Types of technogenic sediments in Tomsk and their geoecological aspects.pdf Процесс формирования и накопления техногенных от-ложений с наибольшей интенсивностью происходит вгородах и промышленных центрах. Объем техногенныхотложений значителен и постоянно возрастает. К началуXXI в. мировой объем всех разновидностей техногенныхосадков достиг 1 500 млрд м3 [1]. Не является исключени-ем территория г. Томска - крупного промышленного го-рода (численность населения 512 тыс. человек), областно-го центра, расположенного в юго-восточной части Запад-но-Сибирской равнины в долине нижнего теченияр. Томи. По региональной оценке, выполненной М.И. Ха-зановым (1975), техногенные отложения в промышленноразвитых районах юга Западной Сибири встречаются по-всеместно, их объем составляет в среднем 100 м3/км2.На территории г. Томска распространены следую-щие виды техногенных отложений [2,3]: 1) природныеотложения, техногенно измененные в условиях есте-ственного залегания; 2) природные отложения, пере-мещенные с мест естественного залегания; 3) техно-генные образования (табл. 1, рис. 1).К природным отложениям, измененным в местахестественного залегания, относятся горные породы,подвергшиеся физическому, физико-химическому, хи-мическому, биологическому воздействиям в процессехозяйственной деятельности человека. Техногенно-измененными являются все отложения, расположенныев зоне промышленного и гражданского строительства,поскольку при подготовке площадок и при последую-щей эксплуатации зданий и сооружений они испыты-вают уплотнение, цементацию, битумизацию, обводне-ние и др. На территории г. Томска техногенно изме-ненные горные породы занимают площадь 9,9 тыс. га,или 36%, городской территории [5] - это площади, от-веденные под жилую и производственную застройку.Т а б л и ц а 1Распространение техногенных отложений на территории г. Томска (составлено авторами по: [4,5])Подтип техногенных отложений Количественные показатели распространенияПоказатель ЗначениеПриродные отложения, техногенно измененные в условиях естественного залеганияПлощадь земель, занятых под застройку 9 900,00 гаПриродные 72.36 9.24 rотложения, перемещенные с мест естественного залеганияРис. 1. Схема распространения техногенных отложений на территории г. Томска [6]:1-5 - мощность техногенных отложений: 1 - 0 м; 2 - менее 2 м; 3 - от 2 до 5 м; 4 - от 5 до 7 м;5 - более 7 м; 6 - понижения рельефа; 7 - дамба; 8 - железнодорожная насыпь.Цифры в кружках - номера надпойменных террасПлощадь застроенных земель постоянно увеличива-ется: в г. Томске за 200 лет территория, занятая строе-ниями, увеличилась более чем в 9 000 раз [7]. Возрас-тает не только площадь воздействия на геологическуюсреду, но и его интенсивность. Так, согласно Генераль-ному плану развития г. Томска, к 2025 г. при некото-ром сокращении общей территории, занятой под жи-лую застройку, произойдет значительное увеличениеплощади многоэтажного и среднеэтажного строитель-ства (табл. 2).Т а б л и ц а 2План изменения площади жилой застройки Муниципального образования «Город Томск» [4]Показатели Площадь, га2007 г. 2015 г. 2025 г.Жилые зоны всего, из них: 5 309 5 220 5 067зона многоэтажных жилых домов 841 880 1407зона среднеэтажных жилых домов 373 390 590зона индивидуальных жилых домов с участками 2 563 2 450 2 400зона садово-дачных участков 1 532 1 500 670Природные отложения, перемещенные с местестественного залегания, - это насыпные и засыпныеотложения. К насыпным отложениям относятся насыпитранспортных трасс и дамб, засыпные отложения пред-ставлены погребенными оврагами, болотами, ручьями.Распространение отложений дорожных насыпей уве-личивается с развитием транспортной инфраструктурыгорода. Общая протяженность улиц в г. Томске за по-следние 100 лет увеличилась в 5 раз и составила 526 км[7], из них магистральных улиц и дорог - 343 км [4].Средняя плотность дорожной сети в пределах городскойзастройки составляет 2,2 км/км2. Увеличение объеманасыпных грунтов будет происходить и в дальнейшем всвязи со строительством новых объектов транспортнойинфраструктуры: пешеходно-транспортной набережнойвдоль р. Томь, путепроводов через железнодорожныелинии, магистралей, дублирующих наиболее напряжен-ные участки дорог. Таким образом, к 2025 г. общая про-тяженность магистральных улиц и дорог превысит413 км, а их плотность увеличится до 2,3 км/км2.Отложения засыпанных отрицательных форм релье-фа занимают на территории г. Томска значительныеплощади. Засыпка болот, ручьев, мелких озер началасьеще в XVII в. Были погребены пойменные озера, сохра-нившиеся в настоящее время лишь в топонимах(оз. Сухое площадью 30 га, оз. Источное площадью 10га). Засыпные грунты распространены также на склонахнадпойменных террас р. Томи, пораженных оврагами:площадка второй надпойменной террасы под зданиямикомплекса Томского государственного университета,Томского политехнического университета, Томскогоэлектромеханического завода, ТУСУРа и др.Наибольшее распространение засыпные отложенияимеют на склоне третьей надпойменной террасыр. Томи в северной части города (см. рис. 2). На этомучастке в 1993 г. располагалось 34 крупных оврага,морфометрические характеристики которых былиопределены методом полевого картографирования [8].По данным полевых наблюдений авторов, к 2001 г.10 оврагов на участке были засыпаны, так как н асклоне началось интенсивное строительство много-этажных домов. В период с 2001 по 2007 г. на иссле-дуемом участке были засыпаны еще 7 крупных овра-гов. Исходя из морфометрических параметров засы-панных оврагов (табл. 3), можно заключить, что за-сыпные техногенные отложения сформировались наплощади 14 га, их суммарный объем составил955 тыс. м3, а максимальная мощность - 20 м.Т а б л и ц а 3Морфометрические параметры засыпанных оврагов на третьей надпойменной террасе р. Томь(микрорайон «Каштак», г. Томск)№ оврага на схеме Длина, м Ширина, м Глубина, м Площадь, га Объем, м31 250 90 12 2,28 135 7202 90 40 5 0,20 13 5723 240 36 9 1,26 52 1164 120 40 4 0,66 25 3345 280 110 13 1,82 255 4556 200 26 15 1,98 35 2877 60 20 16 0,14 5 8818 140 60 8 0,38 19 0019 150 64 13 0,78 65 14610 200 28 6 0,61 35 89011 140 20 5 0,30 13 72312 160 15 5 0,32 12 66713 170 20 9 0,44 19 22714 200 40 5 0,50 45 24015 150 36 5 0,40 30 53722 120 20 8 0,21 21 71523 240 60 20 1,70 168 293Сумма - - - 13,98 954 804В настоящее время активно застраивается долинар. Ушайки в районе ул. Алтайской, расположенной навторой надпойменной террасе этой речки. Застройкаведется на склоне и присклоновом участке долины, гдеразвиты балки, а также микроформы антропогенногорельефа. В геологическом разрезе с поверхности доглубины 20 м здесь развит комплекс современных тех-ногенных отложений - суглинков и насыпного гравий-но-галечникового грунта мощностью до 1 м, которыйподстилается бурыми суглинками и супесями террасо-вого аллювия (см. рис. 3).Пойма р. Ушайки засыпается в районе Академго-родка и пр. Комсомольского, где ведется активная за-стройка. Мощность насыпных грунтов в районе мостачерез р. Ушайку у Академгородка, по данным полевыхисследований, составляет до 10-12 м.К техногенным образованиям относятся промыш-ленные и бытовые отходы. Они размещаются на спе-циально организованных полигонах, хранилищах,свалках. Общая площадь объектов размещения отхо-дов на территории г. Томска составляет 288,12 га, изних менее половины (49%) приходится на бытовыеотходы и 51% - промышленные (см. табл. 4). Объембытовых отходов, накопленный на свалках, значи-тельно превышает промышленные, однако последниеотличаются более высокой токсичностью. Кроме того,большой объем бытовых отходов накапливается нанесанкционированных свалках. Только за 2010 г. со-трудниками Департамента природных ресурсов иохраны окружающей среды Томской области на тер-ритории областного центра обнаружено 160 несанк-ционированных свалок общей площадью 2,93 га имассой около 9 тыс. т [5].Техногенные отложения отличаются пестротой инеоднородностью состава. В их составе Ф.В. Котлов[10] выделил три группы фаций: грунтовую, искус-ственно созданную и бытовые отходы. Он отмечал, чтонеобходимо дифференцированно подходить к оценкесвойств техногенных грунтов. Так, среди них встреча-ются отложения с высокими прочностными характери-стиками (уплотненные земляные насыпи, погребеннаякаменная кладка, наземные минеральные покрытиядорог) и с крайне низкой прочностью (свалки бытовогомусора, стихийно засыпанные овраги, илы антропоген-ных водоемов); относительно однородные по составу(грунтовые отвалы, производственные шлаки) и неод-нородные (культурные слои, несанкционированныесвалки); менее и более токсичные. Например, А.В. Ма-нанковым и В.П. Парначевым [11] проведено исследо-вание минералого-химического состава техногенныхместорождений, включая промышленные отходыг. Томска. В химическом составе угольной золы из зо-лоотвала ГРЭС-2, расположенного в долине р. Ушайки,главным литофильным компонентом оказался кремне-зем. Содержание редких и редкоземельных металлов(655,6 мг/кг) с резким преобладанием лантана позволя-ет считать эти золы рудным суперконцентратом. В за-висимости от форм связи с литофильными элементами,органическими соединениями и положением в рядуотносительной электроотрицательности эти редкие иредкоземельные металлы экологически опасны длянаселения и биоты в целом.Ваграночные шлаки ОАО «Сибэлектромотор» вэкологическом плане также представляют большуюопасность, так как содержат практически все металлы вколичестве, превышающем ПДК от 1-3 до 2 000 раз.Рис. 2. Схема расположения оврагов на поверхности третьей надпойменной террасыр. Томи (микрорайон «Каштак», г. Томск), 2009 г.Рис. 3. Инженерно-геологический разрез склона террасы в долине р. Ушайки [9]:1 - суглинок; 2 - супесь; 3 - техногенный грунт; 4 - уровень грунтовых вод; 5 - скважина и ее номер;6 - место отбора образца породы; 7 - траншея; 8 - предполагаемые поверхности смещенияТ а б л и ц а 4Объекты размещения отходов производства и потребления в г. Томске [5]Виды отходов и места размещения Количество объектовразмещения Занимаемая площадь, га Объем накоплен-ных отходов, тПолигон токсичных отходов г. Томска 1 37,04 22 078Накопитель твердых отходов ООО «Томскнефтехим»(объект № 1535) 1 3,51 15 347Золошлаковые накопители ГРЭС-2 2 77,5 3 863 719Илонакопитель ЗАО «Городские очистные сооружения»г. Томска 1 28,5 11 393Полигон твердых бытовых отходов г. Томска 2 141,57 6 002 328Итого 7 288,12 9 914 865Среди токсичных металлов I-III классов опасностинаблюдается аномально высокое содержание ртути(более 850 ПДК), хрома (более 130 ПДК), титана, бария(55 ПДК), меди (более 30 ПДК) и др. Источником за-грязнения являются отходы завода «Электроцентро-лит», входящего в ОАО, и т.д.Кроме того, на территории города развивается тех-ногенное подтопление, что также влияет на изменениеинженерно-геологических свойств горных пород.Д.С. Покровский и К.И. Кузеванов [12] указывают наразвитие техногенного подтопления под влиянием бар-ражного эффекта (на примере микрорайона «Солнеч-ный»). Водоносный горизонт водораздела здесь при-урочен к пескам в нижней части разреза (рис. 4). При-поверхностные породы до начала строительства былибезводными. Под влиянием строительных работ и принепродолжительной эксплуатации в горизонте супесейверхней части разреза сформировалась верховодка, вдальнейшем превратившаяся в типичный водоносныйгоризонт. Воды этого горизонта разгружаются на скло-нах и приводят к потере устойчивости зданий. Подоб-ные негативные процессы отмечены на участках со-членения геоморфологических элементов (в основ-ном - надпойменных террас) и на участках разгрузкиподземных вод на склонах речных долин.В целом антропогенные отложения относят кнаиболее сложным и малоблагоприятным для строи-тельства типам геологических образований.Л.В. Передельский [1] выделил следующие спе-цифические особенности техногенных грунтов,определяющие их низкую инженерно-геологическуюоценку:1. Неоднородность по составу и неравномернуюсжимаемость.2. Возможность самоуплотнения от собственноговеса.3. Повышенное содержание органического веществав бытовых отходах и связанный с этим риск образова-ния токсичных газов (например, метана).4. Распад, разложение и другие физико-химическиепреобразования в промышленных отходах (шлаки, зо-лы).Рис. 4. Типовые условия развития техногенной верховодки [12]:1 - глины; 2 - пески; 3 - суглинки; 4 - супеси; 5 - насыпные грунты; 6 - оползневые массы;7 - источники; 8 - уровень подземных вод; 9 - направления водных потоков;10 - инженерные сооружения на свайных основанияхВсе эти особенности характерны для техногенныхотложений, распространенных на территории г. Том-ска. В условиях дефицита земельных ресурсов, когдарайоны нового освоения развиваются внутри город-ской территории, а не за счет расширения ее площа-ди, строительство все чаще производится на техно-генных грунтах. В связи с этим распространение,мощность, состав и свойства техногенных грунтов наурбанизированных территориях требуют дальнейше-го тщательного изучения специалистами разногопрофиля на основе детальной геолого-геоморфоло-гической съемки.

Скачать электронную версию публикации