Эколого–геоморфологическая оценка урбосистем Краснодарского края

Размещено на http://www.allbest.ru/

Краснодар 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(ФГБОУ ВПО "КубГУ")

Кафедра физической географии

Магистерская диссертация

Эколого-Геоморфологическая оценка урбосистем Краснодарского края

CОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Структура геоморфологических исследований урбосистем

1.2 Методика эколого - геоморфологического исследования урбосистем

2. ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОРОДА КРАСНОДАРА

2.1 Геологическое строение

2.2 Геоморфологические условия

2.3 Гидрогеологические условия

2.4 Природно - техногенные процессы

2.5 Эколого - геоморфологическая оценка города Краснодара

3. ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОРОДА НОВОРОССИЙСКА

3.1 Геологическое строение

3.2 Геоморфологические условия

3.3 Гидрогеологические условия

3.4 Природно - техногенные процессы

3.5 Эколого - геоморфологическая оценка города Новороссийска

4. ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОРОДА АРМАВИРА

5. ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ГОРОДА СЛАВЯНСКА - НА - КУБАНИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

геоморфологический урбосистема гидрогеологический экологический

ВВЕДЕНИЕ

Тема магистерской диссертации " Эколого - Геоморфологическая оценка урбосистем Краснодарского края" актуальна в наше время, ведь в крае сложилась сложная обстановка. С образованием ряда экологических проблем.

Наиболее приоритетной по степени негативного воздействия на здоровье населения является проблема выбросов веществ в атмосферу от передвижных источников.

Особое место среди экологических проблем Краснодарского края по-прежнему занимает проблема образования, размещения, обезвреживания отходов производства и потребления. Отсутствие развитой системы утилизации и переработки отходов в продукты вторичного потребления ведет к их накоплению на территории предприятий, на полигонах и свалках, которые в большинстве случаев не отвечают экологическим требованиям.

Качество поверхностных вод края формируется в основном под воздействием влияния сброса загрязненных и недостаточно очищенных сточных вод промышленных предприятий, объектов жилищно-коммунальных хозяйств, поверхностного стока с площадей водосбора, поступления загрязненных пестицидами сбросных вод оросительных систем.

Загрязнение окружающей среды нефтью и продуктами ее переработки - экологическая проблема высокой степени опасности для здоровья населения и сохранности экосистем. Причина ее - крупные морские порты, доля перевалки нефти и нефтепродуктов через которые составляет около 40 % от всего экспорта страны.

Деградация почв - самая актуальная экологическая проблема, от решения которой зависит существование и развитие агроландшафтов, поскольку почва является основным средством сельскохозяйственного производства, а в крае большая часть почв представлена уникальными черноземами.

Загрязнение окружающей среды пестицидами - это проблема утилизации пришедших в негодность пестицидов, и проблема загрязнения всех компонентов окружающей среды пестицидами.

Загрязнение поверхностных водных объектов. Загрязнение рек и морей, расположенных на территории края, приводит в первую очередь к потере их привлекательности для туризма и отдыха.

Актуальной для Краснодарского края является также проблема деградации малых рек Приазовья, которая может привести, если не решать ее, к коренной трансформации степных ландшафтов Приазовья.

Деградация природных ландшафтов - проблема рекреационных, преимущественно приморских и горных, территорий Краснодарского края. Данная проблема чрезвычайно актуальна в настоящее время из-за территориальных притязаний различных организаций и ведомств с целью пересмотра и изменения границ природных объектов, массовой застройки прибрежных территорий с нарушением законодательства.

1. Современная изученность и методы исследования

Изучение городской экосистемы взаимосвязей ее элементов должно быть направлено на решение следующих задач:

- рациональное использование территорий: определение их возможностей для выполнения социально-экономических функций в соответствии с их природными ресурсами;

- рациональное природопользование: разработка регламентирующих нормативов влияния градостроительства на атмосферу, рельеф, геологический субстрат, почвы, воды, растительность;

- создание системы жизнеобеспечения: санитарные и гигиенические проблемы, в том числе проблемы обеспечения города водой и энергией, удаления, обезвреживания и утилизации отходов, состояния рабочих мест и жилья, транспорт и т.п.;

- экологический мониторинг: создание системы слежения за состоянием городской среды и предупреждение о возникающих критических ситуациях; создание информационной базы данных о состоянии городской территории. Мониторинг является ключевым звеном в решении перечисленных проблем, необходимым для эффективного осуществления экологической организации городской территории;

- экологическая организация городской территории: выработка научно-обоснованной системы административных и инженерных мероприятий, направленных на создание благоприятных условий для жизни людей, на создание оптимальной городской среды - управляемой городской экосистемы, совокупность связей и отношений между элементами которой обеспечивают ее функционирование в заданном режиме - с минимально вредным воздействием на людей.

Городская территория, это специфическая гео (эко) система, со своеобразной структурой и составом компонентов. Это территория, где взаимодействуют природные, природно-техногенные и техногенные компоненты, где в той или иной мере изменены все природные составляющие: рельеф, литогенная основа, гидрогеологические и гидрологические условия, климатические условия. Это территория, где формируется новый природно-техногенный комплекс, особенности функционирования которого плохо изучены. Его развитие трудно предсказуемо, что само по себе представляет опасность для людей, живущих на городских территориях. Техногенные компоненты оказывают на природные компоненты города, разнообразные по физической природе воздействия: механическое, химическое, биохимическое, электрическое, тепловое. Техногенные компоненты взаимодействуют и между собой. А антропогенные (техногенные) отложения, которые по сути своей являются и продуктом техногенеза, и искусственной литогенной основой одновременно, оказывают влияние как на природные компоненты, так и на перечисленные выше техногенные.

Преобразование рельефа городской территории, приведение его в соответствие с архитектурно-планировочными требованиями вызывает нарушение структуры поверхностного стока, изменение уровня и режима грунтовых вод и интенсивности экзогенных рельефообразующих процессов.

1.1 Структура геоморфологических исследований урбосистем

В зависимости от того, на какой стадии градостроительства привлекаются геоморфологи к исследованиям, важность их работ может быть различной. Общие геоморфологические изыскания полезно проводить в любой период, но особенно они важно при проектировании и строительстве. Историко-генетические, морфологические, и морфоструктурные методы исследования позволяют оценить геоморфологические условия и определить стадию развития рельефа избранного участка; выявить унаследованные и современные тенденции развития, определить зависимость интенсивности экзогенных процессов от литологического строения территории; интенсивность неотектонических движений. Эти знания необходимы для инженерно - геоморфологической оценки устойчивости рельефа, так как устойчивость - одно из основных инженерных свойств рельефа, является и одним из главных экологических условий: оно обеспечивает благополучное существование зданий и сооружений - жизненной среды человека. Но, несмотря на то, что морфометрические морфологические и морфодинамические характеристики (обеспечивающие устойчивость рельефа) одновременно могут считаться экологическими, все-таки существует и своя специфика оценки этих характеристик для жизни, для градостроительства.

На стадии старения города и его перепланировки инженерно-геоморфологические исследования приобретают особый характер - так как требуется проведение анализа техногенных изменений рельефа, их влияние на рельефообразующие процессы на территории города. Этот анализ довольно трудно проводить, не располагая современными технологиями. Но и она не всегда помогает, поскольку еще слабо разработаны представления о равновесных геоморфологических системах, о механизме саморегуляции техногенных геоморфологических систем. В общем виде идеальным для города можно считать рельеф стадии старости. Однако выбираемые для строительства участки, часто характеризуются стадией юности или зрелости рельефа. Стремление градостроителей быстро перевести эрозионные формы рельефа города из активного состояния в стадию старения, как правило, вызывают активизацию другого геоморфологического процесса, например, суффозии, или заболачивания. Поэтому важным моментом исследований является прогноз развития рельефа при различных нагрузках на него и при различных изменениях его параметров.

1.2 Методика эколого-геоморфологического исследования урбосистем

Одной из главных задач геоморфологии городских территорий является разработка критериев экологической оценки рельефа и рельефообразующих процессов городских и урбанизированных территорий. Критерий - это мерило оценки; верный отличительный признак для распознавания истины; средство для решения; руководящая мысль, определяющая отношение к данному предмету; точка зрения, являющаяся мерилом для определения оценки; признак, положенный в основу оценки.

Критерий экологический - это признак, на основании которого производятся оценка, определение или классификация экологических систем, процессов и явлений. Экологический критерий может быть природозащитным (сохранение целостности экосистемы, места обитания), антропоэкологическим (воздействие на человека, на его популяцию), хозяйственным (вплоть до воздействия на всю систему "общество - природа"). Шкала экологических критериев должна строиться с учетом всех трех типов критериев.

Особенностью эколого-геоморфологического анализа, является рассмотрение условий местности под углом зрения социальных требований. Этот комплекс требований можно обозначить следующим образом: безопасность, здоровье, ресурсы, привлекательность, доступность. Исходя из этих требований разрабатываются критерии и строится шкала показателей, на основании которых производится оценка рельефа, и экологическая, и инженерная.

Под эколого-геоморфологическими критериями мы понимаем сочетания различных геоморфологических показателей или признаков, которые определяют условия жизни людей и на основании которых производится оценка территории для обоснования проекта, планирования, прогнозирования - всех типов природопользовательских мероприятий. Для проведения эколого-геоморфологической оценки городской территории прежде всего необходимо определить перечень показателей городской среды, влияющих как на принятие инженерных решений, так и на принятие решений по экологической безопасности населений.

Инженерно - геоморфологическая оценка подразумевает рассмотрение инженерных свойств рельефа, эколого - геоморфологическая оценка направлена на рассмотрение тех свойств и особенностей рельефа, которые создают условия комфорта проживания: влияют на жизнь людей, их безопасность, их здоровье. В этой оценке должны рассматриваться и эстетические свойства рельефа. Несомненно, что инженерные свойства рельефа определяют безопасность проживания, но в данном случае мы акцентируем внимание в основном на тех аспектах экологической оценки рельефа, которым ранее не уделялось внимания.

Выработка критериев, на основании которых можно провести оценку устойчивости измененного рельефа, является основной задачей инженерной и экологической геоморфологии.

Морфометрические характеристики рельефа взаимозависимы, но коэффициенты парных корреляций не слишком велики, так как но морфометрию рельефа оказывают большое влияние литолого - геологические факторы, особенности развития рельефа, климатические характеристики. Поэтому условия на определенных участках городской территории могут характеризоваться показателями, принадлежащими разным категориям.

Тем не менее сочетание определенных показателей разных категорий ограничено и позволяет разделить эти условия на три группы по степени опасности: развития эрозионных процессов, подтопления, сейсмичности, динамических воздействий.

Морфологические показатели являются одним из главных инженерно - геоморфологических критериев. Но расчлененность рельефа может рассматриваться и как экологическое условие, как экологический критерий оценки, в частности, привлекательности рельефа. Так, по результатам проведенных раннее работ, наиболее привлекательными для городской экосистемы являются умеренно - расчлененные территории с умеренным развитием плоскостного смыва и эрозии.

С помощью морфометрического анализа можно оценить городскую территорию по ряду природных и техногенных процессов, что в конечном итоге позволяет считать расчлененность рельефа одним из комплексных критериев для построения карты экологической безопасности населения.

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что одни и те же морфологические условия различно влияют на активизацию и протекание техногенных процессов. В частности, условия благоприятности для развития подтопления исключают опасность активизации эрозии. Следовательно, необходим выбор критериев для оценки:

a) совместимых процессов, возникающих в одинаковых условиях;

b) взаимоисключающих процессов;

c) процессов взаимозависимых.

С этой целью мы предлагаем критерии оценки условий, необходимых для развития некоторых процессов и техногенных физических полей.

2. Инженерно-геологические и геоморфологические условия города Краснодара

Город Краснодар расположен в Южной части пологонаклонной к Азовскому морю Прикубанской аккумулятивной равнины в зоне Западно-Кубанского прогиба на правом относительно высоком берегу р. Кубани, огибающей город с юга и юго-запада. Координаты Краснодара следующие 44^о58`-45<sup>о</sup>09` с.ш. и 38^о51`-39<sup>о</sup>14` в.д. Параллель 45^о с.ш. проходит в районе ЗАО "Краснодарэконефть", у железнодорожного моста через р. Кубань Меридиан 39^о в.д. пересекает оз. Карасун у стадиона "Кубань"

Территория, подчиненная Краснодарской мэрии, занимает площадь 833 км², что составляет 1 % всей территории края. В городе проживает более 800 тыс. жителей.

Анализ территории г. Краснодара показал, что в последнее время, в связи с интенсивным хозяйственным освоением, наблюдается активизация многих инженерно-геологических процессов. Прежде всего, это оседание и деформация толщ грунта под влиянием увлажнения и нагрузок; размыв берегов Краснодарского водохранилища и процессы формирования берегов под действием новых гидрологических условий; оползневые явления; оврагообразование; механическая суффозия; явления плывунов и другие физико-геологические процессы. Поэтому при планировании хозяйственных мероприятий в первую очередь должны оцениваться геологические и геоморфологические особенности территории, эндогенные и экзогенные процессы. [ 1 ]

2.1 Геологическое строение

Краснодар находится в зоне Западно-Кубанского передового прогиба, сложенного мощной толщей мезо-кайнозойских отложений, представленных переслаивающимися песчано-глинистыми отложениями с песчаниками, известняками, мергелями и алевролитами. Общая мощность этих отложений до 7000 м. Западно-Кубанский передовой прогиб - это глубоко погруженная структура, фундамент которой сложен доюрскими складчатыми образованиями и по данным геологических исследований в районе города опущен на глубину 8 - 10 тыс.м. Его протяженность с юго-востока на северо-запад равно 180 км., с северо-востока на юго-запад составляет 45-70 км. На севере он ограничен Новотитаровским разломом, на юге граничит с Абино-Гунайской синклинальной зоной, отделенной от Западно-Кубанского прогиба Ахтырским разломом. Западная граница прогиба проходит по линии Джигинского разлома. Восточной границей является Ставропольское поднятие. Прогиб образовался в эпоху общего поднятия складчатой системы Кавказа и прогибами Предкавказской зоны. На фоне общего опускания наблюдались этапы временного замедления движения и этапы наиболее интенсивного опускания. Это приводило к обширным трансгрессиям и регрессиям моря, к изменению режима осадконакопления м последующему накоплению самых различных осадков - от глубоководных морских отложений до прибрежных и континентальных осадков в начале верхнего плиоцена. [ 1 ]

Мощность отложений, образовавшихся в четвертичное время, в районе города колеблется от 40 до 80 м. Геологическое строение территории Краснодара представлено в табл.2 На формирование инженерно-геологических условий территории в большей степени влияют отложения верхней толщи апшеронского яруса неогена и четвертичные отложения, представленные аллювиальными и элювиально-делювиальными покровными лессовидными суглинками.

Отложение верхней толщи апшеронского яруса (Q₁ + N³₂ар) В позднее - плиоценовое время по завершению основных орогенических процессов, окончательно создавших Кавказский хребет и Западно-Кубанский передовой прогиб, продолжала развиваться долина Кубани. Во время колебаний в низовьях реки, отвечающих раннему гюнцскому оледенению происходило формирование апшеронского (четвертой НПТ) самой древней террасы, которая оказалась погребенной под более молодыми отложениями. Для исследования физико-географических процессов практический интерес представляет глинисто-суглинистая толща, покрывающая аллювиальные песчано-глинистые отложения четвертой террасы и условно рассматриваемой как региональный водоупор для водоносного комплекса четвертичных отложений.

В общем случае разрез этих отложений представляет эоловоделювиальные суглинки, относящиеся к самому раннему этапу нижнего плейстоцена - позднему этапу апшерона. Они имеют лессовую структуру: столбчатую отдельность, пылеватость, включение карбонатов, ходы землероев и корневые полости, заполненные гумуссированным грунтом. В толще этих суглинков выделяется (* по цвету и присутствию гумуса - до 5 %) горизонт погребенной почвы сверху (1,0 - 2,2м.) суглинистого, а снизу (0,8 - 2,0 м.) глинистого состава. Общая мощность покровных отложений четвертой НПТ не постоянна и в среднем может быть принята за 10м. Суглинки подстилаются породами аллювиальной фации - плотные глины, пески.

Нижний плейстоцен. В раннеплейстоценовое время в период, соответствующий миндельсклму оледенению, формировалась структура третьей НПТ, отложения которой получили широкое развитие на всей площади города. На частично размытой поверхности этих отложений находятся голоценовые осадки поймы Кубани, среднеплейстоценовые второй НПТ, а также верхнеплейстоценовые отложения, погребенные под современными. Отложения нижнего плейстоцена представлены аллювием сравнительно однородного фациального состава без четкого, за редкими исключениями, подразделения на пойменную и русловую фации (отличительной особенностью является отсутствие старичиной фации и наличие в подошве гравия и гравелистого песка). [ 1 ]

Аллювий представлен серыми, желтовато-серыми песками разной зернистости, фациально замещающими друг друга по глубине и простиранию. Слои и линзы глин, суглинков и супесей занимаю подчиненное положение, но местами они заполняют разрез полностью. На площади развития морфологически выраженной третьей НПТ аллювиальные отложения перекрываются покровными лессовидными суглинками эолово-делювиального генезиса среднего и верхнего плейстоцена и голоцена.

Средний плейстоцен. В среднем плейстоцене на размытой поверхности третьей НПТ происходит формирование структуры второй НПТ с развитием характерного комплекса аллювиальных и лиман-старичных отложений. В это же время на части поднятой и оказавшейся вне аллювиальной деятельности реки третьей НПТ отлагаются покровные эолово-делювиальные лессовидные суглинки, накопление которых продолжалось до раннего голоцена.

Аллювиальная толща этого комплекса включает в себя три одновозрастных по фациальным признакам слоя: пойменный, русловый и старичный. Пойменный аллювий формируется при паводках в условиях резкого спада скоростей течения воды; представлен тонкообломочным материалом - суглинком, глиной, реже супесью серовато-бурого или серого цвета. Литологический слой очень неоднороден с тонкими прослоями, гнездами и линзами песка. Обычно пойменные отложения занимаю положение верхней части аллювиальной толщи. Русловый аллювий интенсивно откладывается в паводки в пределах русла реки при высоких скоростях течения, отличается более крупнозернистым составом и представлен песками мелкой и средней зернистости, обычно пылеватыми. Иногда в подошве слоя встречаются пески гравелистые и гравий с песком. В целом русловый аллювий характеризуется относительно высокой отсортированностью, хорошей окатанностью обломков и разнообразием минерало - петрографического состава. Старичные отложения образуются в застойных условиях на отмирающих меандрах речных русел, превращенных в замкнутые водоемы. Основную массу их составляют темно-серые, серые, синеватые иловатые грунты с растительными останками и торфом, а также заторфованные глины. Иногда встречаются пески с торфом, отложение которых связано с периодическим возобновлением стока по староречью во время половодья. Старичные отложения встречаются как в пойменных, так и русловых слоях.

Общая мощность аллювиальных и старичных отложений среднего плейстоцена составляют 16-25м.

Покровные отложения среднего плейстоцена широко распространены на поверхности третьей НПТ, занимая нижнюю часть общей эолово-делювиальной толщи. От более поздних отложений этот слой отделен горизонтом погребенной почвы, хорошо прослеживаемым на абсолютных отметках 27,5-30,0 м. В основной массе это - суглинки лессовидные, деградированные суглинки и глины, подстилаемые суглинками более легкого состава и супесями.

Мощность эолово-делювиальных отложений среднего плейстоцена составляет 5-10м.

Верхний плейстоцен. В позднее время плейстоцена происходило формирование первой (вюрмской) НПТ, отложения которой в раннем голоцене были сильно размыты и сохранились только небольшими по площади останцами в южной прирусловой части города, где они погребены под осадками современной поймы.

В кровле верхнеплейстоценовой аллювиальной толщи залегают суглинки, нередко известковистые, мощность которых составляет 2-4 м. Вниз по разрезу они замещаются темно-серой вязкой плотной глиной с тонкими (до 5 см.) прослоями песка мощностью до 4-6 м. Нижняя части толщи представлена песком, светло-серым среднезернистым, мощность которой может достигать 10-15 м.

На площади уже сформированных и морфологически выраженных второй и третьей НПТ, в позднеплейстоценовое время продолжалось формирование покровных эолово-делювиальных лессовидных отложений, процесс этот шел и в голоцене; стратиграфическое их подразделение весьма затруднено, и, как правило, выделяется нерасчлененная толща лессовидных суглинков. Обычно это суглинки бурых и палевых тонов окраски, лессовидные, просадочные. В отрицательных формах рельефа суглинки деградированы периодическим замачиванием, уплотнены, просадочные свойства их практически не проявляются, часто они замещаются глинами. В нижней части разреза нередки супеси, обычно водонасыщенные непросадочные.

Общая мощность нерасчлененных верхнеплейстоцен - голоценовых покровных отложений составляет 3,5-8,0 м.

Голоцен. На площади города выделяются упомянутые раннее лессовидные покровные отложения нерасчлененной покровной толщи, аллювиальные отложения современной поймы и аллювиальные, аллювиально-делювиальные отложения балки Карасун.

В толще аллювиальных пород современной поймы выделяются отложения пойменной, старичной и русловой фаций. Пойменные отложения представлены глинистыми, супесчаными и суглинистыми разностями. Распространение их в разрезе крайне неравномерно, чаще это маломощная прослойка в песках русловой фации верхней части, реже - в нижней части разреза. Мощность этих отложений до 10м. Отложения старичной фации - иловатые, заторфованные глинистые грунты - развитые особенно широко в районе Старой Кубани в верхней части разреза. Обычно они серовато-голубой окраски с включением растительных остатков и маломощными прослоями торфа. Мощность старичных отложений изменяется в широких пределах - от 0,5-1,0 до 5-10 м. В отложениях русловой фации преобладают пески различной крупности и гравелистые грунты. Осадки этой фации преобладают в толще современной почвы. Пески голубовато-серого цвета, местами иловатые, кварц - полевошпатовые, слюдистые, с включением хорошо окатанных зерен гравия и мелкой гальки кристаллических пород; крупнозернистые и гравелистые пески встречаются редко и залегают, как правило, в подошве отложений. Мощность русловых отложений весьма изменчива и может составлять от 0,5-1,0 до 10 - 15 м. и более.

Условия осадконакопления в долине Карасуна, осложняющей поверхность второй НПТ, претерпевали значительные изменения. На начальном этапе формирования русла при сравнительно больших уклонах потока на размываемой поверхности аллювия второй НПТ происходило накопление русловой фации, представленной преимущественно песчаными грунтами с прослоями иловатых глин и заторфованных суглинков. В нижней части разреза в песках отмечается присутствие гравия. Средняя мощность руслового аллювия составила 5,0 м.

В последующие этапы одновременно с подъемом базиса стока (р. Кубани) происходило уменьшение уклонов потока, создавались условия тихой степной реки с медленно текущим водотоком, с обилием влаголюбивой растительности на низких заболоченных берегах. Одновременно в долину Карасуна шел плоскостной и сосредоточенный смыв (ливневые дожди, снеготаяние и т.д.) покровных лессовидных пылеватых суглинков с сопредельных площадей. Формировались специфические грунты Карасунской поймы - террасы аллювиально-делювиального генезиса в толще этих грунтов четко прослеживается горизонт торфа, залегающий на абсолютных отметках 14-15 м.

В кровле и подошве горизонта отмечены илы мощностью от 1,0 до 3,5 м., местами до 5м., подстилается торфяно-илистая толща иловатыми заторфованными глинистыми супесчаными грунтами темно-серой окраски с обилием растительных остатков и обломков ракушек. Мощность аллювиально-делювиальных образований 7-8 м.

Верхняя часть разреза представлена покровными лессовидными суглинками, а на большей части долины - насыпными грунтами мощностью 4-7 м. Состав их весьма разнообразен - суглинками, глины, илы с большим содержанием строительного мусора, бытовых и промышленных отходов.

Техногенные отложения. В процессе своей инженерно-строительной деятельности человек активно воздействует на геологическую среду, создавая огромные массы искусственных грунтов, которые отличаются меньшей несущей способностью. Этот слой (эти грунты) называют "культурным" слоем (техногенными или антропогенными грунтами).

Техногенные (антропогенные) отложения широко распространены на всей территории города и связаны, в первую очередь, с освоением строительных площадок (подрезка склонов, планировка, подсыпка суглинисто-глинистого материала различной мощности и степени уплотненности) и асфальтово-плиточным покрытием. Представлены техногенные отложения насыпными и намывными грунтами.

Намыв песка из русла Кубани практикуется на участках ее поймы (Юбилейный микрорайон, район мясокомбината, пляж "Старая Кубань"), долины Карасуна, а также отдельных сооружений. Мощность намывных грунтов 3-5 м.

Насыпные грунты прослеживаются мощной толщей (до 10 м.) по долине Карасуна, при строительстве глубоко заложенных коммуникаций. Состав их неоднороден: от почвы, суглинка, песка, отходов производств (в большей степени масложиркомбината, хлопчатобумажного, домостроительного комбинатов и др.) до свалок бытового мусора. Намывные и насыпные грунты служат коллекторами для природных и техногенных верховодок и водоносных грунтов и поэтому требуют особенно пристального внимания. Мощность "культурного" слоя в центре города (захороненный мусор, строительные насыпи и т.д.) составляет 1,5 - 2,0 м. Причем этот грунт отлагался быстрее природного в десятки и сотни раз. [ 1 ]

Техногенные грунты являются одним из основных лимитирующих факторов строительства в городе, особенно в долине Карасуна, а также повышения этажности зданий.

Тектоника играет активную роль в развитии Западного Кавказа и слабопрогибающейся северной частью скифской плиты в пределах Западно-Кубанского краевого прогиба. Прогиб испытывает интенсивное погружение. Однако наряду с общим опусканием внутри прогиба развились инверсионные структуры, сменившие в новейшее время направление движения и вовлеченные в поднятие. Большая северная часть города находится в пределах такой структуры Темрюкско - Краснодарской горст-антиклинали.

Отдельные участки города в последнее время испытывают опускание, что вызвано только техногенными факторами (например, территории вокруг крупных водозаборов).

Южная часть города, примыкающая к реке, расположена в пределах Адагумо - Афипской грабен - мегасинклинали. Наиболее интенсивное прогибание ее наблюдаются на широте пос. Афипского, уменьшаясь к Краснодару практически до нуля.

Сейсмическая активность в районе города довольно высока. Это объясняется тектоническим строением и близко расположенными зонами возможных очагов землетрясений. Наиболее крупное семибальное землетрясение произошло 19 апреля 1926г. (кубанское землетрясение) с расположением эпицентра вблизи ст-цы Медведовской. Разрушающий эффект фиксировался на больших территориях от Краснодара до ст-цы Старолеушковской и от Тимашевска до Усть-Лабинска. Аналогичное (по силе) землетрясение наблюдалось в 80км. Восточнее Краснодара 9 октября 1879г. (эпицентр находился вблизи хут. Ханькова в Славянском районе). Семибалльная зона этого землетрясения охватывала населенные пункты - Гостагаевскую, Курчанскую, Анастасиевскую , Троицкую, Молдавановское.

В Краснодаре ощущались толчки 6 баллов. Это землетрясение интересно еще и тем, что оно оказалось приурочено к Темрюкскому разлому, вдоль которого формируется цепочка эпицентров землетрясений и грязевых вулканов. Сам разлом направлен с запада на восток и развит только до ст-цы Федеровской. Последние толчки вдоль него наблюдались 26 мая 1968г. Между ст-цами Троицкой и Федоровской (6 баллов) и 30 июля 1983г. В районе ст-цы Курчанской (3 балла). Расположение последнего эпицентра указывает на вспарывание данного разлома на восток в сторону Краснодара, что может привести к более крупным сейсмическим событиям вблизи города. [ 1 ]

На основании проведенных наблюдений (ГУП "Кубаньгеология") выявлено, что в период перед крупным Спитакским землетрясением (декабрь 1988 г.), начиная с июля 1988г., Азово-Кубанский прогиб испытывал интенсивное сжатие. Уровень подземных вод по ряду горизонтов поднялся на 6 м. (Краснодар) и 13 м. (Курганинск). Этот процесс сопровождался взрывами грязевых вулканов на Тамани, подтоплением грунтовыми водами обширных территорий севернее Краснодара и активизацией оползневых процессов.

Тектоническая ситуация в районе города усугубляется в связи с несбалансированной техногенной нагрузкой на блоки литосферы. Так, в центральной и западной частях города, вследствие работы крупных водозаборов (с водозабором 430,73 тыс.м³/сут.), ежесуточно западный блок облегчается на 200 тыс.т. В то же время в восточной части города функционирует крупное Краснодарское водохранилище с максимальной емкостью в 3,1 млрд. м³. Таким образом, восточный блок литосферы нагружается приблизительно 1 - 3 млрд.т. воды в зависимости от сезона года(между этими блоками проходит крупный Краснодарский разлом). Естественно, что при активизации тектонических процессов и формировании очагов будущих землетрясений они неминуемо будут притягиваться к зоне разнонаправленных напряжений, т.е. к створу плотины водохранилища.

Наряду с изменением инженерно - геологических свойств переувлажненных лессовых грунтов меняются и их сейсмические характеристики. Скорости распространения волн уменьшаются, амплитуда колебаний возрастает, что вызывает приращение сейсмической опасности в 1,5 - 3,0 балла, т.е. при повторении Кубанского землетрясения 1926г. Разрушающий эффект от него может достичь 9 - 10 баллов.

Анализ изложенных фактов показывает, что проблемы геодинамики сейсмического риска, влияния тектонического строения на перераспределение загрязняющих веществ и восходящих газов стоят остро для Краснодара как экологический вопрос безопасного проживания населения. Однако в городе нет сейсмостанции, а имеющиеся в крае "Анапа" и "Сочи", не информативны для территории Краснодара.

2.2 Геоморфологические условия

Характер и интенсивность геоморфологических процессов - важнейшая характеристика динамичности геологической среды. Изучение этих процессов - необходимое условие при освоении урбанизированных территорий, так как позволяет прогнозировать дальнейшее их развитие, обосновать мероприятия, ослабляющие или исключающие опасные последствия многих процессов. Факторы, способствующие развитию геоморфологических процессов на территории Краснодара можно сгруппировать следующим образом:

- постоянные - геологическое строение и геоморфологические особенности территории;

- медленно меняющиеся:

a. основные - современные тектонические движения, климатические;

b. производные - гидрогеологические, растительность, почвенный покров;

- быстро изменяющиеся:

a. основные - метеорологические, гидрологические, хозяйственная деятельность;

производные - поверхностный сток, влажность горных пород, прочностные и деформационные свойства горных пород. [ 1 ]

В результате взаимодействия перечисленных факторов на территории города наибольшее распространение имеют следующие процессы: Эрозия, подтопление, затопление и заболачивание, эоловые, просадки, суффозия.

Одной из наиболее важных составных эколого-геоморфологического анализа урбанизированных территорий является изучение закономерностей формирования, условий и интенсивности развития опасных геоморфологических процессов, проявления которых наносят огромный вред инженерно - хозяйственным объектам, создают угрозу жизни людей.

Преобладающим видом деформации русла является размыв, который был активизирован в результате выемки песчаного аллювия из русла Кубани в пределах города. С момента прекращения (1987г.) русловых разработок по долине реки, в период с 1978 по 1987гг. величина глубинной деформации меняется по знаку. Если в предыдущем году на том или ином участке наблюдалась глубинная эрозия, то в следующем - аккумуляция веществ. Скорость и величина плановых деформаций зависит от геологического строения берегов, морфометрических характеристик русла, защищенности берегов и гидрологического режима реки.

В результате боковой эрозии в пределах Краснодара наиболее интенсивно разрушается территория микрорайона Юбилейного, жилого поселка рубероидного завода, зоны отдыха в микрорайоне Гидростроителей и др.

Глубинная деформация наибольшей величины достигает непосредственно за плотиной на участке протяженностью до двух километров. Снижение уровня воды здесь за период 1973-1976 гг. составило 1,25 м. С 1977 г. Интенсивность снижения значительно уменьшилось: вначале она составила в среднем за год 31 см., в дальнейшем - всего 7см/год. За последние годы глубинная эрозия почти не наблюдается. Всего за период эксплуатации водохранилища уровень реки упал на 1,8 м.

Ниже по течению, в 7 км от гидроузла (район Краснодарской генерации - ТЭЦ), деформация продолжалась, но уже с меньшей интенсивностью. Снижение уровня было 18-21см/год. С 1977 г. Интенсивность снижения уровня еще более упала в среднем до 4 см/год. Всего за период эксплуатации уровень на водпосту в этом районе понизился на 1,1 м.

В 16,5 км. ниже плотины в первые годы эксплуатации водохранилища уровень понижался в среднем на 9-11 см/год, в дальнейшем - около 8 см/год. Всего за период эксплуатации водохранилища на участке водопост Краснодар - Краснодарская районная электростанция (в настоящее время она не действует) понижение уровня составило 1 м.

Ниже по течению, в 30 км. от гидроузла (водопост а. Старобжегокай), снижение уровня за период эксплуатации ориентировочно составляет 0,6 м. На конечном участке наблюдений (а. Афипсип) деформация русла незначительная - не более 2-3 см/год.

Характерным для всех участков является значительный размыв русла в первые годы эксплуатации водохранилища. В дальнейшем, начиная с 1977г., интенсивность размыва (соответственно и снижение уровня) резко упала и почти повсеместно составляла 7-8 см/год. Это можно объяснить прекращением выемки песка из русла для строительных нужд и появлением на отдельных участках реи ограничивающего фактора в виде гравийной отмостки. Сравнение интенсивности снижения и простой подсчет показывают, что примерно 75% русловой деформации приходится на карьерные выемки материала из русла реки (в первую очередь в районе микрорайонов Гидростроителей и Юбилейном). Остальная часть деформации приходится на естественный размыв, усугубленный осветленной водой. Причем размыв происходит за счет переформирования профиля, а не систематичного размыва. Уклоны водной поверхности в сравнении с уклонами до постройки Краснодарского гидроузла почти повсеместно меньше или равны. Исключение составляет участок, непосредственно примыкающий к каналу водосборного сооружения, где образуется как бы порог водослива с уклоном 0,003. В основном же уклоны колеблются от 0,00001 до 0,00005 (до строительства 0,00011-0,00010). [ 1 ]

На основании приведенного материала можно сделать вывод, что в среднеуровенном режиме р. Кубани наблюдается чередование локальных очагов размыва и намыва на общем фоне нулевых деформаций. В связи с регулированием стока реки Краснодарским водохранилищем, прекращение карьерных разработок в русле реки, снижением уклонов, следует ожидать затухания глубинных деформаций и сохранение плановых на уровне средних.

Для снижения негативных последствий от деформации русла необходимо выполнить следующие мероприятия: произвести укрепление берегов в зоне примыкания реки к плотине вплоть до первой излучины; выполнить берегоукрепительные работы в черте города и в первую очередь для защиты объектов, устойчивость которых находится под угрозой (на застроенные участки поймы).

Результатом плоскостной эрозии на пологих склонах микровозвышенностей является образование потяжин и деллей (мелких эрозионных форм), которые имеют значительное развитие на поверхности второй и третьей НПТ. Они зарождаются и развиваются на пологих склонах микровозвышенностей в результате плоскостного стока дождевых и талых вод. Образование деллей и потяжин (как и оврагов) в настоящее время почти полностью прекращается, что способствует фактическому прекращению роста и развития балочной сети, затрудняет поверхностный сток и способствует процессам подтопления и затопления. Внутри хорошо разработанной балочной сети и на более крутых склонах микровозвышенностей существуют лучшие условия дренирования, количество и размеры понижений значительно меньше.

Суффозия - характерный для территории Краснодара процесс, в результате которого происходит вынос движущейся подземной водой мелких частиц, а также растворение и выщелачивание легкорастворимых веществ в породах. В результате образуются пустоты и при определенной нагрузке (особенно динамической) на земную поверхность возможны провалы. Следовательно, данный процесс имеет большое инженерно-геологическое значение. В последнее время суффозионные процессы на территории города активизировались. Причиной служат как природные, так и техногенные факторы. Из природных - это, в первую очередь, значительное количество осадков в определенные годы; из техногенных - аварийное состояние городских коллекторов, из которых происходит утечка воды, и вымывающей пустоты.

Мощная толща техногенных грунтов, залегающих в зоне аерции, неоднородных по составу, - важнейшее условие возникновения развития суффозионных процессов. Главным источником поступающей в грунтовую толщу воды является система водоснабжения и водоотведения. Угроза возникновения суффозии возникает главным образом там, где имеют место повреждения или засорения трубопроводов, коллекторов, водосточных труб, дождеприемных и смотровых колодцев, а также на участках выпуска вод непосредственно на поверхность земли.

Наиболее интенсивно суффозионные процессы развиваются на контакте грунт - трубопровод. Прогрессирующий во времени вынос минеральных частиц грунта приводит к его разрушению, а в благоприятных грунтовых условиях - к образованию различного размера суффозионных полостей. Их разрушение сопровождается образованием провальных воронок и оседаний земной поверхности.

Провальные воронки достигают иногда значительных размеров. Например, в марте 2001 г. На перекрестке ул. Алма - Атинской и Харьковской произошел провал, около 5 м в диаметре, глубиной до 7 м. Причиной столь катастрофического явления явилось аварийное состояние коллектора, находящегося под перечисленными улицами. Значительно меньшие по размерам провалы отмечались в июне этого же года в начале ул. Суворова. Глубина провальных воронок в большинстве случаев не превышает отметок заложения водонесущих коммуникаций. Суффозионные деформации образуются на тротуарах, проезжих частях улиц, в основании зданий и сооружений, Во всех случаях они тесно пространственно связанны с положением подземных коммуникаций. Одно из последних проявлений суффозии можно было наблюдать в марте 2006 г. На территории Кубанского госуниверситета.

Суффозионные провалы являются типичным процессом для города уже многие десятилетия. Например, в 1966 г. Образовался провал на пересечении ул. Буденного и Шаумяна, до 5 м в диаметре и глубиной более 3 м. Как было установлено, провал был вызван вымыванием песка, подстилающего суглинок, канализационными водами, прорвавшимися из проходящего по ул. Буденного канализационного коллектора. Подобный провал наблюдался и в 1959 г. По ул. Коммунаров, между ул. Советской и Пушкина. Провалы отмечались и позже, например на ул. К.Либкнехта (Ставропольской).

Образованию провалов способствовала застройка территории. До Октябрьской революции строительство города в основном шло в пределах НПТ. Жилые дома, промышленные здания и складские помещения зачастую имели подвалы глубиной 2-3 метра. Многие здания разрушались, либо переоборудовались. Подвалы засыпались. Остатки фундаментов разрушенных зданий частично использовались при строительстве новых зданий, частично были погребены под строительством и бытовым мусором. Изношенные канализационные трубы остались незаглубленными и служили коллекторами сточных вод, атмосферных осадков и утечек из водопроводных сетей. Старые водопроводные трубы на отдельных участках заменялись новыми; старые же не извлекались из грунта и не заглушались, становясь зачастую проводниками утечек на значительные расстояния.

Изучение данного вопроса показало, что механическая суффозия на территории города - наиболее яркий пример антропогенного процесса, создающего серьезные экономические экологические проблемы. Проявление суффозии оказывает не только прямое влияние на устойчивость инженерно-хозяйственных объектов, но и создает определенный уровень экологического риска для жителей города.

На территории города, как и по всему Краснодарскому краю, особенно в восточной его части, довольно широко развит процесс переноса пылеватых масс и образование со временем мощных толщ лессовых грунтов. Основой переноса пылеватых и песчаных масс служат скорость и энергия ветра. Во время пыльных бурь при скорости ветра от 15м/с до 39 м/с этот процесс проходил весьма интенсивно. Краснодар находится вблизи юго-западной границы зоны распространения пылевых бурь. С 1936 по 1975 г. В Краснодаре наблюдалось 32 случая пыльных бурь. Всего отмечено 12 лет с пыльными бурями, что составляет 30% от указанного периода.

В последнее время отмечается 1,8 дня в году с пыльными бурями, в основном в марте-апреле. В январе-феврале пыльные бури наблюдались только в 1969 г., но по всей интенсивности и причиненному ущербу носили характер стихийных бедствий. Был нанесен ущерб озимым посевам, линиям электропередач и связи, транспортным автодорожным предприятиям и т.д. В отдельных местах пыльные заносы достигали 1,5-2 м. Небольшие понижения земной поверхности были снивелированы.

2.3 Гидрогеологические условия

Подземные воды - наиболее чуткий индикатор антропогенных изменений природной геологической среды. На территории городов их режим значительно изменяется под влиянием прямых и косвенных воздействий человека. Нарушается естественный режим подземных вод, изменяются почти все элементы природной гидрогеологической обстановки: условия питания, стока, разгрузки, уровни, напоры, скорости, химический состав и температура подземных вод.

Антропогенные изменения подземных вод оказывают влияние на состояние и свойства грунтов, а также на развитие ряда современных геологических процессов и явлений. Если область питания водоносных горизонтов полностью или частично совпадает с границами города, инфильтрационное питание подземных вод СА счет атмосферных осадков существенно сокращается. Коэффициент инфильтрации уменьшается от 30 до 80 % за счет застройки территории водонепроницаемыми асфальтовыми и другими покрытиями, устройства водосточной системы, вырубки лесов и т.д. Для Краснодара, как и для всех крупных городов, характерно наличие отрицательного баланса в водоносных горизонтах, т.е. преобладание расходов над приходом вод, это стало причиной образования депрессионной воронки, а в результате - оседания поверхности. [ 1 ]

В связи с водопонижением и обезвоживанием изменяется состояние и многие физико-химические свойства грунта, например в связи с откачкой воды происходит гидростатическое уплотнение рыхлых пород, а в результате происходит опускание земной поверхности. Величина осадки пород зависит не только от величины сил, ее вызывающих, но и от степени сжимаемости пород. Тонкодисперсные, мягкие, рыхлые породы (характерные для территории города) отличаются наибольшей деформируемостью. Оседание вызывают нежелательные сопутствующие процессы и явления, которые существенно усложняют инженерно-геоморфологические условия. В результате опускания местности повышается уровень грунтовых вод, с чем связано подтопление и заболачивание территории.

Результатом повышения уровня подземных вод являются следующие изменения свойств грунтов: распад структуры глинистых пород, размягчение твердых глинистых пород, разуплотнение рыхлых пород, увеличение влажности, растворение водорастворимых пород. Указанные изменения сопровождаются понижением механической прочности, уменьшением сопротивления сжатию и сдвигу.

С искусственным обводнением грунтов и повышением "зеркала" подземных вод связаны следующие виды антропогенных геологических процессов и явлений: образование новых водоносных горизонтов, особенно часто верховодки, подтопление, заболачивание территории, набухание глинистых и просадки лессовых грунтов. Указанные изменения грунтов и антропогенные воздействия могут носить временный или стабильный характер, иметь разные масштабы проявления. Стабильные, крупномасштабные и региональные изменения вызываются созданием крупных водохранилищ. Локальные и имеющие временный характер распространения проявляются при утечках вод из подземных коммуникаций.

При изменении химического состава подземных вод наблюдается антропогенный карст, который в отличие от природного имеет большие скорости развития процесса, высокую интенсивность, меньшую площадь проявления, возможность развиваться там, где раньше карст не проявлялся. Антропогенный карст - более управляемый процесс, чем природный. Подземное растворение пород ведет к образованию пустот и крупных полостей, в результате возможно обрушение вышележащих пород, образование провальных воронок, трещин, проседание поверхности земли, формирование своеобразного микрорельефа. С этим процессом связаны массовые деформации зданий и сооружений. Карст нередко сочетается с суффозией.

Подземные воды территории Краснодара по минерализации и химическому составу чрезвычайно пестры - от 0,5 до 10г/л с преобладанием вод слабо солоноватых. Чаще воды с минерализацией до 1г/л относятся к гидрокарбонатно - сульфатным кальциевым, а с минерализацией более 5 г/л - к хлоридно - сульфатным натриевым. Грунтовые воды, как правило, не агрессивны ко всем типам бетона. Исключение составляют участки, где грунтовые воды загрязнены промышленными стоками (сульфатная агрессивность, которая увеличивается от окраин к центру города). Особенно большое содержание сульфатов в воде отмечается вдоль уступа второй террасы, где территория планировалась с использованием бытового и строительного мусора. В пределах террас агрессивность грунтовых вод находится в прямой зависимости от плотности и условий городской застройки.

Город, выделяя в большом количестве антропогенное тепло, оказывает отепляющее воздействие на подземные воды на глубину до 300 м, что ведет к появлению таких свойств, как агрессивность (в сочетании с изменением химического состава) вод к определенным видам пород.

Анализ гидрогеологических условий территории Краснодара показал, что интенсивная хозяйственная деятельность по своим масштабам в настоящее время соизмерима с природными процессами, а в некоторых случаях - превосходит их. В результате нарушено естественно сложившееся динамическое равновесие природных условий. На формирование и режим подземных вод существенно влияют:

1. водоотбор - сформировались огромные по площади и в плане депрессионные воронки;

2. строительство крупного равнинного водохранилища и оросительных систем - изменен и нарушен подземный сток, изменились условия взаимосвязи между подземными и поверхностными водами, происходит подтопление территории и др.;

3. интенсивная сельскохозяйственная и промышленная деятельность - химические средства защиты растений и применение удобрений, сточные воды оказывают влияние на химический состав подземных вод - вырубка лесов, распашка земель, устройство карьеров, берегоукрепление и т.д. [ 1 ]

Гидрогеологические условия Краснодара определяются развитием водоносного горизонта грунтовых вод в покровных суглинках, супесях, песках, распространенных на площади второй и третьей НПТ. Мощность обводненных отложений обычно составляет 5-8 м. Водоносные отложения в пределах большей части территории подстилаются водоупорными глинами мощностью 2-5 м.