Изучение и контроль карстовых процессов

Основные составляющие ГИС – это тематическая и функциональная часть.

Тематическую часть можно подразделить на основные тематические базы данных и сопутствующие. Для предлагаемой системы основными тематическими базами будут являться те данные, которые соответствуют цифровой проекции условий карстообразования, – то есть генетическим факторам. Сопутствующие базы данных отображают факторы, влияющие на протекание карстового процесса.

Функциональная основа представляет собой машинную реализацию модели процесса, со всеми алгоритмами и функциями. В функциональную часть также входит топографическая основа.

Топографическая основа для ГИС-систем является важнейшей составляющей, на которую может накладываться любой изучаемый процесс или объект, и само существование ГИС обусловлено наличием топографической основы, как элемента создаваемого электронного географического пространства. Как для любого из экзогенных процессов, для карста существуют необходимые условия его возникновения в случае, если они обладают категорией «достаточности». В связи с этим, методологической основой для разработки тематической базы «ГИС-Карст» являются представления Д.С. Соколова[4] о четырех основных условиях развития карста. (Наличие: 1 – карстующихся пород, 2 – их водопроницаемости, 3 – движущихся вод, 4 – и их агрессивности по отношению к вмещающим породам.)Являясь, по сути, абстрактными понятиями, основные условия объективизируются конкретными факторами природной среды. Однако, из всего многообразия факторов, представляющих то или иное условие, необходимо выделить ведущие или определяющие факторы, которые должны отвечать следующим требованиям: оцениваться количественными параметрами, учитывать основные свойства условия и выражаться на площади, то есть предоставлять возможность картографирования объектов.

Ведущие факторы, отражая пространственную и временную изменчивость карстовой среды, могут являться основой инженерно-геологических, гидрогеологических и других оценок и прогнозов. В этом заключается возможность создания в функциональной части ГИС оценочно-прогнозного или управляющего блока.

Факторы, отражающие первое условие развития карста, – наличие растворимых пород, – объединяются в геологической базе данных, в которую входит:

· Распространение карстующихся пород по площади и в разрезе.

Основное внимание уделяется сочетаниям карстующихся и некарстующихся пород. В электронно-картографической части строятся геологические карты и разрезы.

· Мощность карстующихся пород.

От мощности зависит развитие глубинного карста;

· Дислоцированность и неотектонический режим карстовых массивов, которые определяют, при достаточной мощности известняков, размеры карстовых пещерных и гидрогеологических систем;

· Литологические особенности карстующихся и некарстующихся пород развитых в регионе;

· Химический состав горных пород.

От чистоты известняков зависит степень их карстуемости, а от наличия некарстующихся пород, возможность поступления концентрированного поверхностного стока из области их развития. Создаются литологические карты и база данных химических анализов карстующихся пород.

Второе условие – наличие водопроницаемости карстующихся пород представлено геолого-структурной и тектонической базой данных. Сюда входят следующие факторы:

1. Условия залегания пород.

При достаточных углах падения пород межпластовые трещины становятся водопоглощающими;

2. Тектоническая трещиноватость.

3. Литогенетическая трещиноватость и трещины коры выветривания.

4. Тектонические разрывы различного ранга.