Изучение гидрогеологических условий и обоснование мероприятий по берегоукреплению реки Туры в районе города Тюмени тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.06, кандидат геолого-минералогических наук Безуглая-Анненкова, Инесса Николаевна

• Безуглая-Анненкова, Инесса Николаевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Безуглая-Анненкова, Инесса Николаевна

Введение

Глава 1. История исследований района г. Тюмени и состояние вопроса

Глава 2. Геологическое строение и инженерно-геологические условия.

2.1. Геологическое строение.

2.2. Инженерно-геологические условия.

2.2.1. Инженерно-геологическое состояние правого берега р. Туры на территории города Тюмени.

2.2.2. Физико-механические свойства грунтов.

2.2.3. Физико-геологические процессы.

2.2.4. Инженерно-геологическое районирование.

Глава 3. Эколого-гидрогеологические условия территории города Тюмени.

3.1. Климат района г. Тюмени.

3.2. Гидрологическая характеристика долины р. Туры.

3.3. Гидрогеологические условия.

3.3.1. Основные водоносные горизонты.

3.3.2. Гидрогеологические параметры водоносных горизонтов

3.3.3. Уровенный режим подземных вод.

3.3.4. Особенности химического состава грунтовых вод

3.4. Современное состояние экосистемы вода - грунты в г. Тюмени.

3.5. Экологические последствия урбанизации района города

Тюмени.

Глава 4. Гидрогеологическое обоснование мероприятий по берегоукреплению реки Туры.

4.1. Общая характеристика берегового склона реки Туры.

4.2. Прогноз устойчивости склона.

4.2.1. Выбор методов расчета.

4.2.2. Выбор расчетных показателей.

4.2.3. Расчет по методу многослойного откоса.

4.2.4. Расчет по методу ВНИМИ (V схема).

4.2.5. Расчет по IX схеме ВНИМИ.

4.2.6. Устойчивость пылеватых водонасыщенных песков.

4.2.7. Устойчивость водонасыщенных откосов.

4.2.8. Расчет ширины призмы оползания.

4.2.9. Расчет суффозионной устойчивости грунтов.

4.2.10. Аппроксимация Н.И. Голованова решения В.В. Соколовского

4.2.11. Расчет устойчивости оползневого склона по методу Г.М. Шахунянца.

4.2.12. Совмещенный расчет методом Соколовского В.В. и Шахунянца Г.М.

4.3. Обеспечение устойчивости горных склонов.

4.4. Рекомендации по перехвату подземных вод верхнего водоносного горизонта.

4.5. Рекомендации по берегоукреплению и благоустройству склона.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение гидрогеологических условий и обоснование мероприятий по берегоукреплению реки Туры в районе города Тюмени»

Актуальность работы. На всем протяжении истории человечества реки играли огромную роль в процессе расселения и освоения территории. До сих пор для городского населения долины рек в городе служат фактором оптимизации агрессивного для человека техногенного пространства. Долина рек сегодня все отчетливее приобретают роль экологической инфраструктуры города. В этой полифункциональной зоне складываются острые социальные, экономические и экологические противоречия, требующие разрешения.

Современное состояние правого берега р. Туры оставляет желать лучшего, так как на нем развиваются оползневые и другие геодинамические процессы. На таких участках в нашем городе расположены жилые дома, промышленные сооружения и коммунально-складские помещения. Поэтому проблема берегоукрепления и благоустройства правого берега р. Туры в г. Тюмени является актуальной.

Такая ситуация приводит к ошибкам в проектировании, значительному увеличению стоимости работ по ремонту и эксплуатационному уходу за зданиями и сооружениями, к их деформациям. Все это способствует деградации геологической среды городской агломерации.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы заключается в монографическом обобщении материалов по гидрогеологическим условий г. Тюмени, в связи с выработкой рекомендаций и мероприятий по берегоукреплению р. Туры.

Задачи исследований:

• Оценка гидрогеологических условий района города Тюмени с целью установления гидрогеологического фактора в формировании неблагоприятных инженерно-геологических процессов;

• Изучение инженерно-геологических условий территории правого берега реки Туры;

• Исследование процессов взаимодействия техногенной нагрузки с природными водами и вмещающими их породами;

• Установление важнейших факторов берегоразрушения р. Туры;

• Гидрогеологическое обоснование мероприятий по берегоукреплению реки Туры;

• Оценка существующих методов по прогнозу устойчивости берегового склона

• Выработка мероприятий по перехвату подземных вод верхнего водоносного горизонта;

• Разработка рекомендаций по берегоукреплению и благоустройству склона р. Туры.

Фактический материал и личный вклад. В основу диссертации положены материалы, собранные в фондах ЗапСибПНИИИС, ТКГРЭ, ТОО «АКВА», ООО «Прогноз». В работе использованы личные исследования автора при проведении полевых работ съемочного характера, выполнявшихся в разное время по заказам отдельных предприятий с целью выяснения причин берегоразрушения, с целью установления роли грунтовых вод в развитии данного процесса. Автором совместно со студентами кафедры проводилась комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка правого берега р. Туры в масштабе 1 : 25 ООО. Лично автором отобраны и проведены в лаборатории кафедры 50 химических анализов воды, более 20 монолитов, 50 проб нарушенной структуры и 15 монолит - колец. В результате проведенных исследований автор произвел расчеты по многим методам, описанным в данной работе, произведено проектирование вертикальной планировки поверхности оползня до устойчивого состояния.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие разработки:

1. Оценка гидрогеологических условий и экологической ситуации урбанизированной территории г. Тюмени. 5

2. Главным фактором берегоразрушения р. Туры является деятельность подземных вод.

3. Комплекс мероприятий по берегоукреплению р. Туры.

Научная новизна. Впервые для города Тюмени систематизирован фактический материал, полученный за многолетний период существования данной проблемы. Произведены многочисленные расчеты, выработаны рекомендации и мероприятия по берегоукреплению и благоустройству правого берега реки Туры на территории города Тюмени.

Практическая ценность. Полученные результаты могут широко использоваться для проведения многоцелевых экологических и инженерно-защитных работ на территории города. Выявленные закономерности гидрогеологического строения, использованы при анализе гидрогеологических и инженерно-геологических условий для некоторых мелких объектов при подготовке заключений об условиях их эксплуатации.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на 5 конференциях различных уровней. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе одно учебное пособие: «Гидрогеологические и инженерно-геологические условия урбанизированной территории г. Тюмени».

Работа выполнена в Тюменском государственном нефтегазовом университете, на кафедре гидрогеологии и инженерной геологии. В процессе исследований и оформления диссертации автор пользовался советами и поддержкой доктора г.-м.н., профессора Матусевича Владимира Михайловича, доцента Писарева Евгения Александровича, доцента Матусевич Ангелины Витальевны, доктора г.-м.н., профессора Смоленцева Ю.К., к.г.-м.н. Писарева Александра Евгеньевича. Всем названным специалистам автор выражает глубокую искреннюю благодарность; особую признательность за постоянную поддержку и помощь - научному руководителю В.М. Матусевичу.

Заключение диссертации по теме «Гидрогеология», Безуглая-Анненкова, Инесса Николаевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований автором собран и обобщен большой материал по геологии, гидрогеологии и инженерной геологии территории г. Тюмени, а именно правого берега реки Туры.

Суммируя все выше изложенное в данной диссертационной работе, хотелось бы еще раз напомнить основные положения, сделать выводы:

1. Город Тюмень расположен на реке Туре, правый берег которой высокий, обрывистый, требующий укрепления. В целом территория города и пригородов отражает естественный рельеф геоморфологических уровней долины реки Туры. Абсолютные отметки рельефа местности составляют 52 -105 м.

2. Климат здесь резко континентальный: суровая продолжительная зима с длительными морозами и устойчивым снежным покровом, короткое лето и переходные периоды, поздние весенние и ранние осенние заморозки, непродолжительный безморозный период.

3. В геологическом строении верхней части разреза территории принимает участие сложно построенный комплекс рыхлых песчано-глинистых отложений, относящихся к осадкам среднего, верхнего и современного отделов четвертичной системы.

4. В гидрогеологическом строении рассмотрена только кайнозойско-меловая система бассейнов стока (гидрогеологический комплекс олигоцен -четвертичных отложений и гидрогеологический комплекс турон-олигоценовых отложений). В деле разрушения береговой зоны главную роль играет самый молодой - олигоцен-четвертичный гидрогеологический комплекс, охватывающий зону активного водообмена и подстилаемый региональным водоупором - тавдинскими глинами.

5. Уровенный режим в целом в условиях городской застройки по характеру сезонных колебаний близок к естественному. Но кроме естественных факторов, на режим подземных вод существенное влияние оказывает инженерно-хозяйственная деятельность человека, приводящая к повышению уровня и формированию «куполов» грунтовых вод.

6. Гидрохимический режим подземных вод в районе г. Тюмени близок по общесолевому составу к естественному. Однако за последние 10 лет замечено увеличение загрязняющих компонентов в подземных водах, что накладывает свой отпечаток на качество этих вод.

7. Всего в разрезе поверхностных отложений выделено 8 инженерно-геологических элементов (см. табл. 2.2). Наиболее опасными из них, с точки зрения влияния свойств грунтов на устойчивость берегового склона, являются: суглинок текучепластичный, пески мелкие с повышенным содержанием пылеватых фракций и глинистые грунты, резко меняющие свои свойства при дополнительном водонасыщении.

8. Экологические последствия освоения территории г. Тюмени плачевны. Подтоплено порядка 70 % территории города, правый берег р. Туры разрушается на всем протяжении в районе города. Ухудшилась за последние 40 лет гидродинамическая, гидрохимическая, гидротермическая и гидробиологическая обстановка в нашем городе.

9. В конечном итоге без проведения специальных мероприятий городская территория может прийти к материальным (экономическим) и человеческим (в плане здоровья) потерям.

10. Выполненный и приведенный прогноз устойчивость склона показывает, что проблему берегоразрушения можно решить при условии перехвата подземных вод верхнего водоносного горизонта, деятельность которого является одной из важных причин данного процесса.

11. Основными нормативными документами, обеспечивающими сохранение природного комплекса речной сети, в настоящее время служат «Водный кодекс РФ» и «Положение о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах», утвержденное Постановлением правительства РФ от 23.11.1996 г. № 1404. Основная цель разработки этого документа - управление качеством воды. Одновременно водоохранная зона создается как составная часть природоохранных мер (п. 1 Положения), поскольку природные воды являются лишь одним из компонентов природного комплекса, тесно взаимодействующими с остальными. Именно поэтому размеры водоохранных зон должны определяться с учетом физико-географических, почвенных, гидрологических и других условий (п.2 Положения). Реально же они устанавливаются исходя только из длины реки (п.З).

12. В свете изложенных выше соображений об экологической роли речной сети в городе вырисовываются три приоритетных направления в ее использовании.

Во-первых, именно с речных долин наиболее целесообразно начинать планомерное управление природным комплексом города. Гибко и индивидуально применяя к прибрежным ландшафтам и подземным водам меры охраны, защиты и реабилитации, в том числе, где это допустимо, и с помощью инженерных сооружений, можно достичь, на взгляд автора, существенного оздоровления всей природно-техногенной системы урбанизированной территории.

Во-вторых, объемно-пространственные свойства ландшафтов речных долин необходимо использовать для создания психологически комфортной городской среды.

Третье важное направление - образовательное. Стремительно растущая потребность в экологических, гидрогеологических и инженерно-геологических знаниях может получить доступную базу для демонстрации многих явлений и объектов. Так, экологические тропы, тематические экскурсии, уроки на природе, давно вошли в обиход в странах Западной Европы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Безуглая-Анненкова, Инесса Николаевна, 2000 год

1. Александровская Е.И., Моисеенков О.В. Влияние автомобильных дорог на качество природной среды. В кн. Географические проблемы охраны природы при организации отдыха и туризма. М., 1987.

2. Архангельский И.В. Оценка деформативности грунтов оснований при техногенных воздействиях на геологическую среду.// Геоэкология. 1995. -№4. -С. 118-132.

3. Беркович K.M., Чалов P.C., Чернов A.B. Оценка влияния русловых процессов на геологическую ситуацию в речных долинах.// Геоэкология. -1998. №2. - С. 59-67.

4. Боревский Б.В. и др. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М.: Недра, 1973.

5. Водный кодекс Российской Федерации. М., 1995.

6. Вредные химические вещества. Под ред. Филова В.А. Л.: «Химия»,1988.

7. Гвоздецкий H.A. Физико-географическое районирование Тюменской области. МГУ. М., 1973, 147 с.

8. Геоэкология урбанизированных территорий. Сб. тр. Центра Практической Геоэкологии.// Под ред. В.В. Панькова, С.М. Орлова. М.: ЦПГ, 1996.- 152 с.

9. Гольдберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной Среды. JI., «Гидрометеоиздат», 1987.

10. Гончарук и др. Изучение влияния факторов окружающей среды на здоровье населения. Киев., 1989.

11. Горная энциклопедия, т.4. М., «Советская энциклопедия, 1984.

12. Грунтов А.Э. Эволюция градостроительства. М.: Стройиздат, 1984.256 с.

13. Гулакян К.А. и др. Прогнозирование оползневых процессов. М.: Недра, 1987. - 227 с.

14. Дегтярев Б.М. Дренаж в промышленном и гражданском строительстве. М.: Стройиздат, 1990. - 238 с.

15. Долгоносов Б.М., Кочарян А.Г. Нормативное обеспечение экологического состояния бассейнов рек (системная методология назначения ПДС бассейна Волги).// Инженерная экология. 1998. - №1. - С. 19-30.

16. Егоров А .Я., Кочетков П. А. Об инженерно-геологических неопределенностях при проектировании бортов карьеров.// Геоэкология. -1994,- №5.-С. 91-96.

17. Жигалин А.Д. Техногенные физические поля и их роль в изменении геологической среды городов. //Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории городов. М.: Наука, 1989. с. 31-37.

18. Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Методические основы геоэкологической оценки урбанизированных территорий.// Геоэкология. 1995. - №5. - С. 6370.

19. Инженерно-геологическое прогнозирование экзогенных геологических процессов.// Гидрогеология, инженерная геология № 3, 1992. 68 с.

20. Казакова И.Г., Слинко О.В. Проблема подтопления на территории России и возможные пути ее решения.// Геоэкология. 1993. - №1. - С. 43-50.

21. Казакова И.Г. Принципы гидрогеологического районирования территорий для оценки специфики развития подтопления.// Геология и разведка. 1997. - №4. - С. 80-89.

22. Казакова И.Г., Слинко О.В. Опасность и характер негативныхпоследствий при подтоплении городов.// Геоэкология. 1997. - №5. - С. 4959.

23. Карелин А.Н. К вопросу исследования токсичности двигателя внутреннего сгорания.// Известия академии примышленной экологии. 1997. - №2. - С. 74-76.

24. Ковалевский B.C., Семенов С.И., Ковалевский Ю.В. Воздействия климатических изменений на подземные воды и взаимосвязанную с ними окружающую среду.// Геоэкология. 1997. - №5. - С. 16-29.

25. Кожинов И.В., Мордясов М.А. Надежность коммунальных трубопроводных систем как экологический фактор.// Экология и приборостроение. 1991-92 г. с. 26-31.

26. Кудряш А.П. Проблемы защиты воздушного бассейна от вредных выбросов автотранспорта.// Экология и приборостроение. 1991-92 г. - с. 6062.

27. Магарил Е.Р. Проблемы снижения токсичных выбросов автомобилями // Тезисы доклада на Международном конгрессе «Экология больших городов», М., т.2, 1996.

28. Магарил Е.Р., Трушкова JI.B., Магарил Р.З., Клаузнер Ш.-Г.М. Экология и транспорт: некоторые аспекты,// ЭКиП. 1997. - № 5. - С. 18-20.

29. Мироненко В.А., Шестаков В.М. Основы гидромеханики. М.: Недра,1974. -214 с.

30. Немировский В.И. Проблемы экологии и устойчивого развития городов и других поселений России.// Известия академии промышленной экологии. -1997. №2.-С. 27-29.

31. Об основах градостроительства в РФ. Закон РФ от 14.07.1992г.

32. Об охране окружающей природной среды. Закон РФ от 19.12.1991г.

33. О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Закон РФ от 21.14.1994г.

34. О мерах по защите от подтопления территорий РФ. Постановление № 306 Правительства РФ от 21.03.1996г.

35. Орлов М.С. Эколого-гидрогеологические исследования в связи с охраной малых рек.// Малые реки России. М.: РГО, 1994.

36. Орнатский Н.П. Автомобильные дороги и охрана природы. М.: «Транспорт», 1982.

37. Писарев А.Е. Тепловое техногенное загрязнение геологической среды на застроенных территориях.// Научно технические проблемы ЗападноСибирского нефтегазового комплекса: Межв. сб. научных трудов. Том I. -Тюмень. ТюмГНГУ, 1997. с. 150-154.

38. Поваров B.C. Снижение токсичных выбросов в выхлопных газахкарбюраторных двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей.// Экология и приборостроение. 1991-92г. с. 62-63.

39. Положение о водоохранных зонах (полосах) рек, озер и водохранилищ в РСФСР. Постановление Совмина РСФСР от 17.03.1998 № 91.

40. Положение об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации. Утв. Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ 18.07.1994г. № 222.

41. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. Л. : Недра, 1975. - 284 с.

42. Реймерс Н.Ф., Яблоков A.B. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. М.: Наука, 1982. 144 с.

43. Сеземан В.И. Русла рек как опорные экологические разрезы.// Известия академии промышленной экологии. 1997. - №3. - С. 70-71.

44. Слепцов Б.Г. Некоторые вопросы «управления риском» в инженерно-геологической практике.// Геоэкология. 1997. - № 3. - С. 112-116.

45. Справочник по климату ССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. - 364 с.

46. Справочное руководство гидрогеолога. 41 и 2. JL: Недра, 1967. - 243с.

47. Строганов A.C., Финтушал А .Я. Методы расчета давления грунтов на стабилизирующие конструкции и сооружения на оползневых склонах.// Геоэкология. 1996. - №5. - С. 106-116.

48. Тер-Степанян Г.И. Оползневая терапия.// Геоэкология. 1993. - №3. -С. 82-93.

49. Ткачев В.Н. Городская среда: аспекты реабилитации.// Известия академии примышленной экологии. 1997. - №2. - С. 54-56.

50. Тржцинский Ю.Б. Роль техногенных факторов в развитии оползней Восточной Сибири.// Геоэкология. 1997. - №1. - С.78.

51. Федоровский В.Г., Курилло C.B. Метод расчета устойчивости откосов и склонов.// Геоэкология. 1997. - №6. - С. 95-106.

52. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. М.: Недра, 1965.-376 с.