Аналитические и геохимические методы

Аналитические и геохимические методы играют основную роль в оценке состояния компонентов природной среды, поскольку лишь с их помощью можно представить виды и масштабы загрязнения почв, горных пород, поверхностных и подземных вод, атмосферы. Важность этих методов связана с тем, что именно химическое загрязнение - наиболее опасный для человека, животных и растений вид техногенного воздействия на природу. Вместе с тем химические анализы почв, грунтов и подземных вод весьма дороги и трудоемки. Аналитические данные обычно бывают недостаточными, что в свою очередь приводит к использованию косвенных показателей. Так, о загрязнении пород и подземных вод пытаются судить по концентрациям загрязнителей в атмосфере и снеговом покрове, в растительности, почвах и поверхностных водах. Ценность количественных показателей, получаемых при химическом опробовании снижается из-за недостаточно разработанной методики определения ПДК для многих загрязняющих веществ. Экстраполяция «точечных» или локальных измерений на большие площади затрудняется недостатком данных о закономерностях разложения и миграции соединений в литосфере.

Загрязнение почв при учете их буферных свойств служит важным критерием состояния близких к поверхности пород и подземных вод (табл. 3.1). Многие показатели таблицы являются критическими для человека. Следует отметить, что для растений эти значения в 2-7 раз ниже. В промышленных районах и крупных городах проблемы загрязнения почв в значительной степени сводятся к накоплению в них тяжелых металлов (табл. 3.2). Пределы колебаний приведенных в таблице величин связаны с тем, что для песчаных и супесчаных почв эти пределы в несколько раз ниже чем для суглинистых и глинистых. Это обстоятельство имеет особое значение для состояния почвообразующих пород, так как в легких по механическому составу почвогрунтах активная вертикальная миграция загрязнения приводит к его быстрому проникновению на значительные глубины. Отдельного рассмотрения заслуживают почвогрунты городов и промышленных зон, низкая устойчивость которых (почвогрунтов) обусловлена снижением гумусности, потерей структуры, образованием таких новых видов почвогрунтов как урбаноземы (глубоко переработанные), индустриземы (химически преобразованные) и урботехноземы (насыпные).

Методы оценки загрязнения природной среды в нефтегазоносных районах весьма разнообразны вследствие значительной номенклатуры показателей, требующих определения. При этом в зависимости от утилизации отходов бурения важность тех или иных показателей меняется. При оценке сбрасываемых на поверхность загрязнённых вод важны такие их отрицательные свойства как содержание нефтепродуктов, токсичных солевых компонентов, тяжёлых металлов, а также реакция среды. Используемые при этом методы: отгонка нефтепродуктов (точность 5 мг/дм³),  осаждение  хлоридов (точность 2 - 4 мг/дм³),  титрование  сильной

Таблица 3.1

Показатели критической экологической обстановки

при загрязнении почв

Виды и показатели загрязнения	Значения, мг/кг, ед. рН
Загрязнение пестицидами	5-10 кг/га
Суммарный индекс пестицидной нагрузки	1000-1200
Суммарный показатель химического загрязнения	64-128
Радиоактивное загрязнение (Кu/км2): - цезий-137 - стронций-90 - плутоний-239	15-20 1-3 более 0, 1
ПДК веществ (мг/кг): - хлорофос - хлорамин - метанол - мышьяк	0, 5 0, 005 1, 5 20, 0
Кислотность (рН)	менее 4.0
Щелочность (рН)	более 8.5

Таблица 3.2

Кларки и фоновое содержание валовых форм тяжелых металлов и

мышьяка в почвах

Почвы	Zn	Cd	Pb	Hg	Cu	Co	Ni	As
Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные	28	0.05	6	0.05	8	3	6	2.5
Дерново-подзолистые суглинистые и глинистые	45	0.12	15	0.10	15	10	30	4.5
Серые лесные	60	0.20	16	0.15	18	12	35	-
Черноземы	68	0.24	20	0.20	25	15	45	7-8
Каштановые	54	0.16	16	0.15	20	12	35	-
Кларк	50	-	10	0.01	20	8	40	5

 

кислотой для определения щёлочности. При использовании сточных вод для заводнения пластов важным является оценка содержания сероводорода и железа. Для определения содержания последнего применяется атомно-абсорбционный и калориметрический методы. Опасность для водных систем представляет присутствие в сточных водах. Кроме нефтепродуктов, взвешенных веществ и коллоидных частиц минеральной и органической природы, а также растворённых солей и атрофирующих агентов – фосфора, серы, азота. В большинстве случаев сточные воды нефтегазовых месторождений не удовлетворяют требованиям утилизации и требуют очистки. Основные методы, используемые при этом:

-гравитационный для взвесей;

-коагуляционный для коллоидов;

-окисление, абсорбция и аэрирование для растворимых органических веществ и газов;

-ионный обмен и мембранный метод для растворимых минеральных солей.

Общее влияние загрязнения подземных вод на состояние природной среды оценивается по совокупному учёту качества воды (концентрации загрязнителей относительно ПДК) и площадей загрязнения (табл. 3.3).

К аналитическим методам оценки нарушенности природной среды относятся подсчеты числа и объемов техногенных форм рельефа, в том числе рассмотренные выше определения величин коэффициента антропогенного морфогенеза и геотехнического коэффициента. К этой категории также относятся многочисленные подсчеты величин смыва почв и их загрязнения (табл. 3.4, 3.5). Известны количественные методы расчета уплотнения грунтов и техногенно обусловленных опусканий земной коры на площадях добычи нефти и газа и в границах крупных городов. Оценка нарушения режима подземных вод базируется на определении изменений их уровней и дебитов в скважинах, а в шахтах путем измерения объемов откачек и прорывов воды из вскрытых горизонтов.

Таблица 3.3

Критерии оценки загрязнения подземных вод

Оценочные показатели, С - концентрация	Классы состояния
	нормального	с негативными изменениями	кризисного	бедственного
Отношение С к ПДК	С=ПДК	С=3-5 ПДК	С=5-10 ПДК	С=10 ПДК и >
Область загрязнения, км2	до 0, 5	0, 5-5	5-10	10 и >

 

Таблица 3.4

Критерии оценки экологического состояния почв

Показатели	Норма	Риск	Кризис	Бедствие
Плодородие почв, в % от потенциального	85	65-85	65-25	25
Содержание гумуса, в % от природного	90	70-90	30-70	30
Площадь вторично засоленных почв	5	5-20	20-50	50
Глубина смытости почвенных горизонтов	-	Смыт горизонт А1 или 0, 5 гори-зонта А	Смыт горизонт А и частично АВ	Смыты горизонты А и В
Глубина смытости в % почвенного профиля	10	10-30	30-50	50
Площадь обнаженных коренных пород, в%	5	5-10	10-25	25
Площадь ветровой эрозии, в %	5	10-20	23-40	40
Задернованность песчаных почв	60	30-60	10-30	10
Уровень активной микробной биомассы (снижение в число раз)	5	5-10	10-50	50

 

Таблица 3.5

Критерии техногенного загрязнения и классы состояния почв

Критерии оценки	Размерность	Классы состояния
		Норма	Риск	Кризис	Бедствие
Содержание легкорастворимых солей	весовые %	менее 0.6	0.6-1.0	1.0-3.0	более 3.0
Содержание токсичных солей	весовые %	менее 0.3	0.3-0.4	0.4-0.5	более 0.6
Содержание пестицидов	ПДК	менее 0.1	1.0-2.0	2.0-5.0	более 5.0
Содержание полютантов	ПДК	менее 0.1	1.0-3.0	3.0-10.0	более 10.0
Содержание нефти и нефте-продуктов	весовые %	менее 1.0	1.0-5.0	5.0-10.0	более 10.0

 

Инженерно-геологические и геофизические методы

Инженерно-геологические исследования и изыскания необходимы для экологического обоснования проектов строительства сооружений различного назначения, промышленных объектов, жилищного строительства и многого другого. Состав геоэкологических исследований зависит от класса сооружений и сложности инженерно-геологических и геолого-гидрогеологических условий. Большое внимание в изысканиях такого рода должно уделяться оценке характера и масштабов прогнозных изменений геологической среды под влиянием техногенеза и обеспечению мероприятий по предотвращению нежелательных геоэкологических ситуаций.

Обычно при геоэкологической оценке территорий для целей строительства учитываются три группы факторов: природные (определяющие безопасность строительства и эксплуатации сооружения), техногенные (когда в эволюцию геоэкологического развития вклинивается техногенез) и природно-техногенные (когда естественное геологическое развитие усугубляется деятельностью человека). Среди техногенных особо выделены аварии на промышленных объектах, наводнения при разрушении плотин, техногенные землетрясения и т.д. Из природно-техногенных наиболее значительные – радиоактивные загрязнения почв, поверхностной и подземной гидросферы, а также изменения гидрогеологического и гидрологического режима в результате понижения уровней подземных вод при карьерной разработке месторождений полезных ископаемых.

Инженерно-геоэкологические изыскания должны выполняться:

-  для обоснований инвестиций в строительство и при разработке предпроектной документации, если имеющиеся материалы по геоэкологическим условиям недостаточны для принятия решений;

-  для изучения или контроля изменений геоэкологических условий при составлении заключений об инженерно-геологических условиях по материалам ранее выполненных изысканий и в других ситуациях;

-  при выявлении геоэкологическими исследованиями неблагоприятных геоэкологических условий и ситуаций;

-  при необходимости получения исходных данных или дополнительной (контрольной) информации для разработки в проектах раздела об охране окружающей среды;

-  на экологически неблагополучных или потенциально неблагополучных застроенных и застраиваемых (освоенных и осваиваемых) территориях, включая полигоны и другие специальные комплексы, сооружения, территории накопления, очистки, утилизации и захоронения отходов производств и бытовых;

-  при чрезвычайных экологических ситуациях и во всех случаях необходимости оценки и целенаправленного изучения геоэкологических условий.

Геоэкологические исследования и инженерно-геоэкологические изыскания могут быть расширенными, комплексными, и по заданию заказчика проводиться как инженерно-экологические изыскания. В этом случае изучается, оценивается и прогнозируется экологическое состояние не только геологической среды, но и других компонентов окружающей природной среды – поверхностной гидросферы, атмосферы, растительного и животного мира с учетом техногенного воздействия или взаимодействия объектов.

Инженерно-экологические изыскания должны обеспечивать:

-  комплексное изучение природных и техногенных условий территории, включая, при необходимости, условия её хозяйственного использования и социальную сферу;

-  оценку экологического состояния отдельных компонентов природной среды и экосистем в целом, их устойчивость к техногенным воздействиям и способность к восстановлению;

-  разработку прогноза возможных изменений природных (природно-технических) систем при строительстве, эксплуатации и ликвидации объекта;

-  оценку экологической опасности и риска;

-  разработку рекомендаций по предотвращению негативных последствий инженерно-хозяйственной деятельности и обоснование природоохранных и компенсационных мероприятий;

-  разработку мероприятий по сохранению социально-экономических, исторических, культурных, этнических и других интересов местного населения;

-  разработку рекомендаций и (или) программы организации и проведения локального экологического мониторинга, отвечающего этапам (стадиям) предпроектных и проектных работ.

Объектом геоэкологических исследований, инженерно-геоэкологических или инженерно-экологических изысканий является территория проектируемого строительства (за исключением случаев специальных исследований), а также зоны влияния на другие природные или природно-технические системы (распространение подтопления, растекание сточных вод, перенос загрязнений водотоками, начинающимися на территории изысканий или пересекающими её и др.). В свою очередь, прилегающие территории - природные экосистемы или природно-технические системы – могут влиять на формирование неблагоприятных инженерно-геоэкологических условий изучаемого объекта. Во всех таких случаях следует соответственно расширять изучаемое пространство, охватывая источники воздействий.

Необходимость выявления источников воздействия на геологическую или природную среду, существование значимых источников, перечень приоритетных загрязняющих веществ, подлежащих изучению, должны быть указаны заказчиком в задании на изыскания либо определены изыскательской организацией в программе изысканий в результате сбора и анализа имеющихся материалов, по данным инженерно-геологической (геоэкологической) рекогносцировки или съемки с геоэкологическими исследованиями.

В общем случае при геоэкологических исследованиях и инженерно-геоэкологических (экологических) изысканиях проводят сбор и анализ материалов ранее выполненных изысканий и исследований, выполняют рекогносцировку и обследование источников воздействия, полевые и камеральные работы, составляют раздел отчета или отчет.

В состав работ при геоэкологических исследованиях и инженерно-геоэкологических изысканиях входят те же их виды, что и при инженерно-геологических изысканиях, но с учетом специфики исследований имеющие экологическую направленность.

При проведении инженерно-геоэкологических (экологических) изысканий и значимости этих процессов в оценке экологической безопасности территории (объекта) их изучение может быть включено в состав таких изысканий.

В числе основных потенциальных путей химического загрязнения грунтов подземных и поверхностных вод территории изысканий и миграции загрязняющих веществ следует рассматривать:

- непосредственный контакт загрязняющих веществ с грунтами, в том числе почвами, поверхностными и подземными водами (нарушение правил складирования, хранения, транспортирования, перемещения, использования; утечки из наземных и подземных хранилищ и коммуникаций; проливы на поверхности земли, покрытиях и внутри сооружений; внесение удобрений и ядохимикатов и т.п.);

- воздушный перенос частиц загрязняющих веществ из других источников на изучаемую территорию или при местной ветровой эрозии и оседание на поверхности земли воды, конструкций;

- привнос с атмосферными осадками;

- перенос поверхностным стоком на другие участки, смыв в поверхностные воды перенос водотоками, аккумуляцию в осадках водотоков и в водоемах;

- инфильтрацию атмосферных осадков и поверхностного стока в грунты зоны аэрации и далее в подземные воды или непосредственно в грунтовые воды, залегающие вблизи поверхности и глубже;

- испарение загрязняющих веществ с поверхности земли, с грунтовыми водами при транспирации;

- перенос загрязняющих веществ с перемещаемыми грунтами в ходе строительства (земляных работ), привнос с искусственными грунтами, доставленными с других участков или территорий;

- перемещение загрязняющих веществ из зоны аэрации в грунтовые воды при колебаниях или подъеме их уровня;

- перемещение легких жидкостей в зоне аэрации и на поверхности грунтовых вод;

- перенос и повышение концентрации загрязняющих веществ при изменениях направлений и скорости движения подземных вод (строительное водопонижение, систематический дренаж, формирование воронок депрессии водозаборных скважин, изменение условий инфильтрации, испарения, направлений подземного и поверхностного стока планировкой и застройкой и др.).

Ловушками техногенных вод с различными химическим составом, свойствами, характером и степенью загрязнения могут служить западины в рельефе водоупоров.

При геоэкологических исследованиях и инженерно-геоэкологических изысканиях обычно изучают почвы и другие грунты зоны аэрации, верховодку и грунтовые воды. Следует учитывать, что загрязнение грунтовых вод может привести к загрязнению грунтов подстилающего водоупора, а при инфильтрации через водоупор (супеси и суглинки лишь относительно водонепроницаемы) и «окна» в нем – к загрязнению и более глубоких горизонтов. В свою очередь, при напорной фильтрации через водоупор и «окна» загрязненные воды первого межпластового горизонта могут проникать в грунтовые. С учетом мощной, до 200-350 м и более, зоны активного водообмена (зоны пресных подземных вод) загрязнение может распространяться на различную глубину. Первые такие данные могут быть получены при анализе имеющихся материалов и по пробам воды из бытовых колодцев и скважин, эксплуатирующих различные водоносные горизонты.

Возможное загрязнение следует изучать не только до местного уровня дренирования подземных вод, но и до глубины предполагаемого взаимодействия загрязнений с геологической средой (по опорным скважинам или детальнее).

Понятие зоны аэрации традиционно связывают с самой верхней частью разреза, между дневной поверхностью и уровнем грунтовых вод. При залегании с поверхности пылевато-глинистых грунтов и отсутствии грунтовых вод не полностью водонасыщенными (аэрированными) могут оказаться и часто оказываются не только почвы, но и грунты верхней, выветрелой зоны. Охватывая почвенный профиль, такая зона может распространяться значительно глубже, до 3, 5 – 5 м и более. Пористость грунтов в этой зоне несколько выше, чем у невыветрелых, к тому же могут присутствовать прослойки и линзы неводонасыщенных песков. С геоэкологических позиций такие участки представляют интерес как возможные коллекторы инфильтрирующихся загрязнений и источники последующей вертикальной и боковой их миграции.

Геофизические методы исследований позволяют успешно решать задачи только тогда, когда наблюдается определенная неоднородность среды, т. е. в тех случаях, когда в ее пределах горные породы существенно различаются по физическому состоянию (влажности, нарушенности, трещиноватости, закарстованности и др.) и свойствам (удельному электрическому сопротивлению, плотности, скорости распространения упругих колебаний, магнитной восприимчивости и др.).

При инженерных изысканиях необходимым условием применения геофизических методов являются достаточно большие размеры природных объектов (толщи и слои горных пород, участки территорий и др.) и неглубокое их залегание от поверхности земли. Важным фактором для успешного их применения являются также низкий уровень электрических и механических помех на застроенных территориях, благоприятные условия для создания надежных заземлений при применении электроразведки и четких возбуждений упругих колебаний при применении микросейсморазведки.

В практике инженерных изысканий в настоящее время применяют многие геофизические методы – электрические, сейсмические, гравиметрические, магнитометрические и ядерные, но наиболее широкое применение получили методы электрические (электроразведка), сейсмические (сейсморазведка) и ядерные.

Из электроразведочных методов в практике эколого-геологических изысканий наиболее часто применяют методы, основанные на различной способности горных пород, почв, грунтов проводить постоянный электрический ток: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), электрическое профилирование (ЭП) и изучение горных пород в буровых скважинах методом сопротивлений – электрический каротаж (ЭК). В отдельных случаях применяют метод кругового вертикального электрического зондирования (КВЭЗ) и метод заряженного тела (ЗТ). Параметрами, определяющими распространение постоянного электрического тока в горных породах, являются их удельное электрическое сопротивление r (однородные породы) и кажущееся удельное электрическое сопротивление r _к (неоднородные и анизотропные породы).

Факторами, определяющими удельное электрическое сопротивление горных пород, являются:

· принадлежность их к определенным генетическим и петрографическим группам;

· структура и текстура;

· пористость, выветрелость, трещиноватость, кавернозность;

· влажность и водоносность;

· минерализация насыщающих их вод;

· температура.

Из всех этих факторов наибольшее влияние на электрическое сопротивление горных пород в условиях их естественного залегания оказывают удельное сопротивление насыщающей их воды, ее количество, минерализация и температура. При инженерных изысканиях электроразведочные методы имеют самое широкое применение.

В полевой сейсморазведке главными являются методы отраженных волн (МОВ), преломленных волн (МПВ) и корреляционный метод преломленных волн (КМПВ). Последний при инженерных изысканиях имеет самое широкое применение.

Сейсморазведка применяется главным образом для решения двух групп задач: для изучения геологического строения территорий и для изучения физического состояния и физико–механических свойств горных пород. При изучении геологического строения территорий обычно представляется возможным:

· определить глубину залегания коренных пород;

· выявить распространение характерных геологических структур;

· расчленить геологический разрез коренных пород и проследить отдельные толщи по площади;

· выявить тектонические нарушения, зоны повышенной трещиноватости и ослабления в горных породах;

· выделить и проследить зоны выветривания горных пород.

При изучении физического состояния и свойств горных пород определяют:

· плотность горных пород и ее изменение на глубину и по профилю, их неоднородность;

· динамические характеристики упругих свойств горных пород (динамический модуль упругости и модуль общей деформации);

· сейсмическую жесткость горных пород – волновые сопротивления;

· напряженное состояние горных пород в условиях естественного залегания.

Ядерные методы разведки подразделяются на две группы методов:

· основанные на изучении естественной радиоактивности горных пород, подземных и поверхностных вод и воздуха;

· в которых используются явления, возникающие в результате искусственного облучения горных пород нейтронами (элементарные частицы ядра, не имеющие электрического заряда) или гамма-излучением.

Естественная радиоактивность горных пород обусловлена наличием в составе их породообразующих минералов примесей, включений и других минеральных и органических образований радиоактивных элементов – урана, тория, продуктов их распада, а также калия и др. Спонтанный распад ядер таких элементов сопровождается излучением частиц, образующих альфа (a) –, бета (b)– и гамма (g)–излучение. Гамма-частицы по сравнению с другими обладают большей проникающей способностью, поэтому именно гамма-излучение чаще используется при решении геологических задач ядерными методами. Различные горные породы обладают различной радиоактивностью и соответственно гамма-излучением, что дает возможность при изучении геологического разреза и прослеживании его по простиранию разделять горные породы на толщи, слои, зоны и разности.

Сущность методов, основанных на искусственном облучении горных пород нейтронами или гамма-излучением, состоит в следующем. При облучении горных пород радиоактивным источником (сплавы: полоний-бериллий, радий-бериллий и др.) нейтроны с высокими скоростями и энергией (так называемые быстрые нейтроны) при столкновении с ядрами тяжелых элементов рассеиваются, при столкновении с ядрами легких элементов (например, водород) движение их замедляется, а энергия понижается. После ряда столкновений энергия быстрых нейтронов понижается и они превращаются в тепловые нейтроны, которые захватываются ядрами элементов. Это явление сопровождается вторичным гамма-излучением. По количеству обнаруженных тепловых нейтронов и интенсивности гамма-излучения судят о наличии элементов, обладающих способностью замедлять движение нейтронов. Так как замедлять движение нейтронов способен водород воды влажной горной породы, установлено, что число “медленных” нейтронов пропорционально содержанию в породе воды. На этом и основано определение влажности горных пород нейтрон–нейтронным методом. Существует также связь между интенсивностью вторичного гамма–излучения и объемом воды, содержащей подавляющее количество водорода в горных породах. При полном водонасыщении горных пород эта зависимость позволяет определять их пористость.

Преимущества ядерных методов состоят в том, что они позволяют исследовать горные породы и определять их влажность и плотность в условиях естественного залегания, без отбора проб, и не только в отдельных точках толщи или слоя, но и непрерывно по всему геологическому разрезу. Это дает возможность выявлять неоднородность и изменчивость свойств горных пород как на глубину, так по простиранию, и по площади. Например, ядерные методы широко используют в комплексе с другими геологическими методами, что позволяет устанавливать корреляционные связи между плотностью и влажностью горных пород и их деформационными, прочностными и другими свойствами.

При инженерных изысканиях применяют и другие геофизические методы разведки, такие как магнитометрические, гравиметрические, когда с их помощью наиболее эффективно решать геологические задачи.

В целом задачи и характеристика основных геофизических методов приводятся в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Геофизические методы при инженерно–геологических изысканиях

Задачи изысканий	Комплекс основных методов
Изучение строения массива грунтов (расчленение разреза, определение рельефа кровли скальных грунтов, установление мощности коры выветривания и т. п.) и определение уровня грунтовых вод	Вертикальное электрическое зондирование, электропрофилиро-вание, корреляционный метод преломленных волн, метод преломленных волн
Установление и прослежива-ние зон тектонических нарушений и трещиноватости	Электропрофилирование по различным схемам, вертикальное электрическое зондирование методом двух составляющих, круговое вертикальное электрическое зондиро-вание, стандартный каротаж, сейсмо-акустические методы, эманационная съемка
Выявление и оконтуривание полостей естественного и искусственного происхождения	Электропрофилирование (преи-мущественно по схемам “вычитания полей” и методом двух состав-ляющих), вертикальное зондирование методом двух составляющих, стан-дартный каротаж, резистивиметрия
Определение направления, скорости течения и мест разгрузки подземных вод	Метод заряженного тела, резистивиметрия, расходометрия, термометрия
Определение физико–меха-нических свойств грунтов	Сейсмоакустические методы (наземные и в горных выработках), ультразвуковой каротаж, радио-изотопные методы (гамма-гамма–каротаж, нейтрон–нейтронный каротаж), термокаротаж
Определение коррозионной активности грунтов и интенсив-ности блуждающих токов	Вертикальное электрическое зондирование, вертикальное электри-ческое зондирование по методу вызванной поляризации, электро-профилирование, метод естественного поля
Сейсмическое микрорайони-рование территорий	Сейсмоакустические методы, радиоизотопный метод, сейсмоло-гические методы (запись слабых землетрясений микросейсм и др.)

Аэрокосмические методы

Оценивая дистанционные методы анализа состояния природной среды, следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, информация о загрязнении и нарушенности глубоко залегающих горных пород и подземных вод на аэрокосмических снимках практически отсутствует. Весьма эффективны результаты дешифрования только почв и особенно рельефа. Во-вторых, материалы съемки дают ценные сведения главным образом о нарушенности и гораздо менее информативны в отношении загрязнения поверхности.

Рассматривая использование аэрокосмических снимков в целях изучения рельефа, прежде всего следует указать на их высокую информативность в отношении таких параметров как густота расчленения и длина склонов, поскольку эти параметры рассчитываются путем непосредственных измерений. По сравнению с картами информативность снимков в отношении густоты расчленения повышается по мере уменьшения размеров дешифруемых эрозионных форм, так как формы первого порядка на картах либо отсутствуют, либо отражаются с разрежением. Снимки сильно упрощают проведение границ; между категориями рельефа с разными величинами расчленения, облегчают выбор масштаба морфометрических карт. Снимки незаменимы для анализа морфометрии элементов рельефа или микрорельефа склонов, который практически неразличим на картах. Такие разновидности микрорельефа как бороздчатость, бугристость, ступенчатость, скалистость во многом определяют характер склоновых процессов.

Для количественного анализа углов наклона и глубины расчленения необходима стереофотографическая обработка снимков. Однако предварительная качественная оценка этих параметров возможна и путем визуального дешифрования. Изучение стереопар снимков под стереоскопом или интерпретоскопом дает весьма наглядное представление о профилях склонов и изменениях их строения от междуречий к долинам. Эти исследования особенно эффективны на площадях обнаженных склонов и достаточно расчлененного рельефа.

Съемки равнинного рельефа требуют более низкого положения Солнца (15-30^о), а съемки горного рельефа более удачны при углах освещения 40-50^о. Морфометрические построения нежелательны как по снимкам малой контрастности, так и по чрезмерно контрастным изображениям. Выбор сезонности снимков особенно важен в равнинных залесенных районах, где растительность и увлажнение играют роль индикаторов рельефа. В итоге можно отметить, что при анализе морфометрии по прямым признакам дешифрования рельефа важны масштабы и углы освещения, а при использовании косвенных признаков - сезонность и диапазоны съемки.

Аэрокосмические снимки дают разнообразную и ценную информацию, касающуюся прямых и косвенных индикаторов, которые выступают как основные морфологические и морфометрические характеристики рельефа. Например, о распространении обвально-осыпных явлений можно судить по крутизне и скалистости склонов, по резкости гребней хребтов, глубине расчленения и обнаженности рельефа. Участи подмыва крутых склонов и выхода у подножий грунтовых вод, а также ступенчатость склонов - вероятные признаки оползневых процессов. Строение русел и рельефа пойм, сопряжение склонов и днищ долин указывают на направленность эрозионно-аккумулятивных процессов в долинах. Более важное значение имеют прямые индикаторы - формы рельефа, созданные теми или иными процессами. При этом признаки дешифрования форм-индикаторов меняются в зависимости от ландшафтных особенностей района, условий съемки и параметров снимков (табл. 3.7). Особого рассмотрения при оценке рельефа заслуживает информация снимков, указывающая на зарождение или начальные стадии развития экзогенных процессов, на потенциальную опасность разрушительных явлений. Подобные формы-индикаторы обычно отсутствуют на топографических картах и распознаются лишь при дешифровании достаточно крупномасштабных изображений. В подобных случаях используются косвенные признаки дешифрования - изменения увлажнения или почвенно-растительного покрова (табл. 3.8).

Разнообразие, комплектность и объективность аэрокосмической информации позволяет использовать ее при решении различных задач оценки геоэкологической среды. К ним относятся анализ границ экосистем и структуры их морфолитогенной основы, оценка активности внутренних и внешних связей в экосистемах, а также условий миграции обломочного материала и растворенных соединений. Дистанционные методы весьма эффективны при изучении техногенного влияния на рельеф, сочетаний естественных и антропогенных форм.

Важно отметить, что информация, касающаяся изменений поверхности литосферы, в ряде случаев позволяет судить о состоянии ее более глубоких частей.

Оценка почв с использованием аэрокосмических снимков в методическом отношении имеет два аспекта. В районах со сплошным растительным покровом невидимые на снимках почвы распознаются по косвенным признакам-индикаторам. Подобный метод основывается на взаимных связях почв с рельефом, растительностью, гидросетью и условиями увлажнения. На обнажённых площадях, в том числе на пахотных угодьях, используются прямые признаки дешифрования: тон или цвет и структура почв. При решении задач, связанных с картографированием почв, снимки дают ценную информацию о границах типов почв и структуре почвенного покрова. Имея данные по индикационным связям почв с другими компонентами природной среды на эталонных участках, возможно экстраполировать эти данные на значительные территории в пределах определённых типов местности.

Таблица 3.7

Формы рельефа - прямые индикаторы экзогенных процессов

Процессы	Формы-индикаторы	Признаки дешифрования
Обвалы	Эскарпы или участки отрыва	Светлые ареалы в верхних частях крутых склонов. Форма неправильная
Обвальные накопления	Обвальные накопления	Осветленные пятна в основании крутых склонов. Форма изометричная
Оползни	Стенки (амфитеатры) отрыва	Аналогичны обвальным, но характерны для нижних частей склонов и рыхлых пород
Площадное затопление пойм	Формирующиеся элементы рельефа пойм: валы, старицы, протоки	Осветление, слабое задернение, четкие границы стариц, прирусловых валов
Овражная эрозия	Крупные промоины, молодые овраги	Резко дифференцированные линейные контуры, извилистые или древовидные
Карст	Воронки, западины, слепые долины	Неравномернопятнистая структура, темные пятна, разреженная гидросеть, озера
Ветровая эрозия почв	Значительные по глубине западины выдувания	Осветленные ареалы с тонкой струйчатой округло-ажурной или диффузно-пятнистой структурой

 

Таблица 3.8

Формы рельефа - индикаторы зарождения или

начальных стадий экзогенных процессов

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: