных скважин, по результатам которого были получены значения хлор-бромного коэффициента, указывающего на наличие примеси морских вод в пресных подземных. Оценка интрузии морских вод проводилась с помощью численно-аналитического и численного моделирования. При построении трехмерной численной модели особенное внимание уделено характеру связи эксплуатируемого водоносного горизонта с морем. На численной модели было получено изменение положения интрузии морских вод в разные периоды эксплуатации водозабора с различной величиной водоотбора, после чего было проведено сравнение результатов расчетов численно-аналитической и численной моделей.



Математическое моделирование формирования избытков 234U в подземных водах
Аннотация
Избытки урана-234 в природных водах коррелируют с глобальными климатическими вариациями, увеличиваясь в теплые и уменьшаясь в холодные эпохи. В подземных водах обнаруживаются ураганные отношения 234U/238U >> 10 (при равновесной величине равной 1 по активностям). На базе математических моделей показано, что такие аномалии являются результатом длительного в геологическом плане пребывания водоносных горизонтов в мерзлом состоянии в прошлом и их последующего таяния с образованием “возрожденных” вод. Решающий вклад в механизм формирования ураганных избытков 234U вносит присутствие незамерзающей пленочной влаги в составе многолетнемерзлых горных пород.



Моделирование выщелачивания алюмофосфатного стекла в присутствии бентонита
Аннотация
В статье представлена модель выщелачивания алюмофосфатного стекла — аналога стекломатрицы РАО, в статическом режиме в присутствии бентонита. Параметризация модели основана на экспериментальных данных. Модель учитывает кинетику выщелачивания стекломатрицы и трансформации минеральных фаз бентонита, также производится учет сорбционных процессов и ингибирование выщелачивания образующимися вторичными минеральными фазами. Модель демонстрирует малую трансформацию глинистых фаз, формирование вторичных фосфатных фаз и гиббсита. Моделирование проводилось в расчетном коде PhreeqC.



ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Новая технология оперативной защиты неподвижного объекта от оползневого давления
Аннотация
Рассматривается методика защиты стационарного неподвижного объекта (опор высоковольтной сети, канатной дороги, эстакады и т. п.) на активном оползневом склоне. Предложен новый подход организации защитных мероприятий. Он основан на выявленных закономерностях формирования в геологической среде новых структур на локальном участке воздействия на нее. В оползневом массиве при надвиге на неподвижный объект возникают диссипативные геологические структуры, как в грунтовом основании под ленточным фундаментом. В частности, образуются граничные оболочки и ядро по контакту с фронтальной поверхностью неподвижного объекта, в соответствии с его параметрами. Предложена методика, обеспечивающая обтекание объекта оползневыми массами и устойчивое его состояние.



Сейсмичность и сейсмический режим территории Свердловской области
Аннотация
Строительство объектов повышенного уровня ответственности и особо ответственных объектов на территории Свердловской области необходимо выполнять с учетом результатов работ по уточнению исходной сейсмичности. Для целей детального сейсмического районирования территории были выполнены сейсмологические исследования. На основе обобщенных исторических и инструментальных каталожных материалов за период 1788–2022 гг. составлен сводный унифицированный каталог тектонических землетрясений Уральского региона. В статье приведено определение параметров сейсмического режима территории Свердловской области — построен график повторяемости, оценен уровень сейсмической активности исследуемого региона, определена глубина залегания сейсмоактивного слоя и построена матрица сейсмической активности A3.3. Установлено, что сейсмическая активность территории слабая, наиболее высокие значения A3.3 наблюдаются в западной ее части.



Районирование северо-восточной части г. Уфы по условиям развития опасных геологических процессов
Аннотация
В статье на конкретном примере рассматриваются инженерно-геологические условия территории (исследуемый участок, площадь), расположенной в северо-восточной селитебной части г. Уфа. Здесь широко развиты инженерно-геологические процессы (ИГП), в том числе экзогенные опасные геологические процессы (ОГП) и их проявления: карстовые и суффозионные (провалы, воронки), склоновые и эрозионные (оползни, овраги, промоины), затопление речными водами и др. Инженерно-геологическая изученность территории г. Уфы в среднем достаточно высокая, но неравномерна по площади исследования, что справедливо и для исследуемого участка, треть территории которого застроена и изучена детально, на остальной же его части инженерно-геологические изыскания для капитального строительства не велись, а для характеристики его инженерно-геологических условий были использованы фондовые геологические и инженерно-геологические материалы, привлечены методы инженерно-геологических аналогий, маршрутного обследования территории, дешифрирование аэро- и космоснимков. Результатом этих работ явилась схематическая карта в масштабе 1:10 000 инженерно-геологического районирования территории по условиям развития ОГП.



ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Геоэкологическая оценка водных объектов водосборного бассейна Белого моря на основе геоморфометрического анализа рельефа
Аннотация
В статье авторами рассмотрена восточная часть водосборного бассейна Белого моря в административных границах Архангельской области. Цель исследования — оценка потенциальной предрасположенности основных рек Архангельской обл. к сносу и накоплению осадочного материала (в том числе и загрязненного) на основе расчета геоморфометрических параметров рельефа. Анализ источников загрязнения на глобальном (Европейский центр дестабилизации окружающей среды), региональном (Кольский промышленный узел) и локальном уровнях (предприятия Архангельской обл.) показал, что регион является реципиентом загрязнения. Основной путь переноса загрязняющих веществ — атмосферный, который в дальнейшем трансформируется в перенос водотоками во время паводков. На локальном уровне перенос осуществляется за счет стока вод. Во всех вышеперечисленных вариантах характер рельефа играет доминирующую роль в перераспределении загрязнения. Каждый из вышеперечисленных видов переноса может быть учтен и оценен при расчете геоморфометрических параметров рельефа, которые количественно демонстрируют потенциальную предрасположенность территории к сносу, транзиту и накоплению осадочного материала. Показана высокая роль бессточных впадин как приемников и накопителей загрязнения при расчете стока в поверхностные и подземные воды и переносе материала, как в ионной, так и во взвешенной форме. На основе расчета топографического индекса влажности (TWI), индекса расчлененности рельефа (TRI), индекса потенциала плоскостной эрозии (LS-фактор) сделан вывод, что в бассейнах крупных рек Архангельской обл.: Северная Двина и Пинега, преобладают процессы смыва и транзита, и, как следствие, переноса загрязняющих веществ. А в бассейнах рек Онега и Мезень — преимущественны процессы аккумуляции осадочного материала.



Гидрохимические особенности реки Тузлов как индикатор последствий хозяйственной деятельности в Восточном Донбассе (Ростовская область)
Аннотация
В статье рассмотрены экологические проблемы территории Восточного Донбасса — крупной природно-техногенной аномалии на Юге России. В качестве индикатора последствий хозяйственной деятельности на данной территории послужила р. Тузлов. В частности, в ходе исследования была изучена пространственно-временная изменчивость переноса растворенных веществ, химического состава и качества воды реки за период 2003–2019 гг. Исследование проведено на основе данных государственной наблюдательной сети Росгидромета. Полученные результаты по транзиту растворенных веществ в верхней части бассейна показали увеличение переноса главных ионов и, напротив, убывающую тенденцию переноса соединений меди, цинка и фосфора фосфатов. В среднем течении реки продолжалось возрастание содержания главных ионов, а также зафиксировано резкое увеличение концентрации фосфора фосфатов. Ниже г. Новочеркасск — на замыкающем створе гидрохимических наблюдений — в наибольшей степени повысилось содержание фосфора фосфатов, соединений меди и цинка. Качество воды на протяжении рассматриваемого периода оставалось на уровне 4 класса (“грязная”). Исходя из полученных результатов, сделаны выводы о ведущей роли угледобывающей деятельности в увеличении содержания в воде главных ионов (прежде всего, за счет сульфат-ионов) и соединений железа общего. В то же время сельскохозяйственная деятельность на водосборе приводит к сокращению содержания в воде соединений меди, цинка и фосфора фосфатов. Однако в воде р. Тузлов, протекающей на наиболее урбанизированном участке, значительно увеличивалось содержание данных компонентов в воде.



УТИЛИЗАЦИЯ И ЗАХОРОНЕНИЕ ОТХОДОВ
Оценочное инженерно-геологическое районирование для размещения полигонов твердых коммунальных отходов (на примере Владимирской области Российской Федерации)
Аннотация
В статье рассмотрены научно-методические основы оценки инженерно-геологических условий платформенных территорий для выбора экологически безопасных мест размещения полигонов твердых коммунальных отходов (ТКО). На примере Центрального Федерального округа России и его части — Владимирской области, показан алгоритм оценки пригодности геологической среды на основе комплексного учета геологического строения территории, литологического состава грунтовых массивов, гидрогеологических условий, проявления опасных экзогенных процессов. Проведено поэтапное типологическое районирование геологической среды: первый этап — мелкомасштабное, для предварительной оценки грунтовых условий крупных регионов на федеральном уровне; второй — среднемасштабное, для комплексной оценки территории по совокупности природных условий и предварительного выделения благоприятных областей на региональном уровне; третий — крупномасштабное, для выделения и сравнительной оценки конкретных участков возможного размещения площадок захоронения ТКО на основании балльной оценки факторов. Для каждого выделенного типа грунтовых условий определены дополнительные инженерные защитные мероприятия при обустройстве полигонов ТКО.



Шлаки сжигания твердых коммунальных отходов: состав, выщелачивание тяжелых металлов, обработка, возможности использования и допустимость захоронения
Аннотация
Рассматривается важнейшая проблема, возникающая при обращении со шлаком от сжигания ТКО, связанная с возможным загрязнением окружающей среды. По литературным данным охарактеризованы состав, химические свойства и минералогия шлака. Рассмотрены вопросы выщелачивания загрязняющих веществ (ЗВ) из шлака, методы тестирования выщелачивания, прогнозное моделирование. Из ЗВ изучены наиболее опасные для окружающей среды — тяжелые металлы (ТМ). Охарактеризована роль гранулометрического и химического состава шлака, pH и растворенного органического углерода в процессах выщелачивания ТМ. Представлены способы обработки шлака для уменьшения воздействия на окружающую среду, возможности использования шлака и нормативные ограничения.



МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
О рекультивации земель, нарушенных горными работами в Кузбассе, на основе применения прикладных геофизических технологий
Аннотация
Обобщен опыт рекультивации нарушенных земель в Кузбассе. Установлена востребованность изучения пространственного распределения состава грунтов и их обводненности на техническом этапе проведения рекультивации. В сложившихся условиях возникает необходимость разработки новых методов рекультивация нарушенных земель, направленных на обеспечение дальнейшего развития отработанных участков. Цель исследований — разработка метода рекультивации земель, нарушенных горными работами в Кузбассе, на основе применения прикладных геофизических технологий на примере разреза “Талдинский угольный разрез”. Зонирование отработанного участка проводится на основе интерпретации результатов прикладных малоглубинных геофизических технологий о состоянии грунтов и их обводненности, что обеспечивает новый уровень информационного взаимодействия между техническим и биологическим этапами рекультивации. Практическое использование указанного метода заключается в расширении возможностей рекультивации нарушенных земель для развития рационального природопользования.


