Экспертное мнение
Уфимский карст: проблемы и реалии
Международный союз спелеологов объявил 2021-й Международным годом пещер и карста. Тема, на которую будет обращено особое внимание ученых, для нас очень актуальна: почти вся столица и треть территории Башкортостана находятся в зоне развития карстовых процессов. Только в южной части города уже обнаружено более 5 тысяч воронок.
О сегодняшних реалиях мы поговорили с директором Института геологии УФИЦ РАН Сергеем Ковалевым.
- Представьте себе город, где бывают землетрясения. Там проводится специальный мониторинг, исследования, постоянное наблюдение за геологической средой, - говорит Сергей Григорьевич. - Уфа, Стерлитамак, Ишимбай, Салават также располагаются в зоне развития опасных геологических процессов, только не сейсмических, а карстовых. Разрез отложений пермского возраста, на которых расположены эти города, по большей части состоит из растворимых горных пород: известняков, гипсов и ангидритов. В 2020 году Владимир Камалов и Владимир Барышников провели презентацию своей книги «Опасные геологические процессы на территории Уфимского «полуострова», где все это представлено детально.
- Причем, как описывает ситуацию известный геодезист Геннадий Турикешев, эти породы не монолитны: когда Уфимское плато поднималось над уровнем Белой, в них появились трещины и разломы…
- Вот карта горных пород под городом. Как видите, вся территория покрыта линиями, которые в действительности представляют собой зоны трещиноватости, ширина которых может составлять от 10 до 150 и более метров. А если в растворимых породах есть трещины, карстовые процессы идут на порядок быстрее. Утечки из водонесущих коммуникаций только усугубляют ситуацию.
Эти процессы происходят и будут происходить день за днем, – нравится нам это или нет. А строительство в городе продолжается, причем чаще всего возводятся высотные дома - от 10-15 этажей и выше.
При этом мы до сих пор не знаем, что находится и что происходит в геологической среде под тем или иным микрорайоном или домом. У нас нет подробных геологических карт наших городов! И никто не может предсказать, где и когда случится очередной провал.
- Говорилось, что Уфе необходим специальный центр мониторинга карстовых процессов.
- Мониторинг ведется на Уфимском косогоре - крутом правом склоне реки Белой, под которым проходит участок железной дороги Уфа - Челябинск (от вокзала до станции «1629-й км»). Его длина - семь километров, и здесь ситуация с карстом особенно напряженная: в оврагах над путями насчитывается более 300 воронок, и ежегодно возникают новые. Еще в 1990-е годы, когда две воронки образовались прямо под путями, здесь была предотвращена авария.
Что такое мониторинг? Геологи пересчитывают провалы, выезжают для изучения вновь образовавшихся. Но даже если вы основательно изучите какой-либо участок - вплоть до бурения скважин - не сможете спрогнозировать, какие процессы происходят на расстоянии, предположим, 500 метров от него. Провал может произойти в любом другом месте! А для того чтобы породы под многоэтажными домами не изменили своих прочностных свойств, недостаточно укрепить грунт под ними на четырех точках. Несколько лучший результат дают исследования при помощи сейсмографа, когда «плохие» зоны или, наоборот, породы, сохранившие целостность, определяются по скорости прохождения волны. Однако в городской среде, где проложена масса различных коммуникаций, метод плохо работает.
- Так что же делать?
- Чтобы знать, на чем стоит наш город, нужно создать трехмерную модель геологической среды под ним. Этому посвящен проект, разработанный нами в 2019 году - «Цифровая модель геологического пространства под урбанизированными территориями Республики Башкортостан». Его огромный плюс в том, что на сегодняшний день нам не нужно начинать его создание с бурения первой скважины. Застройщики обязаны проводить исследования площадок под строительство каждого дома, в результате чего на территории Уфы уже пробурено около 5-6 тысяч скважин.
Если создать Республиканский центр опасных геологических процессов, предусмотреть в его структуре научную лабораторию на базе нашего института, закупить оборудование, программное обеспечение, то можно начинать строить модели тех участков территории города, где скважин достаточно. Затем надо разбурить малоисследованные территории и обобщить все эти данные, создав единую работающую модель. Только тогда мы будем видеть, где какие происходят процессы, какие дома стоят над карстовыми пустотами, и понимать, что нужно предпринять. Сможем понять, где строительство возможно, а где - нет.
- Какова должна быть глубина скважин для таких исследований?
- Строительные нормы обязывают застройщиков бурить скважины на разную глубину - в зависимости от категории безопасности. В настоящее время разработаны новые нормы и правила строительства на закарстованных территориях. В этой работе принимали активное участие специалисты из нашей республики - В.Г.Камалов и А.И.Смирнов.
Создание Республиканского центра с моделированием опасных геологических процессов сделает нас лидерами, центром компетенций в данной области - и не только для нашей страны. Мы будем владеть технологиями строительства таких моделей под урбанизированными территориями. Конечно, потребуются вложения, но в итоге проект принесет большую прибыль: сейчас даже сложно спрогнозировать, сколько будет потребителей подобной информации. Но главное - это необходимо для нашей с вами безопасности!
Такие же модели нужно создавать и для Бирска, Благовещенска, Стерлитамака, Ишимбая, Салавата. Дело еще и в том, что на территории Уфы и этих городов расположены крупные химические и нефтехимические производства. В те времена, когда их строили, исследования геологического субстрата были проведены как положено: тогда к этому относились серьезно. Но сегодня среда под ними уже другая, и мы опять-таки не знаем, какие процессы там происходят. А если провал произойдет на территории такого предприятия?
- В чем трудность осуществления проекта?
- Во-первых, нужно осознание того факта, что такая проблема существует. Это самое главное. Проблемы существуют - и технические, и юридические - но они решаемы. К примеру, значительная часть геологической информации не оцифрована; такая информация, полученная частными инвесторами и застройщиками, может быть доступна только с их разрешения. Мы же считаем, что, если речь идет о безопасности, эти данные должны быть доступны властям города и ученым.
Екатерина КЛИМОВИЧ.