Рекомендации

по проведению инженерногеологических изысканий карстовых областей Черноморского побережья СССР

Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (ЦНИИИС) Госстроя СССР

Рекомендации

по проведению инженерногеологических изысканий карстовых областей Черноморского побережья СССР

Москва Стройиздат 1986

1.19. Геологические условия большинства горных массивов весьма благоприятны для развития карста. Наличие хорошо карстующихся чистых верхне-юрских, нижне- и верхнемеловых известняков, их большая мощность, интенсивная тектоническая трещиноватость различных направлений создают благоприятные предпосылки для формирования поверхностных карстовых форм на участках развития голого карста. Наличие нскарстующихся покровных отложений способствует формированию поверхностного стока на участках развития покрытого карста, а иногда и на участках, расположенных вне контура карстовых массивов. На выходах эрозионных врезов на поля развития карстующихся пород возникают благоприятные условия для линейной и очаговой инфлюации в приразломных зонах. Проработке водоносных систем способствуют значительная приподнятость карстующихся пород над базисами эрозии и наличие в руслах водотоков абразивных материалов (песка, гальки, гравия).

Таким образом, физико-географические и геологические условия Большого Сочи в целом весьма благоприятны для формирования карстовых водоносных систем и концентрации в них крупных подземных потоков.

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ КАРСТОВЫХ ОБЛАСТЕЙ

Гидрогеологическое районирование

2.1.    В основу гидрогеологического районирования следует положить номенклатуру таксономических единиц, находящихся в последовательном подчинении. При этом термин "регион” рассматривается как обобщенное наименование единиц районирования безотносительно их ранга, а в номенклатуру вводятся термины провинция - область - о круг (подо круг) - район (подрайон). Каждой таксономической единице (гидрогеологическому региону) соответствует типологическая единица (резервуар подземных вод) и вмещающее его геологическое тело (табл.2). Предложенные принципы позволяют районировать любую по размерам территорию, выделяя в ее пределах резервуары подземных вод различных типов.

2.2.    Сочинский курортный район в соответствии с изложенным входит в Западно-Кавказский округ Горно-Кавказской области Крымско-Кавказской гидрогеологической провинции. В типологическом отношении карстовые массивы Сочинского района представляют малые моноклинальные (либо

Таблица 2

Порядок Г идрогсологический регион Резервуар подземных вод Геологическое тело I Провинция Г идрогеологический кратоген, ороген Платформа, часть гео-си н клин ал ьно го пояса II Область Группа подземных водоносных систем Плита, средний массив, шит, гео синклинальная система Ш Округ Подземная водоносная система Синеклиза, краевой прогиб, складчатое сооружение ГУ Район Бассейн, адбасссйн, массив Мульда, грабен, складчатое поднятие, горст

10

антиклинальные) блоковые континентально цокольные массивы (либо адмас-сивы) с трещинно-карстовыми блоковыми подземными водами, имеющими преимущественно центробежный (либо двухсторонний продольный сток) и склоново-долинную разгрузку.

Условия формирования подземных вод

2.3.    Физико-географические условия района способствуют инфильтрационному, инфлюационному и конденсационному питанию подземных вод карстовых массивов.

2.4.    Ин фильтрационное питание происходит с площадей развития открытого и задернованного карста. Этот тип питания особенно характерен для Ахунского, Ахштырского и Дзыхринского массивов. На остальных массивах он сочетается в разных соотношениях с инфлюационным питанием. Летом питание происходит после выпадения осадков с интенсивностью более 10 мм/сут. Осадки, выпавшие в меньших количествах, полностью перехватываются кронами деревьев и испаряются. Зимой инфильтрационное питание происходит при подтаивании нижней части снегового покрова за счет парникового эффекта и в период дождей. Величину инфильтрационного питания можно определить как количество эффективных осадков (как разность среднего количества осадков и испарения) по табл.З.

2.5.    Инфлюационное питание происходит за счет поглощения поверхностного стока, формирующегося на площадях развития покрытого карста и не-карстующихся пород. Поглощение стока происходит в эрозионной и гидрографической сети. В межень объемы инфлюационных вод невелики - расходы постоянных водотоков в балках массивов Алек, Ахцу, Воронцовского, Дзых-ра не превышают 2-5 л/с. В паводок они резко возрастают, достигая в наиболее крупных балках (шахта-понор Величественная) 6-10 м³/с, а в каньонах р.Восточная Хоста и Псахо - нескольких десятков кубических метров в секунду. Во время весеннего снеготаяния максимальные расходы инфлюационных потоков значительно меньше (1,5 - 2,3 м³/с), но зато сток более устойчив. Величина питания подземных вод инфлюационными водами в различные сезоны резко меняется, что определяется климатическими условиями, а также карстово-гидрогеологическими причинами. При малом объеме стока он полностью поглощается в верхней и средней частях эрозионной сети, переходя в подземный сток. При увеличении объема инфлюационного стока до некоторых предельных значений, различных для разных балок района, значительная часть его, не успевая поглотиться, уходит в нижние части эрозионной сети за пределы карстового района (левые притоки р. Ац, Западная Хоста, балка Дворцовая, р. Восточная Хоста, Сухая балка, р. Кудепста, разгрузка, через Очажный ход Воронцовской пещеры, р. Псахо).

2.6.    В теплый период значительную роль в формировании подземных вод играет конденсация влаги в трещинно-карстовых коллекторах. В ближней части Воронцовской пещеры в мае - сентябре величина конденсации колеблется от 0,12 до 3,22 м^э/сут. В холодный период происходит вынос влаги из пещеры с такой же интенсивностью (0,32-5,27 м*/сут). Расчетные данные находят подтверждение в материалах наблюдений по оригинальным конденсационным водосборникам, сооруженным в нескольких залах пещеры. В среднем каждый квадратный метр поверхности стенок и сводов в ближней части пещеры дает в середине лета (июль - август) 0,13 л/сут конденсата. Конденсация может происходить только тогда, когда абсолютная влажность на поверхности превышает абсолютную влажность воздуха в карстовых полостях, а дефицит насыщения в них равен нулю.

Количество конденсационной влаги Q , г; формирующейся в трещинно-карстовых коллекторах можно определить по формуле с учетом коэффициента воздухообмена

(1)

и

Таблица 3

Карсто- ■u D Распределение площадей по высотным зонам, м Обида! площадь, км* Среднее Средняя прпиииш Средняя nitptiauui вы И массив 0-200 200-400 400-600 600-800 800-1000 юоо- ,00 1200- 1400 iSUllN'IvVl BU осадков. мм испарения. мм эффективных осадков. мм Алек - 1.6 1.6 3.8 5.8 - 11.8 2396 573 1823 Ахцу - 0.1 0.1 2.5 12.5 1.8 - 17.0 2440 700 1740 ХЬыхра - 2.4 4.0 8.8 9.2 5.1 0.5 30.0 2351 730 1621 Ворон- цовский - 1.6 3.2 2.5 0.7 - - 8.0 2168 800 1368 Ахали рь 2.4 4.3 4.3 1.0 - - - 12.0 1968 850 1118 Ахун 1.4 2.5 2.5 0.6 - - - 7.0 1970 850 1120

где V - общий объем пустот, в которых происходит конденсация, м³; Т -продолжительность конденсации, сут; I - коэффициент воздухообмена, раз/(сут • ю); 6_пол.^еподл - абсолютная влажность соответственно на поверхности и под землей, г/м³ (в интервале интересующих нас температур и давлений близка к упругости водяных паров).

Общий объем пустот    ,    в    которых происходит конденсация, представ

ляет произведение V £ (где V - объем карстуюшихся пород; £ - трещинно-карстовая пустотность). Она принимается равной 3%, что подтверждено при изучении естественного очага разгрузки сероводородных вод в долине р.Агура, где средняя емкость тектонических трещин и трещин напластования в верхнемсловых известняках составляет 3,4%.

Продолжительность процесса конденсации в трещинно-карстовых коллекторах любого карстовою массива легко определить по рис.2. В холодный период наблюдается преобладающее испарение. Однако оно не играет существенной роли в водном балансе, так как водяные пары, вынесенные из карстовых полостей и закарстованных трещин, конденсируются на холодной поверхности известняков и на снегу, включаясь в своеобразный "малый круговорот" влаги.

Приняв, что конденсация происходит только в карбонатных блоках, не перекрытых некарстующимися отложениями, легко рассчитать величину конденсационною стока с разных карстовых массивов. Модули конденсационного стока с них составляют 0,7-3 п/к’км⁷), что близко к модулям конденсационного стока карстовых районов Горного Крыма (1,8 л& *км²)]и Югославии (1,7-3 nfe *км^)].

В годовом разрезе конденсация не играет существенной роли в водном балансе массивов Западного Кавказа, составляя не более 5% общего объема стока. В теплый период положение меняется. Конденсационный сток составляет в среднем 11,2% эффективных осадков. Средний расход карстовых источников, питающихся летом только конденсационными водами, составляет для массива Ахун 1,3 л/с, Ахштырь - 19,3 л/с, Алек - 300 л/с, Ахцу - 519 л/с, Дзыхра - 96 л/с.

Маршрутные наблюдения

2.7. Маршрутные исследования проводятся на поверхности и под землей. Работы на поверхности заключаются в обследовании вероятных областей питания и разгрузки подземных вод изучаемого карстового района или участка. В области питания выясняются условия формирования подземного стока (инфильтрационное дождевое или снеговое, инфлюационное, ледниковое или речное питание), определяется площадь питающего водосбора и его параметры, необходимые для расчета максимального ливневого стока по формулам предельной интенсивности, продолжительности ливня заданной повторяемости и стока при снеготаянии. При наличии постоянного или периодического стока в полость определяются его расход в момент обследования (поплавковый, вертушечный способы, водослив, метод ионного паводка и пр.), горизонты высоких вод, размеры наиболее крупных валунов либо фракционный состав аллювия для расчета максимальных скооостей и расходов по формулам Шези, Шамова или по нормативным материалам Гидропроекта. Замеряется температура всех поверхностных водопроявлений, отбираются пробы на химический анализ, а в случае необходимости и на мутность. В предполагаемой области разгрузки карстовых вод производится обследование всех наземных источников по стандартной программе. Если невозможно определить расход источника (несосредоточенные выходы из глыбового навала, субаквальная разгрузка и пр.), организуются детальные гидрометрические работы на реке, выше и ниже выходов подземных вод. При субмаринной разгрузке карстовых вод применяются специальные методы исследований, в том числе работы с аквалангом. Определяется температура воды в источниках, отбираются пробы на химический анализ и на мутность. Решается вопрос о возможности использования для дальнейших расчетов данных ближайших метеостанций.

13

MM рГГ ,'Т).

Рис.2. Графики для определения продолжительности процесса конденсации в трещинно-карстовых коллекторах

2.8. Гидрогеологические наблюдения в карстовых полостях сводятся к выявлению всех точек обводненности и нанесению их на план и разрезы в виде специальных условных знаков (мокрые пятна, пятна с каплями, капель, сочащаяся вода, сконцентрированный водоприток и пр.). Выявляются структурногеологические условия обводненного участка и происхождение воды (инфиль-

14

трационная, конденсационная). Для этого используются данные о температуре воды и ее химическом составе. Расход воды определяется объемным методом, водосливом или вертушкой, фиксируются морфологические следы изменений уровней воды (примазки глины, натечные коры, изменение цвета породы и пр.). Отбираются пробы на химический анализ.

В шахтах-снежниках определяются площадь и мощность снежно-ледового покрова, объем, плотность по различным горизонтам. Подсчитываются запасы воды в снеге и льде на момент обследования.

В карстовых полостях с реками и озерами производятся подземные гидрометрические работы по обычной методике. Все водотоки и водоемы тщательно картируются. В описании указываются длина отдельных участков, места выхода или ухода под глыбовый навал или коренные стены, участки бифуркации, ширина, глубина по продольному профилю и типичным поперечникам, наличие, состав и отсортировали ость подземного аллювия, наличие водных хемо-генных отложений (гуры, оторочки). Определяются площадь и объем озер, степень их проточности, выясняются условия, при которых начинается транзитный сток через озера. Отбираются пробы воды на химический анализ.

Небольшая глубина полости, извилистость русла, наличие глыбового навала ограничивают возможности использования самого точного вертушечного гидрометрического метода. Для надежного применения водослива необходимо проведение специальных инженерных работ. Объемный метод часто трудно использовать из-за отсутствия сконцентрированных притоков. Для определения расхода водопритоков можно использовать метод смешивания [ 5).

Полустационарные исследования

2.9.    Проводятся в выбранной в качестве эталонной карстовой полости на определенных ее участках в различные сезоны (ежемесячно, ежедекадно, еженедельно). Всюду, где возможно, применяются стандартные и специально сконструированные самописцы (стандартные термографы легко перевести на запись температуры воды, а барографы - на запись колебаний уровней воды). Для регистрации изменений уровней воды между сроками наблюдений применяются максимальные рейки, на пологих стенках - контрольные полосы из любого инертного порошка, по высоте замачивания которых легко определяются изменения положения водного зеркала.

2.10.    На поверхности проводятся детальные геолого-структурные, карстологические и гидрогеологические работы,индикаторные опыты, позволяющие определить вероятные контуры подземного водосоора карстовой водоносной системы, выделить в его пределах отдельные тектонические блоки, установить связи между поверхностными и подземными карстовыми формами. В области питания проводятся специальные метеорологические (температура, влажность воздуха, атмосферные осадки, распределение снежного покрова) и гидрологические (изучение постоянного и периодического стока) наблюдения. При этом можно использовать данные ближайших метеостанций, откорректированные с учетом местных условий и выполненных наблюдений. В области разгрузки у выходов карстовых источников оборудуется гидрогеологический или гидрологический пост, позволяющий вести непрерывные наблюдения над изменениями расхода подземного потока. Все периодические наблюдения, проводимые под землей, коррелируются с материалами гидрологических и метеорологических наблюдений на поверхности.

2.11.    Цель полустационарных наблюдений - получение сезонных (при необходимости месячных, декадных, недельных) данных об условиях формирования карстовых пород и их режиме в карстовой полости.

Во время полустационарных исследований Красной пещеры в Крыму решались следующие задачи: роль конденсации в питании карстовых вод, характер питания карстовых вод, режим карстовых вод, характер кривых истощения, прогноз повторяемости паводков разной величины.

15

ВВЕДЕНИЕ

Масштабы строительного освоения Черноморского побережья СССР значительны. Актуальность строительного освоения, охраны и улучшения геологической среды региона, особенности его уникальных природных условий и народнохозяйственного использования, достаточная гсоло1ическая изученность предопределяют необходимость комплексной оценки инженерно-геологических условий осваиваемых территорий, а в дальнейшем - прогноза их изменения при строительном освоении. Это относится прежде всего к средне-и высокогорным районам Черноморского побережья Кавказа.

Перерабатываемые генеральные схемы строительного освоения Черноморского побережья Кавказа предусматривают развертывание гражданского и промышленного строительства от побережья в глубь континента. Строительством будут осваиваться участки инженерно-строительной зоны, в значительной мере сложенной карстуюишмися карбонатными породами.

В связи с этим в самом начале строительного освоения закарстованных территорий региона, в первую очередь всего Сочинского курортного района, следует дать региональные рекомендации по проведению инженерно-геологических изысканий карстовых областей, направленные на рациональное использование окружающей природной среды, прежде всего геологической среды, при строительном освоении территории.

Такие рекомендации, в дополнение к существующим изданиям [4, 5, 11 ] , позволяют максимально учитывать локальную специфику региона, что будет способствовать повышению эффективности, качества изысканий и строительства на закарстованных территориях, интенсификации использования геологической среды, ее охране и улучшению.

При составлении рекомендаций использованы материалы собственных исследований, литературные источники и другие материалы научно-исследовательских, изыскательских, проектных, строительных, спортивных и других организаций, в частности материалы И.Н.Васильева по изучению тектонической трещиноватости, Б.И.Иванова - по морфологическим методам и геологическим наблюдениям, М.М.Маматкулова - по методам изучения отложений и маршрутных гидрогеологических исследований карстовых полостей.

Настоящие рекомендации распространяются на инженерно-геологические изыскания для проектирования промышленного и гражданского строительства в карстовых районах Черноморского побережья СССР.

Рекомендации не распространяются на изыскания для других видов строительства (гидротехнического, транспортного, горного, мелиоративного и других).

В рекомендациях не рассматриваются методика инженерно-геодезических изысканий, а также вопросы безопасности спелеологических исследований.

Геологическая среда является одним из основных компонентов окружающей природной среды обитания и производственной деятельности человека и поэтому представляет естественно-социальное понятие. Геологическая среда -это верхняя часть литосферы, входящая в состав окружающей среды и состоящая из четырех важнейших компонентов: горных пород (грунтов), подземных вод (зон аэрации и полного насыщения), природных газов, живых организмов (микроорганизмов) [ 9, 10, 12, 13], которые находятся во взаимодействии. Их взаимное влияние обусловливает необходимость комплексных исследований, наблюдений за изменениями параметров всех этих компонентов при изысканиях, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, при проведении работ, направленных на повышение эффективности использования и охраны геологической среды в целом.

Методические положения, изложенные в настоящих рекомендациях, рассмотрены на базе комплексной оценки природных условий распространения и формирования карстовых областей и подземных вод карстовых массивов Сочинского курортного района как наиболее изученного и перспективного для освоения ключевого опорного участка - района с развитым классическим карбонатным открытым карстом, типичным для всего Черноморского побережья СССР.

3

I. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ КАРСТОВЫХ ПОЛОСТЕЙ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД КАРСТОВЫХ МАССИВОВ

Физико-географические условия

1.1. Опорный ключевой карстовый район входит в состав Большого Сочи Краснодарского края РСФСР. Горные массивы Алек, Ахцу, Дзыхра, сложенные преимущественно всрхнсюрскими известняками, располагаются примерно в 20 км к северо-востоку от побережья Черного моря, между долинами рек Сочи и Псоу (рис.1). С юго-запада к массиву Ахцу примыкает Воронцов-ский массив, сложенный в основном меловыми известняками. На южных склонах массива берут начало р. Мац сета, Западная и Восточная Хоста. Кудсп-ста, Псахо. Район пересекает транзитная р. Мзымта. На северных склонах мас-

Рис.1. Схема Сочинского курортного района - ключевого опорного карстового района Северо-Западного Кавказа Карстовые массивы - Ал.-Алек, Ахц.-Ахцу, В- Воронцов-ский, Дз.-Дзыхра, Ахш-Ахштырь, Ах.-Ахун; а - метеостанции и мстеопосты: 1 - г.Сочи; 2 - Калиновое озеро; 3 Ачишхо; б гидрологические посты: 1 - р.Сочи (Плас-тунка); 2 - р.Сочи (Город); 3 - р.Хоста (Город); 4 -р.Мзымта (Красная поляна); 5 - р.Мзымта (Греческое ущелье); 6 - р.Мзымта (уш.Ахцу); 7 - р.Псоу (пос.Лесе-лидзе); в - крупнейшие карстовые источники: 1 - в устье р.Ац; 2 - Под Шалашом; 3 - "Котел"; 4 - Глубокий яр; 5 - Нижнсхостинский; 6 - Агура (пресный и минеральный); 7 - Мадсста (минеральный)

4

сивов берут начало притоки р. Сочи (р.Ац), Мзымта (р.Кепша, Кеша), Псоу. В гидрогеологическом отношении массивы Алек, Ахцу, Дзыхра, Воронцов-ский входят в краевую (внешнюю)область питания Сочинского гидрогеологического бассейна.

К юго-западу от этих горных массивов, в 3-10 км от побережья Черного моря, кулисообразно располагаются массивы Ахштырь и Ахун, сложенные главным образом меловыми известняками. Они прорезаны долинами тран зитных р. Мацсста, Агура, Кудепста, Псахо, Мзымта, Псоу и входят во внутреннюю область питания Сочинского гидрогеологического бассейна.

1.2.    Рельеф района разнообразен. Морфолотчески его можно подразделить на три зоны: горно-карстовую, холмистых предгорий, приморских низин и аккумулятивных террас. В состав горно-карстовой зоны входят массивы Алек, Ахцу, Дзыхра и Воронцонский. Высотные отметки здесь варьируются в пределах от 300 (в эрозионных врезах) до 1277 м. Из эрозионных форм рельефа широко развиты глубокие, узкие ушелья, узкие водораздельные хребты, развиты карстовые формы. Южнее располагается зона холмистых предгорий, высотой от 30 до ьвЪ м. Это территория развития легко разрушающихся палсогенных некарстующихся отложений, для которой характерны пологие водоразделы, широкие речные долины, i-устая эрозионная сеть. При пересечении известняковых массивов Ахштырь и Ахун характер долин меняется - здесь они образуют каньоны с отвесными бортами.

Климатические условия

1.3.    Определяют возможности развития карста и характер его поверхностных, а иногда и подземных форм. Поэтому следует обращать внимание на те их элементы, которые играют главную роль в формировании региональных особенностей развития карста района. Для характеристики климата используются региональные сводки, а также материалы собственных исследований.

На территории карстовых массивов Сочинского района метеостанции и мстсопосты отсутствуют. Данные лишь по трем метеостанциям и метеопостам, расположенным на смежных территориях: Сочи (+12, 1891-1935 гг.), Калиновое озеро (+450, 1891-1935 гг.), Ачишхо (+1180, 1900-1965 гг.). Среднюю многолетнюю величину некоторых климатических элементов (солнечная радиация, температура воздуха, относительная и абсолютная влажность, скорость ветра, количество атмосферных осадков) приближенно можно определить методом интерполяции с учетом площадей массивов, располагающихся на разных абсолютных высотах.

Некоторые климатические элементы нельзя определить методом интерполяции, так как соответствующие наблюдения на метеостанциях Сочинского района никогда не проводились, например характеристики снежного покрова и испарения.

1.4.    Суммарная солнечная радиация сильно колеблется в течение года. Минимальные ее значения приходятся на декабрь-январь, максимальные на июнь-июль. Под кроны деревьев попадает около 1/6 суммарного годового притока солнечной радиации к верхней границе полога леса, из них половина -за период вегетации.

Проницаемость полога леса для солнечной радиации зависит от его состава, структуры, сомкнутости, экспозиции и крутизны склона. В безлиственном состоянии преобладающее влияние на проницаемость оказывает структура древостоя, а при наличии листвы - крутизна склона. Для сомкнутых буковых лесов радиационный баланс крон деревьев превышает баланс поверхности почвы почти в 6 раз.

1.5.    Температура воздуха испытывает значительные колебания с минимумом в январе (среднемесячная+U,6°C) и максимумом в августе (+18,6°С). Следует иметь в виду, что интерполяцией получена приближенная температура для открытой местности. Полог леса оказывает сглаживающее воздействие на температурный режим, причем наиболее значительно выравнивается суточный ход температуры (на 10-20% зимой и 30-45% летом). Суточные максимумы в лесу в ясные летние дни на 2,3-4,4° ниже, а минимумы - на 2° выше, чем на близлежащей вырубке.

1.6.    Относительная влажность воздуха довольно постоянна (71-79%). Абсолютная влажность испытывает четкий годовой ход. Минимальные ес зна-

5

чения наблюдаются в холодный период (3,2-5,4 мм рт.ст.), а максимальные -в теплый (10-12 мм рт.ст). Разница во влажности воздуха под полотм леса и на открытых участках невелика: в лесу она ниже на 0,5-0,7 мм рт.ст.

1.7.    Средняя месячная скорость ветра на открытых участках колеблется от 1,6 (теплый период) до 3,3 м/с (холодный период) - Под пологом леса она значительно меньше и обычно нс превышает 0,2-0,4 м/с.

1.8.    По данным интерполяции, среднее количество атмосферных осадков, выпадающих на карстовых массивах района, находится в пределах от 1968 (Ахштырский массив) до 2440 мм (массив Ахцу). Осадки распределяются по сезонам года неравномерно. Максимум приходится на декабрь (более 300 мм), минимум - на июль (около 100 мм). В-теплый период (май -октябрь) выпадает около 40% осадков, а в холодный (ноябрь - апрель) -около 60%.

1.9.    Несмотря на сравнительно высокую среднюю температуру воздуха зимних месяцев, продолжительность периода со снежным покровом на массивах Алек и Ахцу составляет 80- 90 дней. Максимальная толщина снежного покрова перед весенним снеготаянием достигает 3-4 м. Снег сходит за 10-15 дней, сохраняясь лишь в карстовых воронках и глубоких ущельях. Существенное ветровое перераспределение снега отсутствует, и выявилась четкая высотная поясность, выражающаяся в увеличении влагозаиасов в снеге с увеличением абсолютных высот (табл.1). Особенно хорошо она проявляется на склонах северной экспозиции и на водоразделах, где градиент прироста влагозапасов достигает 100 мм/100 м. На склонах южной экспозиции картина распределения снегозапасов ослаблена влиянием деятельности человека (лесосеки).

1.10.    Испарение - это важнейшая статья водного баланса и тот связующий элемент, посредством которого баланс энергии (радиационный и тепловой) влияет на баланс вещества (водный). Суммарное испарение с угодий, занятых буковым лесом, составляет 602 мм. в том числе транспирация - 390 мм (64,8%), испарение перехвата - 120 мм (20,0%), испарение с почвы - 92 мм (15,2%). В буковых лесах годовая и месячная суммы испарения оказались близкими к величине испарения с водной поверхности на станции Красная Поляна (642 мм).

Единственная реальная возможность получения расчетных величин испарения с карстовых массивов района — использование эмпирических формул и графиков. Известно около 20 формул для определения испарения с грунта и около 5-е поверхности снега.

Каждая из существующих эмпирических формул, обладая разной точностью, несет определенную информацию о действительной величине испарения. Поэтому нецелесообразно ограничиваться расчетом по одной из них. Для оценки величины испарения по данным неравноточных наблюдений следует использовать средневзвешенное из результатов отдельных оценок, применяя в качестве коэффициентов взвешивания приведенные в них осредненные коэффициенту корреляции между входящими в эмпирические формулы величинами и испарением. Для разных высотных зон карстовых массивов района Большого Сочи расчетная величина испарения определялась по формулам и 1рафикам Кузина, Глухова, Полякова, Тюрка, Котегне, Константинова, Будыко и Гамона. Предлагаемая в настоящих рекомендациях методика позволяет наиболее полно учесть всю информацию, которую можно получить из материалов сетевых метеорологических наблюдений. Необходимо накопление более точных данных об испарении, полученных экспериментальными методами. Испарение с грунта на карстовых массивах района Большого Сочи колеблется от 573 (Алек) до 850 мм (Ахун, Ахиггырь). Разность осадки минус испарение определяет величину эффективных осадков, идущих на питание подземных вод (1120-1823 мм).

Гидрологические условия

1.11.    Все водотоки района относятся к категории рек с паводочным режимом, но довольно ярко выраженным весенним половодьем. Наибольший за год секундный расход рек может наблюдаться в любом месяце. В питании рек значительную роль играют подземные воды. На карстовых массивах инфиль-

6

трация на уровень подземных вод достигает 800-1000 мм/год, средний модуль подземного стока составляет 25-28 лДс-км¹).

Как и в других карстовых районах юга СССР, гидрологические посты на реках района размещены без учета геологического строения их водосборных бассейнов (см.рис.1). Поэтому выделить карстовую составляющую из общего стока невозможно. Вместе с тем, имеющиеся данные свидетельствуют о невысокой регулирующей роли карста района. Река Сочи на всем своем протяжении питается за счет атмосферных осадков, а в верховье - за счет таяния снегов в ысокогорье. Карстовая составляющая играет в ее стоке ничтожную роль. Река Хоста, напротив, получает сток в основном за счет карстовых вод (воклюз Котел на Восточной Хосте, источник Под Шалашом на Западной Хосте, Нижне-Хостинский воклюз и др.) Несмотря на различия в площади питающих водосборов (соответственно 296 и 98,5 км²) и в характере питания, большинство пиков паводков на этих реках проходит практически синхронно. Это является свидетельством высокой скорости движения карстовых вод в глубине известняковых массивов, соизмеримой со скоростью поверхностных водотоков. Между средними декадными значениями расходов этих рек существует довольно тесная связь (коэффициент корреляции 0,80± *0,04). Методика проведения    карстолого-гидрологических    наблюдений

стандартная, принятая в Гидрометслужбе СССР.

\.\а. Замеры, выполненные на разных водотоках, показали, что в различные сезоны поглощение стока может колебаться от 8 до 100%. Это очень затрудняет балансовые расчеты и снижает ценность гидрологических наблюдений. Для широкого использования метода необходима организация ряда постов выше и ниже зон поглощения. Вместе с тем, часто это единственный способ, позволяющий получить данные о питании крупных карстовых массивов водами транзитных рек (Мзымта, Псоу) либо, напротив, о расходах карстовых источников субаквальной разгрузки (реки Ац и Хоста).

После ливневых дождей в карстовые шахты и пещеры района устремляются мощные концентрированные потоки, обладающие колоссальной живой силой и транспортирующей энергией. Живая сила потоков в паводок примерно в 20 тыс. раз больше, чем в межень, а транспортирующая способность потоков на массивах Алек и Ахцу в паводок - в 150 млн.раз. Расход и скорость поверхностных потоков во время снеготаяния почти в два раза меньше, чем при ливневых паводках.

1.13. Физико-географические, климатические и гидрологические условия карстовых массивов Большого Сочи весьма благоприятны для развития карста. Наличие выровненных вершинных поверхностей, большое количество атмосферных осадков, в том числе выпадающих в виде снега, значительное превышение осадков над испарением, наличие развитого почвенного покрова, продуцирующего С0₃, - все это способствует развитию поверхностных карстовых форм. Значительная горизонтальная и вертикальная расчлененность рельефа, большие расходы и высокие скорости поверхностных водотоков, наличие очагового инфильтрационного, инфлюационною и линейного инфлюа-ционного поглощения поверхностного стока, существование крупных транзитных рек способствуют развитию подземных карстовых форм.

Г еологические условия

Структурно-тектонические условия

1.14. Район входит в складчатую систему южного склона Большого Кавказа, в которой выделяются Новороссийско-Лазаревский синклинорий, горст-антиклиналь Ахцу-Кацирха и Адлерская (Причерноморская) тектоническая депрессия. Горст-антиклиналь Ахцу-Кацирха сложена осадками карбонатной формации верхней юры и терригенно-карбонатной формации мела. Размеры поднятия 40 х 40 км. Со смежными зонами оно сочленяется по круто падающим взбросам. В пределах горст-антиклинали располагаются карстовые массивы Алек, Ахцу, ВоронцовскиЙ и Дзыхра. Адлерская тектоническая депрес-

8

сия сложена с поверхности в основном осадками терригенно-карбонатной формации палеогена. В ее центральной и южной частях располагаются антиклинальные (гост-антиклинальные) карстовые масствы Ахштырь и Ахун.

Антиклинали Алек и Ахцу входят в состав Алекского антиклинальною поднятия, тектонической подзоны, отделенной от северной подзоны Промежуточного синклинория Кепшинским, а от южной подзоны Пластунской синклинали Монастырским разломами.

1.15.    Про дольная (северо-западная) тектоническая зональность выражается в смене с севера да юг структурно-фациальных зон, ограниченных длительно развивающимися разломами. В пределах каждой зоны по степени складчатости выделяются структурно-тектонические ступени и геоанти-клинальные поднятия. Район входит в состав геоантиклинали Ахцу, на которую надвинуты с севера породы Дагомысско-Агвайской тектонической ступени. Геоантиклиналь Ахцу представляет собой сложную структуру, состоящую из нескольких кулисообразно продолжающих друг друга антиклиналей (Алекской, Ахцу, Воронцовской и др.). Южные крылья лих складок срезаны взбросо-надвигами Монастырской зоны разломов, по которым известняки юры и мела надвинуты на палеоцен Абхазской зоны.

Кроме продольных (кавказских) элементов складчатости, на южном склоне мсгантиклинория Большого Кавказа выделяются элементы поперечной (антикавказской) складчатости. Это серия снижающихся к северо-западу блоков (ступеней), разделенных зонами субмеридиональных разломов. Район располагается на Лазаревской ступени, где прослеживаются структуры более высоких порядков, таких, как Западно-Хостинская флексура, Ажекская, Ма-цестинская и Восточно-Хостинская зоны малоамплитудных разломов и участков с повышенной трещиноватостью.

Литолого-стратиграфическая характеристика

1.16.    В пределах района развиты отложения юрского, мелового и палеогеновою возраста. Пространственное арсположенис этих отложений в пределах отдельных карстовых массивов весьма сложное. Для решения гидрогеологических задач, прежде всего воднобапансовых расчетов, необходимо иметь точное представление об условиях залегания карстующихся пород, о площадях, занятых ими, о соотношениях карстующихся и нскарстующихся пород, об основных тектонических нарушениях района.

Рекомендуется проводить крупномасштабные (1 : 2000 - 1 : 5000) съемки с полуинструмснТальной плановой и барометрической привязкой каждой точки наблюдения.

1.17.    Для выявления разломных нарушений следует использовать камеральный морфоструктурный метод, а также ряд полевых поисковых признаков: геологические (тектонический контакт, тектоническая брекчия, интрузии, вторичная минерализация и пр.), геоморфологические (линеаменты, эскарпы, перегибы в продольном профиле долин и пр.), карстологические (расположение и морфология поверхностных и подземных форм, ориентировка их ходов, изменения в характере водных механических отложений и пр.), гидрогеологические (наличие зон поглощения и выходов подземных вод и др.), фитоиндикационные (лавровишня, иглица, рускус, папоротник, самшит - на известняках; ежевика, осоковые - в зонах тектонических нарушений; рододендрон нонтийский, черника - на известняках с тонким покровом нскарстующихся пород; черника, азалия, молодые экземпляры бука, каштан, клен, липа - на аргиллитах, алевролитах и песчаниках). Для определения возраста перекрывающих известняки отложений применяется микро палеонтологический и спорово-пыльцсвой методы.

1.18.    Результатом предложенных исследований должны быть геолого-карстологическис схемы и профили. Они используются для оценки условий заложения карстовых полостей и их гидрогеологического значения. Новые фактические данные о геологическом строении и тектонике района, полученные при детальных площадных исследованиях и изучении карстовых полостей глубиной до 500 м, могут быть полезны всем специалистам, проводящим геолого-сьемочные работы в пределах района.

9