Полная версия

Главная arrow Экология

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ КРУПНЕЙШИХ ГОРОДОВ В СВЯЗИ С РЕГУЛЯЦИЕЙ РЕЧНОГО СТОКА (НА ПРИМЕРЕ Г. ОМСКА)

Наша Земля становится все более жесткой, она старится.

Г. Штилле

Для анализа геоэкологических проблем, возникающих на территории крупнейшего города в результате зарегулирования стока рек, авторами были собраны и проанализированы данные о геологическом строении, рельефе, климатических и гидрологических условиях на территории г. Омска, сопоставлены и уточнены имеющиеся карты распространения просадочных процессов, пучения грунтов, глубин залегания кровли водоупорных толщ, изменения уровня грунтовых вод, уклонов и т.д.

На состоявшихся в Омске парламентских слушаниях, посвященных проблеме обмеления Иртыша, принято решение построить в долине Иртыша водонапорную плотину. Перспективный гидроузел, по мнению специалистов, должен обеспечить необходимую глубину русла [142].

Обмеление Иртыша приводит к геоэкологическим и социально- экономическим проблемам.

Во-первых, произошло резкое ухудшение условий нереста рыбы, что привело к сокращению численности и обеднению видового состава рыбного стада.

Во-вторых, снизился уровень, изменился годовой режим и, что особенно важно, уменьшилась продолжительность весеннего половодья, приводящая к затоплению поймы и создающая условия для произрастания сочных трав на пойменных лугах [23]. Возникли проблемы с кормовой базой в животноводстве.

В-третьих, снижение уровня воды повлияло на «северный завоз» и функционирование водного транспорта в целом. Из-за катастрофического обмеления Иртыша пассажирские и грузовые судна не могут совершать доставку в труднодоступные районы. Гарантированные глубины для провода речных судов в Омском Прииртышье снизились до двух метров двадцати сантиметров [142]. Пассажирские теплоходы, работающие на линии Омск — Салехард, временами задевают килем речное дно.

В-четвертых, снизились самоочищающиеся возможности реки, ухудшилось качество иртышской воды.

В-пятых, маловодность реки повлияла на экономические программы освоения территории. Отсутствие должных объемов воды препятствует развитию промышленных предприятий и орошаемого земледелия.

Причин обмеления Иртыша несколько.

  • 1. После сооружения трех гидроузлов (Усть-Каменогорский, Шульбинский, Бухтарминский) в верховьях Иртыша и проведения канала Иртыш — Караганда, забирающего третью часть объема реки, резко снизилась водность Иртыша.
  • 2. Рост потребления воды. Существующие международные юридические нормы позволяют каждому государству черпать ресурсы из реки в неограниченном количестве. Например, Казахстан, судя по прогнозам, может увеличить водопотребление с 3,8 кубического километра в год до 10—15 кубокилометров. Еще активнее забирают воду в бурно растущем Китае. Да и Омская область не стоит на месте. По расчетам ученых, к 2030 году суммарное водопотребление может увеличиться примерно в четыре раза, то есть до 20 кубокилометров в год. Мощные программы развития Синцзян- Уйгурского авт. района Китая предусматривают увеличение забора воды из Черного Иртыша, что может снизить и без того низкий уровень реки [25].
  • 3. Росгидромет прогнозирует повышение среднегодовой температуры воздуха на юге Западной Сибири в ближайшем будущем на 0,5—0,6°С, что может усилить процессы обмеления. Сегодня состояние Иртыша определяется двумя основными факторами — техногенным и природно-климатическим. При значительном увеличении объема потребляемой воды и усилении засушливости климата возникает реальная угроза развитию экономики Омской области.
  • 4. Мероприятия, направленные на углубление речного дна для нужд судоходства.
  • 5. Забор из русла песчано-гравийной смеси в черте города.
  • 6. Обмеление притоков Иртыша. Дно малых водотоков постепенно заполняется твердыми осадками, что приводит к перераспределению поверхностного стока в подземный. Русла не могут вместить весь объем воды, образующийся в паводковый период, поэтому возникают наводнения, повышения уровня грунтовых вод. Обмеление русла Оши привело к наводнениям в Называевском, Крутинском и других районах. Река Камышловка, бывшая в начале XVIII века левым притоком Иртыша, сейчас превратилась в цепочку озер.

Для поиска оптимального пути решения проблемы в Омске собрались специалисты и представители общественности из России и Казахстана. Было предложено несколько вариантов размещенияи гидроузла (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Наиболее вероятные варианты размещения гидроузла на реке Иртыш

Отличительные

черты

Розовский

створ

Пристанской

створ

Красногорский

створ

Населенные пункты, расположенные в зоне будущего затопления или подтопления

Поселки Ачаир, Ачаирский, Ба- ландино, Пристанское, район коттеджной застройки поселка Набережный, промышленные объекты

Поселки Балан- дино, Затон, промышленные объекты

Омск

Площадь «зеркала» водохранилища

24,9 тысячи гектаров

21 тысяча гектаров

Стоимость недвижимости или сооружения

535,2 миллиона рублей

158,8 миллиона рублей

8500 миллионов рублей

Первый вариант — плотина с водохранилищем сезонного регулирования. Она позволит не только эффективно контролировать сток Иртыша, но и получать дешевую электроэнергию. Однако есть и минусы — затопление обширных прибрежных территорий потребует отселения тысяч людей. Экологи указывают также на опасность заболачивания и засоления окрестных пахотных земель [26].

Второй вариант предполагает возведение каскада переливных плотин руслового типа. Это своего рода ступеньки, замедляющие течение реки и повышающие ее уровень. Гидроузел такого типа не требует сооружения водохранилища и затопления больших площадей. Однако стоимость его строительства выше, к тому же выработка электроэнергии конструкцией не предусмотрена.

В ходе парламентских слушаний большинство специалистов отдали предпочтение плотине с водохранилищем. Относительно места его расположения также не было единого мнения. Намечено несколько вариантов как выше, так и ниже Омска по течению Иртыша. Однако наиболее приемлемыми ученые назвали Розовский и Пристанской створы (участки реки, граничащие с одноименными населенными пунктами на юге области). Основным результатом строительства плотины должно стать повышение глубины Иртыша в верховьях до четырех метров.

Сооружение низконапорной плотины приведет к затоплению низкой поймы. Более высокое затопление средней и высокой поймы маловероятно из-за небольших объемов весенних паводков, которые пойдут в основном на заполнение ложа водохранилища. Тем не менее подъем уровня воды приведет к усилению опасных геоморфологических явлений, таких как оползни и обвалы, активизируются эрозионные процессы. С учетом этого сооружение плотины должно проводиться в районе слабо насыщенным современными селитебными и техногенными сооружениями. Высокий правый берег Иртыша, от южных окраин города до поселков Ачаир и Ачаирский, входит в район с относительно высокой плотностью населения, с районами элитного домостроения, с уникальными объектами природы. Здесь размешается Ачаирский женский крестовый монастырь, памятник природы «Сад Комиссарова», Ачаир- ское тополево-ивовое насаждение.

Поэтому наиболее приемлемым районом размещения плотины является русло реки выше п. Ачаирский. Это территория Таврического и Черлакского районов, зона южной лесостепи. Абсолютные отметки уреза воды Иртыша 75 м. Возможный уровень наполнения до 80 м.

Геоэкологические проблемы в районе влияния плотины. Сооружение низконапорной плотины неизбежно повлияет на окружающую природную среду, что вызовет ряд положительных и отрицательных изменений.

Позитивные последствия.

  • 1. Создается запас гидроресурсов, способный компенсировать дефицит воды в летний меженный период.
  • 2. Гидросооружение будет являться барьером на пути распространения загрязняющих веществ, которые могут попасть в воду при техногенных авариях.
  • 3. Создаются условия для ввода в эксплуатацию новых площадей орошаемых земель.
  • 4. Увеличивается продуктивность гидроморфных ландшафтов.
  • 5. Создание обширного зеркала водохранилища неизбежно привлечет в себе массу рекреантов, которые испытывают дефицит рекреационных ресурсов вблизи миллионного города. Создается новый объект рекреации.
  • 6. Изменение микроклимата в сторону большей комфортности: повышение влажности, изменение температурного режима. Трансформация флоры и фауны под влиянием этих климатических изменений.
  • 7. Уменьшение и полная ликвидация негативных явлений природы (наводнений, маловодья).
  • 8. Расположение водохранилища на территории Омского Прииртышья позволит оперативно регулировать режим и объем попусков воды, что приведет к более рациональному использованию гидроресурсов.
  • 9. Вовлечение в хозяйственное использование земель низкой поймы путем аккумуляции на них водных ресурсов и создание продуктивной в ряде случаев водной среды (рыболовство и рыбоводство).

Негативные последствия.

  • 1. Аквальные ландшафты ухудшаются по качественным показателям из-за накопления в водохранилищах биогенных продуктов и техногенных выбросов. При заполнении водохранилища под воду уйдут органические и неорганические загрязнители, которые на длительный период ухудшат качество иртышской воды.
  • 2. Мелководность водохранилища приведет к быстрому прогреванию его вод в летний период и массовому развитию водорослей, что в свою очередь вызовет интенсивное потребление кислорода. Поэтому для водохранилища будут характерны заморные явления, которые так широко распространены в Омской области. Уменьшится поголовье рыбного стада.
  • 3. Удаленность водохранилища от г. Омска (более 60 км) создаст определенные трудности по доставке в этот район рекреантов.
  • 4. Создание гидросооружений для орошения земель предполагает активное участие в этом проекте землепользователей, что в современных условиях довольно проблематично из-за дефицита бюджета сельхозпроизводителей, наличия частных собственников.
  • 5. Особенности земель на террасах и водораздельных равнинах (близкое залегание засоленных грунтовых вод, наличие засоленных земель, особенности соленакопления в результате жизнедеятельности бактерий) ограничивает площадь земель, пригодных для орошения.
  • 6. Затопление высокопродуктивных низкопойменных ландшафтов.
  • 7. Усиление подмыва поверхностей, занятых субгидроморф- ными ландшафтами, имеющих наибольшие уклоны.
  • 8. Усиление засоленности почв автоморфных ландшафтов, в случае распространения систем орошения на эти ландшафты, из-за нарушения аэрации пахотного слоя. Нарушение аэрации ведет к снижению активности нитрофикаторов (бактерий, окисляющих аммоний и продукты его первичного окисления) и повышению активности сульфаредуцирующих бактерий (вызывающих содообразование). В результате этих процессов происходит образование солонцов. Это лимитирует площади новых орошаемых земель поймой реки.

Третий вариант предполагает возведение земляной плотины ниже по течению от г. Омска в створе с. Крутая горка. Эта плотина поднимет уровень в Иртыше, в основном в черте г. Омска и позволит не проводить реконструкцию водозаборов. По мнению специалистов ОАО «Омск-Водоканал», обмеление реки уже в ближайшей перспективе может оголить городские водозаборы. В связи с постепенным обмелением Иртыша уже в восьмидесятые годы началась замена расположенных в русле водоприемных труб — так называемых оголовков. В свое время они проектировались с расчетом на большую глубину реки. Уже сейчас работа действующих на водозаборе «Заря» оголовков затруднена. В осенне-зимний период глубина воды в Иртыше падает почти на два метра ниже минимального уровня, предусмотренного проектом. Водозаборы Таврического и Южного групповых водопроводов уже испытывают трудности с водоотбором, поэтому и там может понадобиться возведение новых гидросооружений.

Особенности природных условий территории г. Омска, на фоне которых происходит изменение условий стока, связаны с чрезвычайной равнинностью территории, высоким залеганием уровня грунтовых вод.

Подъем грунтовых вод по сравнению с началом изучения (1937 г.) испытала вся территория города, и средняя величина составляет

  • 3— 5 м, но наибольший подъем уровня грунтовых вод испытали территории на юго-западе (район поселка Кировск) — от 2 до 5 м, центральные (поселок Привокзальный) — 1—3 м [59].
  • 0. В. Тюменцева [196] отметила, что геологические факторы имеют определяющее значение в развитии процесса подтопления в г. Омске. Основными из них являются: характер и глубина залегания кровли водоупора, наличие и распространенность низко- фильтрующихся водовмещающих пород.
  • 1. Характер и глубина залегания кровли водоупора.

Для г. Омска водоупорами являются твердые и полутвердые глины и суглинки кочковской, павлодарской и таволжанской свит мощностью до 40 м. Они залегают в правобережной части Иртыша на территории г. Омска на глубине от 2 до 8 м. Для левобережья характерными отметками кровли водоупора являются 4—12 м.

Водоупоры, расположенные на территории города, обладают следующими особенностями.

Близкое от поверхности залегание водоупора. В каждой части территории города расположение водоупора имеет свою специфику: на левобережье водоупор имеет чашеобразное строение с глубиной в центре достигающей 12 м, а в дистальных частях —

4— 6 м. На правобережье особенностью является расположение глин вдоль Иртыша с глубиной до 2 м. Более глубокое залегание водоупора наблюдается на первой надпойменной террасе Иртыша, однако цоколь этой террасы находится ниже уреза воды в Иртыше.

Наличие участков с уклоном водоупора, направленным в противоположную от зоны разгрузки. На значительной части территории г. Омска преобладает сложный рельеф кровли водоупора.

Волнообразность рельефа кровли водоупора. Чередование возвышений и понижений негативно влияет на подземный сток. Наличие неровностей и отбортований в водоупорном ложе надпойменных террас и поймы, создающих застойные зоны грунтовых вод. Был выделен участок в районе Московки, где амплитуда чередования глубин водоупора достигала 9 м. При этом уровень грунтовых вод составлял 0—2 м.

На основе карты глубин водоупоров были выделены районы, характеризующие особенности залегания кровли водоупора (табл. 5.2).

Для характеристики районов установлено их местоположение относительно геоморфологических элементов и физических объектов, преимущественный уровень грунтовых вод и определен характер воздействия на прилежащие территории.

Характерные особенности кровли водоупора в г. Омске

Характер элемента водоупора

Геоморфологический элемент

Район

Глубина водоупора, м

Уровень грунтовых вод, м

Валообразное

поднятие

Склон водораздельной равнины

Ул. Маршала Жукова — Б. Хмельницкого — Омская — пос. Привокзальный

0,8-3,2

1-2

Поднятие

1-я надпойменная терраса

Площадь Ленина — Иртышская набережная

3,5-4

1-2

Понижение

(депрессия)

2-я надпойменная терраса

Ул. Думская

11

ДО 1

Волнообразность (чередование повышений и понижений)

Водораздельная

равнина

Пос. Морозовка — р-н птицефабрики

более 9 — 6-9 - 3-6- 0-3 - 3-6

0-2

Поднятие

2-я надпойменная терраса

Ул. Фрунзе — Красный Путь

2,8-3

1-2

Поднятие

Склон водораздельной равнины

Вдоль р. Омь

1,6-3,0

0-2

Понижение

(депрессия)

Водораздельная

равнина

Ул. Герцена — Северные — Челюскинцев

6-10

0-2

Понижение

(депрессия)

Водораздельная

равнина

Ул. Химиков — Королева — СибНИИСХоз

6,5-7

1-2

Поднятие

Склон водораздельной равнины

Ул. Заозерная — 50 лет Октября — 22-го Апреля — пр. Мира

1,1-3

1-2

Анализ приведенной таблицы позволяет отметить следующие особенности:

  • 1) для всех выделенных районов предрасполагающим фактором для подтопления является характер кровли водоупора;
  • 2) уничтожение естественных дрен — овражной сети в долине р. Оми — значительно ухудшит состояние подземного стока с водораздела;
  • 3) волнообразное чередование глубин водоупора создает также локальное подтопление, что препятствует общей разгрузке с водораздела;
  • 4) наличие приподнятых участков кровли в староосвоенных районах в сочетании с интенсивной инфильтрацией грунтовых вод и уничтожением естественных дрен играет «барьерную» функцию;
  • 5) на юго-востоке и в центре города влияние антропогенных факторов в повышении уровня грунтовых вод невысоко, однако уровень грунтовых вод повышен. Поэтому можно принять основной причиной локального повышения уровня грунтовых вод характер кровли водоупора;
  • 6) поскольку подробное уточнение рельефа водоупора зависит от количества скважин, а такие данные имеются только для староосвоенных территорий, то для получения аналогичной картины по дистальным районам необходимо бурение дополнительных скважин.

Таким образом, рельеф кровли водоупора на исследуемой территории сложный, с множеством положительных и отрицательных элементов. Приподнятость кровли водоупоров вблизи зоны разгрузки приобретает барьерную функцию по отношению к грунтовым водам. Для выделенных районов предрасполагающим к повышению уровня грунтовых вод фактором является водоупор.

2. Наличие и распространенность низкофильтрующихся водовмещающих пород.

На территории г. Омска широко распространены низкофиль- трующиеся суглинки и супеси. Аллювиальные отложения первой надпойменной террасы аналогичны пойменным отложениям, но имеют более тяжелый состав, представленный аллювиальными суглинками и супесями с прослоями песков от мелкозернистых до гравелистых. Песчаные прослои по мощности составляют 2—8 м в общей толще — у р. Иртыш 5—20 м и у р. Омь 6—11 м.

Коэффициенты фильтрации зоны аэрации для суглинков составляют 0,12—0,32 м/сут; для супесей 0,66—0,95 м/сут; для песков — до 3,2 м/сут. Обводненные пески характеризуются коэффициентом фильтрации от 0,9 до 3,0 м/сут, редко 5,5—6,0 м/сут.

Поймы представлены современными аллювиальными отложениями, верхняя часть которых составляют пойменные образования. В притеррасье это тяжелые опесчаненные суглинки мощностью 1,5—3,0 м, на центральном склоне они сменяются легкими и средними пылеватыми суглинками, переходящими в прирусловой части в супеси, мощностью до 2,5—4,0 м. Характерным для них является тонкая слоистость, значительное содержание пылеватой фракции и резкое различие водопроницаемости. Коэффициенты фильтрации в притеррасье изменяются от 0,025 до 0,4 м/сут; в прирусловой части достигают 1,8 м/сут.

Под пойменным аллювием залегают пески русловой фации от мелкозернистых и пылеватых до средне-, крупнозернистых, иногда гравелистых в основании разреза. Аналогично современным подрусловым отложениям, для них характерна резкая изменчивость состава отложений как в плане, так и в разрезе, часто с полной заменой песчаного разреза на супесчано-суглинистый. Отсюда соответствующие фильтрационные свойства: коэффициенты фильтрации водонасыщенной толщи изменяются от 0,7 до 5,0 м/сут, доходя в отдельных случаях до 8—13 м/сут. Общая мощность аллювиальных отложений в пойме достигает 5—20 м.

Широкое развитие на рассматриваемой территории лессовидных макропористых покровных суглинков, характеризующихся анизотропными по водопроницаемости свойствами, способствует быстрому подъему уровня грунтовых вод и обводнению территории при дополнительном техногенном питании этих грунтов. Проведенные экспериментальные исследования показали, что фильтрационные свойства макропористых покровных суглинков при фильтрации воды вдоль пор в 3,0-3,5 раза выше по сравнению с их водопроницаемостью поперек пор. Это свидетельствует о том, что при дополнительном инфильтрационном питании грунтовых вод боковой отток воды из таких грунтов будет замедленным.

Среди других причин подтопления естественного характера имеют значение плоский рельеф, слабое эрозионное расчленение, наличие пониженных участков на поверхности поймы и первой надпойменной террасы.

3. Равнинность территории. Пологонаклонный характер водораздельной равнины сменяется надпойменными террасами, которые часто сливаются в рельефе и определяются в основном по материалам бурения. Таким образом, вторая надпойменная терраса с первой образуют одну слабонаклонную равнину, уступом переходящую в пойму внизу, в верхней части на правобережье — в возвышенную водораздельную равнину.

Малые уклоны территории. Уклон поверхности левобережной террасы 0,002—0,03, правобережной — 0,05—0,01. Основная часть территории имеет крутизну склона 0—2°. Малые уклоны рельефа местности обуславливают слабый поверхностный сток и увеличение инфильтрации в почву.

4. Слабое эрозионное расчленение территории. Грунтовые воды террас образуют общий слабый поток в сторону поймы и русла рек, где скрыто разгружаются в притеррасовой части поймы, а иногда и открыто в виде родников, мочажин, мокрой каймы, которая обнажается в межень при примыкании террас непосредственно к руслу поймы.

В разгрузке грунтовых вод участвовали глубокие овраги (Крутой Лог у Кировского омского элеватора, на ул. 7-я Северная, ул. Дол- гирева, в Старой загородной роще, у телецентра — ул. Заозерная и др.), имевшие постоянный, а в осенне-зимний период — едва заметный сток. В настоящее время многие или засыпаны или перекрыты транспортными магистралями.

Таким образом, в дренировании большей части территории г. Омска овраги значительного участия принимают.

5. Наличие пониженных участков на поверхности поймы и первой надпойменной террасы препятствует разгрузке поверхностных вод.

На поверхности поймы и первой надпойменной террасы присутствуют участки территории с уклоном противоположным направлению разгрузке, осложненные замкнутыми понижениями, разными по величине, понижениями, поросшими березовыми колками, нередко слабо заболоченными и занимающими около 20% площади.

В пределах территории города первая надпойменная терраса по правому берегу прослеживается практически на всем его протяжении шириной от 0,5 до 3,0 км, достигая больших значений в Ленинском районе (примерно до ул. Труда). Поверхность ее имеет слабый уклон к р. Иртыш и осложнена замкнутыми понижениями, крупные из которых заняты озерами (Чередовое, Моховое, Чертово, Круглое), мелкие — заболочены или переувлажнены.

Антропогенные причины. Вторая группа причин подтопления связана с хозяйственной деятельностью человека. Их, в свою очередь, можно разделить на три подгруппы.

1. Недоучет в строительстве, из-за недооценки природных особенностей территорий, при возведении зданий и сооружений.

1.1. Нарушение естественного стока поверхностных вод. При изменении рельефа территории (засыпки оврагов, логов, планировании строительных площадок и т.д.) зачастую происходит нарушение естественного стока поверхностных вод.

Ухудшение поверхностного стока вызывается также пересечением ложбин стока насыпями автомобильных и железных дорог, отвалами, складируемыми на поверхности материалами, а также зданиями, расположенными длинными сторонами перпендикулярно его направлению.

Так, во время интенсивной застройки начиная с 1950-х годов исчезли некоторые овраги — у Кировск-Омского элеватора (глубиной 25 м), по улице 7-я Северная под новыми цехами Сибзавода, у Судоремонтного завода. Территория лишилась естественных дрен, а уровень грунтовых вод поднялся до нулевой отметки.

Освоение неудобных земель проводится с изменением элементов рельефа — устройство золо- и шламонакопителей в пойме Ленинского района, берегоукрепительные работы по Оми и Иртышу с устройством набережных, ликвидация оврага у телецентра, намыв грунта на пойму в левобережье и др.

1.2. Изменение физических и химических свойств грунтов в результате переуплотнения на значительной глубине при строительстве свайных фундаментов.

Уплотнение грунтов в основании инженерных сооружений способствует снижению их пористости и водопроницаемости. Проведенные исследования специалистами СибАДи показали, что при уменьшении пористости аллювиальной супеси на 3% коэффициент фильтрации этого грунта снизился более чем в 2,5 раза, а при уменьшении пористости покровного суглинка на 9% коэффициент пористости его снизился в 7 раз [196].

На участках плотной застройки городских территорий многоэтажными зданиями и промышленными предприятиями отмечается наиболее активный подъем уровня грунтовых вод, скорость которого составляет 9—28 см в год в суглинках и 5—12 см в год в песках и супесях.

1.3. Нарушение испарения с поверхности вследствие увеличения площадей с искусственными покрытиями.

Одной из причин повышения уровня грунтовых вод считается наличие значительных площадей с искусственными покрытиями. При применении асфальтных покрытий территории значительно изменяются показатели испарения с поверхности, изменяется направление поверхностного стока и вследствие конденсации увеличивается уровень грунтовых вод.

1.4. Преобладание точечной застройки в староосвоенных районах.

Применение точечной застройки существенно меняет структуру и направление сложившейся системы подземного стока. Исторически сложилась структура расположения обширного сектора частных одноэтажных домов в староосвоенных районах: район Северных, Линий, Нейбута, Котельникова и др. Точечная застройка высотными зданиями заменяет индивидуальные одноэтажные строения.

1.5. Увеличение строительства, в том числе и многоэтажных домов, в пойме реки.

Все чаще пойма застраивается многоэтажными домами на свайных фундаментах. Недавний пример — строительство торгового центра «Триумф» в пойме р. Оми. На намытых грунтах на левобережье построен 11-й микрорайон, «Арена — Омск», микрорайон «Авангард» и др.

При применении свайных фундаментов, пересекающих длинными сторонами зданий грунтовый поток, изменяется направление движения грунтовой воды. Под зданиями наблюдаются куполообразные поднятия уровня грунтовой воды.

  • 2. Изменение состояния городской среды вследствие нарушений функционирования инженерных сооружений и конструкций, осуществляющих дренажные и водопроводные функции.
  • 2.1. Нарушение функционирования ливневой канализации.

Менее половины территории города обладает системой ливневой канализации.

Во время ливней, интенсивного таяния снега существующая ливнесбросная сеть не справляется со своей задачей. Не осуществляется своевременная уборка и прочистка стоков. Результатом являются размытые обочины, разрушенные тротуары, ливневые потоки по мостовой, из-за осложненного отвода поверхностных вод на длительное время затоплены значительные территории. Например, 3 мая 2007 года, прошедший ливень затопил улицы Ленина, 2-ю Восточную, Амурский поселок, мост на Богдана Хмельницкого и др. Затопление достигло уровня более 30 см.

2.2. Нарушение целостности водонесущих коммуникаций.

Значительные потери воды из подземных водопроводов, теплотрасс, канализационных систем ведут к подъему уровня грунтовых вод. В 1986 году институтом «Гипрокоммунводоканал» была разработана «Схема водоснабжения и водоотведения города Омска на период до 2005 года». Согласно этой схеме, предлагалось строительство водозаборных и очистных сооружений систем водоснабжения и канализации на левом берегу реки Иртыш, строительство главного канализационного коллектора глубокого заложения на правом берегу реки Иртыш. Строительство данных сооружений должно было обеспечить независимое водоснабжение и водоотведение Правобережья и Левобережья, исключить из работы ряд канализационных насосных станций и повысить экологическую безопасность города. Современное состояние систем водоснабжения и водоотведения города Омска характеризуется:

  • • сверхнормативным износом и повышенной аварийностью водопроводных и канализационных сетей (до 29% сетей имеют 100% износ);
  • • износом оборудования и технологических трубопроводов на очистных сооружениях и насосных станциях;
  • • низкой надежностью работы стальных дюкерных переходов через реку Иртыш ввиду их износа;
  • • снижением надежности работы водозаборных сооружений ввиду понижения минимальных горизонтов воды в реке Иртыш.

Без решения этих проблем невозможно развернуть массовое строительство на левом берегу реки Иртыш, а также в южной зоне на правом берегу реки Иртыш. Ежегодные потери воды, подаваемой из Иртыша для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, в г. Омске составляют 30-40%. Систематические утечки воды из водопроводных сетей в г. Омске находятся в пределах 10-12 тыс. м3 в год.

В то же время низкая плотность водонесущих коммуникаций в условиях плоского рельефа и слабофильтрующихся грунтов ведет к застойным явлениям и подъему грунтовых вод (старый Кировск).

Наибольшей плотности водонесущих коммуникаций достигают в центральных районах и наиболее низкой в пределах индивидуальной малоэтажной застройки.

2.3. Водопотери производств с водоемкой технологией.

К производствам с водоемкой технологией относятся различные предприятия теплоэнергетики, химии и нефтехимии, машиностроительные предприятия, имеющие в своем составе металлургический цех. К ним не только подведены водонесущие коммуникации, но также они обладают своими собственными водоемами (Нефтезавод, завод СК) и золоотвалами (ТЭЦ-4, 5). В связи с этим различают группы предприятий по количеству потребляемой ими воды, от которого зависит объем возможных утечек.

Общее преобладание предприятий с «полусухим» циклом: Кордный, Красный путь, Кировск, проспект Маркса, Северо-западный промузел, Попова, Гусарова-2 Восточная. Предприятия с «мокрым» циклом преимущественно расположены по окраинам города.

  • 3. Отсутствие целостного подхода к застройке города.
  • 3.1. Исторически сложившаяся и мало изменившаяся структура застройки города.

Город Омск сформировался как крупный город-миллионник в эпоху интенсивной индустриализации СССР. Из-за срочной эвакуации во время Великой Отечественной войны на староосвоенной части города появилось несколько заводов: Баранова, Козицкого, Омскэлектроточприбор, Кордная фабрика, сажевый завод и др. В последующие годы (1950-1980 гг.) — ОНПЗ, СК, Кислородного машиностроения и др. Развивалась и инфраструктура — построены ТЭЦ-2 (1943 г.), ТЭЦ-3 (1957 г.), ТЭЦ-4 (1970 г.), ТЭЦ-5 (1980 г.), котельная ТЭЦ-6 (1983 г.); введены в строй водопроводные и канализационные сети. За последние 15 лет промышленный сектор города Омска претерпел серьезные структурные изменения: упадок машиностроения и легкой промышленности в первой половине 1990-х годов; подъем химической и пищевой промышленностей во второй половине 1990-х — начале 2000-х годов; возрождение машиностроения и металлообработки в 2000-е годы.

  • 3.2. Наличие на восточной окраине города карьеров строительных материалов без надлежащей последующей их рекультивации способствует развитию подтопления. На этих территориях уровень грунтовых вод составляет 0—2 м.
  • 3.3. Наличие многочисленных коллективных садов в черте города и орошаемых земель на окраинах: сады по Пушкинскому тракту, в районе СибНИИСХоза, Учхоза, Карьера, Армейского, Осташково, Чукреевки, Нефтяниках и др.

Характерным примером влияния полива на повышение уровня грунтовых вод может служить территория, занятая садами в конце ул. Герцена. Результаты 20-летних наблюдений, выполненных комплексной гидрогеологической партией Иртышской нефтеразведочной экспедиции, за изменением уровня грунтовой воды в скважинах, расположенных на территории садово-дачного участка, показали, что до 1968—1969 гг. грунтовая вода находилась на глубине 3,5—4,7 м от поверхности земли. Полив зеленых насаждений в течение этого времени осуществляли грунтовой водой из колодца. После строительства и сдачи в эксплуатацию летнего водопровода в 1968—1969 гг. уровень грунтовой воды начал повышаться и к 1980 г. практически достиг поверхности земли; изменений в количестве атмосферных осадков за указанный период времени не наблюдалось [196].

Последствия подтопления. Основной фон уровня грунтовых вод в 1937 году составлял от 2 до 5 м, также многочисленны участки с уровнем грунтовых вод 5—7 и более метров. К районам с высоким залеганием грунтовых вод относится прибрежный участок Ленинского района (прим, район Речного порта) и район в северной части г. Омска с распространением его в пределах улиц Тобольской и Тарской и пересекающих их улиц Осводовской и параллельных последней (Орджоникидзе, Тарская, Интернациональная).

Проблема повышения уровня грунтовых вод в городе стала одной из наиболее острых в 50-е годы, поскольку в эти годы произошел перелом промышленной структуры города. Тогда начала складываться система мониторинга уровня грунтовых вод.

В 1965 г. на большей части застроенной территории УГВ находился на глубине менее 2 м от поверхности земли. На незастроенной части левобережья (в пойме) глубина изменилась от 1,5 м в притеррасье до 4,5 м в прирусловой части, на террасе — 3,5—5 м и более 5 м.

К 1984 г. на правобережной части города отмечается расширение зон с глубиной уровня грунтовых вод менее 2 м и появление обширных участков с глубиной залегания уровня до 1 м. На левобережье на этот период времени заметного подъема уровня не зафиксировано.

К 1997 г. подъем уровня грунтовых вод произошел и на левобережье р. Иртыш. Здесь практически не осталось участков с глубиной залегания грунтовых вод более 5 м, появились площади с глубиной залегания грунтовых вод менее 2 м.

Это явилось следствием интенсивной застройки левобережья с созданием сетей водопровода, канализации, теплоснабжения и транспортных магистралей.

Вследствие неглубокого залегания уровня подземных вод на пониженных участках наблюдаются явления поверхностного заболачивания. Наибольшее распространение это явление получило на поверхности высокой поймы и первой надпойменной террасы (вдоль ее тыловых швов), вдоль автомобильных и железных дорог, на отработанных карьерах.

Изогипсы глубин залегания уровней 1997 г. показывают, что практически 80% городской территории находится в зоне подтопления. При этом в правобережной части города на 50% застроенной площади уровень залегания грунтовых вод был менее 1 м. Лишь на уступах террас отмечается наибольшая глубина уровней, где она не превышает 5 м [196].

Таким образом, анализ состояния уровней грунтовых вод позволяет сделать выводы об основных последствиях их повышения.

  • 1. Большая часть территории городских ландшафтов находится в зоне подтопления с глубиной залегания грунтовых вод менее 2 м. Дальнейшая тенденция подъема уровня сохраняется. При этом на участках с глубиной залегания менее 1 м скорость подъема составляет 1—7 см в год независимо от литологического состава пород.
  • 2. На участках плотной застройки городских территорий многоэтажными зданиями и промышленными предприятиями отмечается наиболее активный подъем уровня грунтовых вод, скорость которого составляет 9—28 см в год в суглинках и 5—12 см в год в песках и супесях.
  • 3. На водораздельных пространствах с близким залеганием водоупорных неогеновых глин подъем уровня грунтовых вод происходит со скоростью 5—12 см в год, что обусловлено низкой проницаемостью глин, ограничивающей фильтрацию, как в вертикальном направлении, так и по потоку.
  • 4. На территориях, расположенных вне зоны влияния техногенных факторов, колебание уровня происходит со скоростью 1—5 см в год в ту или другую сторону и обусловлено многолетней цикличностью колебаний уровней подземных вод.
  • 5. В результате обводнения городских ландшафтов отмечены изменения свойств грунтов: консистенции, несущей способности, деформационных свойств. Грунтовые воды, залегающие в пределах городской черты, обладают агрессивными свойствами по отношению к фундаментам (т.е. выщелачивания). Изыскательскими организациями отмечено усиление агрессивных свойств грунтовых вод. Удорожание строительства и необходимость увеличения затрат на реконструкцию зданий, вызванные применением более дорогостоящих материалов, устройством дренажной системы, организацией и отводом поверхностного и подземного стока, большей разборчивостью в отведении участков под застройку, повлияло на развитие экономики города, а значит на население. Кроме того, в связи с повышением уровня грунтовых вод произошло изменение пучинистых свойств грунтов. Увеличилась площадь территории с ограниченными условиями застройки.

Для дальнейшего развития г. Омска, обустройства территории для хозяйственной деятельности и комфортного проживания необходима разработка мероприятий по защите городской территории от негативного влияния техногенных процессов, улучшения экологической обстановки и условий жизнедеятельности населения. Поэтому необходима организация мониторинговых наблюдений за состоянием природной среды, в том числе систематического изучения режима грунтовых вод и техногенных процессов, причем наблюдениями должна быть охвачена вся территория города, что позволит дать сравнительную оценку происходящих изменений среды.

Наиболее значимыми причинами повышения уровня грунтовых вод являются: особенности залегания кровли водоупора (близкое к поверхности залегание — 2—8 м, наличие депрессионных районов в северо-восточной и центральной частях города — поселок Амурский, валообразные возвышения, препятствующие оттоку грунтовых вод с водораздела в районе первой и второй надпойменной террасы правобережья), равнинность территории (уклоны первой и второй надпойменных террас составляют 0,0015—0,04), высокая плотность водонесущих коммуникаций и потери до 30% (на правобережье достигает 3—7 км/км2), ухудшение дренированности территории из-за ликвидации оврагов (в районе поселка Кировск, 5-й ТЭЦ), значительная инфильтрация поливных вод (по данным О.В. Тюменцевой до 1 тыс. км3 расходуется на полив) [196].

Суффозионно-просадочные процессы развиты на 13% территории города. Наибольший удельный вес подверженных просадкам (34,5%) территорий приходится на левобережье. Просадочными свойствами обладают:

  • верхнечетвертичные аллювиальные отложения второй надпойменной террасы р. Иртыша:
    • - твердые и полутвердые суглинки и супеси при залегании грунтовых вод 4—5 м (и более) мощностью 2—4 м — суглинки, 0,9—5 м — супеси;
    • - полутвердые глины. Мощность просадочной толщи 2—3 м (распространение ограничено);
  • верхнечетвертичные покровные субаэральные отложения:
  • — твердые и полутвердые суглинки и глины при залегании грунтовых вод более 3—4 м. Распространены на большей части левобережной террасы, северо-восточной окраине правобережья, склонах р. Оми. Мощность просадочных суглинков достигает 4,5 м, глин — 2,2 м;
  • — твердые супеси в восточной части города (вблизи поселков Московка и Волжский). Мощность просадочных супесей около 2 м.

Просадочность в основном 1 типа, внешне проявляется в виде понижений округлой формы.

Морозное пучение развито широко, что обусловлено значительной переувлажненностью грунта и широкой распространенностью пучинистых грунтов. Около 40% территории характеризуется развитием процесса морозного пучения от средней до сильной степени. Более чем на половине земель северо-восточной части города — средняя степень, на левобережье около 23% — средняя и 9 — сильная. Пучинистыми свойствами обладают грунты, входящие в зону промерзания (для г. Омска установлена 220 см):

  • • верхнечетвертичные аллювиальные суглинки второй надпойменной террасы р. Иртыша при глубине грунтовых вод до 3,5— 5 м. Распространены на левобережной 2-й надпойменной террасе, на правобережье на 2-й надпойменной террасе и коренном склоне водораздельной равнины;
  • • верхнечетвертичные покровные субаэральные суглинки и глины повсеместно обладают свойствами морозного пучения. Степень пучинистости изменяется в зависимости от положения уровня грунтовых вод от слабой до сильной. При уровне грунтовых вод до 3—3,5 м для суглинков и глин верхнечетвертичных покровных субаэральных отложений характерна сильная степень морозного пучения, 3,5—5 м — средняя, более 5м — слабая [48].

Процесс подмыва береговых сооружений в связи с изменением

гидрологических характеристик р. Иртыш стал актуальным. Наибольшему воздействию боковой эрозии подвергся район Иртышской набережной, что повлекло за собой масштабную реконструкцию береговых сооружений.

Для разработки локальных и региональных проектов перераспределения водных ресурсов необходимы дальнейшие исследования на территории степной и лесостепной зон Западной Сибири. Выводы.

Какие же проблемы, из вышеназванных, поможет решить сооружение плотины?

Во-первых, повысится безопасность и устойчивость развития региона — Омского Прииртышья, что в общих федеральных программах повышения безопасности страны выглядит актуальным, и пожалуй, по значимости превышает все экологические минусы проекта.

Во-вторых, произойдет улучшение условий водоснабжения населения, особенно в маловодные годы и периоды.

Основные геоэкологические проблемы, возникающие при сооружении плотины в Крутогорском створе:

• безусловно, произойдет усугубление подтопления территории г. Омска и обострение взаимосвязанные с ними процессы: морозного пучения грунтов, оползневые и суффозионные явления;

  • • резко ухудшится качество иртышской воды, забираемой для целей водоснабжения. Это связано и с затоплением нефтеот- стойников и, в целом с застойным характером воды в русле реки в черте миллионного города.
  • 5.2. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ (НА ПРИМЕРЕ Г. ОМСКА И ХАНТЫ-МАНСИЙСКА)

Исследования геоморфологических процессов в городской среде ведутся издавна и имеют, зачастую, локальный характер. Освоение новых земель, перепрофилирование функциональности территории, ведение коммунального хозяйства, строительство — это далеко не полный перечень сфер применения проводимых исследований.

Интенсивное вмешательство человека в сложившуюся геологогеоморфологическую обстановку привело к активизации многих ЭГП, а также спровоцировало активизацию новых, техногенных ЭГП, развивающихся катастрофически быстрыми темпами. При этом земельным, лесным и водным ресурсам наносится ущерб, экологическая оценка которого может быть очень значительной.

Как уже отмечалось, одной из причин возникновения и развития экзогенных геологических процессов на территории природного парка является хозяйственная деятельность человека. Это прокладка коммуникаций, различных трасс, дорог и дорожек с нарушением почвенного покрова и сплошной вырубкой леса. При этом создаются условия для концентрации стока, приводящего к разрушению почвогрунтов. Разумеется, нельзя отрицать естественно-исторические или природные факторы водной эрозии, такие как ливневый характер осадков, уничтожение растительности пожарами и т.д. Но наиболее важной причиной эрозии являются крутизна склонов (25° и более), их расчлененность лощинами и балками, специфика механического состава почв. Почвы здесь в большинстве супесчаные и суглинистые, часто даже илистые, плывунные, которые легко подвергаются смыву и размыву [20].

Ландшафтные изменения, связанные с урбанизацией, отражаются в преобразовании гидрографической сети. Избыточно увлажненные территории при градостроительном освоении осушаются, засушливые — обводняются, природные русла ручьев, малых рек засыпаются или канализируются. Исчезли известные по многим описаниям и воспоминаниям небольшие озера в черте города. Постепенно изменяются уровень стояния, температура и химический состав подземных вод, образуются зоны подпора, нарушается равновесное взаимодействие поверхностных и подземных вод, плавный сезонный ход уровней. Понижение подземных вод больше всего зависит от дренажей, откачки вод. На повышение уровня влияет утечка воды из подземных сетей и т.д. Водный режим нарушается при спрямлении естественных русел водотоков, устройстве каналов, заключении малых рек и ручьев в коллекторы. В настоящее время у р. Вогулка, протекающей по территории г. Ханты- Мансийска, сохранились только верхняя и нижняя части русла. По городу сток осуществляется в подземном коллекторе, при засорении которого начинается разрушение поверхности, формируются провалы [40].

Овраги образуются за счет струйчатой эрозии, вызванной периодическим действием водных потоков, образующихся во время таяния снега или обильных дождей. Рукотворное изменение системы поверхностных водотоков и уничтожение растительности на склонах усиливает процессы оврагообразования.

Эрозионные процессы на территории Ханты-Мансийска, несомненно, связаны с наличием малых водотоков, как постоянных, так и временных. Захламление водотоков часто вызывает подпорные явления, в результате которых вода обходит препятствия, образуя новое русло. Образование нового русла сопровождается размывом берегов, подмывом деревьев и их вывалом. Процесс усугубляется и тем, что захламленные участки в зимний период сильно промерзают и весной превращаются в «плотины», надежно фиксирующие образование нового русла водотоков.

Одним из примеров негативного воздействия на рельеф является прокладка высоковольтной ЛЭП через «Самаровский останец» из северной части города в Самарово. Здесь в результате нарушения и частичного уничтожения почвенного покрова активизировались эрозионные процессы, которые особенно ярко выражены в пределах северного склона останца (район базы Назымской НГРЭ). Это выражается в появлении серии эрозионных врезов, обвально- осыпных явлений, при которых происходит гибель леса [30].

При строительстве новых и реконструкции старых автодорог наблюдается подпруживание русел малых водотоков, суффозионный вынос материала, подмыв дорожного полотна, оврагообразование, осыпание откосов. Аналогичные процессы уже начинаются на строящихся новых участках объездной дороги вблизи здания СУР, у Студгородка, в восточной части Самарово.

Одной из причин активизации водотока стало накопление дождевой воды, которая начала активно размывать трассу. Дополнительное питание поступало с прилегающих склоновых поверхностей. Попытки засыпки привозным грунтом не приносят успеха, а вынос материала не только усиливается, но и приводит к подтоплению и гибели деревьев, созданию затруднений для весеннего стока и ситуаций, близких к аварийным, для расположенных поблизости зданий. Ситуацию можно исправить созданием искусственного глинистого ложа вдоль всего оврага.

Наибольший урон происходит от постепенного разрушения залесенных поверхностей, связанного прежде всего с эрозией, оползнями, а также оплывинами, обусловленными очаговой разгрузкой грунтовых вод.

Сооружение дорожного полотна на пересеченной местности (Самаровский останец) влечет за собой изменение естественного рельефа. На пониженных участках (отрицательные формы рельефа) полотно дороги в результате строительства располагается на насыпи с довольно крутыми откосами, на возвышенных — в выемках. Отсюда и специфика ЭГП (табл. 5.3), возникающих при строительстве.

Таблица 5.3

Экзогенные геологические процессы, развивающиеся под антропогенным влиянием на территории Ханты-Мансийских холмов (по В.С. Кусковскому)

п/п

Возбудитель

процесса

Причина

возникновения

ЭГП

Вид и природа ЭГП

Последствия

геологического

процесса

1

Строительные

работы

Изменение физического и напряженного состояния горных пород, бар- ражный эффект

Разуплотнение, набухание, трещиноватость, выветривание

Г равитационные деформации, разуплотнение пород,гибель леса

2

Здания

Нагрузка на основание, барражный эффект от фундаментов

Просадка, подтопление, уплотнение пород

Заболачивание, гибель леса, аварии зданий

3

Дороги

Формирование техногенного рельефа — насыпи и выемки, барражный эффект

Гравитационные явления, подтопление

Заболачивание, гибель леса, нарушение дорожного полотна

4

Мостовые

переходы

Нарушения равновесия речных берегов и физического состояния пород

Гравитационные явления, эрозия

Разрушения подъездных путей и мостов

п/п

Возбудитель

процесса

Причина

возникновения

эгп

Вид и природа ЭГП

Последствия

геологического

процесса

5

Карьеры

Формирование техногенного рельефа, осушение, изменение напряженного и физического состояния пород

Гравитационные явления на откосах, подтопление

Заболачивание, гибель леса, нарушение условий эксплуатации

6

Свалки

бытовых

отходов

Взаимодействие отходов с геологической средой

Загрязнение геологической среды и особенно подземных вод

Гибель леса, ликвидация источника качественных питьевых вод не только для человека, но и для обитателей парка

В достаточно глубоких выемках при строительстве и, возможно, после происходит дренаж подземных вод (верховодка прежде всего) в выемку, дополнительное увлажнение грунтов, их разуплотнение. Именно с этими проблемами столкнулись строители дорог по ул. Лермонтова, ее южной части на спуске к Самарово. В откосах выемки, особенно когда они недостаточно укреплены, возникают оплывины, угрожающие не только полотну, но и деревьям природного парка в верхней части этих откосов.

Яркий пример — окружная дорога в г. Ханты-Мансийске. Дорога «работает» как плотина для разгружающихся подземных вод со стороны Самаровского останца. На восточном склоне Самаров- ского останца дорога располагается непосредственно близ реки Иртыш и ее притока. В естественном состоянии разгрузка подземных вод осуществляется в русло реки Иртыш. Здесь будет «работать» двухсторонний барражный эффект — в межень повышение уровня подземных вод с западной стороны полотна, за счет подпора их, в паводок поток может идти в обратную сторону.

Интенсивное строительство объектов производственных, жилых помещений и спортивных сооружений теснит природный парк, отнимает у него территорию. В целом город — это территория, где техногенное воздействие на приповерхностную часть литосферы, а следовательно, на ландшафты наиболее интенсивно. Здесь одновременно постоянно действуют статические, динамические, химические и другие виды антропогенных нагрузок. Это сказывается на активности развития инженерно-геологических процессов не только в пределах селитебной территории, но и приграничных к ней районах природного парка. Город Ханты-Мансийск очень молодой, это административный центр, загрязняющая окружающую среду промышленность отсутствует, он газифицирован — все это создает благоприятную обстановку для снижения вышеуказанных антропогенных нагрузок на природный парк. Естественно, с течением времени с начального этапа техногенное влияние на геологическую среду изменялось, что показано на рис. приложения 2 [103].

Однако следует подчеркнуть, что к началу XXI в. облик города очень изменился — уже нет промоин, оврагов, рытвин; и не потому, что они не стали образовываться, их просто ликвидировали. Но на территории парка, особенно в пределах Самаровского останца возникли свалки бытовых отходов, ряд экзогенных геологических процессов — оползни, оплывины и др.

Основная часть города, за исключением эрозионного останца, не подвержена подтоплению. Между тем почти все города Сибири подвержены подтоплению грунтовыми водами, а в отдельных районах некоторых городов (Омск, Барабинск, Куйбышев, Тюмень, Иркутск, Бийск) это явление приобретает катастрофический характер. Необходимо избежать появление этого негативного процесса в г. Ханты-Мансийске. Пока не поздно, надо заложить сеть режимных гидрогеологических наблюдений на территории города, включая участки природного парка «Самаровский Чугас».

Строительство крупных инженерных проектов в городе начинается с заложения глубоких фундаментов, в том числе свайных. Эти фундаменты, заложенные без учета направления потоков подземных (верховодка и грунтовые воды) вод, могут привести к бар- ражному эффекту и создавать подтопления, сначала локальные, в том числе захватывая территорию природного парка. Этот процесс может спровоцировать появление других — провалов, просадок, оврагообразование, суффозии. Уже при проектировании, на всех его стадиях необходимо проводить изыскательские и инженерно-геологические работы не только на строительной площадке непосредственно под объектом, но и за его пределами, обратив внимание на возможные ЭГП.

При строительстве горнолыжного комплекса «Хвойный Урман» для строительства канатной дороги и трассы спуска был вырублен охраняемый лес, произведена отсыпка песка для промежуточной станции канатно-кресельной дороги. Через год здесь же был построен стадион и отсыпана новая песчаная гора, в перспективе основа трассы скоростного спуска, возможно трамплина, и нового, более современного, подъемника. Высота нового песчаного холма, возвышающегося над залесенными поверхностями Самаровского Чугаса, превышает 30 м.

Под антропогенным влиянием природные образования переходят в разряд природно-технических систем, представляющих собой комплекс инженерных сооружений с частью геологической среды и ландшафтов в зоне их влияния, имеющий фиксированные пространственные границы. Определение природно-технических систем согласно В.К. Епишину — «система инженерного сооружения (комплекса инженерных сооружений) с частью геологической среды в зоне его влияния, имеющей операционно-фиксированные границы». Создание любой природно-технической системы — это изменение естественной природной обстановки, в том числе и ее геоэкологических условий. В связи с изменчивостью и устойчивостью природно-технических систем важна их управляемость. С позиций инженерной геологии здесь на первый план выдвигаются геоэкологические проблемы, потому что ЭГП, являющиеся их составной частью способствуют существенному изменению ландшафтов, свойств и состояния горных пород. Современные ЭГП являются также наиболее активным фактором преобразования инженерно-геологических обстановок. Управляемость может быть обеспечена инженерно-техническими, нормативными, организационно-административными, экономическими и другими механизмами и методиками. Для разработки конкретных мероприятий управления природно-техническим объектом главная роль отводится последнему этапу мониторинга — прогнозу изменения природной обстановки. Здесь необходима качественно-количественная оценка предполагаемых опасностей и рисков для их предупреждения и исключения потерь.

Все вышеописанные ЭГП в дальнейшем получат развитие. Для этого, к сожалению, имеются в наличии все условия. К тому же антропогенное влияние в связи с бурным ростом города вверх и вширь только возрастает. Наибольшим деформациям будут подвержены склоны Самаровского останца, особенно восточная часть вдоль строящейся объездной дороги и юго-восточная часть. Ведущими процессами здесь будут оползни и оплывины. Когда следует ожидать увеличение активности этих ЭГП? Во-первых, в первые годы после окончания строительства объездной дороги. Во-вторых, в первый же год с повышенными атмосферными осадками более нормы. Время образования этих ЭГП — весна (май, начало июня) и конец лета.

В связи с обнаружением очень крупных древних оползней (ул. Набережная) объемом сотни тысяч кубометров, вероятность их оживления очень высока, особенно в годы высокого увлажнения. Таким образом, возможен катастрофический характер оползневой деятельности в этом месте (ул. Набережная). Укреплять здесь склон нецелесообразно.

Таким образом, почвы подвержены значительным антропогенным воздействиям, вызванных рекреацией и оплывинами, оползнями, спровоцированными масштабной застройкой склонов холмов Самаровского Чугаса, что привело к изменению гидротермического режима ландшафта. Все эти явления достаточно динамичны и при любом дополнительном антропогенном воздействии будут только усиливаться. Поэтому сосуществование городской и природной сред возможно лишь при высокой культуре проживающего населения и городских служб, предотвращающих утечку вод, а также строительства дренажа, перехватывающего сток на городской территории вдоль ул. Гагарина.

Соседство природного парка «Самаровский Чугас» с городской территорией обуславливает необходимость интеграции природной и селитебной сред так, чтобы сформировалась устойчивая система, препятствующая развитию ЭГП. В результате проведенных научно- исследовательских работ составлена карта инженерно-геологического районирования и развития основных ЭГП на территории городских лесов, на которой выделено 3 инженерно-геологических района и 4 подрайона и указано местоположение основных и наиболее опасных ЭГП. На основе многолетних исследований ЭГП на территории предлагаются следующие мероприятия.

  • 1. Провести на всей территории крупномасштабную (1:10 000 или 1:5 000) инженерно-геологическую съемку, результаты которой позволят выявить все ЭГП, и далее выбрать способ их ликвидации или снижения негативного влияния их на ландшафты города.
  • 2. Организовать гидрогеологическую сеть режимных наблюдений (региональный уровень гидрогеологического мониторинга). Для этого надо составить специальную программу, пробурить и оборудовать наблюдательные скважины.
  • 3. На оползневых участках у ул. Набережной, Пионерская гора и Памятника первопроходцам организовать инженерно-геологические стационары III категории, начав с крупномасштабной топографической съемки.
  • 4. Организовать реперную сеть постоянного визуального мониторинга на указанных профилях трех объектов: подпорная стенка, бровки оползней на склоне вдоль ул. Набережная, бровки оползней правого борта долины руч. Рыбный вблизи ул. Труда.
  • 5. На объездной дороге значительно увеличить число дренажей.
  • 6. Укрепление склонов, подверженных эрозией и оплывинами, проводить с использованием грубого материла — щебень, дресва и плотные глины и суглинки, решетки геовэб.
  • 7. На территории жилой застройки водораздельной части Са- маровских холмов необходимо коммунальным службам следить за состоянием трубопроводов и своевременно устранять утечку воды, провести масштабное озеленение этой части города.
  • 8. Нижнюю часть стволов деревьев при любых строительных работах не засыпать, как это имеет место сейчас при наращивании горнолыжного спуска.

Сходные проблемы вызванные геоморфологическими процессами наблюдаются на территории Омска. В пределах территории г. Омска по особенностям морфологии рельефа и с учетом возраста его формирования выделяются водораздельная равнина (неогенового возраста) и террасированные долины рек Иртыша и Оми (четвертичный период). Водораздельная равнина подразделяется на собственно равнину (уклон 0,0015-0,005) и коренной склон (0,007—0,04). Террасовый комплекс долин представлен двумя надпойменными, низкой и высокой пойменными террасами. Уклон второй надпойменной террасы составляет 0,05—0,01, первой — 0,07-0,12.

Около 60% площади города имеют уровень грунтовых вод менее 2 м, 27% — менее 1. В сложном геоэкологическом состоянии находится прииртышское правобережье — 70% территории с уровнем грунтовых вод (УГВ) не превышающем 2 м. Для левобережья эти цифры вдвое ниже, но темпы повышения УГВ выше. Подъем грунтовых вод по сравнению с началом изучения (1937 г.) испытала вся территория города и средняя величина составляет 3—5 м, но наибольший подъем уровня грунтовых вод испытали территории на юго-западе (район поселка Кировск) — от 2 до 5 м, центральные (поселок Привокзальный) — 1—3 м [197, с. 120—124].

Наиболее значимыми причинами повышения уровня грунтовых вод являются: особенности залегания кровли водоупора (близкое к поверхности залегание — 2—8 м, наличие депрессионных районов в северо-восточной и центральной частях города — поселок Амурский, валообразные возвышения, препятствующие оттоку грунтовых вод с водораздела в районе первой и второй надпойменной террасы правобережья), равнинность территории (уклоны первой и второй надпойменных террас составляют 0,0015—0,04), высокая плотность водонесущих коммуникаций и потери до 30% (на правобережье достигает 3—7 км/км2), ухудшение дренированности территории из-за ликвидации оврагов (в районе поселка Кировск, 5-й ТЭЦ), значительная инфильтрация поливных вод (по данным О.В. Тюменцевой, до 1 тыс. м3 расходуется на полив) [196, с. 14—21; 197, с. 52-54].

Суффозионно-просадочные процессы развиты на 13% территории города. Наибольший удельный вес подверженных просадкам (34,5%) территорий приходится на левобережье. Просадочными свойствами обладают:

  • • верхнечетвертичные аллювиальные отложения второй надпойменной террасы р. Иртыша:
    • — твердые и полутвердые суглинки и супеси при залегании грунтовых вод 4—5 м (и более) мощностью 2—4 м — суглинки, 0,9—5 м — супеси;
    • — полутвердые глины. Мощность просадочной толщи 2—3 м (распространение ограничено);
  • • верхнечетвертичные покровные субаэральные отложения:
  • — твердые и полутвердые суглинки и глины при залегании грунтовых вод более 3—4 м. Распространены на большей части левобережной террасы, северо-восточной окраине правобережья, склонах р. Оми. Мощность просадочных суглинков достигает 4,5 м, глин — 2,2 м;
  • — твердые супеси в восточной части города (вблизи поселков Московка и Волжский). Мощность просадочных супесей около 2 м.

Просадочность в основном 1 типа, внешне проявляется в виде понижений округлой формы.

Морозное пучение развито широко, что обусловлено значительной переувлажненностью грунта и широкой распространенностью пучинистых грунтов. Около 40% территории характеризуется развитием процесса морозного пучения от средней до сильной степени. На более чем половине земель северо-восточной части города — средняя степень, на левобережье около 23% — средняя и 9 — сильная. Пучинистыми свойствами обладают грунты, входящие в зону промерзания (для г. Омска установлена 220 см):

• верхнечетвертичные аллювиальные суглинки второй надпойменной террасы р. Иртыша при глубине грунтовых вод до 3,5—

  • 5 м. Распространены на левобережной 2-й надпойменной террасе, на правобережье на 2-й надпойменной террасе и коренном склоне водораздельной равнины;
  • • верхнечетвертичные покровные субаэральные суглинки и глины повсеместно обладают свойствами морозного пучения. Степень пучинистости изменяется в зависимости от положения уровня грунтовых вод от слабой до сильной. При уровне грунтовых вод до 3—3,5 м для суглинков и глин верхнечетвертичных покровных субаэральных отложений характерна сильная степень морозного пучения, 3,5—5 м — средняя, более 5м — слабая.

Согласно почвенно-эрозионному районированию [159, с. 207— 225], для правобережья Прииртышья (в пределах территории г. Омска) характерна от слабой до средней степени ветровая эрозия и слабый смыв, на левобережье — от средней до сильной ветровая эрозия и средний смыв.

Оврагообразованию подвержены верхнечетвертичные покровные субаэральные суглинки и глины широко распространенные на территории второй надпойменной террасы левобережья р. Иртыша, северо-восточного и восточного правобережья в пределах второй надпойменной террасы и водораздельной равнины. Грунты с преобладающей мощностью 3—5 м сравнительно легко размокают и размываются. Наиболее активно развитие овражной эрозии протекает по берегам р. Оми. Большое значение в развитии эрозионной сети имеют антропогенные причины: значительное распространение поливных земель в пределах городской черты, неравномерная сеть водонесущих коммуникаций, заброшенные и не- рекультивированные карьеры строительных материалов на окраинах города.

Оползневые процессы развиты в двух районах г. Омска: на правобережье р. Оми в районе улиц Гусарова, Госпитальной, Береговых и на левобережье р. Иртыша в районе улиц Мельничная, Курганские, Нагорные. По площади это небольшие районы (менее 1%) в пределах первой и второй надпойменной террас. Оползни одноярусные, шириной до 30 м, разной стадии развития, в оврагах встречаются двух-трехъярусные. При авторской оценке учитывались также территории с величиной крутизны склона более 5°.

Процесс подмыва береговых сооружений в связи с изменением гидрологических характеристик р. Иртыш стал актуальным. Наибольшему воздействию боковой эрозии подвергся район Иртышской набережной, что повлекло за собой масштабную реконструкцию береговых сооружений.

На основе собранных материалов и составленных автором карт выделено более 440 районов, которые сгруппированы в 70 типов по интенсивности и направленности развития неблагоприятных геоморфологических процессов.

Для оценки неблагоприятных геоморфологических процессов использовалась трехступенчатая балльная шкала: 1 балл — нет или незначительно, 3 балла — средняя степень, 5 баллов — сильная.

В результате была получена оценочная карта развития неблагоприятных геоморфологических процессов территории г. Омска. Выделены районы различным уровнем развитием неблагоприятных геоморфологических процессов.

Таким образом, выделены четыре уровня развития неблагоприятных геоморфологических процессов (рис. 5.1):

  • слабый уровень (6—8 баллов) — территории со слабым развитием неблагоприятных геоморфологических процессов (43,2%), благоприятные для хозяйственного использования. Слабая степень развития неблагоприятных геоморфологических процессов (6 типов и 86 районов) выявлена в небольших районах многоэтажной жилой староосвоенной центральной части города с развитой коммуникационной сетью на правобережье и обширных, различного функционального назначения районах окраин. Отнесение к этой группе окраинных или приближенных к периферии городских земель, по мнению автора, связано с малым антропогенным воздействием и, как следствие, слабым развитием неблагоприятных геоморфологических процессов. Прогнозируется переход за счет усиления воздействия промышленных предприятий (4 предприятия мокрого цикла, 19 — полусухого, повышение уровня грунтовых вод, сложной кровли водоупора, наличие поливных земель) этих районов из слабого уровня развития неблагоприятных геоморфологических процессов в средний и высокий.
  • среднему уровню (10—12 баллов) развития неблагоприятных геоморфологических процессов подвержена большая часть (47,5%) территории города. К этому уровню отнесены 26 типов и более 170 районов, где 1—2 процесса развиты в средней или сильной степени, остальные — в слабой. Это территория смешанной застройки, с вкраплением промышленных зон и садоводческих хозяйств, различным уровнем развития коммуникаций. Основным прогнозируемым прогрессирующим процессом на большей части территории остается процесс повышения уровня грунтовых вод, который повлечет за собой остальные неблагоприятные геоморфологические процессы.
Уровни развития неблагоприятных геоморфологических процессов

Рис. 5.1. Уровни развития неблагоприятных геоморфологических процессов

высокий уровень (14—16 баллов) — небольшие по площади районы (около 8% территории) с 3—4 неблагоприятными геоморфологическими процессами от средней до сильной степени развития, 32 типа и 95 районов. Территория преимущественно индивидуальной жилой застройки или садоводческих хозяйств, с наличием поливных земель, невысоким развитием водонесущих коммуникаций, активной овражной эрозией. Прогноз — стабильная, неблагоприятная ситуация.

очень высоким уровнем (более 18 баллов) обладают территории, имеющие небольшой (1,2%) удельный вес в структуре площади города, но характеризующиеся развитыми неблагоприятными геоморфологическими процессами. К этому типу принадлежат 15 районов и 11 типов. Это ограниченные территории, преимущественно занятые парками и индивидуальными хозяйствами.

Таким образом, проведенное исследование территории г. Омска позволило систематизировать имеющиеся сведения о неблагоприятных геоморфологических процессах, выделить территории, перспективные с точки зрения развития хозяйства, а также определить направление развития неблагоприятных геоморфологических процессов на территории г. Омска.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>