Геологические опасности жилищной застройки участка плиоценовой террасы города Ростова-на-Дону

Введение. Промышленное и гражданское строительство в г. Ростове-на-Дону ведется в условиях ряда опасных геологических условий (просадочные деформации грунтов, оползни, подтопления, суффозии). Застройка новых районов в городе всегда приводит к подъему уровней грунтовых вод. Условия строительства на плиоценовой террасе в восточной части города характеризуются высоким риском подтопления из-за малой глубины залегания подземных вод, низких значений гидравлических градиентов и водопроницаемости грунтов. Сведения об актуальном режиме уровня грунтовых вод отсутствуют в печати. Целью работы является исследование факторов, определяющих баланс подземных вод, и выработка рекомендаций по мониторингу геофильтрации для сдерживания подтопления на основе материалов о геологическом строении и гидрогеологических условиях территории, а также численного гидрогеологического моделирования.
Материалы и методы. Геологическое строение и гидрогеологические условия территории анализировались по опубликованным текстовым и графическим материалам, а также результатам инженерно-геологических изысканий. Анализ геометрических параметров водоносных горизонтов, визуализация пространственных данных выполнены средствами геоинформационной системы QGIS. Для построения и анализа численных моделей геофильтрации использован программный продукт Visual Modflow компании Aquaveo.
Результаты исследования. На рассматриваемой территории в течение многих лет формировался природнотехногенный режим геофильтрации. Исследования разработанной численной гидрогеологической модели указывают на высокий риск локального подтопления, а также определяют условия распространения его на всю территорию. Оценена роль овражно-балочной сети, дренирующей водоносный горизонт и сдерживающей подтопление. Для контроля баланса подземных вод территории и уточнения параметров водоносных горизонтов разработана схема размещения сети наблюдательных гидрогеологических скважин.
Обсуждение и заключения. Сложившийся баланс подземных вод имеет хрупкое равновесие. Застройка территории с большой вероятностью будет сопровождаться дополнительной инфильтрацией техногенных вод и приведет к подтоплению. В проекте застройки должен быть предусмотрен мониторинг процесса геофильтрации и решения по дренажу грунтовых вод.

1. Каманина И.З., Каплина С.П., Макаров О.А., Кликодуева Н.А. Комплексная оценка экологического состояния наукограда Дубна. Дубна: ОИЯИ; 2019. 168 с.

2. Никаноров А.М. Барцев О.Б., Барцев Б.О. Техногенное подтопление на территории юга России в Ростовской области. Известия РАН. Серия географическая. 2009;1: 1–11. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_11695694_24019601.pdf

3. Таджибаева Н.Т., Мавлянова Н.Г. Исследование свойств и состояния грунтов в основании древних памятников архитектуры г. Бухара. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (31 марта – 1 апреля 2022 г.). Москва: ГеоИнфо; 2022. С. 124–127.

4. Awad S.R., el Fakharany Z.M. Mitigation of waterlogging problem in El-Salhiya area. Water Science. 2020;34(1):1–12. https://doi.org/10.1080/11104929.2019.1709298

5. Павлова Н.А. Данзанова М.В., Огонеров В.В. Особенности взаимосвязи поверхностных и подземных вод на пойменно-намывной территорий г. Якутска. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (31 марта – 1 апреля 2022 г.). Москва: ГеоИнфо; 2022. С. 110–116.

6. Красовская И.А., Галкин А.Н. Техногенные грунты на территории г. Витебска и геоэкологические аспекты их изучения. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (31 марта – 1 апреля 2022 г.). Москва: ГеоИнфо; 2022. С. 364–371.

7. Заиканов И.Н. Заиканова Е.В., Булдакова И.А. Геоэкологический и ландшафтно-экологический анализ территорий существующих свалок ТБО Московской области. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (22 марта 2018 г.). Москва: РУДН; 2018. С. 65–70.

8. Hill K., Henderson G. Pond Urbanism: Floating Urban Districts on Shallow Coastal Groundwater. WCFS2020. Lecture Notes in Civil Engineering. 2021;158: 23–42. https://doi.org/10.1007/978-981-16-2256-4_2

9. Luoma S., Okkonen J. Impacts of future climate change and Baltic Sea level rise on groundwater recharge, groundwater levels, and surface leakage in the Hanko aquifer in southern Finland. Water (Switzerland). 2014;6(12): 3671–3700. https://doi.org/10.3390/w6123671

10. Krogulec E., Małecki J., Porowska D., Wojdalska A. Assessment of Causes and Effects of Groundwater Level Change in an Urban Area (Warsaw, Poland). Water. 2020;12(11): 3107. https://doi.org/10.3390/w12113107

11. Гридневский А.В. Численное моделирование геофильтрации правобережья реки Дон для обоснования инженерной защиты от подтопления в г. Ростове-на-дону. Геология и геофизика Юга России. 2019;9(1): 150–163.

12. Vázquez-Suñé E., Carrera J., Tubau I., Sánchez-Vila X., Soler A. An approach to identify urban groundwater recharge. Hydrology and Earth System Sciences. 2010;14(10): 2085–2097. https://doi.org/10.5194/hess-14-2085-2010

13. Yao Y., Zhang M., Deng Y., Dong Y., Wu X., Kuang X. Evaluation of environmental engineering geology issues caused by rising groundwater levels in Xi'an, China. Engineering Geology. 2021;294. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106350

14. Allocca V., Silvio C., Pantaleone De V., Raffaele V. Rising groundwater levels and impacts in urban and semirural are around Naples (southern Italy). Rendiconti Online Societa Geologica Italiana. 2016;41:14–17. http://dx.doi.org/10.3301/ROL.2016.81

15. Locatelli L., Mark O., Mikkelsen P.S., Arnbjerg-Nielsen K., Deletic A., Roldin M., Binning J.P. Hydrologic impact of urbanization with extensive stormwater infiltration. Journal of Hydrology. 2017;544: 524–537. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2016.11.030

16. La Vigna F. Review: Urban groundwater issues and resource management, and their roles in the resilience of cities. Hydrogeol. J. 2022;30:1657–1683. https://doi.org/10.1007/s10040-022-02517-1 https://www.stsg-donstu.ru

17. Огородникова Е.Н., Николаева С.К. Изменение геологической среды под воздействием массивов техногенных грунтов – отходов промышленного производства. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (22 марта 2018 г.). Москва: РУДН; 2018. С. 137–142.

18. Yihdego Y., Danis C., Paffard A. Groundwater engineering in an environmentally sensitive urban area: Assessment, landuse change/infrastructure impacts and mitigation measures. Hydrology. 2017;4(3). https://doi.org/10.3390/hydrology4030037

19. Килин И.Ю. Влияние нового строительства на подтопление г. Перми. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (2–4 апреля 2019 г.). Сборник научных трудов под ред. В. И. Осипова и др. Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т; 2019. Вып. 21. С. 190–195.

20. Приваленко В.А., Безуглова О.С. Экологические проблемы антропогенных ландшафтов Ростовской области. В кн.: Экология города Ростова-на-Дону. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНВШ; 2003. Т. 1. 290 с.

21. Меркулова К.А. Инженерно-геологические условия г. Ростова-на-Дону. Ростов-на-Дону: Изд-во РГПУ; 2006. 132 с.

22. Гридневский А.В. Имитационное гидрогеологическое моделирование при поиске решений реабилитации техногенно-нарушенного режима грунтовых вод г. Ростова-на-дону. В: Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (2–4 апреля 2019 г.). Сборник научных трудов под ред. В. И. Осипова и др. Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т; 2019. Вып. 21. С. 162–172.

23. Červeňanská M., Baroková D., Šoltész A. Rye Island, 2010: Impact of the flooding on the groundwater level. Pollack Periodica. 2021;16(3):70–75. https://doi.org/10.1556/606.2021.00357

24. Chiang W-H., Kinzelbach W. 3D-Groundwater Modeling with PMWIN A Simulation System for Modeling Groundwater Flow and Pollution. Berlin: Springer; 2000. 342 p.

25. Barnett B., Townley L.R., Post V., et al. Australian Groundwater Modelling Guidelines, Waterlines report. Canberra: National Water Commission; 2012. 203 p.

26. Wels Ch., Geo P., Mackie D., Scibek J. Guidelines for Groundwater Modeling to Assess Impacts of Proposed Natural Resource Development Activities. Toronto: Robertson GeoConsultants Inc. & SRK Consulting (Canada) Inc; 2012. 385 p.

27. Ткаченко И.Г., Шатохин А.А., Гераськин В.Г., Кислун А.А. Автоматизированная система сбора и передачи данных с гидрогеологических наблюдательных скважин. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2013;5:18–22.