Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. История исследований района г. Тюмени и состояние вопроса 7
Глава 2. Геологическое строение и инженерно-геологические условия 18
2.1. Геологическое строение 20
2.2. Инженерно-геологические условия 30
2.2.1. Инженерно-геологическое состояние правого берега р. Туры на территории города Тюмени 30
2.2.2. Физико-механические свойства грунтов 31
2.2.3. Физико-геологические процессы 40
2.2.4. Инженерно-геологическое районирование 56
Глава 3. Эколого-гидрогеологические условия территории города Тюмени 62
3.1. Климат района г. Тюмени 62
3.2. Гидрологическая характеристика долины р. Туры 69
3.3. Гидрогеологические условия
3.3.1. Основные водоносные горизонты 87
3.3.2. Гидрогеологические параметры водоносных горизонтов 91
3.3.3. Уровенный режим подземных вод 100
3.3.4. Особенности химического состава грунтовых вод 104
3.4. Современное состояние экосистемы вода - грунты в г. Тюмени 110
3.5. Экологические последствия урбанизации района города Тюмени 115
Глава 4. Гидрогеологическое обоснование мероприятий по берегоукреплению реки Туры 127
4.1. Общая характеристика берегового склона реки Туры 127
4.2. Прогноз устойчивости склона
4.2.1. Выбор методов расчета 130
4.2.2. Выбор расчетных показателей 131
4.2.3. Расчет по методу многослойного откоса 133
4.2.4. Расчет по методу ВНИМИ (V схема) 135
4.2.5. Расчет по IX схеме ВНИМИ 136
4.2.6. Устойчивость пылеватых водонасыщенных песков 138
4.2.7. Устойчивость водонасыщенных откосов 141
4.2.8. Расчет ширины призмы оползания 141
4.2.9. Расчет суффозионной устойчивости грунтов 142
4.2.10. Аппроксимация Н.И. Голованова решения В.В. Соколовского 143
4.2.11. Расчет устойчивости оползневого склона по методу Г.М. Шахунянца 146
4.2.12. Совмещенный расчет методом Соколовского В.В. и Шахунянца Г.М 147
4.3. Обеспечение устойчивости горных склонов 148
4.4. Рекомендации по перехвату подземных вод верхнего водоносного горизонта 155
4.5. Рекомендации по берегоукреплению и благоустройству склона 159
Заключение 162
Список литературы 165
- Инженерно-геологическое состояние правого берега р. Туры на территории города Тюмени
- Основные водоносные горизонты
- Выбор методов расчета
- Расчет устойчивости оползневого склона по методу Г.М. Шахунянца
Введение к работе
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, экологические противоречия, настоятельно требующие разрешения, которое возможно только путем разработки и соблюдения научно обоснованных индивидуальных режимов использования, восстановления и охраны природных комплексов рек.
Современное состояние правого берега р. Туры в г. Тюмени 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 работы. Основная цель работы заключается в монографическом обобщении материалов по гидрогеологическим условиям г. Тюмени, в связи с выработкой рекомендаций и мероприятий по берегоукреплению р. Туры.
Основные 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 пс берегоукреплениюреки Туры;
Оценка существующих методов прогноза устойчивости берегового склона
Выработка мероприятий по перехвату подземных вод верхних водоносных горизонтов;
Разработка рекомендаций по берегоукреплению и благоустройству склона р. Туры.
Фактический материал и личный вклад. В основу диссертации положены материалы, собранные в фондах ЗапСибПНИИИС (Пуляев, 1988 г.), ТКГРЭ, ТОО «АКВА», ООО «Прогноз», КПИК «Тайга». 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 гидрогеологии и инженерной геологии проводилась комплексная гидрогеологическая и .инженерно-геологическая съемка правого берега р. Туры в масштабе 1 : 25 000. Лично автором отобраны и проведены в лаборатории кафедры 50 химических анализов грунтовых вод, более 20 монолитов, 50 проб нарушенной
структуры и 15 монолит - колец. В результате проведенных исследований автором были произведены расчеты по многим методам, описанным в данной работе: по методу Соколовского В.В.; по методу Шахунянца Г.М.; совмещенный расчет Соколовского и Шахунянца; расчет предельного равиоустойчивого контура откоса без учета воды и с учетом воды; расчет оползневого давления в отдельных точках оползневого массива в случае, когда имеется естественная поверхность скольжения оползня (без воды); расчет оползневого давления в отдельных точках массива в случае, когда в массиве присутствует фильтрационное давление напорных вод; произведено проектирование вертикальной планировки поверхности оползня до устойчивого состояния.
Научная новизна. Впервые для города Тюмени систематизирован фактический материал, полученный за многолетний период существования и изучения данной проблемы. Произведены многочисленные расчеты, выработаны рекомендации и мероприятия по берегоукреплению и благоустройству правого берега реки Туры на территории города Тюмени.
Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие разработки:
1. Оценка гидрогеологических условий и экологической ситуации
урбанизированной территории г. Тюмени.
2. Главным фактором берегоразрушения р. Туры является
деятельность подземных вод.
3. Комплекс мероприятий по берегоукреплению р. Туры. '
Практическая значимость. Полученные результаты могут широко
использоваться для проведения многоцелевых экологических и инженерно-защитных работ на территории города. Выявленные закономерности гидрогеологическою строения использованы при анализе гидрогеологических и инженерно-геологических условий для некоторых
мелких объектов при подготовке заключений об условиях их эксплуатации.-
Апробация работы. 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».
' Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав и заключения, списка литературы из 59 наименований. Она изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 56 таблиц.
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, заслуженного деятеля науки и техники РФ 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.
Инженерно-геологическое состояние правого берега р. Туры на территории города Тюмени
В 1957 году московской организацией Гипрокоммунстрой в процессе гзысканий впервые были рассмотрены подземные воды участка до глубины 30 детров. Исследования тогда проводились для Городищенского Лога. В езультате была построена инженерно-геологическая карта масштаба 1:500, (ыявлены «старые» оползни и новые, построены разрезы для самых юблагоприятных участков.
В 1969 году Новосибирским отделением Гипроречтранса под ерегоукрепительные работы была проведена тахеометрическая съемка.
В 1970 году организацией «Гипрокоммундортранс» исследовала участок ;троительства набережной правого берега р. Туры.
Были пробурены скважины в русле реки, а также на самом склоне р.Туры і по ним построены геологические разрезы. Было дано описание геологического строения участка, двух водоносных горизонтов подземных вод, выделено 7 шженерно-геологических элементов и охарактеризованы их физико-деханические свойства, а также были выполнены расчистки, оценены сбросы ытовых и канализационных вод на склон правого берега р. Туры, оценены іебитьі родников, выходящие на бечевник и склон правого берега р. Туры, юдсчитан суммарный дебит (6,73 л/сек или 581,47 м /сут).
В 1974 году ТКГРЭ Главтюменьгеологии провела тахеометрическую :ъемку на этом же участке, что и Новосибирское отделение Гипроречтранса в 969 г.
С 1974 года сотрудниками ЗапСибНИГНИ были начаты стационарные режимные) наблюдения за скоростью развития процессов на береговом склоне ). Туры, выявление природы физико-геологических явлений для проведения тиболее эффективных противооползневых мероприятий (Базанов и др., 1975 г).
Главтюменьгеология, начиная с 1974 г., проводит работы на участках іаблюдений за экзогенными геологическими процессами. Пишутся отчеты по ізучению экзогенно-геологических процессов в районе г. Тюмени, іредставляющие собой анализ ежегодных материалов инженерно-геологических і гидрогеологических исследований, проводимых на стационарных участках ізучения режима экзогенно-геологических процессов. Цель этих работ: іакопление ежегодной информации о развитии экзогенно-геологических гроцессов, прогноз их дальнейшего развития и воздействие на народнохозяйственные объекты и разработка эффективных защитных мероприятий. В іроцессе изучения режима и динамики современных геологических процессов 5ыли выполнены следующие работы: 1) инженерно-геологическое обследование ерритории города Тюмени; 2) инженерно-гидрологические работы; 3) хшографо- геодезические работы.
Инженерно-геологическое обследование территории постов заключалось в еологическом описании наиболее крупных обнажений, особое внимание оделялось формам рельефа, свидетельствующим об активном развитии еформаций грунтов; устанавливались причины, вызвавшие образование данных юрм рельефа; описывалась гидрогеологическая и гидрологическая обстановка; ІЬІЯВЛЄНИЄ зданий и сооружений, находящихся в зоне воздействия экзогенно-еологических процессов.
Инженерно-гидрологические работы заключались в промерах глубин, в тборе донных отложений, в измерении скоростей и направлений течения воды.
В 1988 году ЗапСибПНИИИСом проводились инженерно-геологические и опогеодезические изыскания на береговом склоне р. Туры по заказу института "ипроТюменьнефтегаза. Специалисты этого института считают, что правый ерег р. Туры является оползневым.
В состав их входили топо-геодезические работы, инженерно-еологическая и инженерно-гидрогеологическая съемка берегового склона р. Гуры, бурение, опробование и лабораторные испытания грунтов, полевые пытные работы; при камеральной обработке данных по физико-механическим :войствам грунтов и выделению инженерно-геологических элементов, )бработке данных статического зондирования и геофизических работ іспользовалась ЭВМ - «НАИРИ 3-1». Методика проведения инженерно еологических изысканий осуществлялась в соответствии с требованиями ""ОСТов, нормативных и методических документов.
Были выявлены условия, при наличии которых происходит развитие кзогенных процессов, проведено инженерно-геологическое районирование -ерритории г. Тюмени; сделан прогноз устойчивости склона. (Пуляев, 1989).
В 1993-94 годах Гусейнов А.Н. (зав. отделом строительной экологии и іегионального мониторинга, Москва), Лысова Г.В. (зав. лабораторией ТСХИ), Іанфилова Л.А. (доцент ТСХИ) и Уварова И.И. (инженер I категории) провели іаучно исследовательскую работу по теме: «Оценить степень и характер агрязнения снежного покрова, почв и растительности под воздействием ТЭЦ-1 і ТЭЦ-2. Цель работы: выявление территориальной дифференциации юдержания химических элементов и веществ-загрязнителей в снежном покрове : учетом метеорологических и архитектурно-градостроительных особенностей -ерритории, прослеживание их путей миграции и концентрации. Вокруг ТЭЦ-1 и "ЭЦ-2 были отобраны пробы снега по 8 направлениям по каждой ТЭЦ. В іезультате проведенных исследований была описана эколого-геохимическая Остановка вокруг ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, и их влияние на экологию города.
В1995 году ТОО «АКВА» проводило изыскания на правом берегу р. Туры і районе улиц Кирова и Челюскинцев, в районе новой жилой застройки; -опографическая съемка масштаба 1: 500. Изучались физико-механические войства грунтов, характеристики подземных вод, мерзлотные свойства грунтов. 5 результате был сделан следующий вывод: разрушение берега происходит из-за азмыва подошвы склона рекой, выветривания склона, в результате чего [роисходит его выполаживание.
Основные водоносные горизонты
Из физико-геологических процессов по долинам рек чаще всего (стречаются подмыв берегов и оползни. Подмывающая деятельность рек іаиболее интенсивно проявляется в период паводков и приводит к обрушению ерегов и разрушению находящихся поблизости сооружений. В г. Тюмени на аких участках расположены гражданские, промышленные и коммунально-жладские сооружения.
На основании результатов дешифрирования аэрофотоснимков ряд ісследователей (О.С. Мартынов и др.) полагают, что излучина р. Туры и ;вязанные с ее наличием процессы и явления (разрушение берега, подтопление и ф.), предопределены тектоническими и неотектоническими особенностями -ерритории, в частности наличием разломов на территории города.
Исследуемая территория расположена вблизи уступа эрозионной террасы. Івляясь правым берегом реки, она постепенно разрушается с севера в юответствии с законами протекания руслового процесса, а также законами іьіветривания и естественного выполаживания склонов.
Русловой процесс р. Туры в районе г. Тюмени происходит, в основном, по ипу ограниченного меандрирования, при котором плановые деформации русла сражаются в сползании вниз по течению излучин и огибаемых ими пойменных іассивов без существенного изменения их плановых очертаний и продольного ірофиля дна.
Сползания излучин происходит в результате размыва пойменных массивов ; верховой их стороны и намыва низовой этих массивов. Таким образом, юдмываемыми оказываются нижние участки вогнутых берегов, а намываемыми верхние участки выпуклых берегов излучин.
Расположенные примерно на перегибах русла перекаты в межень снижают :вои отметки и восстанавливают их в первую половину половодья (размыв іачинается в начале спада). Деформации в пойме сводятся к постепенному результате отложения наилка. Іаряду с явлениями намыва наблюдаются и размывы поверхности поймы.
Угол разворота излучины, на выходе из которой расположен мост по ул. Іелюскинцев составляет ареая- 197. Ширина русла Вбр = 260 м (по бровкам).
Тип руслового процесса, по которому идет развитие излучин, близок к івободному меандрированию, однако в чистом виде таковым не являются. Для шх более характерно не дальнейшее искривление и развитие как это бывает при івободном меандрировании, а сползание вниз по течению без существенного іальнейшего изменения очертаний в плане.
Следует отметить, что стабилизирующее действие на русловой процесс жазывают мостовые переходы, сооруженные в черте города, причальные ;тенки, железнодорожные ветки, проложенные по берегу и конечно :пециальные берегоукрепительные сооружения.
Фактически в настоящее время смещение русла в плане в укрепленной оне мостов остановлено и происходит выполаживание того, что было подмыто )екой ранее. Вблизи уреза, в зоне взаимодействия с речной водой преобладают фоцессы вымывания, растворения, смыва, разрушения от волнения, особенно от удов. Скорость отступления бровки берега составляет в среднем порядка 0,5 - 1 і/год.
Деятельность грунтовых вод является одной из основных причин іерегоразрушения. Зонами активного развития экзогенно-геологических іроцессов являются прирусловые участки, овраги и их водосборные площади. 1а данной территории развиваются, преимущественно, такие экзогенно-еологические (ЭГП) процессы, как речная и овражная эрозия, различные :клоновые процессы и процессы подтопления И заболачивания.
Результаты наблюдений за развитием гравитационных процессов на ;клоне р. Туры по данным кафедры гидрогеологии и инженерной геологии и ІапСибГШИИИСа приведены в табл. 2.13. Интенсивность проявления того или шого процесса в 1993 году приведена в табл. 2.14.
Основные факторы инженерно-геологических условий (состав, состояние і возраст грунтов, характер их водообильности, условия залегания, места іроявления гравитационных и других процессов) отображены на инженерно-еологических картах, построенных по прибрежной части реки Туры.
Выбор методов расчета
Скорости течения реки Туры измеряются в створе водопоста в связи с оценкой расходов воды. Наибольшая скорость 2,43 м/сек была зарегистрирована в 1979 году под мостом по ул. Мельникайте. Чаще всего максимальная скорость течения воды в весеннее половодье достигает 1,4 -1,6 м/сек. Максимальная средняя скорость равна 1,0 м/сек. На рис. 3.9 изображены графики зависимости средней максимальной скорости течения воды от уровня в створе водопоста. С целью уточнения источника питания реки Туры было проведено расчленение гидрографа за 1987 год по схеме Б.В. Полякова (рис. 3.10), в результате было получено в нулевом приближении следующее распределение стока реки Туры по источникам питания: - снеговое питание - 59,8% - дождевое питание - 12,9% - отдача поймы - 7,4% - изъятие стока на ледообразование - 0,5% - глубокое подземное питание - 11,3% - грунтовое питание -8,1%) ( в 1979 г. - 19,4%). Температура воды р. Туры в общих чертах согласуется с годовым ходом температуры воздуха, но колебания температуры воды происходят более плавно и несколько отстают от времени.
Средняя наибольшая температура воды летнего периода равна 24,4С. Наибольшая измеренная 12.07.1974 года достигла 27,6С. Максимум наблюдается в среднем 19.07.
Первые ледовые образования на реке Туре в г. Тюмени появляются вскоре после перехода температуры воздуха через 0С в виде заберегов, шуги, сала, охватывая период с 15.10 по 6.12 при средней дате появления 31.10.
Ледостав устанавливается в начале ноября при крайних значениях 19.10 -6.12. Средняя продолжительность ледостава 162 дня (130 - 192). Н, см над «О» графика
Начало весеннего ледохода отмечалось в период с первой половины апреля по первую половину мая. Чаще всего ледоход начинается во второй половине апреля. Продолжительность его может быть от 1 до 25 дней, в среднем составляет 8 дней. Ледоход может пройти как при меженных уровнях, так и при уровнях, близких к максимальным.
При первых подвижках ледяные поля имеют 100 и более метров в поперечнике. Толщина льда в период ледохода уменьшается по сравнению с предвесенней на 20 - 30%. В среднем в течение зимы толщина льда в районе города Тюмени нарастает от 0 до 62 см. Максимальная наблюденная составила 91 см. В теплые зимы максимальная толщина льда может не превышать 30 см. Данные по ледовому режиму реки Туры по многолетним наблюдениям приведены в табл. 3.16.
Как уже отмечалось выше, в городе достаточно много естественных и искусственных водных объектов (малые реки, озера, Тарманский озерно-болотный массив, городские болота, пруды, котлованы и т.п.). Однако отсутствует полная паспортизация этих водных объектов и, естественно, их гидрологическое описание. Нет полноценных гидрологических характеристик и по реке Пышме. Не исследован вопрос и поверхностного стока в пределах Тюменской городской территории. Приближенную оценку средней величины коэффициента поверхностного стока а на застроенной территории можно получить из выражения (Рекомендации по оценке поверхностного стока, 1984): а = 0,6 (ILi Fi)/(SFi) где L; - коэффициент поверхностного стока с площади F; (таблица 3.17). При полном отсутствии данных о площадях и характере покрытий значение а выбирают в зависимости от типа застройки из таблицы 3.18 (Рекомендации по оценке поверхностного стока, 1984). Таблица Ледостава 163 192 1940-1941 130 1961-1962 Всего ледовых явлений 173 201 1897-1898 1611913-14,1961-68 Плохо изучен и химический состав речных вод, изменение его в течение года. Судить о некоторых физико-химических показателях качества природной воды поверхностных источников можно только лишь по единичным и случайным анализам, проводимым на территории города для совершенно других исследований. Таблица 3.17 Коэффициенты поверхностного стока для различных видов поверхности городских территорий Вид поверхности Коэффициент поверхностного стока Кровли и асфальтобетонные покрытия дорог 0,95 Брусчатые мостовые и черные щебеночные покрытия дорог 0,6 Булыжные мостовые 0,45 Щебеночные покрытия, не обработанные вяжущими материалами 0,4 Гравийно - садово-парковые дорожки 0,3 Грунтовые поверхности (спланированные) 0,2 Газоны од Грунтовые поверхности (не спланированные) 0,0 Таблица 3.18 Коэффициенты поверхностного стока в зависимости от вида городской территории - времени года Территория Зимне-весенний период Летне-осенний период Среднегодовые значения Старая коммунальная застройка 0,28 0,25 0,26 Коммунальная многоэтажная застройка 0,28 0,24 0,25 Индивидуальная застройка 0,22 0,05 0,09 Зона бульваров 0,64 0,0 0,18 Весь город 0,34 од 0,16 Тюменским центром Международной Академии наук экологии и безопасности при Тюменском государственном университете, в частности О.В. Смирновым, Л.Ф. Смирновой, В. А. Лютиковой, проводились исследования по интенсификации очистки природных вод реагентами. В результате исследований были выявлены сезонные колебания содержания некоторых компонентов. Например, в р. Туре в 1994 - 1995 гг. с октября по март-апрель концентрация натрия увеличивается с 16 примерно до 34мг/л, калия с 4 до 24 мг/л, кальция с 7 до 19 мг/л, а к маю их содержание снижается до 6-7 мг/л.
Концентрация общего железа в р. Туре имеет два пика - около 3,0-4,0 в октябре и 2,0-2,5 в апреле-мае при среднем значении 1,44-2,17 мг/л (табл.3.19).
Удельная электрическая проводимость и прозрачность воды р.Туры за период наблюдения с октября 1994 по май 1995 г. - 0,13мСм/см и 70% соответственно плавно увеличивается к февралю-началу апреля до 0,49мСм/см и 96%, снижаясь к началу мая до исходных значений, и снова увеличиваются к лету. Содержание суммы гидрофобных компонентов (мг/л) в воде р. Туры при среднем значении 2,1 имеет разброс от 1,05 в апреле до 13,3 в марте, диапазон изменения смол - от 0,011 в марте до 0,112 в октябре при среднем значении 0,03, аренов - 0,48-8,51 в апреле-марте соответственно при среднем значении 1,14. В таблице 3.19 приведены некоторые физико-химические показатели качества вод реки Туры в сравнении с качеством вод рек Фонтанки и Невы (О.В. Смирнов, 1998 г).
Расчет устойчивости оползневого склона по методу Г.М. Шахунянца
Отличительной чертой г. Тюмени является отсутствие четкой границы между жилой, промышленной и коммунально-складской зонами, поэтому взаимодействие естественных и искусственных факторов формирования химического состава грунтовых вод здесь довольно сложное.
Грунтовые воды, распространенные на территории г. Тюмени, в основном, пресные, иногда слабо солоноватые, без цвета и запаха, прозрачные. Активная реакция воды изменяется от слабокислой до щелочной. Концентрация ионов водорода (рН) колеблется от 5,5 до 7,8. Химический состав вод гидрокарбонатный - кальциевый - магниевый. На участках со слабой циркуляцией встречаются воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые и хлоридные кальциево-магниевые. Минерализация вод изменяется от 0,1-0,3 доЗ и более г/л. Общая жесткость воды колеблется в пределах 4,6 - 7,5 мг-экв/л, временная жесткость отсутствует или не превышает 2,2 мг-экв/л.
Грунтовые воды города испытывают гидрохимические изменения в следующих направлениях: а) повышение минерализации (преобладающий процесс); б) понижение минерализации подземных вод (под влиянием инфильтрации пресных вод из водоемов, утечек из водопроводов); в) увеличение пестроты ионного состава подземных вод; г) бактериологическое загрязнение; д) химическое загрязнение токсичными и вредными соединениями; е) повышение агрессивности грунтовых вод (в связи с увеличением С02, S04, Mg, понижением рН и др.).
В качестве антропогенных агентов загрязнения выступают: загрязнение атмосферы, поверхностных водоемов, снежного покрова, почв, грунтов, накопление отходов производства и быта, сброс промышленных и хозяйственно-бытовых стоков, утечки из канализации, засыпка свалочным материалом рек, ручьев, оврагов, балок и др. Медленные темпы утилизации отходов и совершенствование технологии очистки сточных вод, применение повышенных доз удобрений и т.п. вызвали значительный рост загрязнения в первую очередь грунтовых вод.
На промышленных предприятиях сточные воды образуются в результате использования воды в технологическом процессе. В г. Тюмени на крупных предприятиях количество используемой воды в производственных и бытовых целях достаточно велико. В результате образуется большое количество сточных вод, степень загрязнения которых зависит от вида перерабатываемого сырья и добавочных продуктов.
Анализ имеющихся данных показал, что по химическому составу и содержанию вредных примесей стоки промышленных предприятий весьма разнообразны и связаны с характером технологического процесса предприятия.
Существенную роль в загрязнении грунтовых вод играет замедленный водообмен, чему способствует уничтожение естественных дрен и непредвиденные изменения уровенного режима в условиях застройки. Такое «самоподтопление» застраиваемых территорий приводит к изменению минерализации воды и ее загрязнению.
Сезонные изменения химического состава грунтовых вод в пределах города также происходит иначе, чем в естественных условиях. В условиях нарушенного режима грунтовых вод наименьшая минерализация наблюдается зимой, а наибольшая - весной и летом.
Бактериальное загрязнение является составной частью общего загрязнения грунтовых вод, вызываемого фекалиями, коммунальными сточными водами, отходами жилых помещений, предприятий общественного питания и торговли, отходами после чистки городских территорий и др. К характерным компонентам коммунальных сточных вод относятся азот, аммоний, органические кислоты, хлориды, фосфор и др. На участках частного домовладения в грунтовых водах обнаружено достаточно большое количество ионов SO4, NH4. Большая часть городской территории характеризуется относительно небольшой минерализацией подземных вод, не превышающей 1 г/л.
Анализ полученных данных показывает, что в целом за последние 10 лет произошло увеличение в грунтовых водах ионов НСОз, SO4, О, также различных загрязняющих веществ. Однако при анализе результатов химического состава грунтовых вод замечены, в основном, сезонные изменения химического состава этих вод.
Гидрохимический режим в районе г. Тюмени по общесолевому составу близок к естественному. Однако, хозяйственная деятельность накладывает свой отпечаток на качество подземных вод, что выражается в привносе ряда загрязняющих компонентов. Это особенно заметно на участках с небольшой мощностью зоны аэрации, где подземные воды обладают наименьшей защищенностью (в центральной и южной частях города).
Одним из основных показателей, ухудшающих качество подземных вод, являются азотистые соединения, из которых чаще всего встречаются азот аммиака и нитрат-ионы.
Нитраты на территории города встречаются в грунтовых водах глубокого и неглубокого залегания, но содержание их в пределах ГОСТа (2,91-13,0 мг/дм ). Анализ графиков за многолетний период показал, что появление нитратов в пробах эпизодическое, без какой-либо временной закономерности (рис. 3.14). Наибольшие их концентрации фиксировались в 1984-85 годах, а также 1991, 1993, 1995 годах. Нитриты также встречены в подземных водах и не превышают норм ГОСТа (см. рис. 3.14).
Аммиак обнаруживается во всех пробах (2,21-10,5 мг/дм ), во всех скважинах левобережной части города и в некоторых районах правобережной части (район хладокомбината, ул. Московский тракт, район дома Обороны). Увеличение концентраций ионов аммония в подземных водах отмечаются в последние годы и в естественных условиях.
Повышенные количества аммония в подземных водах свидетельствует о наличии органического загрязнения, т.к. аммоний образуется, главным образом, при процессах бактериального разложения органических веществ. Как известно, в обычных условиях ион аммония крайне неустойчив и в какие-то моменты времени в верхних зонах земной коры в присутствии свободного кислорода под влиянием бактерий (нитрификаторов), аммоний переходит в другие соединения азота. Этим, по-видимому, объясняется разновременность появления или отсутствия аммиака в подземных водах (Посохов, 1975).
Фенолы в подземных водах содержатся в количествах от 0,002 до 0,02 мг/дм3, т.е. почти во всех случаях очень близки к нормативным значениям или даже выше их (см. рис. 3.14). Встречаемость фенолов по площади и во времени не имеет какой-либо закономерности, появление их в водах носит эпизодический характер. Вопрос о природе фенолов сложен и малоизучен. Предполагается, что происхождение их естественное и образуются они за счет процессов минерализации органических веществ. Эпизодичность их появления может быть связана с тем, что фенолы являются промежуточным продуктом образования гумусовых веществ (Посохов, 1975).