Учебно - исследовательская работа

МОУ «Средняя общеобразовательная школа №3»

г.о. Саранск

Учебно-исследовательская работа

ИССЛЕДОВАНИЕ

 ОСОБЕННОСТЕЙ   РАЗВИТИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ В РАЙОНЕ ПОСЕЛКА ТЭЦ-2

                                                                Выполнили ученики 8 класса А

                                                                  Акулинина Юлия, Михеев Артем

                                                          Руководители: Т.А.Левина  

                                             учитель географии,

                                                                       Н.В. Королева  учитель биологии

2013г

Содержание

  Введение

 1.Литературный обзор

 2.Условия, материалы и методы исследования

 3.Результаты и их обсуждение

 Выводы:

Введение

  В настоящее время на территории города Саранска ощутимо негативное влияние в различных отраслях народного хозяйства экзогенных геологических процессов. Наибольшую опасность представляют следующие экзогенные процессы: оползни, боковая речная и овражная эрозия, подтопление.  Оползневые процессы – один из главнейших факторов, отрицательно влияющих на экологическую обстановку города. Причиной их является природная и антропогенная нагрузка на геологическую среду. Их негативное влияние проявляется в снижении устойчивости объектов недвижимости, нарушении целостности инженерной и транспортной инфраструктуры, а также безопасности проживания людей. Оползни  угрожают сельскохозяйственным угодьям, губят их и затрудняют обработку, они создают опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых. Оползни повреждают коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети. Поэтому проблема изучения и прогнозирования оползней приобретает все большую актуальность. В зоне  воздействия оползневых процессов г. Саранска находится его центральная часть, которая располагается на левом берегу р. Саранки, пос. Николаевка и восточная часть поселка ТЭЦ-2. Все выше перечисленное обуславливается написанием этой работы, поэтому

целью нашей работы являлось: изучение оползневых процессов в восточной части поселка ТЭЦ-2

Руководствуясь поставленной целью, мы должны были выполнить следующие задачи:

1.Дать комплексную характеристику оползня на склоне пос. ТЭЦ-2

2.Определить природные и антропогенные факторы формирования оползневых процессов на изучаемой территории;

3.Выявить сезонную  динамику оползневых процессов на  склоне пос. ТЭЦ-2;

4.Рассмотреть комплексы противооползневых процессов и разработать ряд мер по укреплению склона в конкретных условиях

      1.Литературный обзор

1. Оползни, их строение и классификация

   Оползень-  отрыв земляных масс от склона и перемещение их по склону под воздействием силы тяжести. Оползшую массу называют оползневым телом, а поверхность, по которой происходит смещение оползня, называют поверхностью скольжения, или поверхностью смещения.

Рис.1. Схема оползня: 1 – первоначальное положение склона; 2 – ненарушенный склон; 3 – оползень; 4 – поверхность скольжения

В результате возникновения оползня формируются характерные геоморфологические элементы.

оползневое тело;

поверхность скольжения, форма которой может быть цилиндрической,       волнистой, плоской;

бровка срыва, там, где произошел отрыв оползневого тела от основного массива пород;

террасовидные уступы или оползневые террасы (не следует вшивать с речными террасами);

вал выпучивания, разбитый трещинами;

подошва оползня — место выхода на поверхность плоскости скольжения, оно может располагаться выше и ниже подошвы слона или быть на его уровне.



Рис.2. Элементы оползня: 1 — оползневое тело; 2—-поверхность скольжения; 3—бровка срыва; 4 — оползневые террасы; 5 — вал выпучивания с трещинами; 6 — подошва оползня; 7 — положение склона до оползня; 8 — коренной массив пород.

   Оползни классифицируются по размерам, по характеру смещения, по структуре оползневого склона и характеру поверхности смещения, по форме.

1.Оплывины — мелкие смещения, медленно перемещающиеся вниз по склону под влиянием сильного переувлажнения почвенного слоя и частично подстилающей выветрившейся породы. Поверхность скольжения находится на глубине не более 1-ого метра.

2.Осовы — мелкие оползни, с глубиной залегания поверхности скольжения менее пяти метров. Осовы захватывают только рыхлые поверхностные отложения.

3.Деляпсивные (лат. «деляпус» — падение, соскальзывание)- породы соскальзывают под влиянием собственного веса. В этом случае в оползневом теле сохраняется последовательность слоев, несколько запрокинутых в сторону ненарушенной части склона. При деляпсивном характере оползня движение неустойчивых масс начинается в основании склона, и, лишая опоры вышележащие массы, постепенно захватывает и их, пока весь откос не придет в движение.

4.Детрузивные(лат. «детрузио» — сталкивание), когда смещение происходит под напором или при толкании вышерасположенных (оторвавшихся от склона и сползающих). В детрузивных оползнях движение начинается сверху и предается постепенно вниз. Базис оползания детрузивных оползней находится ниже уровня реки или дна реки. Эти оползни выталкивают породы, находившиеся у базиса оползания.

5.Асеквентные - оползни, происходящие преимущественно в однородных неслоистых породах. Поверхность скольжения у таких оползней кривая, близкая к цилиндрической форме. По характеру смещения большинство этих оползней относится к категории деляпсивных.

6.Консеквентные - поверхность скольжения у этой категории оползней обуславливается поверхностями раздела, имеющимися в толще пород. Такими поверхностями могут быть:

-поверхности напластования осадочных пород;

-контакт почвенно-растительного слоя с подпочвой;

-контакт плаща делювия (породы, нанесенные со склона водой) с коренными породами;

-пересекающиеся системы трещин, разбивающих породу и определяющих ломаную поверхность скольжения;

-граница контакта осадочных пород с интрузией.

7.Инсекветные - оползни, врезающиеся в толщу склона, сложенного различными породами, которые представляют собой чередование пластов различного состава. Поверхность смещения режет эти породы под разными углами к их напластованию и представляет собой неоднородную кривую (крутую в верхней части и пологую в нижней).

8.Блоковые - происходит смещение крупных и мало нарушенных в верхней части блоков пород. Блоковые оползни движутся по поверхности скольжения, которая может быть определена наклоном пластов, тектоническими трещинами, поверхностью контакта с интрузией и иметь соответствующую форму, а может быть динамической, то есть определяться законами механики. Тогда в разрезе это вогнутая кривая близкая к параболе.

9.Глетчерные - такие оползни возникают при переувлажнении раздробленных выветриванием масс пород. Полужидкие массы медленно перемещаются по уклону вниз, по форме напоминая языки горных ледников, за что и получили свое название.

      Оползневые тела могут иметь сложное строение. На одном и том же участке может быть одна или несколько поверхностей скольжения. В этом случае различают оползни одно-, двух- и многоярусные.
Скорость движения оползневого тела может быть различна. Принципиально все оползни можно разделить на соскальзывающие и постепенно сползающие. При соскальзывании тело оползня перемещается мгновенно, в один прием. Большинство оползней смещается постепенно, хотя и с различной скоростью — от долей миллиметра в сутки до нескольких десятков метров в час. Движение медленных оползней определяют по наблюдениям реперами, установленными в теле оползня и за его пределами.

1.2.Причины возникновения оползней

Различают несколько причин возникновения оползней:

1.Естественные причины

К естественным причинам относятся увеличение крутизны склонов, подмыв почв грунтовыми  водами и атмосферными осадками. Смещение крупных масс почвы по склону или клифу вызывается в большинстве случаев смачиванием дождевой водой грунта так, что масса грунта становится тяжелой и более подвижной [7]. Силы трения, обеспечивающие сцепление грунтов или горных пород на склонах, оказываются меньше силы тяжести, и вся масса горной породы приходит в движение. 

2. Искусственные причины.

 К искусственным, или антропогенным причинам относится   различная деятельность человека. Основными группами антропогенных нарушений почв являются:

- техногенные - вызываются  техническими и эксплуатационными нарушениями при различной хозяйственной деятельности человека;

-сельскохозяйственные - связаны с продольной распашкой склонов, перевыпасом скота, нарушением технологий транспортировки, хранения, применения удобрений.

-рекреационные – вызываются поведением человека в природной среде. Это посещение населения зон отдыха, сбор грибов, ягод, охоты, вытаптывание, пожары, загрязнение «отходами рекреации» (мусором, бензином и др.).

  1.3.Структура, мощность и механический состав почвы.

   Структура почвы является важным и характерным признаком, имеющим большое значение при определении генетической и агропроизводственной характеристики почв[4]. Под структурностью почвы подразумевают ее способность естественно распадаться на структурные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы. Форма структурных отдельностей зависит от свойств самой почвы.

   Морфологические типы структур почвенной массы хорошо разработаны С. А. Захаровым, чью классификацию структурных отдельностей мы приводим (рис. 3,табл.1).

  Мощность почвы, вертикальная глубина почвенного профиля от дневной поверхности до начала залегания малоизмененной почвообразующей породы[4]. Выражается, как правило, в сантиметрах, иногда в метрах. Мощность черноземов и ряда др. зональных почв определяется по глубине проникновения в почвенную толщу содержания гумуса, равного 1%. В связи с этим черноземы разделяются на: сверхмощные (более 120 см), мощные (80—120 см), среднемощные (40—80 см), маломощные (менее 40 см). Мощность почвы — важнейшая характеристика их плодородия. Профиль черноземных почв имеет следующее морфологическое строение:

А0 - степной войлок;

Аd - дернина темно-серая, плотная, пронизана корешками злаков;

А1 – гумусовый или перегнойно-аккумулятивный горизонт мощностью 30 - 120 см, темно-серый, почти черный, с мелкозернистой структурой, несколько укрупняющейся с глубиной;

А, В - гумусовый, темно-серый, по граням структурных отдельностей окраска несколько темнее, чем внутри них. Несколько уплотненный, структура зернистая, переход в следующий горизонт постепенный. Распространяется на глубину 100 - 140 см;

   В - темноокрашенный, горизонт часто окрашен неоднородно, с языками и затеками гумуса, оглиненный с комковатой, комковато или ореховато-призматической структурой. По степени гумусированности и структуре может подразделяться на подгоризонты В1, В2, Вк (иллювиально-карбонатный);

С - материнская порода.

   Лугово-черноземные почвы имеют темноокрашенный гумусовый горизонт. Профиль почвы постоянно переувлажнен. Оглеенность прослеживается по всему профилю в виде сизоватых и ржавых пятен. Грунтовые воды находятся в пределах почвенного профиля. Черноземные почвы по смытости подразделены на слабосмытые и сильносмытые.

Рис. 3. Типичные структурные элементы почв (по С. А. Захарову)

I тип: 1) крупнокомковатая, 2) среднекомковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9) зернистая, 10) порошистая.
II тип: 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) тонкопризматическая.
III тип: 17) сланцевая, 18) пластинчатая, 19) листоватая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая

Таблица 1. Классификация структурных отдельностей почв

 (С. А. Захаров, 1929)

   По механическому составу почвы подразделяются на четыре основные группы — глина, суглинок, супесь и песок[4]. Наиболее плодородными принято считать суглинистые почвы. Глинистые почвы (более 40 % глины) в сухом состоянии представляют собой трудно разламывающиеся комки, а при их растирании однородный порошок (пудру). Во влажном состоянии при раскатывании можно получить длинный тонкий шнур (до 1 — 1,5 мм), который без изломов сворачивается в кольцо. Суглинистые почвы в сухом состоянии представляют собой более крупный и жесткий порошок. Во влажном состоянии почва скатывается в толстый шнур, который разламывается при соединении его в кольцо на отдельные кусочки. Чем больше количество глины, тем эластичнее получается шнур. Супесчаные почвы во влажном состоянии не скатываются в шнур, но формируются в непрочные шарики. Песчаные почвы (85 — 100 % песка) сыпучи в сухом состоянии, и только при очень сильном увлажнении можно слепить из них шар. Органические остатки в почве могут быть как в ее толще, так и на поверхности. В последнем случае они образуют подстилку или войлок.

1.4. Оползнеобразование в Мордовии

   Наиболее активно оползни развиваются на вторичных моренных равнинах – в левобережье Мокши и правобережье Алатыря, меньше в – в пределах склонов долин притоков Инсара, Иссы, Рудни и Сивини [1]. Они тяготеют к участкам разгрузки подземных вод, подмываемых склонов, долин рек, бортов оврагов и балок, крутых склонов. Встречаются блоковые оползни, но более широкое распространение имеют поверхностные оползни или оплывины с глубиной залегания поверхностного скольжения до 1- 1,5 м. и высотой стенок отрыва от 0,6 до 15 м. Оползневые склоны имеют протяженность до 2- 3 км. Древним оползням свойственны циркообразные формы с террасовидными уступами. Они большей частью задернованы, но встречаются также свежие, с обнаженными стенками отрыва, крутизна которых составляет 45 – 60 градусов. Поверхность оползневых накоплений бугристая, с общим накоплением к руслу или тальвегу. Разрушительный характер процессы оползания грунтов имеет в г. Краснослободске, Темникове.

1.5. Противооползневые мероприятия.

   Противооползневые мероприятия по своему характеру могут быть разделены на две группы: пассивные и активные [2]. К первой группе должны быть отнесены главным образом мероприятия охранно-ограничительного характера, а именно:

· запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок;

· недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы;

· запрещение строительства на склонах и на указанной полосе сооружений, прудов, водоемов, объектов с большим водопотреблением без выполнения конструктивных мероприятий, полностью исключающих утечку воды в грунт;

· ограничение в необходимых случаях скорости движения железнодорожных поездов в зоне, примыкающей к оползневому участку;

· охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности;

· запрещение неконтролируемого полива земельных участков, а иногда и их распашки;

   Осуществление охранно-ограничительных противооползневых мероприятий не связано с устройством каких-либо инженерных сооружений и проведением трудоемких работ. Эффект от этих мероприятий может быть получен не сразу. Тем не менее, осуществление этих мероприятий необходимо едва ли, не в большей мере, чем активных мероприятий.

   Ко второй группе следует отнести такие противооползневые мероприятия, проведение которых требует устройства различного рода инженерных сооружений. В зависимости от сложности инженерно-геологических условий, ценности существующих и проектируемых объектов, экономического значения и перспектив использования оползневых территорий рекомендуется применять следующие меры, направленные на устранение активных причин, вызывающих оползни на склонах. Там, где железные и автомобильные дороги пересекают участки, сложенные коренными породами, целесообразно устраивать ступенчатые выемки, удерживающие падающие сверху крупные камни и массы грунта, которые впоследствии механически убираются. Практикуется также сооружение заградительных бетонных стен и использование проволочных сетей для задержания падающих обломков. Для отвода воды от оползневых склонов особенно эффективен горизонтальный дренаж по трубам. На склонах, сложенных рыхлыми отложениями, необходимо срезать их верхние части, удалять неустойчивый материал и укреплять нижние части.

    К специальным противооползневым работам относится: проведение дренажных галерей, колодцев, взаимодействующих скважин и других сооружений для перехвата подземных вод; планировочные работы — съем оползших масс с целью разгрузки склона, устройство берм; искусственное упрочнение пород — цементация, силикатизация, электрохимическое закрепление, сооружение удерживающих устройств; ограждение оснований склона от подмыва и абразии.

2.Условия, материалы и методы исследования

2.1.Природные условия  склона пос. ТЭЦ-2

   Возникновение жилого района энергетиков связано со строительством крупнейшей теплоэлектроцентрали Мордовии. 30 июля 1951 года Совет Министров Мордовской АССР принял постановление «О выборе площадки для строительства Саранской ТЭЦ-2»[5]. Такую площадку нашли в северо-восточной части города, недалеко от реки Инсар. Там развернулось строительство ТЭЦ, а к западу от нее - жилищных построек. Поселок ТЭЦ-2 расположен на возвышенности. На юго-востоке поселка находится Никитская гора, которая обрывается Никитским оврагом. Местные жители называют ее еще Солдатской горой. Климат местности умеренно-континентальный. Средняя температура самого теплого месяца- +18С, +19С.Средняя температура самого холодного месяца- -11С, -12С. Среднегодовое количество осадков 500-550 мм [11]. Западнее склона Никитской горы протекает река Инсар. Подземные воды безнапорные, глубина их залегания до 17 м. Питание их осуществляется за счет атмосферных осадков, паводковыми водами. Качество подземных вод благоприятное. Никитская гора представлена выщелоченными черноземами, песками, суглинками и реже встречается глина. Для вершины склона характерна  группа злаково - бобово – разнотравной растительности. Из  злаков наиболее распространены: овсяница луговая, лисохвост луговой, кострец безостый, тимофеевка луговая, ежа сборная; из бобовых различные виды клевера, чина луговая, люцерна серповидная, горошек мышиный; крапива двудомная, одуванчик, полынь, пижма обыкновенная, чистотел, подорожник, репейник, щавель конский, мать-и-мачеха. Встречаются одиночные древесные растения: береза бородавчатая, клен американский, заросли ив, чаще трехтычинковой, пятитычинковой, яблоня, вишня. На западной части склона преобладают тростниковые, рогозовые, хвощовые растения. Типичными животными склона являются сизый голубь, полевой и домовой воробьи, грач, галка, городская ласточка, белая трясогузка, полевка обыкновенная, различные виды насекомых – кузнечики (зеленый, серый), клопы (клоп-слепняк), стрекозы, бабочки (толстоголовки, белянки, нимфалиды, дневной павлиний глаз голубянки), шмели (полевой), пчелы, осы, жужелицы.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

2.2.Материалы и методы исследования

 Объектом исследования являются оползни, распространенные  по склону Никитской горы пос. ТЭЦ-2

Предметом исследования являются предпосылки и факторы возникновения и формирования оползней, процессы динамики движения оползневых тел, особенности почвенного покрова и функционирования подземных вод.

Методика изучения оползневых процессов

   Изучение оползневых процессов на склоне Никитской горы пос. ТЭЦ-2 проводилось поэтапно. 1 этап - рекогносцировочное исследование, целью которого является получение предварительной информации о местонахождении оползня.2 этап- отбор проб почвы в местах обрушений для определения почвенных горизонтов, влажности почвы, морфологического состава. 3 этап- определение  динамики оползневых процессов на  склоне пос. ТЭЦ-2.

1. Рекогносцировочное исследование проводилось с помощью глазомерной съемки, двигаясь по выбранному маршруту[6].

2. Отбор проб почвы в местах обрушений для определения почвенных горизонтов, влажности почвы, морфологического состава почв.

 3.4. Меры по укреплению склона

Изучив территорию склона мы предлагаем ряд мер по профилактике образования оползней:

1.Запрещение строительства на склонах и на указанной полосе сооружений.

2. Запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок.

3.Недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы.

4.Ограничение в необходимых случаях скорости движения автомобилей, примыкающей к оползневому участку.

5. Охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности.

6. Запрещение неконтролируемой распашки  земельных участков.

7. Выйти с предложениями в Октябрьскую администрацию г.о. Саранск о проведении  мер защиты склона Никитской горы.

Выводы: 

1. На изучаемой территории встречаются поверхностные оползни или оплывины с глубиной залегания до 1 м. и высотой стенок отрыва до 80 см. Оползню свойственна циркообразная форма. Оползень постепенно-сползающий. Оползень большей частью задернован, но встречаются, участки свежие с обнаженными стенками отрыва, крутизна которого составляет 45-50˚. на исследуемом участке выщелоченная малогумусная маломощная. По механическому составу склон состоит из суглинистых почв. При определении влажности почвы мы выяснили, что почва свежая.

2.Основными причинами оползневых процессов  склона Никитской горы являются рельеф, почвенный состав, атмосферные осадки, подземные воды и антропогенный фактор.

3. Оползневые процессы в восточной части склона медленно продолжают движение на объекты промышленного значения. Обвально-осыпные процессы наиболее интенсивны весной, после стока талых вод, производящих боковую эрозию и вызывающих тем самым увеличение крутизны склонов.

4. Мы предлагаем:  запретить строительство различного рода объектов, подрезку оползневых склонов, ограничить скорость движения автомобилей, сохранить зеленые насаждения, уменьшить рекреационную нагрузку на склон.

Список использованных источников

1. Географический атлас Республики Мордовия. Саранск издательство Мордовского университета, 2012.
2. Государственный доклад о состоянии окружающий природной среды Республики Мордовия в 2000 году, Саранск, 2001.
3. Е.П. Емельянов Основные закономерности оползневых процессов. М. – Недра, 1982
4. В.И. Жидкин . Экогогический практикум: учебное пособие / составитель В.И. Жидкин МО РМ, МРИПКРО – Саранск, 2001. – 128с.
5. В. Куклин  Биография  Саранских улиц. Саранск Мордовское книжное издательство, 1983.
6. Д. С. Кизельватер,  Г. И Раскатов, Рыжов А. А. Геоморфология и естественная геология. М. -  Недра 1981.
7. В.З. Коротков,  Д.А. Мравец  Геодезические методы изучения динамики оползней. М – Недра, 1984.
8. Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебн. / Под ред. В.Т. Трофимова. — М., — 1995.
9. Л. К. Мартене,  М. Б. Вольфсон и др. Техническая энциклопедия т.14, т.15 Москва, 1931г.
10. В.Н. Маскайкин, Ю.Н. Цыбина. Оползневые процессы на территории Краснослободского района республики Мордовия: учебное пособие – Саранск: изд – во Мордов. ун – та, 1998 – 18 с
11. В.Н. Пресняков География Республики  Мордовия, Мордовское книжное издательство, 2005.
12. . А.А. Ямашкин . Физико – географические условия и ландшафты Мордовии: учебное пособие / А.А. Ямашкин – Саранск: изд-во Мордов. ун –та. 1998 – 15с