Формирование техногенного режима подземных вод
Питание грунтовых вод в естественных условиях происходит, в основном, за счет атмосферных осадков, выпадающих в холодные периоды года. Влияние атмосферных осадков, выпадающих в теплое время года, незначительно в связи с преобладанием величины испарения в водном балансе. Многолетние колебания уровня грунтовых вод в естественных условиях повторяют колебания атмосферных осадков с задержкой на один год. Известно, что сезонные колебания уровня грунтовых вод в естественных условиях уменьшаются с глубиной. На глубинах 15-20 м они слабо выражены и многолетние колебания не превышают 1-2 м. На начало строительства ж/м "Тополь-1, 2, 3" в 70-х годах водоносный горизонт на водоразделе отсутствовал, а на других участках формировался на глубине 19-25 м и почти на поверхности земли в балках, где грунтовые воды разгружались.
Отметим ряд особенностей формирования уровенной поверхности грунтовых вод в нарушенных условиях. План расположения скважин, где проводились разновременные замеры уровня подземных вод. Подъем уровня подземных вод по данным изысканий разных лет происходил неравномерно. В связи с этим направление фильтрации несколько изменялось во времени при сохранении общего движения в сторону балок. Наибольший подъем уровня подземных вод характерен для периода 1980-1990 гг., когда основное строительство объектов было уже завершено. Скорость подъема уровня составила 0,95-2,25 м/год в центральной части ж/м "Тополь-2,3". Между ул. Паникахи и ул. Тополиной в этот период сформировался купол подземных вод. Увеличение скорости подъема уровня подземных вод во времени свидетельствует о росте величины инфильтрационного питания. Количество осадков в этот период составляет 359-627 мм/год, преимущественно 462-581 мм/год. На июнь 1989-1991 гг. уровень грунтовых вод по сравнению с естественными условиями повысился на 13-18 м. С 1989-1991 гг. до 1997 г. по данным режимных наблюдений Новомосковской ГРЭ динамика подъема уровня сохраняется. По состоянию на период 1997-1998 гг. уровень грунтовых вод залегает на глубине 11 м вдоль Запорожского шоссе; 3,9-6,8 м – на территории ж/м "Тополь-3"; 3,1-8,9 м – на территории ж/м "Тополь-2"; 3,5-11 м – на склоне б. Встречной.
Повышению уровня подземных вод способствовало строительство высотных зданий со значительным водопотреблением и утечками из подземных водонесущих коммуникаций. Естественная разгрузка подземного потока затруднена вследствие засыпки отрогов балки Встречной для обустройства ул. Паникахи и строительства домов, гаражей и прокладки Евпаторийского путепровода, разделяющего жилые массивы "Тополь-1" и "Тополь-2".
Неупорядоченный сток поверхностных вод, отсутствие дернового покрова, вырубка деревьев и подрезка склонов привели к тому, что на их поверхности образовались промоины V-образной формы длиной до 50м, шириной до 3 м, отмечено образование вторичных оврагов в придонной части, заболачивание.
В 1989 году южнее детского комбината №356 и жилых домов № 20 и 22 была зафиксирована бровка отрыва фронтального оползня, который начал развиваться в нижней более крутой части склона б. Встречной. Бровка отрыва имела дугообразную форму длиной 300-350 м, трещина отрыва – ширину 0,2-0,5 м и глубину до 0,8 м. Смещение по вертикали на отдельных участках достигало 0,3 м и было зафиксировано городским противооползневым управлением.
Непосредственно на склоне балки, вблизи жилого дома № 29 и спортплощадки школы, были расположены канализационный и ливневый коллекторы диаметром 600 мм, проложенные под стадионом и двором школы № 99, в результате чего на склоне образовалась глубокая эрозионная промоина под углом 70º.
В 1997 году на данной территории произошел техногенный оползень вследствие чего были полностью разрушены жилой дом № 22, школа № 99 и частично – детские комбинаты № 320 и № 356. В плане оползень имел грушевидную форму с расширенной верхней частью шириной 100-130 м и более узкой нижней частью на выходе в балку до 40 м. Длина оползня составила 280 м, высота стенки отрыва в голове оползня достигала 11 м. В нижней части стенок отрыва просачивались подземные воды.
Нарушение почвенно-растительного слоя, рытье траншей и уступов, засыпка отрогов и подрезка склона при строительстве гаражей привели к развитию площадной и линейной эрозии, суффозионных явлений, оврагообразованию. Также для развития неблагоприятных геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических процессов существуют природные предпосылки. Территория расположена в пределах межбалочного водораздела, сложенного лессовыми, легко розмокаемыми грунтами большой мощности (до 35-40 м), которые по своей несущей способности относятся к категории слабых грунтов, характеризуются чередованием водопроницаемых и водоупорных слоев и залегают на региональном водоупоре нижнечетвертичных и неогеновых глин, что в условиях нарушенного водообмена способствует развитию процесса подтопления.
В естественных условиях до застройки массива уровень грунтовых вод формировался на глубинах 19-23 м, а на июнь 1997 г. положение уровенной поверхности зафиксировано на глубине 4-6 м. Необходимо отметить особенности формирования уровенного режима грунтовых вод во времени по данным наиболее информативных скважин.
Скважина 141 (абс. отм. 142,6 м) расположена около водовода в 20-ти метрах от дома (ж/м "Тополь-1"). Наблюдения с 1985 по 1997 гг. велись с перерывами. В начале наблюдений уровень залегал на глубине 12,5 м (абс.отм. 130 м), на конец 1995 г. глубина до уровня составляла 5,7 м. Относительная стабилизация уровенной поверхности зафиксирована в 1987, 1990, 1991 и 1993 гг., наибольший подъем уровня в 1995 г. – 2 м.
Рис. 2.4 Динамика формирования уровенного режима грунтовых вод (скважина 141)
Скважина 8 (абс. отм. 144,2 м) находится около водовода, вблизи дома. За период наблюдений 1990-1995 гг. уровень подземных вод поднялся на 2,5 м. По данным инженерно-геологических изысканий в 1973 г. уровень зафиксирован на глубине 22,5 м (абс. отм. 121,3 м). На конец 1995 г. и 14.06.97 глубина до уровня составляла 5,7 м.
Рис. 2.5 Изменения положения уровня грунтовых вод (скважина 8)
Скважина 139 (абс. отм. 129,3 м) расположена на ж/м "Тополь-2". За период наблюдений 1985-1987 гг. глубина до уровня уменьшилась с 13,5 до 7 м. Наиболее интенсивный подъем уровня до 4,5 м зафиксирован в 1987 г.
Рис. 2.6 График изменения уровня подземных вод (скважина 139)
Приведенные данные подтверждают, что динамика формирования уровенной поверхности подземных вод (1973-1997 гг.) на ж/м "Тополь-1" и "Тополь-2", имеет общие тенденции – наблюдается скачкообразное повышение уровня. Однако интенсивность подъема уровня на различных объектах достаточно сильно отличается, что свидетельствует о влиянии на процесс техногенной составляющей.
Особо следует отметить реакцию уровенной поверхности подземных вод на оползень, произошедший 5 июня 1997 г. По данным режимных наблюдений в скважинах "ДнепроГИИНТИЗ", расположенных возле борта оползня, уже в ближайшее время наблюдалось снижение уровня подземных вод от 0,8 до 1,85 м.
Таблица 2.1
Результаты режимных наблюдений после прохождения оползня
| №№ | Абсолютная отметка устья скважины , м | Глубина до уровня грунтовых вод, м | ||||||
| скважины | 07.06.97 | 19.06.97 | 20.06.97 | 23.06.97 | 02.07.97 | 4.07.97 | 14.07.97 | |
| 141,90 | 5,00 | 5,35 | 5,4 | 5,45 | 5,61 | 5,72 | 5,82 | |
| – | – | 5,30 | 5,35 | 5,40 | 5,68 | 5,82 | 5,86 | |
| – | 5,00 | 5,60 | 5,70 | 5,80 | 6,06 | 6,16 | 6,29 | |
| 140,50 | 5,00 | 6,85 | 6,90 | 6,90 | 7,09 | 7,24 | 7,24 | |
| 139,30 | 4,70 | 4,15 | 4,20 | 4,15 | 4,30 | 4,45 | 4,51 | |
| 141,25 | 5,00 | 5,50 | 5,60 | 5,60 | 5,75 | 5,87 | 5,97 | |
| 137,20 | 4,50 | 5,50 | 5,60 | 5,65 | 5,87 | 5,95 | 6,05 | |
| 138,50 | – | – | 6,65 | 6,50 | 6,88 | 6,95 | 7,10 | |
| 131,75 | – | – | 1,70 | 1,95 | 2,11 | 2,05 | 2,55 | |
| – | – | – | 0,95 | 1,45 | 1,61 | 1,52 | 2,80 |
После аварии на ж/м "Тополь-1" в июне 1997 г. в пределах участка оползня сформировался пониженный базис дренирования. Проведенные мероприятия по снижению уровня подземных вод, а именно ревизия подземных водонесущих сетей с укладкой новых трубопроводов, переоснащение сетей теплоснабжения с подземных на поверхностные, ремонт асфальтовых отмосток и др., отразились на динамике уровенной поверхности подземных вод.
По состоянию на 2012 г. снижение уровня подземных вод зафиксировано на всей территории исследований за исключением участка, прилегающего к засыпанной части б. Тополиная (южная часть). Так в северной, северо-западной и западной частях уровень подземных вод понизился на 3,0-9,0 м (по сравнению с положением уровня, зафиксированным в июне 1997 г.), а скорость снижения уровня составила 0,2-0,6 м/год.