Основным фактором, влияющим на положение уровней грунтовых вод, является климат. Инфильтрация дождевых осадков и талых вод - главная составляющая в питании подземных водоносных горизонтов. Температура воздуха оказывает влияние на величину испарения грунтовых вод в летний период и на величину подземного стока в предвесеннюю межень.
Гидрографическая сеть в границах городской черты представлена рекой Турой и ее притоками, в межень дренирующими грунтовые воды, в основном, правобережной части города. К наиболее крупным из притоков относятся речки: Бабарынка, Тюменка, Ключи. В границах города развиты озера, болота, пруды в количестве 31 объекта и заболоченные территории. К наиболее крупным относятся озера Алебашево, Круглое, Кривое и др., пруды Чистый, Лесной, Утиный, Южный и др. К черте города на левобережной части примыкает Тарманское болото - крупный озерно-болотный массив, который сформирован на поверхности низких надпойменных террас.
В период паводков грунтовые воды получают дополнительное питание за счет фильтрации воды из реки Туры, многочисленных озер и других поверхностных водоемов.
Река Тура является основной водной артерией города, имеет характер типичной равнинной реки с четко выраженным весенним половодьем, непостоянной летне-осенней меженью и устойчивой зимне-предвесенней меженью. Питание реки преимущественно снеговое. С геоморфологическими элементами территории связана величина инфильтрационного питания грунтовых вод, которая меняется по площади и зависит от уклона поверхности.
Геологические факторы также влияют на уровень грунтовых вод. Геологические факторы - литологическое строение, глубина залегания и структура грунтов - играют немаловажную роль при формировании естественного и слабонарушенного режима уровня подземных вод в черте городской застройки.
Техногенные факторы, способствующие появлению новых источников питания грунтовых вод и интенсификации ранее существовавших, приводят к возникновению и дальнейшему развитию процессов подтопления. Действие техногенных факторов при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений накладывается на действие естественных факторов, повышая либо снижая в определенных природных условиях интенсивность процесса обводнения территорий.
К факторам техногенного происхождения относятся: строительство узкоколейных и автомобильных дорог без водопропусков, сооружение дамб и жилых массивов в пойме реки на насыпных грунтах (в Заречных микрорайонах и на Лесобазе), отсыпка грунта под коттеджи на Казачьих лугах, уничтожение естественных дрен (бетонирование и строительство гаражей в русле реки Тюменки, перехват русла ручья Ключи), интенсивная застройка городской территории, полив газонов и приусадебных участков в летний период, утечки из водопроводной и канализационной сетей, утечки из ливневой канализации и т.д.
На застроенных участках городской территории, где поверхность земли заасфальтирована или находится под застройкой, с одной стороны, инфильтрация атмосферных осадков отсутствует вследствие искусственного удаления снега, а с другой - испарения с поверхности грунтовых вод не происходит, то есть на этих территориях при строительстве изменяется структура водного баланса, оказывающего влияние на режим грунтовых вод.
Возникновение факторов техногенного характера происходит в результате:
- пренебрежительного отношения к особенностям водного режима (баланса) подземных и поверхностных вод на территории города при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений, нарушающих естественную экологически сбалансированную систему долины реки Туры и ее притоков. Это строительство на намывных и насыпных грунтах, в результате чего происходит перекрытие естественных протоков малых рек и ручьев и, тем самым, - образование искусственных водоемов и заболоченных участков;
- недостаточного развития дренажной сети и несовершенства канализации, в том числе ливневой;
- утечек из водонесущих коммуникаций;
- накопления влаги под зданиями и покрытиями в результате уменьшения величины испарения;
- барражирования грунтовых вод фундаментами зданий и сооружений;
- полива приусадебных участков и т.д.
Следует отметить, что техногенная нагрузка, приведшая на отдельных участках города к полному нарушению поверхностного стока, стала причиной дополнительного питания грунтовых вод, их зеркало, испытывая дополнительный подъем, приобрело куполообразную форму. Анализ и контролирование особенностей слабонарушенного режима уровня подземных вод позволяет проводить картирование застроенной территории по уровням залегания грунтовых вод с целью выбора и обоснования необходимых (предупредительных и защитных) мероприятий.
В настоящее время систематические наблюдения за уровнем подземных вод в границах города проводятся по Тюменскому специализированному наблюдательному объекту (СНО) и по части скважин Луговского и Решетниковского специализированных наблюдательных объектов ГМПВ, расположенных в границах округов города. В целом, анализируя многолетнюю изменчивость положения уровня грунтовых вод, отмечаем, что на большей части территории города глубина залегания уровней колеблется преимущественно от 2 до 4 м, подчиняясь определенной цикличности, повышаясь в многоводные годы и понижаясь в маловодные. Под влиянием естественных факторов, как и по всей территории области, на территории города с 2003 года наблюдается очередной 11-летний цикл (с 2003 по 2014 гг.), состоящий из 2-х многолетних этапов - спада и подъема уровня подземных вод. Интенсивность многолетнего снижения уровней, начавшегося в 2003 году, в зоне интенсивного подтопления (с залеганием уровня грунтовых вод до 3 м) составила в среднем 0,36 м/год, в зоне активного подтопления (уровень грунтовых вод 3 - 4 м) - 0,49 м/год, в зоне минимального подтопления (4 - 6, более 6 м) - 0,25 м/год. На ветви спада (с 2003 по 2008 гг.) в отдельные годы наблюдались кратковременные подъемы уровня (как результат 3 - 5- и 7 - 8-летних периодичностей). Предполагается, что тенденция спада уровней в 2009 году сменится на обратную, начнется новый этап подъема уровня подземных вод, который продлится в течение последующих 5 - 6 лет и приведет к активизации процессов подтопления на городской территории. В этот период на большей части территории города уровни будут находиться достаточно близко к поверхности земли.
По сравнению с предшествующим годом в 2008 году среднегодовые уровни на большей части территории города понизились в среднем на 0,11 м. Диапазон глубин залегания уровней составил 0,43 - 11,65 м от поверхности земли.
Таким образом, следует отметить, что Тюмень находится в подтопленном состоянии круглый год. Подтопление оказывает отрицательное влияние на инженерные сооружения и экологическую обстановку города. На подтопленных территориях, ввиду постоянного замачивания фундаментов, происходит разрушение зданий, изнашивание подземных водонесущих коммуникаций и, тем самым, увеличивается их аварийность. Кроме того, подтопление промышленных территорий может приводить к активизации оползней, проявлениям суффозионных процессов, ухудшению прочностных и деформационных свойств грунтов.
Вместе с тем, неуклонное повышение уровней подземных вод еще раз подтверждает необходимость принятия решений по инженерной защите территории города (ее отдельных районов, промышленных предприятий, жилых массивов и т.д.) от дальнейшего подтопления грунтовыми водами и сопутствующего этому процессу загрязнения подземных вод.
Наиболее эффективно мероприятия по понижению уровня воды можно осуществлять, опираясь на материалы многолетних режимных наблюдений за уровнем грунтовых вод, которые позволят прогнозировать угрожаемое положение грунтовых вод и принимать необходимые меры для осушения и защиты земель от подтопления.
Проведение мероприятий по водопонижению территории и регулированию режима подземных вод на сегодняшний день является одной из самых актуальных задач, особенно потому, что техногенное подтопление носит скрытый характер, его развитие провоцирует возникновение оползней, суффозионных провалов и т.д. При подтоплении изменяются гидрогеологические условия городской территории, происходит снижение несущей способности фундаментов и, как следствие, деформация зданий и коммуникаций. В результате утечек сточных вод из канализационных сетей загрязняются подземные воды, ухудшается экологическая обстановка, что в конечном итоге приводит к росту заболеваемости населения.
Согласно Генеральному плану городского округа город Тюмень основные меры по защите территории города Тюмени от подтопления представлены следующими мероприятиями:
I. Инженерная защита территории от паводков реки Туры:
- защита территории от затопления;
- устройство водопропускного канала;
- берегоукрепление;
- защита территории от подтопления;