В геологічній будові території міста Дніпропетровська у верхній частині її розрізу беруть участь, головним чином, алювіальні та елювіально-делювіальні осадки. Алювіальні геологічні відкладення мають поширене розповсюдження на лівобережній частині міста, на правобережній вони залягають неширокою смугою. Елювіально-делювіальні відкладення переважно поширені на правобережній частині міста. Ця частина міста Дніпропетровська являє собою денудаційно-акумулятивну рівнину.

Територія міста, що розташована на лівому березі ріки Дніпро у верхній частині розрізу складена четвертинними алювіальними піщаними та піщано-галечниковими відкладеннями. Гіпсометричні відмітки поверхні рельєфу тут спостерігаються у межах 52-70 м.

Верхній шар геологічних відкладень правобережної території представлений могутньою (понад 60 м) товщею лесів, прорізаний численними балками та ярами. Райони розповсюдження лесової формації відносяться до територій із складними інженерно-геологічними умовами. Гіпсометричні позначки поверхні рельєфу правобережної частини міста коливаються від 52 до 178 м. Поперечний профіль долини ріки Дніпро різко асиметричний, з низьким лівим та високим правим берегом. У тектонічному відношенні обидві частини міста також різко відрізняються. Правобережна - це висока частина з глибокими та вузькими ярами і балками. Вона є природним тектонічним блоком, що розбитий розломами на більш дрібні блоки. У межах цих геодинамічних зон сформувалися та розвиваються сучасні яри і балки. Підіймання у геологічному минулому правобережної частини території міста зумовило залягання порід лесової формації. Останні мають слабке (під кутом 3-6 градусів) падіння на південь та південний захід.

Особливості геологічної, геоморфологічної та тектонічної будови території міста обумовили суттєві відмінності у проявленні негативних геодинамічних процесів (зсуви, підтоплення, блокові переміщення, обвалення ґрунтів тощо) у різних його частинах. Виникнення цих процесів на території міста Дніпропетровська, головним чином, пов'язане із діяльностю людини. До початку свого розселення на території, що зараз складає територію міста, геодинамічні процеси виявлялися в утворенні ярів, балок, що закладались на тектонічних порушеннях, та епізодичному затопленні низької заплави рік Дніпра і Самари. Ці природні явища повсюдно розвивалися уздовж долини Дніпра та його притоків у незалежності від господарської діяльності людини.

У зв'язку з процесами урбанізації та іншими чинниками, пов'язаними з технічним прогресом, стає помітним швидке зростання території окремих міст і селищ,, що характеризується розширенням площ, зайнятих під селітебні забудови та промислово-громадські об'єкти. Господарська діяльність людини торкнулася усіх компонентів навколишнього середовища: атмосфери, педосфери, літосфери і гідросфери. З розширенням території міста Дніпропетровська розширялася також мережа повітряних, наземних та підземних комунікацій різної функціональної спрямованості (лінії електропередач, теплотраси, автомобільні та залізничні шляхи, підземні водоводи, каналізація тощо).

У місті зараз працює понад 170 великих підприємств і стільки ж дрібних, що належать понад ста галузям і підгалузям народного господарства. При цьому провідною галуззю у місті залишається важка індустрія.

Забудована територія міста Дніпропетровська становить понад 52 % від загальної площі. Правобережна частина міста займає 18940 га, а лівобережна значно меншу - 9810 га. Селітебна територія міста становить 14867 га, у тому числі одноповерхова забудова - 7411 га, малоповерхова - 102 га, багатоповерхова - 1570 га. Вулиці, зелені насадження тощо займають площу 4984 га.

Понад 40 промислових підприємств міста розташовані у межах селітебних зон і займають площу 220 га.

Обсяг централізованно спожитої питної води населенням міста у літній період року сягає 770-800 тис. м³ на добу. Із розрахунку на одного мешканця міста добове водоспоживання становить значний обсяг - 410-480 літрів на добу. З цього приводу слід зауважити, що зовнішні мережі та споруди водопостачання вважаються достатніми, якщо вони забезпечують добову норму 280-300 літрів питної води на одного міського мешканця.

Промислові підприємства споживають на свої технологічні потреби 1820 млн. м³ води на рік.

Загальна протяжність водоводів у місті становить 1400 км, напірні колектори мають довжину більше 60 км. Втрати води у цих водоводах та колекторах, що піддаються урахуванню, становлять понад 20 % (близько 400 млн. м³ /рік), але фактично ці втрати більш значні, так як понад 20 % труб водоводів течуть і вимагають негайної заміни. Тому значні втрати води із інженерних мереж є головною причиною підйому рівня ґрунтових вод та замочування грунтів на території міста. До того ж зливова каналізація з мережею закритих водостоків та водостічних колекторів розвинена недостатньо і охоплює тільки центральну частину міста, набережну, нові житлові масиви. На більшості вулиць приватного сектора з індивідуальною забудовою колектори взагалі відсутні. У місті ще й зараз функціонують ділянки цегельно-зведених колекторів, що вимагають негайного ремонту. Частина промислових підприємств зберігають на своїх майданчиках у накопичувачах рідкі неочищені відходи виробництва. Площа відстійників перевищує 340 га. Днища та борти їх не ізольовані і тому їх рідкі відходи постійно інфільтруються у нижчележачі ґрунти, замочуючи їх. При цьому обсяги інфільтрації не враховуються і не контролюються. Таке інтенсивне техногенне навантаження на геологічне середовище міста позначилося на його екологічному стану.

У зв'язку із надмірним техногенним навантаженням на геологічне середовище, останнє стало "відповідати" проявам негативних геодинамічних процесів. Перші значні негативні наслідки цих процесів мешканці міста Дніпропетровська відчули у зв'язку з будівництвом і введенням в експлуатацію Запорізької ГЕС, що сприяло підйому рівня дніпровської води у межах міста на 4,4 м. Через це виявилася повністю затопленою річкова заплава, знищені сотні гектарів пасовищ, сінокісних угідь, затоплені лісові масиви. Уся лівобережна частина міста (площею біля 9810 га) із заводськими забудовами державного, приватного секторів, присадибними ділянками, виявилися повністю розташованими у зоні підтоплення. Рівень ґрунтових вод тут сформувався на глибині 1,5-5,0 м. Численні притоки ріки Дніпро стали підпруженими, втратили швидкість течії, замулилися, заросли чагарниками очерету і перестали виконувати свою головну функцію водного стоку. Таким чином виникла серйозна проблема підтоплення величезної за площею території міста, що потребує пошуку практичних шляхів її вирішення. Головним з них слід розглядати розробку проекту осушення території, пониження рівня грунтових вод через систему спеціальних інженерних гідротехнічних споруд. Екологічний ефект від діючих систем дренажних споруд низький, тому що води Дніпра і підтоплення ділянок гідродинамічно пов'язані між собою, крім того економічно ці інженерні системи дуже коштовні.

На міській правобережній території підтоплення, що обумовлено підпором рівня ґрунтових вод Дніпровського водосховища, простежуються більш вузькою смугою уздовж берега річки Дніпро на території з гіпсометричними відмітками поверхні землі 52-60 м. До цих зон підтоплення відносяться: район Центрального ринку, парк ім. Глоби, авто - та залізничний вокзали, житлові масиви Перемога, Мандриковка, Петровського, селища Кайдаки та Дімітрова.

Таким чином, підтоплення території міста Дніпропетровська у межах абсолютних відміток 52-60 м обумовлено підпором води Дніпровського водосховища, утвореного з пуском Запорізької ГЕС. Важливу роль у цьому гідродинамічному процесі грають також інші причини:

геологічна будова інженерний місто

відсутність споруд для скидання паводкових вод із озер і зниженнях на місцевості;

замулення штучного каналу Гнілокиш;

неорганізоване відведення поверхневого стоку;

перехід до централізованого водопостачання населення та промислових підприємств замість користування місцевими підземними водами;

акумуляція талих і дощових вод у знижених ділянках міста;

збільшення інфільтраційного живлення за рахунок витоків (втрат) із водонесущих комунікацій та поливу присадибних ділянок;

відсутність мереж водовідведення при розвитку централізованого водопостачання на території індивідуальної забудови.

Забудова водоохоронної зони і захисних смуг ріки Дніпро та будівництво промислових підприємств з "мокрим" циклом виробництва утруднили природний дренаж ґрунтових вод і спричинили на окремих дільницях додатковий підйом рівня ґрунтових вод у прибережній зоні до відмітки 65-70 м.

Зазначимо, що основною причиною підйому рівня ґрунтових вод і, як наслідок, підтоплення території міста Дніпропетровська у місцях розвитку дніпровської заплави та першої надзаплавної тераси, є підпір ґрунтових вод Дніпровським водосховищем. Будівлі та споруди, що розташовані у межах цих ділянок, характеризуються підтопленням підвалів, замоканням фундаментів, просадками через дренаж (осушення) водонасичених ґрунтів. Ґрунтам, розповсюдженим на цих ділянках, не властиві геодинамічні процеси, що проявляються у лесових формаціях правобережжя (обвали, просадки при замоканні ґрунтів).

Правобережна частина території міста Дніпропетровська має відмінні геологічні, геоструктурні, морфоструктурні, тектонічні та інженерно-геологічні особливості будови від лівобережної частини, що обумовили інші геодинамічні процеси у межах цієї території. Важливою особливістю цієї території є розвиток могутньої (до 60 м) товщі лесових порід. Останні займають понад 60 % території України [1,2], а у місті Дніпропетровську - велику частину правобережжя.

Інженерно-геологічна практика і геологозйомні дослідження показали, що лесові відкладення мають надзвичайно складну багатошарову, циклічну закономірну будову, що зумовлює різноманітність і специфіку складу, стану та властивостей лесових порід. Лесові товщі піддаються науково-обґрунтованому розчленуванню на окремі комплекси, що складаються із лесових порід, похованих ґрунтів і значно розрізнюються за фізико-хімічними властивостями. Це полегшує статистичну обробку показників складу, стану та властивостей лесових порід і дає можливість оптимізувати інженерно-геологічні дослідження, а також вибирати при проектуванні найбільш раціональні типи основ та фундаментів [3].

А.В. Мінервін та Е.М. Сергєєв [4] зазначають, що генетичні, петрографічні та інженерно-геологічні особливості лесів різних регіонів країни між собою тісно пов'язані. Вони стверджують, що поняття “лес” повинно бути нерозривно пов'язаним з просадочністю. Коли лесові породи не є просадочними, їх треба називати лесоподібні, незалежно від їх ознак та властивостей.

Лесам властиві такі основні відмінні ознаки (згідно Г.А. Мовлянова [5]):

жовто-сірий колір;

висока (45-59 % і більше) пористість, що може відзначатись неозброєним оком, мікропори діаметром до 3 мм;

збагаченість карбонатом кальцію та магнію більше за 5 %;

відсутність ясної слоїстості та лінз галечника, гравію;

однорідність з переважанням у гранулометричному складі пильових фракцій (0,05-0,01 мм - біля 50 %; глинистих часток розміром менше за 0,005 мм - біля 10 %; частки крупніші за 0,25 мм - відсутні);

здатність утворювати вертикальну окремість і обвалюватися прямовисними стінками;

здатність утворювати просадочні явища за умов тривалого замокання.

Уже понад сто років дискутується питання про природу походження лесів, бо істинне її розуміння дозволить людству прогнозувати прояви місць та часу просадок і зсувів для різних умов техногенного навантаження. Саме з лесами у місті Дніпропетровську можуть пов'язуватися катастрофічні явища геодинамічної природи.

Леси і лесоподібні породи складають у місті Дніпропетровську могутній, складний геологічний розріз четвертинних відкладень. На цій території М.Ф. Веклічем [2] виділено стратотип дніпровських лесів і кайдакських похованих ґрунтів. У чисельних балках (15 балок та 20 ярів) зазначаються оголення, що мають вигляд прямовисних стін, складених сухими, міцними палевими лесами і лесоподібні суглинками палево-жовтого, буровато-жовтого кольорів, із тріщинами, столбчатої окремості.

У сухому стані ці породи досить стійкі, але при замоканні виявляють просадочні властивості і повзучість (зміщення по похилій площині), навіть при кутах падіння площини зміщення 5-7 градусів.

Балки та яри закладені по неотектонічним розломам правого берега ріки Дніпро, що постійно підіймається, про що свідчать вузькі, глибокі каньйоноподибні форми балок і ярів (Красноповстанська, Рибальська, Аптекарська, Безіменна, Комісарівська та багато інших у районі селеща Таромське). Аналогічна картина спостерігається уздовж берега ріки Дніпро.

Схили балок та ярів на усій території міста щільно забудовані житловими будинками самої різної поверховості.

На території розповсюдження лесової формації ще й зараз відбуваються інтенсивні зміни гідрогеологічних і інженерно-геологічних умов та погіршення екологічної ситуації, пов'язане з геологічним середовищем. На території міста розвинені такі небезпечні геодинамічні процеси як підтоплення, підйом рівня грунтових вод (РГВ), замокання ґрунтів і, як наслідок, просадки, обвали, суффозії, яроутворення. У 1973 році на житловому масиві Тополя (південь міста Дніпропетровська) РГВ знаходився на глибині 18,7-23,4 м. У період будівництва житлового масиву (1973 - 1981 роки) РГВ піднявся на 9-10 м; у цей час підйом РГВ досяг максимума - глибини 2-5 м. Аналогічні явища зафіксовані у центральній, західній та північній частинах правобережжя. За рахунок витоків води із підземних комунікацій сформувалися куполи ґрунтових вод на промислових майданчиках усіх підприємств (ВО "Південний машинобудівний завод", ВАТ "Дніпровський машинобудівний завод", ВАТ "Дніпрошина", ВАТ "Дніпропрес" тощо), що розташовані на лесах. За рахунок збільшення і розтікання куполів ґрунтових вод відбувається підйом РГВ на прилеглих територіях. Причин, що обумовлюють підйом РГВ у процесі забудови та експлуатації житлового фонду і промислових об'єктів, безліч.

Основні з них такі:

витіки із підземних водонесущих комунікацій (головна);

порушення будівельних норм під час будівництва дощової каналізації;

замокання ґрунтів у котлованах для ліквідації просадкових властивостей ґрунтів;

акумуляція талих і дощових вод на майданчиках, що забудовуються, у котлованах і траншеях;

зниження фільтраційних властивостей лесових порід через свайні фундаменти.

У правобережній частині міста на глибинах 10-30 м залягають леси бугського, удайського, дніпровського горизонтів. Вони мають просадочні властивості при замоканні. Навіть від побутових навантажень просадки ґрунтів можуть сягати 0,05-0,7 м. Через це у місті понад ста будівель піддаються впливу просадочних явищ. Найбільша кількість житлових будинків деформована у центральній частині міста (проспект Кірова, вулиці Нахімова, Більшовицька, Гавриленко, житловий масив Тополя та інш.). Обвально-зсувні процеси на міській території приурочені до балочної системи, передусім до балок Попова, Каменовата, Евпаторійська, Тонельна, Красноповстанська, Рибальська, Аптекарська, Сухий Яр, Дієвська, Біла, Зелена та інш.

Обвали ґрунтів відзначаються за розмірами - від 5х10 м до 500х600 м. За формою вони є краплеподібні, циркоподібні, фронтальні, глетчеро-подібні. Глибина поширення коливається від 3 до 30 м. За природою виникнення обвали ґрунтів можуть бути природні та техногенні.

У місті зафіксовано біля 100 обвалів, з них 26 старих, що "стабілізувалися". Зсувоподібні зони займають більше як 5 тис. га. У них розташовано понад 600 житлових будинків із загальною площею більше 30 тис. м².

Підйом рівня ґрунтових вод та освоєння нових територій без належного інженерно-геологічного вивчення призводить до активізації зсувних процесів. Промислово-громадські споруди із зруйнованими підземними водонесущими комунікаціями створили аварійне техногенне навантаження на схили ярів і балок, що загрожує руйнуванню частини міста.

Розвиток зсувних процесів відбувається під впливом природних та техногенних чинників. До природних належать:

крутий рельєф схилів балок;

геолого-літологічна будова схилів, що при замоканні території втрачають свої міцністкі властивості, несучу здібність і набувають властивості повзучості;

наявність тектонічних порушень, на яких формуються балки і яри;

ерозія схилів балок та ярів.

До техногенних відносяться:

витіки із водонесущих комунікацій;

підпір грунтових вод ставками, відстійниками;

підрізання схилів, засипка балок і ярів без належної інженерної підготовки;

динамічні навантаження від автомобільного та залізничного транспорту.

У геологічній будові правобережної частини міста досить поширені терасові відкладення ріки Дніпро. Ці відкладення характеризуються великою стійкістю до проявів просадочних та зсувних процесів, але вони є небезпечними для наземних споруд при будівництві, наприклад, метрополітену у випадках, коли почнуть дренувати воду. У цей час вони можуть давати значну, до 40 % від потужності відкладень, усадку.

Таким чином, ділянкам міста із різними особливостями геологічної, геоморфологічної та тектонічної будови характерні прояви різних геодинамічних процесів. Знання чинників, що викликають ці процеси, уміння їх картографувати, дозволяє створити карту районування території міста за характером прояву геодинамічних процесів.

Для усіх міст України проблемою є відсутність надійної геологічної основи їх територій, що не дає можливості містобудівникам прогнозувати характер зміни інженерних властивостей ґрунтів лесових формацій під впливом техногенного навантаження і, особливо, підземних комунікацій. На території міста утворилися значні площі із зміненими первинними властивостями ґрунтів, але зараз відсутні надійні уявлення про їх стан і прогноз оцінки зміни властивостей. Внаслідок прояву геодинамічних процесів на території міста обвали та зсуви не запобігаються, а ліквідуються, що спричиняє за собою величезні економічні та моральні втрати.

Аналіз проявів цих процесів свідчить про можливість наступної екологічної катастрофи, що здатна завдати значне руйнування промисловій та громадській забудові міста.

З метою запобігання екологічній катастрофі необхідно:

виконати інженерно-геологічну зйомку території міста у масштабі 1: 25000 - 1: 50000;

скласти альбом карт із обов'язковою розробкою, наприклад, карт ґрунтових вод, просадковості ґрунтів, екзогенних процесів.

Отримані матеріали повинні стати основою для оцінки стану екологічного середовища міста, розробки заходів щодо осушення лесових формацій загалом по місту і порятунку окремих будівель, споруд від руйнування. Набуті матеріали, спільно з екологічною картою міста, є основоположними при розробці та реалізації Програми розвитку міста "Дніпропетровськ 2010: стратегія зростання" і розв'язання питань містобудування у ХХI столітті.

Бібліографічні посилання