С точностью до миллиметра. Как работает сеть для высокоточного мониторинга на Воробьевых горах

Воробьевы горы — уникальный исторический и природный объект не только с точки зрения прогулок, но и для специалистов-геологов. Еще в начале XIX века, согласно архивным данным, здесь была зафиксирована деформация склона. Регулярные наблюдения за участком, а также работы по его укреплению начались гораздо позже. Сегодня оползневые процессы в Москве мониторят специалисты геологической службы ГПБУ «Мосэкомониторинг» Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.

Состояние склона сегодня помогают отслеживать 342 пункта в составе сети высокоточного мониторинга оползневого процесса, рассказала директор ГПБУ «Мосэкомониторинг» Полина Захарова. Система способна в автоматическом режиме регистрировать смещения грунтов на поверхности и глубинах более 100 метров, учитывать изменения уровня подземных вод и напряжения в грунтах.

Как устроена сеть высокоточного мониторинга на Воробьевых горах, узнала автор «Вечерней Москвы», отправившись на объект вместе со специалистами. Экспертами выступили начальник геологической службы Федор Егоров, начальник сектора геодезического мониторинга Ирина Власова, начальник отдела мониторинга геоэкологических процессов Вячеслав Батурин, а также ведущий специалист этого отдела Евгений Семашкевич.

Просчитать и предотвратить

— Оползни — насколько это характерное явление для Москвы?

— Оползневые процессы распространены в Москве по берегам рек: чем крупнее река и круче склоны, тем больше оползень. Это, например, склоны реки Москвы. На ее берегах расположены такие оползневые участки, как Коломенское, Фили, Карамышевская набережная и другие. Оползневой участок Воробьевы горы также расположен на берегу реки Москвы, между устьем реки Сетунь и Андреевским монастырем. Протяженность участка — 3,5 километра, ширина — до 400 метров. Это самый глубокий и объемный оползневой склон в Москве.

— В чем преимущества длительного мониторинга оползневых склонов?

— Мониторинг нужен для оперативного слежения за динамикой развития процесса и позволяет «поймать» начало деформаций. Это позволит принять решение до того, как что-то случится, и снизить ущерб и финансовый, и физический. Например, существуют методы закрепления грунтов — физические, химические, электрические, электрохимические.

— В чем заключается контроль за участком, какие работы проводятся?

— Мы проводим маршрутные обследования, выполняем геодезические измерения подвижек грунтовых реперов (металлические знаки, закрепляющие точку с известной абсолютной высотой, определенной посредством высокоточного нивелирования). Наблюдаем за изменением уровня грунтовых вод: опускаем зонд в скважины глубиной свыше 100 метров и через каждые полметра производим замер, один цикл — 218 замеров в одном положении, а потом в другом. И так около полутора часов. Все это повторяем каждый месяц.

Также есть скважина для ручных измерений, а часть скважин оборудована автоматическими комплексами, которые каждые три часа передают результаты на наш сервер.

Пока все смещения очень медленные — от нуля до нескольких миллиметров в год. Опасности они не представляют.

— Помимо зонда, вы привезли с собой прибор на треноге. Такие иногда можно увидеть на стройках...

— Это тахеометр — геодезический инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Это самый высокоточный прибор из тех, что производятся массово. Точность измерения углов — 0,5 секунды. Он позволяет получить смещение за год приповерхностных слоев с точностью до миллиметра.

— Для чего нужны столь глубокие скважины в земле — более 100 метров?

— Геологическое строение в Москве похоже на «слоеный пирог», в основании которого залегают известняки. Выше залегают черные глины Юрского периода. Это те самые породы, где любят искать «чертовы пальцы» белемнитов (останки раковин вымерших моллюсков. — прим. «ВМ»), зубы ихтиозавров и прочие окаменелости.

Выше залегают разнородные пески и суглинки мелового и четвертичного возрастов. На Воробьевых горах смещение оползней происходит как раз по юрским глинам. Поэтому специальную наблюдательную скважину бурят до несмещаемого грунта, то есть до известняков, — это «ноль», от которого происходят измерения.

— Реально ли подобные скважины увидеть в горах, например, в Сочи?

— Да, конечно. В Сочи также есть такие системы мониторинга. Однако там скальные массивы, а у нас другие грунты.

Такой же метод обследований при помощи геодезического оборудования, как в Москве, применяется в Италии. В итальянских горах расположено много памятников архитектуры, за которыми нужно следить. То есть технологии во всем мире схожи, но у нас своя геология, свои особенности. К слову, в основе технологий, применяемых во всем мире, лежат советские технологии, разработанные Гидропроектом.

— Кроме полевых работ большой объем информации анализируется за компьютером, составляются математические оползневые модели. Расскажите об этом блоке направлений?

— Все полевые данные собираются на компьютере, где у нас имеется большая объемная модель всего склона. Мы задаем в программе ряд параметров, учитываются все имеющиеся данные о геологическом строении массива грунтов и выполняется расчет устойчивости склона. Затем модель сравнивает информацию с данными о существующих и проектируемых сооружениях. После этого выполняется расчет оползневой устойчивости, определяется численное отношение удерживающих сил к сдвигающим.

Преимущества метода в том, что можно выявить взаимосвязь конструкций разных сооружений и грунтов, получить актуальные данные. Можем сделать прогноз, например, как будет себя «вести» трамплин в «Лужниках».

— А что по другим объектам наблюдения, кроме склона на Воробьевых горах?

— К нам поступают запросы, связанные с геологическими процессами на тех или иных объектах. Жители, как правило, очень опасаются карстовых провалов. Однако в настоящее время карстовый процесс для Москвы большая редкость.

Безусловно, любое воздействие человека способно ускорить или изменить природные процессы в грунтах. В конце 1970-х была история, когда Курчатовский институт начал откачивать грунтовые воды в больших объемах. Увеличение скорости подземных вод привело к тому, что известняки начали растворяться. Это привело к разрушению нескольких зданий. С тех пор приняты меры, чтобы в столице такое никогда не повторилось.

— Какие еще задачи выполняет геологическая служба?

— Специалисты службы ведут госэкомониторинг подземных вод, измеряют уровни, температуру и химический состав подземных вод по всей Москве. Кроме оползней и карста, проводится наблюдение за эрозионными процессами в долинах рек, суффозией (механический вынос частиц горных пород потоком подземных вод — прим. «ВМ»).

Еще одна задача — проведение госэкспертизы запасов полезных ископаемых, геологической, экономической и экологической информации об участках недр местного значения. В особые задачи сектора геодезии входит проведение измерений для определения площадей и объемов несанкционированных навалов грунтов и строительных отходов.

Также ведем территориальный фонд геологической информации.

ФАКТ

В 1817 году на Воробьевых горах началось строительство храма в честь победы над Наполеоном, но через пять лет оползни разрушили фундаменты. В 1959-м была сооружена эскалаторная галерея-подъемник, весьма любимая туристами. Однако и эта затея оказалась неудачной. Спустя время достопримечательность была закрыта из-за трещин, вызванных оползневыми деформациями.