Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Опасные геологические процессы на левобережной территории г. Перми

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Опасные геологические процессы на левобережной территории г. Перми"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РП ОД

2 9 пг ¿Ж1

На правах рукописи

ДИМУХАМЕТОВ Денис Марсслевич

ОПАСНЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ЛЕВОБЕРЕЖНОЙ ТЕРРИТОРИИ Г. ПЕРМИ (СУФФОЗИЯ, ПОДТОПЛЕНИЕ, ЭРОЗИЯ)

Специальность 04.00.01 - общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минер алогических наук

Пермь 2000

Работа выполнена в Пермском государственном университете

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических

наук, профессор Б.М.Осовецкий (Пермский госуниверситет)

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических

наук, профессор, академик ААО, Р. Ф. Абдрахманов (Башкирский госагроуниверситет)

кандидат геолого-минералогических наук В.А.Березнев (Межотраслевой НИИ Экологии ТЭК)

Ведущая организация. ОАО ПермНИПИнефть

Защита состоится 3 июля 2000 года в ^час.^мин. на заседании диссертационного совета Д 063.59.05 в Пермском государственном университете по адресу: 614600, г. Пермь, ул. Букирева, 15, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки университета.

Автореферат разослан « 2- »

2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 063.59.05, ^андйдаг географических наук

доцент

05 км

да

А.Б.Китаев

03{г -#23. а

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный этап развития общества характеризуется значительными темпами и масштабами преобразования природной среды. Рост плотности и этажности застройки на территориях городов влечет за собой ряд негативных последствий, одним из которых является повышение риска возникновения аварий и катастроф в связи с развитием опасных геологических процессов. Экзогенные геологические процессы (ЭГП) и явления на территории городов проявляются повсеместно и способны привести к непоправимым последствиям. Немаловажным аспектом является активизация наиболее опасных из них под действием техногенных факторов.

Проблема изучения особенностей развития ЭГП на территориях городов в настоящее время стоят наиболее остро, о чем свидетельствует большое количество публикаций, затрагивающих данную тематику. При многоо б-разии подходов и путей решения подобных проблем, очевидна необходимость оценки состояния геологической среды городов и интенсивности развития опасных ЭГП. С этим связаны проблемы их районирования и составления долгосрочных прогнозов. Подобная система мероприятий позволит разработать схемы защиты территорий городов от негативного влияния теологических процессов и создать условия для рационального использования природной среды городов. На территории г. Перми такие экзогенные процессы, как суффозионные, эрозионные, подтопление, заболачивание и др., получили широкое развитие и местами представляют серьезную опасность для жизнедеятельности населения.

Цель и задачи работы. Основной целью работы является анализ особенностей развития опасных экзогенных геологических процессов (суффозия, подтопление, эрозия) на территории левобережной части г. Перми. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выделение основных природных и техногенных факторов, влияющих, на интенсивность развития экзогенных процессов;

- районирование левобережной территории г. Перми по степени развития отдельных ЭГП (эрозионных, суффозионных, подтопления);

- оценка интенсивности развития потенциально опасных ЭГП на основе количественных показателей;

- оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зоны города и рассмотрение ее роли в активизации потенциально опасных ЭГП;

- разработка рекомендаций по изучению и устранению негативных последствий воздействия ЭГП.

Защищаемые положения:

Первое. Суффозия и подтопление являются потенциально опасными геологическими процессами, активно проявляющимися на левобережной

территории г. Перми, и имеют отчетливо выраженный природно-техногенный характер. Их активизации способствуют такие техногенные факторы, как строительство, прокладка водонесущих магистралей, наличие старых рудников по разработке медистых песчаников и др. Второе. Приуроченность территории города к долине крупного водотока

- р.Каме - и наличие многочисленных ее притоков являются причиной широкого развития эрозионных процессов, определяющими факторами которых являются климатические особенности, гидрогеологический режим, неотектоника, геоморфология и др.

Третье. Неоднородность территории левобережья г. Перми по степени развития потенциально опасных экзогенных процессов выявлена с учетом количественных показателей развития суффозии, подтопления и эрозии.

Четвертое. Важнейшим фактором, определяющим специфику проявления ЭГП на левобережной жилой территории г. Перми, является техногенная нагрузка, количественная оценка которой произведена с учетом показателей плотности застройки и коэффициента застрсенности. Научная новизна работы:

- рассчитаны количественные показатели, характеризующие условия и особенности развития эрозионных процессов на территории г. Перми (энергии рельефа, густоты речной сети, коэффициента плотности и густоты овражно-баяочной сети, коэффициента суммарной расчлененности);

- построены схемы изолиний указанных показателей (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории г. Перми ко степени эрозионной опасности;

- изучены особенности развития суффозионных процессов с учетом показателя плотности суффозионных деформаций, проведен анализ поражен-ности ими территории г. Перми по результатам маршрутного обследования городских районов;

- составлена схема распространения суффозионных деформаций (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории города по интенсивности их развития;

- выполнена оценка пораженности территории г. Перми процессами подтопления на основе карты подтопляемости городских территорий (масштаб 1:25000), составленной ВерхнеКамТНСйЗом (1985 г.), с применением количественного показателя, предложенного автором диссертации;

- проведено районирование территории города по степени подтопляемости;

- проведена оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зоны г. Перми с применением показателей плотности застройки (домов/км2) и коэффициента застроенности (площадь домов/км2);

- проведено районирование территории г.Перми по степени техногенной нагрузки;

- выполнено районирование территории г. Перми по степени развития опасных геологических процессов с использованием суммарного балла,

отражающего интенсивность эрозионных процессов, суффозии, подтопления, и с учетом показателей техногенной нагрузки;

- рекомендована система дальнейших исследований опасных геологических процессов на территории г. Перми.

Практическая ценность работы. Проведенный анализ и построение схем позволяют более полно учитывать специфику развития опасных ЭГП и влияние на иих техногенных факторов. Кроме того, материалы работы могут применяться при разработке региональных схем защиты территории от ЭГП, архитектурно-планировочных мероприятиях и оценке общего экологического состояния города в связи с техногенной нагрузкой.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основу диссертации составили результаты исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора за время учебы в аспирантуре (19951998 гг.) и работе на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ (с 1998 г. по настоящее время).

Личный вклад автора заключается:

- в выборе направлений'исследований и методов решения поставленных задач;

- в выборе и расчете количественных показателей для оценки интенсивности развития наиболее ущербообразующих ЭГП на территории г. Перми;

- в обработке рассчитанных показателей и построении схем районирования территории г. Перми по степени развития опасных ЗГП (суффозион-ных, эрозионных и подтопления);

- в расчете показателей техногенной нагрузки и проведении районирования территории г. Перми по этим показателям;

- в проведении полевых исследований на территории жилой части г.Перми и обобщении материалов ранее проведенных работ.

Методика и объемы исследований. Изучение особенностей процессов суффозии и оценка степени ее развития проводились на основе результатов маршрутного обследования территории г. Перми (описано более 500 деформаций). Расчет показателей, характеризующих процессы эрозии, подтопления и техногенную нагрузку, проводился по картографическому материалу в масштабе 1:25000. При обработке полученных показателей, построении схем районирования и трехмерных моделей была использована компьютерная программа «Surfer». Количество определений для каждого показателя - 500. По всем предложенным показателям построены схемы изолиний в масштабе 1:25000 и трехмерные модели изменения их значений. Районирование территории г.Перми по степени развития суффозии, подтопления, эрозии, интенсивности развития ЭГП и техногенной нагрузки проведено на основе суммарной балльной оценки показателей.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований особенностей развития опасных геологических процессов на территории г. Перми и Пермской области опубликованы в материалах 15 научно-практических конференций (в том числе международных), где были обсуждены основ-

ные положения работы. Всего опубликовано 18 работ. В 1997 - 1999 тт. автор принимал участие в выполнении региональной программы Минобразования РФ «Западный Урал: актуальные проблемы научно-технического развития и экологическая безопасность». В 1997 г. по заданию Комитета по водному хозяйству Пермской области автор принимал участие в обследовании берегов рек Сылвы, Ирени, Шаквы на территории г. Кунгура с целью изучения их пораженное™ эрозионными процессами и оползнями, а также оценки состояния противопаводковой защиты. Часть материалов исследований была использована при проведении лекционных и практических занятий в рамках педагогической работы на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения, содержит 190 страниц текста, 6 таблиц, 31 рисунок, 1 приложение, 105 наименований литературы.

Содержание работы

В главе 1 дана общая характеристика геологических, гидрогеологических, геоморфологических условий левобережной часта г.Перми.

Территория города расположена в пределах возвышенной волнисто-вогнутой равнины Пермского Прикамья. Рельеф сформирован з результате речного морфогенеза: глубинной, боковой, регрессивной эрозии и аккумуляции. Основным рельефообразующим фактором является деятельность реки Камы и ее притоков, а также береговые процессы. Основными формами рельефа территории г. Перми являются аккумулятивно-эрозионные террасы и пойма.

Гидрографическая сеть района приурочена к бассейну р.Камы в ее среднем течении. Впадающие в р.Каму реки и ручьи образуют в левобережной части внутригородскую речную сеть. Протяженность отдельных речек достигает 50 км, а истоки в большинстве случаев находятся за пределами города. Долины притоков р.Камы практически параллельны друг другу и перпендикулярны главной реке. Наиболее значительными притоками являются реки Язовая, Б.Мотовилиха, Ива, Егошиха, Данилиха и Мулянха, менее крупные - Балмошная, М.Мотовилиха, Толожанка. Гидрохимический режим малых рек на территории г. Перми сильно искажен в связи со сбросом в них коллекторно-дренажных вод. Минерализация речных вод в разное время года изменяется в широких пределах - от 321 до 5230 мг/л, в среднем 756 мг/л (Двинских, Бельтюков, 1992).

В геологическом строении территории г. Перми принимают участие глубокозалегающие породы кристаллического фундамента платформы раннепротерозойского возраста и породы осадочного чехла палеозойского и кайнозойского возраста. Под покровом четвертичных отложений залегают осадочные образования иренской свиты кунгурского яруса (нижне-

пермские отложения), соликамского и шешиинского горизонтов уфимского яруса (верхнепермские отложения).

Территория г. Перми в тектоническом отношении расположена на восточной окраине Восточно-Европейской платформы и в ее пределах приурочена к Пермскому своду. В кровле артинского яруса выделяется ряд более мелких структур, в частности Лобановский и Краснокамский валы (Неганов, Родионовский, Зотеев, 1999). Неотектоника сыграла большую роль в формировании геологический среды на территории г. Перми (Лунев, 1992). Наиболее интенсивно неотектонические движения проявились в области Лобановского вала и Мулянской впадины.

В соответствии с гидрогеологическими условиями, возрастом и литоло-гическим составом водовмещающих пород, положением в разрезе цоколя речных террас на территории города выделяют: порово-грунтовые воды аллювиальных отложений поймы и низких террас, подземные воды аллю-виально-делювиальных и покровных отложений IV надпойменной террасы и высокой равнины, трещинно-грунтовые и трещинно-пластовые воды шешминского и соликамского водоносных комплексов (Шимановский, 1973). Довольно часто в четвертичных отложениях встречается верховодка. Происхождение ее обычно имеет техногенный характер (Костарев, Изотов, Шорина 1982).

3 главе 2 рассматриваются вопросы систематизации природных экзогенных и техногенных геологических процессов и особенности их развития на территории г. Перми.

Наибольшее распространение получили такие природные и природно-техногенные процессы, как переработка берегов Камского и Боткинского водохранилищ, подтопление, заболачивание, оползневые, суффозионные и просадочные процессы, овражная эрозия, солифлюкция, развевание и переотложение песков (Печеркин, 1969, 1976; Каченов 1980; Поздеев, 1987; Костарев, 1993, 1998 и др.).

Как природный процесс суффозия широкого распространения не получила. В данной работе она рассматривается как процесс, который развивается непосредственно под действием техногенных факторов. Распространение ее ограничено по площади и в разрезе, но при активном проявлении она может создавать достаточно серьезную опасность для сооружений.

Исследования особенностей суффозионных процессов на территории г. Перми ведутся с 1990 г (Димухаметов М.Ш., Бушин, 1993). В процессе маршрутных наблюдений была обследована территория города, в результате чего было выявлено, зафиксировано и описано более 500 поверхностных суффозионных деформаций. Большинство провалов и воронок приурочены к зонам влияния трасс канализационных коллекторов и водоне-сущих коммуникаций или располагаются непосредственно над ними. В отдельную группу были выделены деформации оснований существующих зданий под действием суффозионного выноса частиц грунта (дренажно-денудационный тип). Им подвержено значительное число жилых домов,

построенных на фундаменте свайного типа. Приурочены они в основном к бортам глубоких котлованов, вырытых под сооружения и засыпанных после установки свай недоуплотненным (обычно песчано-гравийным) материалом. Зонами суффозионного выноса в этом случае являются подвальные помещения зданий, причем механизм его связан с выпиранием и вымыванием грунта под действием гидрогеологических и гравитационных факторов.

Наибольшую опасность для зданий и сооружений города представляют процессы суффозионного выноса в зонах интенсивной трещиноватости и пустот, приуроченных к старым горным выработкам в медистых песчаниках шешминского горизонта.

Положение рудников изучено недостаточно хорошо в связи с тем, что устья шахт и отвалы пород в застроенных районах в настоящее время спланированы и перекрыты почвенно-растительным слоем, асфальтом, сооружениями. Старые рудники различны по глубине подошвы выработки, направленности и длине штолен, ярусности и т.д., что создает разную степень потенциальной опасности в зонах их влияния на промышленные и гражданские сооружения. Значительное число старых горных выработок располагается непосредственно в густо населенной части города. Глубина подошвы рудника иногда достигает десятков метров, а площадь подземной части более 20 тыс. м2 (Благовещенский рудник в м-не Нагорный).

Как правило, интенсивный дренаж воды возникает под действием техногенных факторов. Основным источником избыточной влаги являются утечки из водокоммуникационных систем сооружений, некачественная система дренажа поверхностных вод и т.д. Свою негативную роль играют и статические нагрузки на толщу грунтов, создаваемые сооружением.

Подтопление является одним из наиболее распространенных и ущербо-образующих природно-техногенных процессов. За последние десятилетия подтопление городских территорий в России приняло практически повсеместный характер. Из 1064 городов России этот процесс развивается в 792, что составляет 74.4 %. Подтоплению подвержены такие крупные города России, как Москва, Астрахань, Санкт-Петербург, Иркутск, Нижний Новгород и др. Площади подтопленных территорий достигают 14 млн га (Осипов, 1999 ).

Проблема подтопления для г. Перми связана в первую очередь с воздействием техногенных факторов на водный баланс территории и широким распространением слабоводопроницаемых глинистых грунтов (Малахова, 1986, Костарев, 1986, 1989). Кроме того, для территории города характерны значительные площади распространения низких камских террас, которые в силу своего структурно-геоморфологического строения и гидрогеологических условий являются практически подтопленными и подтопленными. Значительным является и влияние камских водохранилищ на естественные уровни грунтовых вод (подпор). Зоны влияния камских водохранилищ на уровень грунтовых вод в пределах низких террас распространяются до нескольких сотен метров. На высоких речных террасах

подпор, создаваемый водохранилищами, существенного влияния на уровень подземных вод не оказывает.

Формирование техногенной верховодки характерно для высоких камских террас, где на неблагоприятные природные условия (слабая дрениро-ванность и наличие в разрезе слабопроницаемых глинистых грунтов) накладывается интенсивное техногенное влияние.

Среди техногенных факторов ключевую роль в развитии процесса подтопления играют условия и величины общей техногенной загруженности территории (плотность застройки и водонесущих коммуникаций, величины водопотребления, площади асфальтового покрытия и др.).

За последние годы интенсивность техногенной нагрузки на территорию значительно возросла. Показателем этого является рост числа сооружений (соответственно возрастает и водопотребление), увеличение заасфальтированных площадей на территории города и т.д. Источники дополнительной воды для развития подтопления можно подразделить по генезису на естественные и искусственные, причем, как правило, действие тех и других накладывается и обоюдно усиливается.

Территория г. Перми относится к районам, достаточно сильно расчлененным под влиянием эрозии. В левобережной части города притоки р. Камы образуют густую речную сеть.

Развитие эрозионных процессов на территории города обусловлено, прежде всего, климатическими особенностями, геоморфологией, литоло-гическим составом четвертичных отложений и неотектоникой. Влияние техногенного фактора на интенсивность эрозионных процессов имеет локальный характер и в ряде случаев играет позитивную роль. Примером тому может служить набережная р. Камы, где при значительных показателях вертикальной и горизонтальной расчлененности склоновые эрозионные процессы широкого распространения не получили. Основными техногенными факторами, влияющими на развитие эрозионных процессов в г. Перми, являются нарушение целостности растительного покрова склонов и неорганизованный сброс поверхностных вод.

Изучению особенностей развития эрозионных процессов на территории Пермской области посвящено много работ различных авторов. Особая роль в этой связи уделялась геологической деятельности современных рек Урала, изучению морфологических особенностей речных долин и влиянию на них тектонических движений земной коры (В.А.Апродов, КА.Горбунова, Л.А.Шимановский, Б.С.Лунев и др.). Изучение факторов, влияющих на развитие эрозионных процессов на берегах камских водохранилищ, проводилось И.А.Печеркиным, А.И.Печеркиным, Щ.Х.Гайна-новым, В.Й.Каченовым и др. авторами. Изменение количественных характеристик эрозионного рельефа области достаточно полно описано в работах Н.Н.Назарова (1999),ОЛ.Алексеевой (1980, 1982, 1983) и других авторов. В настоящей работе были использованы некоторые аналогичные количественные показатели для оценки эрозионной опасности территории

г.Перми, ее районирования и сопоставления значений по области и непосредственно по территории города.

В главе 3 рассмотрены проблемы районирования территории г. Перми по степени активности опасных геологических процессов на основе количественных показателей.

Автором использован метод экспертной (балльной) оценки степени развития на территории г. Перми суффозионных процессов, подтопления и эрозии.

Кроме количественных показателей, отражающих степень пораженности территории города опасными процессами, в систему балльной оценки включены также показатели интенсивности техногенной нагрузки.

Для количественной оценки интенсивности развития суффозионных процессов использовался показатель густоты поверхностных суффозионных деформаций (кол-во деф. / км2).

В процессе расчета показателя и проведения экспертной (балльной) оценки развития суффозионных процессов на территории г. Перми выделены пять зон. Потенциально опасными являются три участка (рис.1).

Первый из них охватывает значительные площади Ленинскогого и Свердловского районов в наиболее застроенных их частях (ул. Большевистская, Крисанова, Орджоникидзе, Революции и др.). Здесь основным техногенным фактором, влияющим на процессы суффозии, можно назвать высокий уровень освоенности территории.

Второй участок, расположенный в микрорайоне Балатово (ул. Шоссе Космонавтов, Мира, Леонова), кроме значительной степени застроенио-сти, характеризуется также большим числом старых рудников. Значительное влияние на интенсивность процессов суффозии оказывает также трасса главного городского коллектора. Третий участок, расположенный на территории Мотовилихинского района г. Перми (ул. Ким, Крупской, Уральской, Лебедева) характеризуется большим количеством старых рудников в медистых песчаниках, а также значительным возрастом построек (особенно в районе ул.Лебедева), что может быть связано с состоянием водонесущих коммуникаций и, следовательно, увеличением утечек из них.

Одной из организаций, проводивших оценку потенциальной подтопляе-мости городских территорий, является Верхнекамский трест инженерно-строительных изысканий (1985г.). Оценка проводилась в процессе систематизации и анализа фондовых материалов и результатов режимных наблюдений за уровнем грунтовых вод. Итогом проведенных работ является комплекс карт (масштаба 1:25000) природных условий и карт-схем техногенных факторов, которые позволили провести оценку существующего подтопления и потенциально подтопляемых застроенных и осваиваемых территорий. В основу оценки природных условий положены литологиче-ский тип разреза, геоморфологическая приуроченность и интенсивность глубинной эрозии (Костарев, Малахова, 1986).

».5

'-5 30 ',.5 км

==1

1—I - зона высокой степени развития суффозионных процессов (4 балла) ГПП1 - зона максимальной степени развития суффозионных процессов (5 баллов)

Рис.1. Участки интенсивного развития суффозионных процессов (в баллах)

на территории г.Перми

1.5 О У^ ^Э.О к.5 км

(||11| - среднеподтопляемаязона(4балла) ,{===) - полностью подтопляемая зона (5 баллов)

Рис.2. Наиболее подтопляемые зоны территории г.Перми

При написании данной работы была использована карта подтопляемости территории г. Перми ВерхнеКамТИСИЗа масштаба 1:25000, по которой проводился расчет средневзвешенного коэффициента для города. Целью вычислений является анализ городской территории на основе введения количественного показателя подтопляемости (в баллах).

В результате проведенных вычислений и анализа полученных данных выделены пять зон, различных по степени подтопляемости.

Средне подтопляемые зоны (4 балла) на территории города приурочены к западной, центральной и юго-западной частям города, где на природные условия (пассивные и активные факторы) значительный отпечаток накладывает техногенная деятельность. В центральной части города подобные участки приурочены к водоразделам малых притоков р.Камы (рис.2).

Пятая зона (5 баллов) включает в себя подтопленные территории, где уровень грунтовых вод находится на глубине менее 2 м. В центральной части города на высоких камских террасах на природные условия, способствующие развитию подтопления, сильный отпечаток накладывает значительная застроенность территории. Развивающиеся локально техногенные горизонты грунтовых вод в перспективе имеют тенденцию, увеличивая свою площадь, сливаться и образовывать значительные по площади подтопляемые участки. В значительной мере этому способствует литоло-гические, геоморфологические и гидрогеологические условия выровненных, слаборасчлененных территорий с повсеместным распространением в верхней частя разреза слиоопроницасмых глинистых грунтов. Примечательна также тенденция увеличения техногенной нагрузки в центральных частях города и относительно молодых, продолжающих осваиваться районах, особенно на потенциально подтопляемых участках (Заостровка, Парковый).

Районирование территории г. Перми проводилось с помощью экспертной оценки эрозионных характеристик рельефа (энергии рельефа, густоты речной и овражно-балочной сети, коэффициента овражности) и их суммарного показателя. Результатом работы является схема районирования территории г. Перми по степени развития эрозионных процессов в масштабе 1:25000. Выделено пять зон, различающихся по степени развития эрозионных процессов.

Зона повышенной эрозионной опасности (12.5 - 15 баллов) располагается локально в среднем течении р. Мулянки, в долине р. Егошихи недалеко от ее впадения в р. Каму, а также в районах долин рек Мотовилихи, Ивы, их притоков и руч. Грязного. В центральной части города (р. Мотовилиха, Егошиха и Ива) большое влияние на направленность эрозионных процессов оказывает расчлененная речная сеть (густота речной сети порой превышает 2 км/км2) и приуроченная к долинам рек серия оврагов и балок. В южной и юго-восточной частях города зона цепочкой вытянулась вдоль долин рек Васильевки и Мось. Характерно, что площади участков зон не превышают 2 км2 (рис.3).

Л.Ъ О 4-5 3.0 14.5 км

ГПГП - зона повышенной эрозионной опасности (12,5 - 15 баллов) ^гг? - зона максимальной эрозионной опасности (15 - 17 баллов)

Рис.3. Зоны активного проявления эрозионных процессов на территории г.Перми

1.5

•1.5 3-0 4.5 км

- зона высокой степени развития ЭГП (17-20 баллов) [ТТТП - зона весьма высокой степени развития ЭГП (20 - 23 балла)

Рис.4. Зоны развития опасных ЭГП (суммарный балл) на территории г.Перми

Зона максимальной эрозионной опасности, характеризующаяся значениями суммарного показателя от 15 до 17 баллов, представлена двумя участками с площадью, не превышающей 1 кмг . Один из них расположен в правобережной части среднего течения р. Мулянки, другой - на юго-восточной окраине города (р. Васильевка).

Районирование городской территории по степени пораженности опасными геологическими процессами проводилось с помощью суммарного балла, отражающего степень развития эрозионных, суффозионных процессов и подтопления. Кроме того, в итоговый суммарный балл вошли показатели техногенной нагрузки на территорию.

На территории г. Перми выделено 5 зон, характеризующихся разными значениями суммарного балла.

Зона высокой степени развития ЭГП (17-20 баллов) - на большей части города имеет локальное распространение. Наибольшее площадное распространение отмечается в междуречьях рек Мулянки и Данияихи, Данилихи и Егошихи, Егошихи и Мотовилихи (рис.4).

Зона весьма высокой степени развития ЭГП (20 - 23 балла) занимает локальные участки в правобережной части р. Мулянки и центральные части города, где под действием техногенных факторов развиваются процессы суффозии и подтопления.

В целом, анализируя территорию левобережья г. Перми, можно сделать вывод о том, что участки, наиболее пораженные опасными ЭГП, приурочены в основном к центральным частям города, где техногенная нагрузка активизирует процессы подтопления и суффозии. Исключением является южная и юго-восточная части города, где наиболее активно развиваются эрозионные процессы и отсутствует значительное антропогенное влияние, что создает предпосылки для относительной стабильности и устойчивости территории к процессам подтопления и суффозии.

В главе 4 кратко изложена история развития Пермской агломерации, проведен расчет и анализ показателей техногенной нагрузки на территорию города, сопоставление их с особенностями развития опасных ЭГП. Кроме того, рассмотрены виды техногенного влияния на природную среду в условиях города. Неблагоприятными последствиями влияния инженерной деятельности человека на природную среду являются в первую очередь поверхностные и приповерхностные проявления геологических процессов. Немаловажное значение в этой связи имеет ряд факторов, причем наложение их друг на друга часто приводит к резкому, скачкообразному нарушению устойчивости среды, а, следовательно, влечет за собой негативное воздействие на здания и сооружения (Уткин, 1999). При анализе техногенной нагрузки на жилую зону г.Перми использовались следующие показатели: коэффициент застроенности - Кз (площадь домов/ км2), показатель застроенности Пз (кол-во домов / км2).

Выбор показателей обусловлен тем, что основное влияние на развитие опасных геологических процессов оказывают здания и сооружения и при-

уроченные к ним водонесущие коммуникации. Особенно наглядно подобная связь прослеживается при изучении закономерностей развития суффо-зионных процессов, которые приурочены к трассам водонесущих коммуникаций, асфальтовым покрытиям и зданиям на свайных фундаментах. Кроме того, на процессы подтопления влияют такие активные техногенные факторы, как утечки из коммуникаций, конденсация влаги под зданиями и асфальтовыми покрытиями вследствие уменьшения величины испарения, нарушения температурного режима в грунтах и др.

Расчет показателей плотности застройки и коэффициента застроенности проводился по планам г. Перми в масштабе 1:5000. Построение схем показателей (Кз,Пз) по результатам расчетов проводилось на основе плана г.Перми в масштабе 1:25000.

Интервал значений плотности застройки городской территории 0-190 домов/км2. Наибольшие значения ее отмечены в Дзержинском, Свердловском и Индустриальных районах (табл.).

На значительной части территории г.Перми наибольшие значения коэффициента (0.12 - 0.22) и показателя застроенности (80 - 180) характерны для подтопленных (с уровнем грунтовых вод 0 - 2 м) и практически подтопленных районов (2 - 4 м). Вероятно, условия подтопления этих зон кроме природных (пассивных) факторов, во многом обусловлены техногенными (активными) факторами. Примером тому может служить Свердловский район г. Перми, где при высокой загруженности сооружениями значительная часть территории подтоплена. Кроме того, на слабодреки-руемых и относительно ровных участках высоких террас р. Камы (Висим, Парковый, Нагорный) наблюдается развитие локальных техногенных водоносных горизонтов.

Плотность и площадь застройки на территориях районов г. Перми

Районы Площддь освоенной часта района (км2) Число зданий Показатель застроенности (домов /W) Общая площадь застройки (км2) Коэффициент за-строенно-сга (S/km2)

Ицпусгриалшый 14 1163 83,07 1,022 0,073

Мотовилихинский 22 1196 543 1371 0,062

Дзержинский 12 1296 108,0 1,179 0,098

Ленинский 9 732 813 1,05 0,116

Сверловский 24 1595 66,4 1,982 0,082

Орбшникидзевский 5 232 26,4 0382 0,076

Примечание: S - площадь домов.

Наглядно прослеживается связь между техногенной загруженностью жилой территории г. Перми и суффозионными процессами. Одной из основных причин возникновения наиболее значительных суффозионных деформаций является техногенное влияние трасс водонесущих коммуникаций. Плотность коммуникаций, в свою очередь, во многом обусловливается количеством, этажностью зданий, величиной водопотребления и т.д. Наибольшее количество поверхностных деформаций зафиксировано в центральных районах г. Перми, где средние значения плотности и коэффициента застроенности достигают соответственно 108 и 0.098. В целом, анализ показателей техногенной загруженности территории позволяет выделить наиболее неблагоприятные зоны (в связи с развитием природно-техногенных и техногенных процессов), а также наметить направления и перспективы дальнейших исследований.

В главе 5 автором предложена система мероприятий по предотвращению, локализации и ликвидации последствий деятельности опасных геологических процессов на территории г. Перми.

Исходя из выявленных условий и основных факторов, для качественной ликвидации последствий провалообразования и предотвращения возникновения суффозионных полостей на территории г. Перми целесообразно следующее.

1) Проведение целенаправленных мероприятий, включающих регистрацию и иаодюдепие за динамикой развития существующих деформзцйи и регулярное обследование ликвидированных.

2) Создание и реализация программы исследований, направленных на изучение режима подземных вод, изменение его под действием техногенных факторов. Прогнозирование развития суффозионных процессов в различных природных условиях.

3) Изучение интенсивности суффозионного выноса частиц в грунтах с различными свойствами с целью разработки практических рекомендаций для строительства и эксплуатации зданий, автодорожных покрытий и во-докоммуникационных сетей.

4) Контроль состояния водонесущих коммуникаций на территории города.

5) Изучение особенностей взаимодействия суффозионных и других опасных геологических процессов на территории города.

6) Изучение расположения старых горных выработок на территории г. Перми и приуроченных к ним зон интенсивной трещиноватости.

7) Разработка практических рекомендаций по ликвидации провалообразования на территории города.

Комплекс мероприятий по защите территорий городских агломераций от овражной и речной эрозии в первую очередь должен разрабатываться с учетом местных и региональных геологических, структурно-тектонических, гидрогеологических, климатических условий, которые в той или иной мере обусловливают интенсивность развития процессов.

Также необходимо учитывать роль техногенных факторов, которые в свою очередь связаны с особенностями функционирования городских систем.

Мероприятия по защите территории г. Перми от негативного воздействия эрозионных процессов можно разделить на несколько групп.

1) Мероприятия по изучению проявлений и активности эрозионных процессов на территории города с целью прогноза их развития на всей площади и отдельных участках.

2) Изучение эрозионных процессов и особенностей их взаимодействия с другими экзогенными геологическими процессами.

3) Изучение комплекса факторов, влияющих на активность эрозионных процессов опосредованно, их взаимосвязи с прямыми факторами и возможности резонансного эффекта при наложении последних.

4) Комплексный подход к изучению закономерностей развития эрозионных процессов, включающий геологические, ландшафтно-климатические, геоботанические и другие направления.

5) Технологические мероприятия, направленные на предотвращение и грамотное устранение последствий воздействия процессов. Важно отметить, что подобные мероприятия должны быть направлены на выявление, устранение или локализацию воздействия факторов, активно влияющих на процесс.

6) Рациональное использование природного потенциала, особенно в районах неустойчивых и подверженных значительным техногенным нагру з-кам.

Исследования процесса подтопления на территориях градопромышлен-ных агломераций должен включать в себя:

1) работы по изучению специфики его развития и прогноза на застроенных площадях;

2) мероприятия по изучению специфики процессов подтопления, включающие оценку локального подтопления на площадках функционирующих предприятий и жилых районов;

3) качественную и количественную оценку факторов подтопления на территориях городов.

При изучении и прогнозе процессов подтопления на застроенных территориях следует исходить из необходимости рассмотрения условий и специфики его развития комплексно, учитывая многофакторность этого явления. Такой подход требует целенаправленных и поэтапных работ с выделением факторов и условий, влияющих на подтопление, установление закономерностей их взаимодействия и темпов развития процесса (изменение положения уровня грунтовых вод во времени и распространение подтопляемых территорий по площади). При этом очевидна необходимость проведения постоянного мониторинга как положения УГВ, так и изменения химического состава воды.

Предварительные мероприятия при хозяйственном освоении территорий необходимо выбирать исходя из местных природных условий и спе-

цифики производственно-хозяйственной деятельности. В этой связи можно выделить несколько направлений:

1) детальное изучение природных особенностей района (уровни грунтовых вод и их режим, литологические особенности, степень дренируемости территории речной и овражно-балочной сетью, соотношение коэффициентов испарения и инфильтрации и т.д.);

2) предварительный прогноз качественных и количественных изменений естественных условий в процессе подготовки территории для строительства на стадии планировочных работ, строительства и эксплуатации объектов с учетом величины водопотребления, площадей сооружений и искусственных покрытий и т.д.;

3) мероприятия по предотвращению, локализации и устранению негативных последствий освоения, включающие выбор и разработку оптимальных технологических схем при строительстве и эксплуатации промышленных и гражданских объектов, дополнительные мероприятия по предотвращению утечек промышленных и хозяйственных вод, а также изменения химического состава грунтовых вод.

В целом мероприятия по геологическому обоснованию защиты городов от подтопления должны проводиться на основе регионального и локального районирования по степени развития на территории экзогенных геологических процессов с оценкой опасности их проявления. Подобная задача осложняется неудовлетворительным состоянием нормативно-методической литературы. Недостаточно разработан СНиП по инженерно-геологическому обоснованию защиты территорий от опасных экзогенных процессов (Варга и др., 1999).

Заключение

Данная работа является одним из этапов изучения особенностей развития опасных геологических процессов в левобережной части г. Перми. Одной из основных целей ее является разработка методики оценки степени развития опасных ЭГП на территории города и выбор направлений дальнейших исследований для изучения динамики развития, опасности и риска их проявлений.

В процессе работы произведены расчет ряда количественных показателей и оценка городских территорий в связи с интенсивностью развития некоторых опасных ЭГП. Выбор изучаемых геологических процессов обусловлен их опасностью для функционирования городских систем, а также критерием их площадной распространенности на территории г.Перми. Расчет показателей пораженности территорий суффозионными процессами и выявление особенностей развития процесса производился на основе материалов маршрутных наблюдений (1990 - 1999 гг.) Изучены специфика развития суффозионных процессов разных типов на территории г.Перми. Основную опасность для функционирования городских сооружений создает провалообразование на автодорогах (при негативном влия-

нии водокоммуникационных систем) и в цокольной части домов, расположенных в зонах влияния старых горных выработок. Анализ пространственного распространения и размеров поверхностных форм позволяет сделать вывод о значительной пораженности городских территорий суф-фозионными процессами, особенно в центральных густонаселенных районах.

Процессы подтопления охватывают 40% территорий города. Предварительный анализ факторов, влияющих на увеличение площади подтопляемых участков (особенно на территориях высоких относительно ровных террас р.Камы) и общее увеличение уровня грунтовых вод, указывает на тенденцию дальнейшего развития процесса в г. Перми. Это связано, в первую очередь, с усилением интенсивности воздействия на геологическую среду техногенного фактора.

Эрозионные процессы на территории города развиты достаточно широко. На основе топографического плана г. Перми масштаба 1:25000 был рассчитан ряд показателей (энергия рельефа, густота речной сети, суммарный коэффициент, а также показатели овражности территории) и выполнено районирование г. Перми по степени эрозионной опасности. В пределах города выделены зоны с наибольшей степенью развития эрозионных процессов. Обобщающим итогом этих исследований стало районирование территории г. Перми по степени пораженности опасными ЭГП.

Расчет и комплексный анализ количественных показателей опасных ЭГП в сочетании с техногенной нагрузкой были проведены с целью выявления наиболее пораженных зон г. Перми, выбора и обоснования мероприятий по дальнейшему изучению ЭГП и предотвращению их негативных последствий.

Основной задачей дальнейших исследований являются регулярные наблюдения за интенсивностью развития опасных ЭГП во времени с целью составления прогноза, оценки опасности и устойчивости территорий к их воздействию. Другой немаловажной задачей является дальнейшее изучение факторов, влияющих на интенсивность развития ЭГП, взаимодействие и изменение во времени, а также разработка критериев их оценки.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Полигоны твердых бытовых отходов - природоохранные сооружения//Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях: Тез. докл. межд. конф. Пермь, 1995. С.24-25.

2. Димухаметов Д.М., Димухаметов М.Ш. Провальные явления в автодорожных покрытиях/УМоделирование геологических систем и процессов: Мат. per. конф. Пермь, 1996. С.292-293.

3. Димухаметов Д.М., Костарев В.П., Димухаметов М.Ш. Просадочные грунты города Кунгура//Моделирование геологических систем и процессов: Мат. per. конф. Пермь, 1996. С.294-296.

4. Димухаметов М.Ш., Гайнанов Ш.Х., Димухаметов Д.М., Рейхардт Ю.В. К оценке инженерно-геологических и гидрогеологических условий правобережья реки Мулянки в микрорайоне «Парковый»//Моделирование геологических систем и процессов: Мат. per. конф. Пермь, 1996. С.191-192.

5. Димухаметов Д.М. О причине подтопления территории Пермской гра-допромышленной агломерации//проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях - Варна - Пермь, 97: Мат. Болг.-Рос. науч. конф. мол. уч., аспир. и студ. Варна; Пермь, 1997. т.1. С. 38-39.

6. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Общие требование к инженерно-геологическому изучению слабых грунтов//Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат. per. конф. Пермь, 1997. С.236-237.

7. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Исследование физико-механических свойств и состава торфов Камской долины в естественном залегании//Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охрана окружающей среды: Мат. межд. научн.-практ. конф. Пермь, 1997. С.76-77.

8. Димухаметов Д.М., Димухаметов М.Щ., Быков В.Н., Булдаков Б.А. Активизация овражной эрозии при эксплуатации нефте- и газопроЕо-дов//Двенадцатое межвуз. координац. совещ. по пробл. эрозион., русловых и устьевых процессов: кр. сообщ. Пермь, 1997. С. 49-50.

9. Димухаметов Д.М., Осовецкий Б.М. Техногенные отложения и их влияние на геологическую среду Пермской градопромышленной агломера-ции//Зкологик: проолемы к пути решения: Тез. докл. V межвуз. конф, студ. и аспир. 1997 г. Пермь, 1997. С. 40-41.

10. Димухаметов Д.М., Осовецкий Б.М. Влияние техногенных факторов на динамику суффозионных процессов в пределах Пермской градопромышленной агломерации//Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях: Мат. межд. конф. студ. и мол. уч. Пермь, 1997. С.45.

11. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Исследование физико-механических свойств и состава торфов Камской долины в естественном залегании//Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охрана окружающей среды: Мат. межд. научн.-практ. конф. Пермь, 1997. С.76-77.

12. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Методы инженерной подготовки заторфованных территорий под строительство//Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат. per. конф. Пермь, 1997. С.241-243.

13. Димухаметов Д.М., Осовецкий Б.М. Опасные геологические процессы на берегах рек г.Кунгура//Экология: проблемы и пути решения: Тез. докл. IV межвузов, конф. студ., аспир. и мол. ученых. Пермь, 1998. С.41-43.

14. Димухаметов Д.М. Особенности суффозионно - просадочных процессов на территории г.Перми//Экология города: Мат. per. науч.-техн. конф. Пермь, 1998. С.50-51.

15. Димухаметов Д.М. О количественной характеристике расчлененности рельефа территории города Перми//Проблемы геологии Пермского Урала и Приуралья: Мат. per. науч. конф. Пермь, 1998. С. 138-139.

Подписано в печать Т*. ов. оо. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл.печ.л. .Тираж 100экз.Заказ 2^О.

614600, г.Пермь, ул.Букирева, 15. Типография Пермского университета.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Димухаметов, Денис Марселевич

Введение.

Глава 1. Физико-географический очерк и геологическое строение территории г.Перми

1.1. Климат.

1.2. Рельеф и геоморфология.

1.3. Гидрография.

1.4. Стратиграфия и литология пород.

1.5. Тектоническое строение территории.

1.6. Гидрогеология.

Глава 2. Экзогенные геологические процессы на территории г.Перми

2.1. Основные принципы систематизации экзогенных геологических процессов.

2.2. Особенности развития экзогенных геологических процессов на территориях города и их систематика.

2.3. Общая характеристика экзогенных процессов на территории г .Перми.

2.4. Суффозионные процессы на территории левобережья г.Перми

2.4.1. Общая характеристика суффозионных процессов.

2.4.2. Особенности возникновения и развития поверхностных суффозионных деформаций на территории г.Перми.

2.4.3. Природные и техногенные факторы развития суффозионных процессов на территории г.Перми.

2.5. Процессы подтопления

2.5.1. Процессы подтопления территорий городских агломераций.

2.5.2. Особенности процессов подтопления территории г.Перми.

2.6. Эрозионные процессы

2.6.1. Основные факторы формирования рельефа.

2.6.2. Особенности формирования рельефа на территории г. Перми.

2.6.3. Характеристика показателей эрозионного рельефа.

Глава 3. Районирование территории г.Перми по степени развития опасных геологических процессов

3.1. Принципы районирования территории по интенсивности проявлений опасных ЭГП.

3.2. Районирование территории г.Перми по степени развития суф-фозионных процессов.

3.3. Районирование территории г.Перми по степени подтопляемо

3.4. Районирование территории г.Перми по степени эрозионной опасности.

3.5. Районирование территории г.Перми по суммарной активности опасных геологических процессов.

Глава 4. Роль техногенной нагрузки в активности экзогенных геологических процессов на территории г.Перми

4.1. Краткая история развития Пермской ГПА и роста техногенной нагрузки на геологическую среду.

4.2. Техногенная нагрузка на геологическую среду г.Перми.

4.3. Количественные показатели техногенной нагрузки на территорию г. Перми.

4.4. Связь техногенной нагрузки на территорию с развитием опасных геологических процессов.

4.5. Мероприятия по локализации и снижению техногенной нагрузки на геологическую среду г. Перми.

Глава 5. Мероприятия по предотвращению и ликвидации нега тивных тенденций в развитии опасных геологических процес сов

5.1. Проблемы изучения геологической среды городов с целью нейтрализации негативных процессов.

5.2. Мероприятия по предотвращению, локализации и устранению последствий развития суффозии.

5.3. Мероприятия по изучению и предотвращению процессов подтопления

5.4. Мероприятия по защите территорий от воздействия эрозионных процессов.

5.5. Комплексные мероприятия по изучению и охране геологической среды.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Опасные геологические процессы на левобережной территории г. Перми"

Актуальность темы. Современный этап развития общества характеризуется значительными темпами и масштабами преобразования природной среды. Рост плотности и этажности застройки на территориях городов влечет за собой ряд негативных последствий, одним из которых является повышение риска возникновения аварий и катастроф в связи с развитием опасных геологических процессов. Экзогенные геологические процессы (ЭГП) и явления на территории городов проявляются повсеместно и способны привести к непоправимым последствиям. Немаловажным аспектом является активизация наиболее опасных из них под действием техногенных факторов.

Проблема изучения особенностей развития ЭГП на территориях городов в настоящее время стоит наиболее остро, о чем свидетельствует большое количество публикаций, затрагивающих данную тематику. При многообразии подходов и путей решения подобных проблем, очевидна необходимость оценки состояния геологической среды городов и интенсивности развития опасных ЭГП. С этим связаны проблемы их районирования и составления долгосрочных прогнозов. Подобная система мероприятий позволит разработать схемы защиты территорий городов от негативного влияния геологических процессов и создать условия для рационального использования природной среды городов. На территории г. Перми такие экзогенные процессы, как суффозионные, эрозионные, подтопление, заболачивание и др., получили широкое развитие и местами представляют серьезную опасность для жизнедеятельности населения .

Цель и задачи работы. Основной целью работы является анализ особенностей развития опасных экзогенных геологических процессов (суффозия, подтопление, эрозия) на территории левобережной части г. Перми. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выделение основных природных и техногенных факторов, влияющих на интенсивность развития экзогенных процессов;

- районирование левобережной территории г. Перми по степени развития отдельных ЭГП (эрозионных, суффозионных, подтопления) ;

- оценка интенсивности развития потенциально опасных ЭГП на основе количественных показателей;

- оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зоны города и рассмотрение ее роли в активизации потенциально опасных ЭГП;

- разработка рекомендаций по изучению и устранению негативных последствий воздействия ЭГП.

Защищаемые положения:

Первое. Суффозия и подтопление являются потенциально опасными геологическими процессами, активно проявляющимися на левобережной территории г. Перми, и имеют отчетливо выраженный природно-техногенный характер. Их активизации способствуют такие техногенные факторы, как строительство, прокладка водонесущих магистралей, наличие старых рудников по разработке медистых песчаников и др.

Второе. Приуроченность территории города к долине крупного водотока - р.Каме - и наличие многочисленных ее притоков являются причиной широкого развития эрозионных процессов, определяющими факторами которых являются климатические особенности, гидрогеологический режим, неотектоника, геоморфология и др.

Третье. Неоднородность территории левобережья г. Перми по степени развития потенциально опасных экзогенных процессов выявлена с учетом количественных показателей развития суффозии, подтопления и эрозии.

Четвертое. Важнейшим фактором, определяющим специфику проявления ЭГП на левобережной жилой территории г. Перми, является техногенная нагрузка, количественная оценка которой произведена с учетом показателей плотности застройки и коэффициента застроенности.

Научная новизна работы: рассчитаны количественные показатели, характеризующие условия и особенности развития эрозионных процессов на территории г. Перми (энергии рельефа, густоты речной сети, коэффициента плотности и густоты овражно-балочной сети, коэффициента суммарной расчлененности); построены схемы изолиний указанных показателей (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории г. Перми по степени эрозионной опасности; изучены особенности развития суффозионных процессов с учетом показателя плотности суффозионных деформаций, проведен анализ пораженности ими территории г. Перми по результатам маршрутного обследования городских районов; составлена схема распространения суффозионных деформаций (в масштабе 1:25000) и проведено районирование территории города по интенсивности их развития; выполнена оценка пораженности территории г. Перми процессами подтопления на основе карты подтопляемости городских территорий (масштаб 1:25000), составленной ВерхнеКамТИСИЗом (1985 г.), с применением количественного показателя, предложенного автором диссертации; проведено районирование территории города по степени подтопляемости; проведена оценка техногенной нагрузки на территорию жилой зоны г. Перми с применением показателей плотности застройки (домов/км2) и коэффициента застроенности (площадь домов/км2) ; проведено районирование территории г. Перми по степени техногенной нагрузки; выполнено районирование территории г. Перми по степени развития опасных геологических процессов с использованием суммарного балла, отражающего интенсивность эрозионных процессов, суффозии, подтопления, и с учетом показателей техногенной нагрузки; рекомендована система дальнейших исследований опасных геологических процессов на территории г. Перми.

Практическая ценность работы. Проведенный анализ и построение схем позволяют более полно учитывать специфику развития опасных ЭГП и влияние на них техногенных факторов. Кроме того, материалы работы могут применяться при разработке региональных схем защиты территории от ЭГП, архитектурно-планировочных мероприятиях и оценке общего экологического состояния города в связи с техногенной нагрузкой.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основу диссертации составили результаты исследований, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора за время учебы в аспирантуре (1995-1998 гг.) и работе на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ (с 1998 г. по настоящее время).

Личный вклад автора заключается: в выборе направлений исследований и методов решения поставленных задач; в выборе и расчете количественных показателей для оценки интенсивности развития наиболее ущербообразующих ЭГП на территории г. Перми; в обработке рассчитанных показателей и построении схем районирования территории г. Перми по степени развития опасных ЭГП (суффозионных, эрозионных и подтопления); в расчете показателей техногенной нагрузки и проведении районирования территории г. Перми по этим показателям; в проведении полевых исследований на территории жилой части г. Перми и обобщении материалов ранее проведенных работ.

Автор выражает искреннюю признательность руководителю диссертационной работы доктору геолого-минералогических наук, профессору Борису Михайловичу Осовецкому, а также сотрудникам кафедры инженерной геологии и охраны недр, особенно профессору Дублянскому Виктору Николаевичу и доценту Каченову Валерию Ивановичу за консультационную и моральную поддержку.

Методика и объемы исследований. Изучение особенностей процессов суффозии и оценка степени ее развития проводились на основе результатов маршрутного обследования территории г. Перми (описано более 500 деформаций). Расчет показателей, характеризующих процессы эрозии, подтопления и техногенную нагрузку, проводился по картографическому материалу в масштабе 1:25000. При обработке полученных показателей, построении схем районирования и трехмерных моделей была использована компьютерная программа «Surfer». Количество определений для каждого показателя - 500. По всем предложенным показателям построены схемы изолиний в масштабе 1:25000 и трехмерные модели изменения их значений. Районирование территории г. Перми по степени развития суффозии, подтопления, эрозии, интенсивности развития ЭГП и техногенной нагрузки проведено на основе суммарной балльной оценки показателей.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований особенностей развития опасных геологических процессов на территории г. Перми и Пермской области опубликованы в материалах 15 научно-практических конференций (в том числе международных), где были обсуждены основные положения работы. Всего опубликовано 18 работ. В 1997 - 1999 гг. автор принимал участие в выполнении региональной программы Минобразования РФ «Западный Урал: актуальные проблемы научно-технического развития и экологическая безопасность». В 1997 г. по заданию Комитета по водному хозяйству Пермской области автор принимал участие в обследовании берегов рек Сылвы, Ирени, Шаквы на территории г. Кунгура с целью изучения их пораженности эрозионными процессами и оползнями, а также оценки состояния противопаводковой защиты. Часть материалов исследований была использована при проведении лекционных и практических занятий в рамках педагогической работы на кафедре инженерной геологии и охраны недр ПГУ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из 5 глав, введения, заключения, содержит 190 страниц текста, б таблиц, 32 рисунок, 1 приложение, 105 наименований литературы.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Димухаметов, Денис Марселевич

Заключение

При выполнении работы основное внимание было уделено оценке степени развития опасных геологических процессов на территории левобережной части г. Перми. В процессе работы произведен расчет ряда количественных показателей и оценка городских территорий в связи с интенсивностью развития некоторых опасных ЭГП. Выбор изучаемых геологических процессов обусловлен их опасностью для функционирования городских систем, а также критерием их площадной распространенности на территории г. Перми. Расчет показателей пораженно-сти территорий суффозионными процессами и выявление особенностей развития процесса производился на основе материалов маршрутных наблюдений, проводившихся с 1990 по 1999 годы. Маршрутные исследования, кроме того, позволили изучить специфику развития суффозионных процессов разных типов на территории г. Перми, в связи с чем можно сделать вывод о том, что основную опасность для функционирования городских сооружений создает провалообразование на автодорогах (при негативном влиянии водокоммуникационных систем) и в цокольной части домов, расположенных в зонах влияния старых горных выработок. Анализ пространственного распространения и размеров поверхностных форм позволяет сделать вывод о значительной пораженности городских территорий суффозионными процессами, причем наиболее опасными в этом отношении являются центральные густонаселенные районы.

Процессы подтопления охватывают 4 0% городских территорий. Предварительный анализ факторов, влияющих на увеличение площади подтопляемых участков (особенно на территориях высоких, относительно ровных террас р.Камы) и общее увеличение уровня грунтовых вод, указывает на тенденцию дальнейшего развития процесса в г. Перми. Это связано, в первую очередь, с усилением интенсивности воздействия на геологическую среду техногенного фактора.

Эрозионные процессы на территории города развиты достаточно широко. На основе топографического плана г. Перми масштаба 1:25000 был рассчитан ряд показателей эрозионного рельефа (энергия рельефа, густота речной сети, суммарный коэффициент а также показатели овражности территории). Анализ схем изолиний данных показателей и экспертная оценка городской территории позволили провести районирование г. Перми по степени эрозионной опасности. В пределах городских территорий выделены зоны с наибольшей степенью активности эрозионных процессов. В пределах густо застроенной части города наиболее активно эрозионные процессы протекают в долинах многочисленных притоков р.Камы, густая сеть которых создает условия высокой горизонтальной и вертикальной расчлененности рельефа. Наибольшая степень вертикальной расчлененности рельефа характерна для долины р.Васильевки, протекающей в пределах Лобановского вала. Кроме того, относительно высокая степень горизонтальной и вертикальной расчлененности отмечается и в центральных районах города. Более подробно особенности эрозионных процессов на территории г. Перми описаны в главах 2 и

Обобщающим итогом этих исследований стало районирование территории г. Перми по степени активности опасных ЭГП.

Расчет и комплексный анализ количественных показателей опасных ЭГП в сочетании с техногенной нагрузкой были проведены с целью выявления наиболее пораженных зон г. Перми, а также выбора и обоснования мероприятий по дальнейшему их изучению и предотвращению. Основной задачей дальнейших исследований являются регулярные наблюдения за интенсивностью развития опасных ЭГП во времени с целью составления прогноза, оценки опасности и устойчивости территорий к их воздействию. Другой немаловажной задачей исследований является дальнейшее изучение факторов влияния на интенсивность развития ЭГП, их взаимодействие, изменение во времени, а также разработка критериев их оценки.

Результаты изучения развития опасных геологических процессов на территории г. Перми, их особенностей и влияния на них природных и техногенных факторов позволяют сделать следующие выводы.

1) Большая часть территории города подвергается интенсивному воздействию опасных геологических процессов.

2) Наибольшую опасность для функционирования городских систем создают процессы подтопления и суффозии, которые активно развиваются под действием техногенных факторов.

3) Наиболее подвержены воздействию опасных геологических процессов центральные части города, особенно здания и сооруженияния.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Димухаметов, Денис Марселевич, Пермь

1. Акпарисова Г. В. Картирование антропогенных изменений геологической среды города//Инженерная геология Западного Урала: Тез. докл. Пермь, 1982. С.6-8.

2. Алексеева O.JI. Влияние рельефа на проявление эрозии//0бластная отчетная научная конференция: Тез.докл. Секции геолого-минералогических наук. Пермь, 1980. С. 49.

3. Алексеева О.Л. Суммарная расчлененность рельефа Пермской области/ /Физико-географические основы развития и размещения производительных сил Нечерноземного Урала. Пермь, 1982. С. 54-63.

4. Алексеева О.Л. Роль тектоники в развитии овражной эрозии Пермской области//Минеральные ресурсы Западного Урала и их народнохозяйственное значение: Тез.докл. науч.-техн. совещ. Пермь, 1983. 4.2. С. 9-10.

5. Алексеева О.Л., Вайдин В.Г., Бурцев Ю.Г. Основные факторы овра-гообразования Пермской области//Достижения молодых ученых в области геологии, геофизики,географии: Тез.докл. науч.-техн. конф. Пермь, 1983. С.15-16.

6. Алексеевнина М.С., Преснова Е.В. Экологическое состояние малых рек, протекающих по территории г.Перми//Экология города: Мат. per. науч.-техн. конф. Пермь, 1998. С.50-51.

7. Арзуманян А.П. О роли литологии в развитии малых линейных форм эрозии//Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях. М.: Изд-во МГУ, 1976.

8. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1971. 376 с.

9. Арманд Д.Л. Классификация эрозионных форм и процес-сов//Вопросы методики почвенно-эрозионного картирования. М., 1972. 376 с.

10. Архидьяконских Ю.В. Моделирование процессов суффозии и гидроразрыва гидрогеосферы Пермь, 1983. 88 с.

11. Башенина Н.В. Формирование современного рельефа Земной поверхности. М.: Высшая школа, 1967, 388 с.

12. Башенина Н.В. Формирование современного рельефа Земной поверхности. М.: Мысль, 1971. 376 с.

13. Быков В.Н. Экологический аспект экспансии урбанизации/Экология города: Мат. per. науч.-техн. конф. Пермь, 1998. С. 30-32.

14. Введенская Н.В. Террасы Камы и ее притоков в районе города Перми//Научн.тр./Перм. Политехи. Ин-т.-1962.-Сб.12, №1. С.85-99.

15. Введенская Н.В., Болонкин П.Ф., Голубева П.П., Спирин Л.Н. Древние долины и аллювиальные отложения в среднем течении Камы/ /Учен. зап. Перм. ун-та. 1967. №170. С.104-130.

16. Гаев А.Я., Нарижная В.Е., Забылин М.Н. и др.Экологические основы строительного производства. Свердловск, Изд-во Ур. ун-та, 1990. 180с.

17. Горецкий Г. И. Аллювий великих антропогенных прарек Русской равнины. Прареки Камского бассейна. М.: Наука, 1964. 415 с.

18. Горшков С. П. Экзодинамические процессы освоения территорий -М.: Недра, 1982. 205 с.

19. Двинских С.А., Бельтюков Г.В. Возможности использования системного подхода в изучении географических пространственно-временных образований. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1992. 246 с.

20. Двинских С.А., Бажукова Н.В., Кондратьева М.А. Методический подход к характеристике экологический обстановки городских территорий/ /Экология города: Матер. регион. науч.-техн. конф. Пермь, 1998. С 49-50.

21. Денисов Н.Я., Вилло А. Свойства слабых глинистых грунтов, их природа и методы оценки//Мат. Всесоюзн. совещ. по строительству на слабых водонасыщенных глинистых грунтах. Таллин, 1965. С. 2130 .

22. Димухаметов Д.М. Провальные явления в автодорожных покрытиях // моделирование геологических систем и процессов: мат. per. конф. Пермь, 1996. С. 292-293.

23. Димухаметов Д.М., Костарев В.П., Димухаметов М.Ш. Просадочные грунты города Кунгура // Моделирование геологических систем и процессов: Мат. per. конф. Пермь, 1996. С.294-296.

24. Димухаметов Д.М., Осовецкий Б.М. Техногенные отложения и их влияние на геоэкологическую среду Пермской градопромышленной агломерации // Экология: проблемы и пути решения: тез. докл. V межвуз. конф. студ. и аспир. 1997 Пермь, 1997. С.40-41.

25. Димухаметов Д.М., Димухаметов М.Ш. Об экологической ситуации Лысьвенского промузла // Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охрана окружающей среды: Мат. межд. научн.-практ. конф. Пермь, 1997. С. 173-174.

26. Димухаметов Д.М., Осовецкий Б.М. Опасные геологические процессы на берегах рек г.Кунгура // Экология: проблемы и пути решения: тез. докл. IV межвузов, конф. студ., аспир. и мол. ученых. Пермь, 1998. С.41-43.

27. Димухаметов Д.М. Особенности суффозионно просадочных процессов на территории г.Перми // Экология города: Мат. per. науч. -техн. конф. Пермь, 1998. С. 50-51.

28. Димухаметов Д.М. О количественной характеристике расчлененности рельефа территории г.Перми // Проблемы геологии Пермского Урала и Приуралья: Мат. per. науч. конф. Пермь, 1998. С.138-139.

29. Димухаметов М.Ш., Шорина Т.Я. Опыт полевых исследований прочностных и деформационных свойств слабых грунтов//Эффективность новых методов инженерно-геологических изысканий: Тез. докл. науч.-техн. семинара. Пермь, 1976. С.17-19.

30. Димухаметов М.Ш., Костарев В. П. Техногенный грунт на склонах ненадежное основание//Инженерно-геологические изыскания в регионе в пределах распространения специфических грунтов. Свердловск, 1991. С.6-7.

31. Димухаметов М.Ш., Бушин К.Б. Суффозионные процессы на территории г.Перми // Современные проблемы геологии Западного Урала: Тез. докл. науч. конф. Пермь, 1993. С.146.

32. Димухаметов М.Ш., Костарев В.П. Об изучении опасных геологических "процессов в г.Перми // Экологическая безопасность агломераций Западного Урала: Тез. докл. семинара. Пермь, 1993. С. 2223 .

33. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Полигоны твердых бытовых отходов природоохранные сооружения // Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях: тез. докл. межд. конф. Пермь, 1995. С.24-25.

34. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Методы инженерной подготовки заторфованных территорий под строительство // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат. per. конф. Пермь, 1997. С.241-243.

35. Димухаметов М.Ш., Димухаметов Д.М. Общие требование к инженерно-геологическому изучению слабых грунтов // Геология и полезные ископаемые Западного Урала: Мат. per. конф. Пермь, 1997. С.236-237.

36. Добровольский Г.В., Гришина JI.A. Охрана почв: Учебник. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1985. 224 с.

37. Жаворонкова O.A. Улучшение водоснабжения Орджоникидзевского района города Перми за счет использования вод аллювиальных отложений левобережной поймы р.Камы//Сб. науч. тр./Перм. политех, ин-т. 1961. №8. С.103-116.

38. Закоптелов В.Е. Роль суффозии при инженерно-геологических изысканиях на территориях крупных промышленных городов // Инженерная геология Западного Урала: Тез. докл. Пермь, 1982. С.71-72 .

39. Закоптелов В.Е. Общие закономерности развития суффозии и ее влияние на инженерно-геологические условия территории // Эффективные методы инженерно-геологических исследований Урала: тез. докл. семинара. Пермь, 1986.

40. Золотарев Г.С. Инженерная геодинамика.-М.: Изд-во МГУ, 1983.-328с.

41. Катаев В.Н. Суффозионные деформации в зоне влияния городского канализационного коллектора//Экология города: Мат. per. науч.-техн. конф. Пермь, 1998. С.71-74.

42. Коноплянцев A.A., Ковалевский B.C., Семенов С.М. Естественный режим подземных вод и его закономерности.- М.:Госгеолтехиздат, 1963. 231с.

43. Косов Б.Ф., Константинова Г.С., Дьяченко И.С. Оценка овражной опасности территории по коэффициенту протяженности и плотности оврагов//Оценка и картирование эрозионно-опасных и дефляционно-опасных земель.-М.: Изд. МГУ, 1973. с.85-88.

44. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш., Галяутдинов С.Г., Попировал

45. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш., Шорина Г.Я. К характеристике гидрогеологических условий Пермского метро // Проблемы гидрогеологии Урала. Свердловск, 1983. 4.2. С.33-35.

46. Костарев В.П., Малахова Т.Е. О подтопляемости г.Перми // Инженерно-геологические исследования и оценка техногенного подтопления в Уральском регионе. Свердловск, 198 6. С.36-37.

47. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш. Просадочные грунты Пермского левобережья//Инженерно-геологические исследования в Уральском регионе и вопросы охраны и рационального использования геологической среды: Тез. докл. сем. Свердловск, 1987. С.28-29.

48. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш. На очереди геоэкологические изыскания//Геологические исследования и охрана окружающей среды на Западном Урале: Тез. докл. науч.-техн. конф. Пермь, 1991. С.51-52.

49. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш., Костарев И.В. Гидрогеологические исследования и опасные геологические процессы/ /Человеческие измерения в региональном развитии: Тез. между-нар. симпоз. Биробиджан, 1993. 4.2. С.69-71.

50. Костарев В.П., Димухаметов М.Ш., Максимович Н.Г. К использованию показателей глубинной эрозии в оценке гидрогеологических условий строительства // Инженерная география: Инж.-геоморфол. аспекты: Тез докл. Межгос. конф. Вологда, 1993. 4.1. С.39-40.

51. Котлов Ф.В. Антропогенные геологические рельефообразующие процессы и явления // Современные экзогенные процессы рельефооб-разования. М.: Наука, 1977. С.37-47.

52. Кутепов В.М., Махорин В.И., Чалов P.C. и др. Роль техногенеза при экзогеодинамике // Опасные экзогенные процессы. М. 1999. С.129-151.

53. Ласточкина А.Н. Учет экзогенных факторов при морфологических построениях и морфоструктурном анализе//Морфоструктурные методы изучения тектоники закрытых- платформенных нефтегазоносных областей: Л.: Недра, 1968. С.29-43.

54. Ласточкина А.Н. Морфодинамический анализ. Л.:Недра, 1987. 245с.

55. Ласточкина А.Н. Рельеф Земной поверхности//Принципы и методы статической геоморфологии Л.: Недра, 1991. 339с.

56. Лебедев Г.В. Некоторые вопросы геологического строения территории г.Перми и ее окрестностей//Моделирование геологических систем и процессов: Мат. per. конф. Пермь, С.21-23.

57. Лидов В.П., Николаевская Е.М. Опыт изучения закономерностей процессов оврагообразования количественными методами//Вопросы эрозии и стока. М.: Изд-во МГУ, 1962. С.165-180.

58. Ломтадзе В. Д. Инженерная геология: инженерная геодинамика. Л.: Недра, 1977. 479с.

59. Лунев B.C. К вопросу морфологии долины р.Камы и ее притоков в пределах Пермской области//Доклады Пятого Всесоюзного совещания по вопросам географии и охраны природы Урала. Пермь. 1959, С.1-5 .

60. Лунев Б.С. Террасы средней Камы и их картирова-ние//Геоморфология и новейшая тектоника Волго-Уральской области и Южного Урала. Уфа, 1960, С.199-203.

61. Лунев B.C. Дифференциация осадков в современном аллювии. Пермь, 1967. 333с.

62. Лунев. Б.С., Наумова О.Б. Строение камских террас//Аллювий. Межвузовский сборник научных трудов. Пермь, 1992, С.3-12.

63. Макаров В.И., Алешин А.С., Гридин В.И. и др. Мониторинг экзогенных геологических процессов//Опасные экзогенные процессы. М. 1999. С.152-192.

64. Максимович Г.А. Происхождение аккумулятивного комплекса речных террас//Докл. АН СССР. 1941. Т.30, №6. С.515-518.

65. Максимович Г.А. Опыт геоморфологического районирования Пермской области//Зап. Перм. отд. Геогр. о-ва СССР.-1960.-Вып.1.-с.5-23.

66. Михайлов Г.К. О химическом составе дождевых вод и снега//Хим. География и гидрогеохимия. 1964. Вып.3(4). С.19-24.

67. Неганов В.М., Родионовский В.И., Зотеев М.С. Геологическое строение Пермского Прикамья по данным геолого-геофизических исследований/ /Геофизика. Специальный выпуск. 2000. С.11-32.

68. Осипов В.И. Геоэкология междисциплинарная наука об экологических проблемах геосфер//Геоэкология. 1993. №1. С.4-18.

69. Печеркин И.А. Геодинамика побережий камских водохранилищ. 4.1: Инженерно-геологические условия. Пермь, 1966. 198с.

70. Печеркин И.А. Геодинамика побережий камских водохранилищ. ч.2: Геологические процессы. Пермь, 1969. 308с.

71. Печеркин И.А., Каченов В.И., Печеркин А.И. К вопросу прогнозирования роста оврагов (на примере водохранилищ) //Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях. М.: Изд-во МГУ, 1976. С.332-333.

72. Рагозин A.JI., Пырченко В. А., Слинко О. В. Опасные природно-техногенные процессы и региональные аспекты рационального природопользования/ /Проблемы экологии в инженерных изысканиях. М. , ПНИИИС, 1990. С.46-51.

73. Рагозин A.JI. Оценка и картографирование опасности и риска от природных и техногенных процессов (методика и принципы) //Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М., 1993. Вып.5. С.4-21.

74. Рагозин A.JI. Опасность природных и техногенных процессов и риск их проявления//Проект М., 1993, Вып5. С.204-205.

75. Рагозин A.JI. Основные положения теории опасных геологических процессов и рисков//III междунар. конф. «Новые идеи в науках о земле»: Тез. докл. М., 1997, т.4. С.115.

76. Симонов Ю.Т., Кружалин В. И. Инженерная геоморфоло-гия//Основания для инженерной оценки рельефа. М. : Изд-во МГУ, 1989. 97с.

77. Софроницкий П. А. Восточная часть Русской платформы; Преду-ральский краевой прогиб; Западно-Уральская внешняя зона складча-тости//Геология СССР. М.:Недра, 1969, Т.XII, ч.1, кн.2. С.29-43.

78. Сунцев A.C., Леонова-Вендеровская З.А., Денисов М.И., Черткова И.И. Структурная геология и геологическое картирование. Геологическое строение района г. Перми. Пермь, 2000. 104с.

79. Терехин A.C. Пермь'. Очерк архитектуры. Пермь, 1980. 119с.

80. Уткин P.E. Экологические проблемы Перми. Пермь.: Изд-во ЭСКОРТ, 1999. 221с.-18498. Шеко. А.И., Аникеев A.B., Гулакян К.А. и др. Прогноз и моделирование экзогенных процессов//Опасные экзогенные процессы. М. 1999. С.194-229.

81. Шеко А.И., Каякин В.В. Оценка опасности и риска//Опасные экзогенные процессы. М. 1999. С.232-250.

82. Шеко А.И., Круподеров B.C., Тимофеев Д.А. Общие представления об экзогенных геологических процессах//Опасные экзогенные процессы. М. 1999. С.49-85.

83. Шимановский JT.A., Шимановская И.А. Пресные подземные воды Пермской области. Пермь: Пермск. Кн. Изд-во, 1973. 197с.

84. Шкляев A.C., Балков В.А. Климат Пермской области. Пермь: Пермск. Кн. изд., 1963. 191с.1. Фондовая литература

85. Отчет об инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях на Нижене-Курьинском варианте площадки проектируемого города Краснокамск: Отчет о НИР /Трест горгеосъемка.; Руководитель А.М.Спасский., №50. Москва, 1940.

86. Отчет по гидрогеологической съемке. М 1:200000, лист 0-40-XV: Отчет о НИР/Геологоразведочный трест,; Руководитель В.И.Мош-ковский. N'3266. Пермь, 1965.