Оползневые деформации города Барнаула и оценка связанного с ними ущерба Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 551.343 (571.15): 502.5

Н.Ф. Васильева

Оползневые деформации города Барнаула и оценка связанного с ними ущерба

К наиболее активным и опасным экзогенным процессам, развитым на территории Барнаула, относится оползнеобразование.

Оползнем называется смещение на более низкий уровень части горных пород, слагающих склон, в виде скользящего движения в основном без потери контакта между движущимися и неподвижными породами [1].

Оползни наносят городу значительный ущерб. Ежегодно в результате сходов оползней происходит разрушение береговых склонов и объектов, расположенных на них. Соответствующие службы оценивают оползневую обстановку в краевом центре как напряженную, поэтому вопрос изучения развития оползней и их влияния на территорию города не теряет своей актуальности.

Широкое развитие оползневых деформаций на данной территории обусловлено благоприятным сочетанием природных и антропогенных факторов.

Природные факторы, способствующие разви тию оползней. К природным факторам, способствующим развитию процессов оползнеобразова-ния в черте Барнаула, относятся геоморфологические особенности, геологическое строение, режим поверхностных и подземных вод, климат.

Город располагается на мощной толще лессовидных суглинков краснодубровской свиты. Эти породы имеют однородную, массивную текстуру. Почти повсеместно грунты макропористы . Г ранулометрический состав лёссовых суглинков характеризуется содержанием глинистых частиц - 16-23%, пылеватых - 66-72%, песчаных - 10-25%. Общая мощность толщи краснодубровской свиты составляет от 20 до 70 м [2].

В связи со слабой водопрочностью лёссовидные суглинки легко размываются текучими водами и являются полигоном для быстрого развития эрозионных процессов.

Краснодубровские образования залегают на верхнеплиоценовых аллювиально-озерных осадках кочковской свиты, которые представлены глинами и суглинками мощностью 6-20 м.

Грунты обладают большой плотностью (порядка 2000 кг/м 3), низкой пористостью (коэффициент пористости 0,6) и слабыми фильтрационными свойствами (коэффициент фильтрации 0,01-0,06 м/сутки) [2].

Благодаря своим свойствам, кочковские глины и суглинки водоупорные и способствуют формированию в залегающих на них осадках первого водоносного горизонта. Вдоль границы кочковских глин и горизонта краснодубровской свиты наблюдается выклинивание подземных вод водоносного горизонта, сопровождаемое суффо-зионными процессами. Последние обусловливают развитие оврагов и оползневых деформаций суффозионного происхождения.

К основным климатическим особенностям, влияющим на развитие процессов оползнеобра-зования, относятся неравномерность выпадения осадков в течение года, преобладающее юго-западное направление ветров, накопление снежных масс в зимний период

За пять зимних месяцев в Барнауле выпадает 171 мм осадков, что составляет одну треть годового количества. Основная часть атмосферных осадков (примерно половина их годового количества) выпадает с июня по август [3]. Этим объясняется активизация оползневых процессов в весенний и осенний периоды.

Ветровой режим Барнаула определяется взаимодействием атмосферной циркуляции и подстилающей поверхности, существенное значение при этом имеют внутриконтинентальное положение города и близость Г орного Алтая. Под воздействием Алтайской горной системы и гор Казахстана движение воздушных масс, поступающих из Средней Азии, приобретает юго-западное направление. В холодное полугодие распространение отрога азиатского антициклона на запад благоприятствует выносу воздушных масс на Алтай с юга. В увеличении повторяемости ветров южной составляющей немаловажную роль играет и расположение города в долине Оби, направление течения реки на этом участке совпадает с преобладающим направлением ветра. Таким образом, в Барнауле ветры юго-западных направлений хорошо проявляются во все сезоны.

Под воздействием юго-западных ветров происходит накопление снежных масс в зимний период в северо-восточной части Барнаула на крутом береговом склоне, подверженном процессам оползания. При этом происходит усиление давления на склон, создаются условия для переувлажнения грунтов в весенний период.

Антропогенные факторы оползнеобразова ния. Хозяйственная деятельность в формировании оползней принимает все более доминирующий характер. На данное время выделяют следующие антропогенные факторы оползнеоб-разования:

- создание давления на склон промышленными предприятиями;

- создание нагрузки на прибровочною часть Приобского плато хозбытовыми отходами;

- обводнение и увлажнение склонов при аварийных утечках из водонесущих коммуникаций, расположенных в промышленном и жилом секторе, а также на участках садоводств [4].

В северной части города расположена промышленная зона, которая возникла в годы Великой Отечественной войны. Здесь были размещены предприятия, эвакуированные из европейской части России. Промышленные объекты располагаются на участках, примыкающих к бровке Приобского плато, создавая дополнительную нагрузку на склон (рис. 1).

Рис. 1. «Заводские оползни». Июнь 2003 г. 4-й оползневой район (фото М.П. Мамонова)

Еще один антропогенный фактор - создание нагрузки на прибровочную часть плато насыпными грунтами, промышленными и хозяйственно-бытовыми отходами. Многочисленные свалки вдоль оползневого склона хорошо аккумулируют воду. При переувлажнении грунтов все скопления отходов или их отдельные фрагменты скатываются вниз по склону, особенно часто это происходит в весенний период, под воздействием талых поверхностных вод. При организации свалок дренажные мероприятия по сбору и отводу поверхностного и подземного стока не предусматриваются.

Достаточное количество оползней связано с обводнением и увлажнением склонов при аварийных утечках из различных водонесущих коммуникаций, которыми буквально насыщена при-бровочная часть плато.

В зависимости от факторов образования оползни, развитые в окрестностях Барнаула, можно подразделить на четыре типа [5].

Эрозионные оползни образуются при подмыве берега течением или волнами и потери водо-упора в основании. При этом с падением прочности пород происходит увлажнение подошвы склона. Оползни этого типа возникают вдоль берегов рек. При эрозионных оползнях происходит смещение откалывающихся от массива блоков пород по ослабленной (часто увлажненной) криволинейной или кривоцилиндрической поверхности скольжения с одновременным их запрокидыванием в глубь склона. В годы продолжительных высоких паводков количество оползней эрозионного типа возрастает.

Суффозионные оползни формируются в результате вымывания и механического выноса мелких частиц из водонасыщенных грунтов (в основном песков) в местах выхода подземных вод на склон. Выплывание песчаных пород на склон или к его подошве сопровождается сходом, оседанием и дальнейшим смещением вниз по склону блоков вышележащих пород. Форма поверхности скольжения отсутствует или совпадает с кровлей водоупорного горизонта. Как правило, оползни суффозионного типа происходят весной и летом, когда после резкого оттаивания грунтов, подпертые водные горизонты резко разгружаются, захватывая не только нижележащую часть склона, но и обрушивая его.

Антропогенные оползни образуются в результате хозяйственной деятельности человека и создании дополнительной нагрузки на оползневой склон при застройке прибровочной части плато, при нагружении береговых склонов насыпными грунтами, производственными и хозяйственно-бытовыми отходами, при увлажнении и обводнении склонов из-за аварийных утечек из водонесущих коммуникаций как в промышленной, так и жилой зоне.

Полигенные оползни возникают при воздействии нескольких факторов оползнеобразования. В большинстве - это суффозионно-эрозионные, суффозионно-антропогенные, эрозионно-антропогенные оползни.

Районирование территории Барнаула по степени оползневой опасностиОползневые деформации относятся к опасным природным процессам. Оползневая опасность представляет собой явление природы, несущее угрозу для жизни или благосостояния людей и объектов хозяйствования.

В черте Барнаула опасная оползневая зона простирается вдоль крутого левого берега Оби и правого берега Барнаулки. Протяженность оползневой зоны оценивают по-разному: от 45 (по дан-

ным оползневой станции) до 25 км (по Б.Н. Луз-гину), ее ширина 200-250 м.

В пределах зоны барнаульской оползневой станцией выделено пять районов (рис. 2). В основе их выделения лежат преобладающие факторы механизма образования оползней [6].

Первый оползневой район расположен между первым городским водозабором и устьем Бар-наулки, имеет протяженность 4 км. Основным фактором в механизме образования оползней является размывающая деятельность Оби, сопутствующим - антропогенный.

Второй оползневой район протягивается на 5 км от устья Барнаулки до железнодорожного моста через Обь. Основные оползнеобразующие факторы - суффозионные процессы.

Третий оползневой район имеет протяженность 3,5 км, от железнодорожного моста через Обь до начала артезианского водозабора «Хим-волокно». Его особенность - наличие двух горизонтов подземных вод в песках краснодубровской свиты. Основные причины оползней - суф-фозионный вынос песков подземными водами и хозяйственная деятельность человека.

Длина четвертого оползневого района- 5 км, от начала территории артезианского водозабора АО «Химволокно» до мясокомбината. Береговой коренной склон отделен от основного русла Оби широкой поймой, достигающей 5 км. Главная причина оползневых процессов - суффози-онный вынос песка. Тяжелые промышленные сооружения (АО «Химволокно», ХБК, АМЗ, КЖБИ-1, БШЗ, мясокомбинат и др.), свалки промотходов создают дополнительные нагрузки на склон, снижая его устойчивость.

Общая протяженность пятого оползневого района составляет 5 км, от устья Барнаулки вверх по течению до водоема «Лесное Озеро», где река перекрыта плотиной. Он выделен с 1993 г. Район относительно спокойный, активных оползневых процессов не наблюдается. За десять лет сходит примерно три оползня.

Б.Н. Лузгин [7] при районировании оползневой зоны Барнаула предлагает выделить три индивидуализированных типа участков по характеру проявления оползневых процессов: участок бокового эрозионного подмыва, участок развития мелких суффозионных цирков, участок, для которого характерны преимущественно гривные оползневые сколы между двумя задернованными заовраженными балками.

Экологическая и экономическая составляющие ущерба, причиняемого Барнаулу оползневыми деформациями^ ползневые деформации, широко развитые на территории Барнаула, сопровождаются различными разрушениями. Они

наносят городу значительный эколого-экономи-ческий ущерб, так как оползневая зона проходит по жилому сектору и местам расположения промышленных предприятий.

Эколого-экономический ущерб - выраженные в стоимостной форме фактические и возможные убытки, причиняемые экономике нарушением окружающей природной среды. В данном случае мы рассматриваем убытки, причиняемые экономике процессами оползнеобразования.

Эколого-экономический ущерб - величина комплексная и представляет собой сумму двух составляющих: экологического и экономического.

К экологическому ущербу, происходящему в результате оползневых деформаций, относят:

- разрушение склона;

- изменение экосистемы поймы Оби;

- привнос дополнительного материала в Обь, в результате чего происходит увеличение величины твердого стока, оказывающего временное влияние на гидрологический режим реки.

Экологический ущерб денежного выражения не имеет, обычно для этого используют баллы, категории, степени. Выражение экологической составляющей ущерба процессов оползнеобразования можно пронаблюдать в статистике схода оползней, так как каждый сход оползня сопровождается экологическим ущербом. Чем больше объем смещенных оползневых масс, тем больший экологический ущерб нанесен.

\~ - ■--.-И І І2 к-..................-І З і I 4

I — -*15 I ф 16

Рис.2. Карта-схема. Оползневые районы Барнаула (составлено по данным оползневой станции):

1 - оползневая зона; 2 - пойма и острова Оби;

3- бровка оползневого склона; 4- промышленная зона Барнаула; 5 - местоположение оползневого района; 6 - номер оползневого района

Затраты для предотвращения ущерба Суымя, ТЫС, руб-

Средства^ выделенные па отселение из оползневой эопы 4800П

Средства^ эвтрнтешше 15079

па преттиооползпетше ■мероприятия

Всега 63079

Средства, выделенные для предотвращения последствий оползневых деформаций в 2003 г

В условиях современной сложной экономической ситуации наиболее интересны данные об экономических затратах, связанных с предупреждением и ликвидацией последствий ополз-необразования.

Экономический ущерб, причиняемый городу сходом оползней, складывается из двух видов ущерба: предотвращенного и фактического.

Предотвращенный ущерб - затраты, произведенные для предупреждения последствий процессов оползнеобразования:

- средства, выделенные на отселение людей из оползневой зоны;

- средства, затраченные на противооползневые мероприятия.

Фактический ущерб - урон, который понесли конкретные объекты в результате сходов оползней (жилые дома, дачные участки, хозяйственные постройки в жилом секторе, трубы, золопроводы и другие коммуникационные системы в промышленном секторе).

По нашему мнению, экономический ущерб можно рассчитать по формуле:

ЭУ = Уп + Уф, где ЭУ - экономический ущерб; Уп - ущерб предотвращенный; Уф - ущерб фактический.

Эта формула апробирована нами для расчетов ущерба по данным 2003 г. с использованием сведений из положения Барнаульской городской Думы «О бюджете города» [8] (табл.).

Фактический ущерб в 2003 г. составил 400 тыс. руб. (по ценам 2003 г.) Под прямой угрозой разрушения в результате схода оползня оказался жилойдом.

На основе имеющихся данных мы смогли подсчитать общий экономический ущерб за 2003 г., причиненный г. Барнаулу оползневыми явлениями.

ЭУ = Уп + Уф, где Уп - равен 63079 тыс. руб.; Уф - 400 тыс. руб., ЭУ = 63079 + 400 = 63479 тыс. руб.

□ 1 Ш2 ШЗ

Рис. 3. Экономический ущерб, причиненный Барнаулу процессами оползнеобразования в 2003 г. (по данным из Решений Барнаульской городской Думы [8]):

1 - фактический ущерб; 2 - средства, затраченные на противооползневые мероприятия;

3 - средства, выделенные на отселение из оползневой зоны

Процентное соотношение отдельных составляющих экономического ущерба дано на составленной нами диаграмме (рис. 3).

В заключение следует отметить, что оползневые деформации - это природные процессы, обусловленные сочетанием целого ряда факторов, и они будут продолжаться на территории Барнаула в любом случае. Антропогенные факторы могут лишь усиливать оползнеобразова-ние, но при этом они не являются ведущими. Изучение оползневых явлений и их влияния на территорию города, несмотря на длительную историю вопроса, по-прежнему остается актуальной проблемой, поскольку требуется разработка новых методов предотвращения ущерба и разрушений.

Хотя предложенная нами методика требует детальной доработки и дальнейшего усовершенствования, она все же позволят систематизировать и наглядно представлять имеющийся статистический материал по затратам, связанным с оползнеобразованием. При помощи подобных расчетов органы исполнительной власти края и города могут получить основу для научно обоснованного планирования расходов бюджета, направленных на предупреждение и ликвидацию последствий схода оползней.

Литература

1. Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита от них: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М., 2003.

2. Горбунова Т.А. Характеристика лёссовых по род г. Барнаула как основы инженерно-геологического районирования его территории: Автореф. дис. . канд. геол.-мин. наук. М., 1975.

3. Климат Барнаула. Л., 1984.

4. Васильева Н.Ф. Антропогенные оползни г. Барнаула // Южная Сибирь: проблемы взаимодействия общества и природы: Тез. докл. регион. молод. науч. конф. Барнаул, 2003.

5. Девятаева В.В., Лиходеева Е.П., Мамонов М.П. Информационный бюллетень о состоянии геологической среды на территории Алтайского края за 2003 г.

// Архив оползневой станции. Барнаул, 2003.

6. Гребнев Ю.С., Бородавко В.Г. Справка об оползневой обстановке в г. Барнауле // Архив оползневой станции. Барнаул, 1994.

7. Лузгин Б.Н. Катастрофические ситуации и катастрофы в Алтайском регионе. Барнаул, 2004.

8. О прогнозе социально-экономического развития города на 2003 год: Решение Барнаульской городской Думы от 24 декабря 2002 г. №302. Барнаул, 2003.