На территории Нижегородской области широко распространены карстовые явления. Потенциальные возможности для их возникновения и развития создает характер пород, залегающих на рассматриваемой территории, наличие грунтовых вод и хозяйственная деятельность человека. В Нижегородской области основными растворимыми породами являются карбонатные (известняки, доломиты, реже мергели) и сульфатные (гипсы, ангидриты) породы, залегающие, как правило, на глубинах от 5 до 70–75 м. в основном южнее реки Волги. Вследствие неравномерной активности карста и разной мощности покровных отложений, карстовые явления наблюдаются преимущественно в центральной, юго-западной и западной частях Нижегородской области (рис.1). Эта территория характеризуется наиболее высокой плотностью населения и высокой концентрацией промышленного производства, развитой сетью всех видов транспортных и трубопроводных коммуникаций федерального и регионального значения.
На территории Нижегородской области карст проявляется в виде различных поверхностных и подземных проявлений. К наиболее характерным поверхностным проявлениям карста относятся провалы оседания и просадки. При этом проявления карста тяготеют к речным долинам и пониженным участкам водоразделов. По этой причине они преимущественно распространены по правобережью реки Волги, в бассейнах рек Ока, Теша, Кудьма, Сережа, Пьяна, Алатырь [5].
Карстовые провалы представляют наибольшую опасность для большинства зданий и сооружений в силу следующих особенностей:
- в большинстве случаев провалы образуются практически мгновенно;
- явные (визуальные) признаки либо отсутствуют, либо появляются лишь за несколько минут до образования провала на земной поверхности или в основании сооружения;
- диаметры карстовых провалов на закарстованных территориях Нижегородской области колеблются в широких пределах (от 0,5 до 50 м и более), а глубины достигают5–8 м.;
- нередко на месте ранее образовавшихся провалов или непосредственно вблизи них образуются повторные провалы. Специалистами Государственного предприятия «Противокарстовая и береговая защита» г. Дзержинск Нижегородской области выявлена закономерность: за 50 лет наблюдений повторная активность зафиксирована в 15 процентах мест, где уже образовывались карстовые провалы [1].
Рис. 1. Степень карстоопасности территории Нижегородской области
На территориях с весьма высокой степенью карстоопасности, как правило, не рекомендуется строительство особо опасных и технически сложных объектов, а на территориях с низкой степенью — ограничений в строительстве большинства сооружений нет. На остальной территории со сложными условиями строительного освоения по карстоопасности обязательно проведение специальных изысканий и выполнение противокарстовой защиты в зависимости от результатов изысканий.
Общая площадь закарстованных территорий в Нижегородской области составляет около 20 тыс. кв. км (27 % от всей площади области). На юге области распространен преимущественно карбонатный карст. В остальной части закарстованной территории области — карбонатно-сульфатный карст, а в г. Дзержинск и г. Павлово ограниченное распространение имеет гипсовый карст.
В той или иной степени закарстованы 25 районов Нижегородской области (рис.2).
Потенциальную угрозу карст представляет для населения 134 населенных пунктов, находящихся в опасных зонах, при этом закарстованность этих территорий варьирует от 1 до 40 %. Непосредственной угрозе карстовых провалов подвержен 51 населенный пункт из вышеупомянутых 134, где территория закарстована на более чем 40 % [4]. К городам с высокой активностью карста относятся (в порядке уменьшения степени опасности): Дзержинск, Павлово, Арзамас, Ворсма, Нижний Новгород, Саров, Первомайск. Наибольшую опасность могут представлять карстовые явления в крупнейшем центре химической промышленности страны г. Дзержинске с 300-тысячным населением, где на закарстованных территориях функционирует 15 объектов экономики, использующих в своем производстве аварийно химически опасные вещества. Наиболее активно проявляет себя карст в промышленной зоне, где воронки и просадки грунта можно наблюдать в непосредственной близости от производственных корпусов, а некоторые даже на их территории.
Рис. 2. Доля закарстованных территорий к общей площади района, %
Анализ архивных данных МЧС Нижегородской области за период с 1997 по 2012гг. позволил установить, что в среднем за год регистрируется 2–3 карстовых провала, обусловленных совокупным действием климатических условий и подземных вод (рис.3).
Рис. 3. Динамика карстовых явлений в Нижегородской области
Образующиеся в результате карстовых явлений на поверхности земли замкнутые понижения карстового происхождения наносят значительный материальный ущерб области, вызывая не только повреждения городских коммуникаций и инженерных сооружений, но и разрушение зданий. Они снижают уверенность в стабильности рельефа и усложняют градостроительное использование территорий, что приводит к планировочным ограничениям в жилой и промышленной застройке.
С 1997 по 2012 г. общая сумма ущерба от проявлений карста составила около 16 млн. рублей — это основная доля ущерба от опасных геологических явлений на территории Нижегородской области (рис.4).
Рис. 4. Структура ущерба опасных геологических явлений в Нижегородской области (1997–2012гг.)
Согласно данным МЧС по Нижегородской области за рассматриваемый период единственная чрезвычайная ситуация, связанная с карстовыми явлениями, зарегистрирована в 1998 г., когда в Павловском районе образовался провал диаметром 8–9 м и глубиной 5 м. Было разрушено 48 м водопровода, 51 м канализации, 540 м2 автомобильной дороги и городской канализационный коллектор. В результате данной ситуации центральная часть г. Павлово в течение нескольких дней оставалась без канализации, а ущерб составил 3 млн. рублей.
А несколькими годами ранее (16 июля 1992 г.) вследствие карстового провала диаметром 30 м и глубиной 10 м на территории предприятия «Дзержинскхиммаш» в г. Дзержинске произошло разрушение промышленного здания цеха № 19 — этот случай был признан самой крупной карстовой аварией в Европе [1]. Причинами аварии послужили ошибки в изысканиях и проектировании отдельно стоящихся фундаментов и непрофессиональное вмешательство властных структур в проектно-изыскательские работы. Ущерб составил 700 млн [2].
Анализ причин подобных аварий показал, что во всех случаях были допущены принципиальные ошибки на различных стадиях: выборе площадки, инженерных изысканиях, проектировании, строительстве или эксплуатации сооружений.
Во избежание подобных ситуаций необходимо тщательное изучение природы карстового процесса, специфики природно-техногенных условий Нижегородской области, разработка и применение комплексных мер противокарстовой защиты, а также слаженное взаимодействием изыскателей, проектировщиков и застройщиков.
Литература:
1. Борисов А. Ф., Пьянзин М. П. Чрезвычайные ситуации (источники, прогноз, защита) Учебное пособие. — Н.Н.: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2004. — 206 с.
2. Говорушко С. М. Влияние карста на человеческую деятельность.- Владивосток.: ДВО РАН, 1999. — 181 с.
3. Отечество мое Нижегородское. /Сост. Г. С. Камерилова. — Н.Н.: Нижегородский гуманитарный центр, 1997. — 356 с.
4. Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 2009 г. / Сост. Н. В. Андриянова и др. Доклад. — Н.Н.: Министерство экологии и природных ресурсов Нижегородской обл., 2010. — 289 с.
5. ТСН 22–308–98. Инженерные изыскания, проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений на закарстованных территориях Нижегородской области, 1999.
