Материалы изысканий свидетельствуют о сложности гидрогеологического разреза и изменчивости режима подземных вод, обуславливающих геодинамические процессы и значительное увлажнение грунтов практически на всей территории города.
В связи с глубоким эрозионным вырезом р. Туры (до 30 м), происходит интенсивная разгрузка подземных вод многочисленными естественными дренами, где проявляются оползневые и обвально-осыпные процессы.
На территории города развиты овраги в стадии затухания эрозионных процессов и овраги динамического равновесия, но наличие рыхлых отложений и аварийное состояние водонесущих коммуникаций может быть причиной активации старых и развития новых оврагов техногенной природы.
При обследовании оврагов установлено развитие таких процессов, как обрушение и осыпание бортов, встречаются и оползневые деформации. Повсеместно наблюдается заболачивание оврагов, их зарастание.
Повсеместно распространена засыпка возникающих склоновых деформаций строительными отходами. Эффективность этих мер низка, так как материал неоднороден по составу и засыпка производится бессистемно.
Строительство гаражей с выполаживанием склонов, террасированием и укреплением дают хорошие результаты, но город теряет уникальную возможность заложить ландшафтные парки с несравненным экологическим эффектом.
Русловой процесс на р. Туре в районе г. Тюмени развивается по типу свободного меандрирования. В пределах городской застройки русло представлено излучиной, вершина которой упирается в правобережную часть четвертой надпойменной террасы долины Туры. В основании склона этой террасы узкой полосой вдоль реки протянулись отложения поймы, которые главным образом и подмываются. В ряде случаев естественная картина строения склона изменена антропогенными факторами: сбросом мусора, отеканием сточных вод, накопившимся за многие десятилетия культурным слоем различной мощности.
Левый берег целиком представлен поймой, которая в многоводные годы затапливается. На поверхности левобережной поймы на незастроенных территориях сохранились озера, болота и старичные понижения, растянувшиеся вдоль существовавшего в прошлом древнего русла р. Туры.
Подмыв и обрушение береговых склонов происходит фактически ежегодно во время спада уровней половодья. Продукты размыва уносятся потоком вниз по течению за пределы излучины.
Поданным наблюдений и расчетов, скорость отступания бровки правого берега р. Туры в районе исторического центра г. Тюмени оценивается в среднем 1 м в год. В отдельные годы эта скорость изменяется от 0,1 -0,2 до 2 м в год и более. Отступание бровки берега на данном участке, происходящее под влиянием паводковых вод, иногда осложняется активизацией оползневых процессов на склонах четвертой надпойменной террасы.
На левом пойменном берегу отступание бровки происходит с большей интенсивностью, чем на правом берегу. Средняя скорость отступания бровки там оценивается величиной порядка 2 м в год (крайние значения — 0,2 и 3,8 м/год).
Существенное влияние на величину отступания бровки берега оказывает амплитуда колебания уровня паводковых вод и продолжительность спада уровней.
Общее прогнозное отступание бровки за 25-летний период составляет: 44 м на правом берегу в районе исторического центра г. Тюмени и 95 м на левом берегу в заречной части.
Рекомендуется берега р. Туры в пределах городской застройки укреплять сооружениями капитального типа с предварительной планировкой склонов.
Значительная часть территории города находится в постоянно подтопленном или сезонно подтопленном состоянии. Исследования показали, что около 80% городской территории относится к этой категории.
Подготовлена классификация факторов и источников подтопления, где проанализированы причины подтопления по естественным и техногенным (строительным) факторам.
Естественные факторы и источники подтопления территории города можно отнести к четырем группам: климатическим, геоморфологическим, гидрологическим и геологическим.
В группе климатических факторов выделены факторы по способу воздействия на грунты и грунтовые воды.
Глубокое сезонное промерзание грунтов в холодные зимы ведет к криогенному подпору первого от поверхности водоносного горизонта и к размыву подземных коммуникаций. Весеннее снеготаяние после суровых зим при сформировавшемся за зиму мощном слое сезонного промерзания является причиной высоких паводков при бурном снеготаянии. А так как на большей территории города снег не убирается и отсутствует ливневая канализация, то это приводит к затоплению подвалов, технических подполий, формированию весенних верховодок, участков затопления в пониженных частях рельефа. В период весенних паводков активизируются процессы овражной эрозии по существующей сети малых водотоков (р. Тюменка, ручей в Гилевской роще и др.).
В годы высоких паводков наблюдается высокое стояние уровня грунтовых вод в течение всего послепаводкового периода, что ведет к сезонному подтоплению всей территории города.
В период паводков активизируются оползневые процессы, что объясняется подмывом и размывом высокого берега р. Туры, подрезкой береговых уступов, гидростатическим давлением грунтовых вод и снижением прогнозных свойств грунтов в процессе обводнения.
К климатическому фактору относится и избыточное увлажнение поверхности в период обильных осенних дождей. При отсутствии ливневой канализации на большей части территории города и организованного поверхностного стока образуются верховодки на суглинистых грунтах, вода заливает подполья и подвалы. В это же время активизируются оползневые, суффозионные и эрозионные процессы.
К гидрологическому фактору подтопления относятся весенние паводки р. Тура. В весенний период происходит подъем уровня во всех наблюдательных скважинах, расположенных на территории города.
Геоморфологический фактор — плоский, слаборасчлененный рельеф, малые уклоны поверхности приводят к формированию верховодок в депрессиях рельефа, инфильтрации атмосферных осадков в фильтрационные окна, сложенные песчаными грунтами, что является причиной подъема уровня грунтовых вод.
Классификация факторов, источников и последствий естественного подтопления территорий г. Тюмени
Факторы подтопления Источники подтопления Последствия подтопления и его масштабы
1. Климатические
Глубокое сезонное промерзание грунтов в холодные зимы (криогенный фактор) Грунтовые воды первого от поверхности водоносного горизонта, залегающие на глубине 2-3 м Подъем уровня грунтовых вод под действием криогенного напора, обусловленного глубоким сезонным промерзанием грунтов. Затопление подвалов, технических подполий, подземных коммуникаций. Разрыв коммуникаций и утечка сточных вод. Зимой 1978-1979 гг. наблюдались многочисленные аварии подземных коммуникаций, затопление подвалов горячей водой, нарушение водо- и электроснабжения.
Весеннее снеготаяние после суровых зим при глубоком промерзании грунтов Талые воды, скапливающиеся на криогенном водоупоре Затопление подвалов, технических подполий там, где снег не убирается и отсутствует ливневая канализация (на территории одноэтажной застройки в заречной части города). Овражная эрозия, оползневые процессы (весна 1979 г.)
Избыточное увлажнение поверхности в осенний период (сентябрь-октябрь) Атмосферные осадки (осенние затяжные дожди) Подъем уровня грунтовых вод. Образование верховодок на глинистых грунтах. Затопление подвалов, технических подполий. Осенью 1982 г. дождь и мокрый снег вызвали катастрофическое затопление подвалов и технических подполий зданий. Активизировались оползни на правом берегу р. Туры от сельхозакадемии до ул. 25 лет Октября.
2. Гидрологические
Весенние паводки р. Туры Паводковые воды. Грунтовые воды Затопление пойменных участков в западной части города. Подъем уровня грунтовых вод на участках I, II, III надпойменных террас на территории города. Весной 1979 г. наблюдался максимальный паводок за последние 80 лет. Катастрофическое затопление заречной части города. Сооружение дамб, земляных валов; выселение жителей из затопленных домов. Затопление подвалов и технических подполий на правобережной части города. Активизация оползневых процессов на высоком правом берегу. Усиление эрозийной деятельности ручьев и водостоков.
3. Геологические
Наличие в разрезе лессовидных пылеватых суглинков, глинистых грунтов, являющихся местным водоупором, и песчаных разностей грунтов, которые являются фильтрационными окнами и коллекторами грунтовых вод Атмосферные осадки. Воды, фильтрующиеся из очагов скопления поверхностных вод. Воды, поступающие их подземных коммуникаций в результате утечек из водопроводной и канализационной сети. Грунтовые воды первого от поверхности горизонта, залегающего на глубине 2-4 м. Верховодка на глинистых слабопроницаемых грунтах. Водоносные горизонты на песчаных грунтах. В городском центре сформировался ряд озер на бывших песчаных карьерах: водоупором служат суглинки. В песчаных грунтах формируются водоносные горизонты и линзы грунтовых вод
Классификация факторов, источников и последствий строительного подтопления территорий г. Тюмени
Причины подтопления Факторы подтопления Источники подтопления Результаты и последствия строительного подтопления, его масштабы
Изменение режима поверхностных вод Снятие почвенно-растительного покрова при строительстве Атмосферные осадки и грунтовые воды Усиление инфильтрации в песчаных грунтах, подъем уровня грунтовых вод. Скопление верховодок на глинистых грунтах
Устройство насыпей, дамб, отвалов Атмосферные осадки и грунтовые воды Барражный эффект насыпей. Повышение уровня грунтовых вод. Подтопление территорий вдоль насыпей железной дороги в восточной части города. Заболачивание
Уничтожение естественных дрен в ходе инженерной подготовки территории Атмосферные осадки Нарушение поверхностного стока. Подъем уровня грунтовых вод. Увеличение влажности грунтов зоны аэрации. Снижение несущей способности грунтов
Отработка котлованов под нулевой цикл строительства Атмосферные осадки Скопление поверхностных вод на маловодопроницаемых грунтах в днищах котлованов. Снижение несущей способности грунтов оснований
Устройство водоемов, прудов Грунтовые воды и атмосферные осадки Подпор уровня грунтовых вод. Искусственные водоемы на местах бывших карьеров по ул. 50 лет ВЛКСМ. Зона подтопления в сфере влияния водоемов. Подтопление подвалов, технических подполий
Изменение температурного режима Понижение температуры грунтов в зимний период под асфальтовыми покрытиями дорог при удалении снежного покрова Грунтовые воды первого от поверхности водоносного горизонта, залегающего на глубине 2-3 м Увеличение глубины сезонного промерзания. Подъем уровня грунтовых вод под действием криогенного подпора. Подъем уровня грунтовых вод. Затопление подвалов, пучение глинистых грунтов. Деформация полотнищ автодорог
Повышение температуры грунтовых вод в зоне влияния тепловыделяющих предприятий (ТЭЦ, котельные и т.д.) Грунтовые воды Инфильтрация атмосферных осадков зимой при отсутствии слоя сезонного промерзания. Зимой подъем уровня грунтовых вод в районе Тюменской ТЭЦ. Выщелачивание грунтов, коррозия оснований фундаментов
Изменение условного режима грунтовых вод Полив огородов и садов на территории одноэтажной застройки Инфильтрующиеся воды дополнительного увлажнения. Сезонное подтопление в летний период Подъем уровня грунтовых вод в летний период. Заболачивание посевных площадей в заречной части города
Засорение ливнестоков, неэффективная работа и отсутствие дренажной системы Инфильтрация поверхностных вод Подъем уровня грунтовых вод в период дождей. Затопление подвалов, технических подполий. Коррозия фундаментов и подземных конструкций зданий и сооружений
Утечка сточных вод из подземных коммуникаций Сточные воды Подъем уровня грунтовых вод. Создание формирования куполов и зон подтопления. Загрязнение территории сточными водами. Формирование антисанитарных зон в городе (район шк. №33). Изменение химического состава вод
Поверхностный сброс сточных вод промышленными предприятиями Сточные воды Изменение теплового режима. Подъем уровня грунтовых вод. Изменение химического состава вод. Формирование зон химического загрязнения. Заболачивание (сточные воды мясокомбината)
Барражный эффект свайных оснований Грунтовые воды Нарушение естественного гидродинамического режима горизонтальной фильтрации подземных вод. Формирование локальных куполов подтопления
Изменение химического состава подземных вод Увеличение суммарной минерализации, агрессивности органических веществ в подземных водах, химически активных вредных компонентов Грунтовые и поверхностные воды (верховодки), сточные воды промышленных предприятий Засоление, кольматация, выщелачивание грунтов. Коррозия заглубленных конструкций зданий и сооружений, подземных коммуникаций
Изменение водного режима грунтов зоны аэрации Увеличение влажности грунтов зоны изоляции Грунтовые воды Снижение прочностных и деформационных характеристик грунтов
Конденсация влаги в грунтах обратных засыпок и планировочных подсыпок Оборудование просадочных форм в грунтах и планировочных подсыпок
Конденсация влаги под зданиями и покрытиями