Метод пластики рельефа в территориальном планировании подземных коммуникаций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»

Метод пластики рельефа в территориальном планировании подземных коммуникаций

Губанов Николай Николаевич,

ст. преподаватель кафедры сервиса

Иванов Владимир Александрович,

доктор технических наук, профессор кафедры сервиса

Литвиненко Анатолий Александрович,

кандидат технических наук, доцент кафедры сервиса

г. Москва

Аннотация

Предлагается методика разработки и использования геоэкологических стратегических карт для выбора источников водоснабжения и прокладки подземных коммуникаций.

Ключевые слова: геоэкологические стратегические карты, водные ресурсы, подземные коммуникации.

подземный коммуникация водоснабжение территориальный

Abstract

Plastic relief mapping as applied to underground utility system land use planning

Gubanov Nikolai Nikolaevich, Senior Lecturer at the Department of Service, Russian State University of Tourism and Service, Moscow, Russia, gubanov.nik@yandex.ru,

Ivanov Vladimir Aleksandrovich, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Service, Russian State University of Tourism and Service, Moscow, Russia, vaivanov@land.ru,

Litvinenko Anatolii Aleksandrovich, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Service, Russian State University of Tourism and Service, Moscow, Russia, anatol.litvinenko@gmail.com

The authors of the article propose a methodology of developing geoenvironmental strategic maps designed to facilitate the water-supply-source and subsurface-utility-engineering selection process.

Key words: geoenvironmental strategic maps, water resources, underground utility system.

Основная часть

В разработке проектов строительства в последнее время все большее значение приобретает этнологическая экспертиза [1], которая максимально учитывает не только особенности рельефа, но и подземных структур. Однако на практике этот фактор практически игнорируется, и при подготовке территории под строительство или прокладку коммуникаций на практике широко распространено предварительное выравнивание поверхности строительного полигона, что предполагает возможность реализации проектов на любой исходной площадке, если она допускает нивелирование всех природных неровностей. Причем одними организациями подготовка рельефа для проведения строительных работ производится более точно, а другими менее. Поэтому зачастую у проектировщиков, строителей, работников коммунальных служб и архитекторов при достаточном выделении средств возникает вопрос, нужны ли подробные карты, описывающие глубинные потоки на большой территории [2], например, административного образования, если рельеф и все его неровности могут быть выровнены и нивелированы. При наличии достаточной однородности грунта и технической возможности получения гладкой поверхности строительной площадки данные карты теряют смысл и не будут востребованы в процессе реализации проекта.

Техногенные катастрофы, такие как авария на Саяно-Шушенской ГЭС, самой мощной электростанции в России, другие факторы, существенно влияют на подходы к выбору площадок строительства. Они проявляются в изменениях состава и интенсивности использования различных видов энергоресурсов и отражают развитие экологических требований, изменение позиций производителей энергоресурсов в отношении минимального воздействия на природу. Часто наблюдаются такие явления, как развитие трещин на отдельных фундаментах и стенах рядом стоящих зданий, хотя видимых причин для этого не существует. Причем борьба с этими трещинами, как правило, не дает реальных результатов, хотя 33 000 000 мі грунта и скальных пород было перемещено гидростроителями при возведении гигантской плотины Саяно-Шушенской ГЭС (уложенного при строительстве плотины бетона хватило бы на постройку автострады от Санкт-Петербурга до Владивостока).

Многолетний опыт эксплуатации зданий и работы картографической группы Пущинского института медицинского и биологического приборостроения под руководством Степанова И.Н. показывают, что природные явления со временем восстанавливают первоначальную картину [3,4]. Для уточнения протекающих процессов могут быть использованы литодинамические карты, которые строятся на условии формирования рельефа земной поверхности постепенно под воздействием поля гравитации Земли и её движущей силы - воды и горных пород.

Этот процесс изменения земной поверхности во времени иллюстрирует рисунок 1. На рисунке 1а представлена площадка, которая на начальной стадии строительства полностью выровнена путем строительных мероприятий, и линиями показаны только условные связи, отображающие динамический каркас рельефа земной поверхности, однако не имеющие отражения на поверхности грунта.

Рисунок 1. Пример восстановления природных литодинамических потоков в пределах строительного объекта.

Фиолетовым цветом показана область подтопления здания; красным цветом - зоны развития трещин в здании

Однако из рисунка 1б видно, что природные потоки литологического вещества даже после прерывания их движения со временем восстанавливают старые каналы связи друг с другом, т.к. все горизонтали связаны между собой единым полем - полем гравитации. Поэтому здание или коммуникации, расположенные в этих зонах, со временем подвергаются значительным механическим нагрузках и достаточно интенсивно разрушаются [5, 6].

Учитывая, что данные потоки являются только верхней частью глубинных потоков, обусловленных постоянным полем гравитации, следует отметить, что изначальный рельеф поверхности нельзя так просто исключить из числа важных факторов в строительстве. Любое механическое воздействие на него не дает окончательного результата, т.к. почва обладает «памятью», которая постепенно восстанавливает первоначальную картину. Для решения задачи прокладывания подземных коммуникаций и разработки схем расположения водных источников для повседневного использования предлагается методика разработки и использования геоэкологических стратегических карт, которых следует придерживаться не только в регионах нового строительства, но и повсеместно в зонах прокладки поземных коммуникаций.

Эти карты по-своему имеют стратегический характер ведения как хозяйственной деятельности, так и рационального использования природных ресурсов и проведения природоохранных мероприятий, т.к. математически достоверно отражают геологические, почвенные, а с ними и микроклиматические процессы. На классических картах отображают природные объекты как есть, на данный момент, в статике. По ним проводится классификация, и они имеют больше статистический характер.

На основе таких карт следует переходить к картографическим методам, показывающим динамику, генезис тех или иных процессов. Всеми учеными признано, что карта - как минимум 50% всей информации о территории. Однако наша наука продолжает идти старым путем, оставаясь на тех же 50%. Предлагаемые карты пластики рельефа доступно отражают каждую неровность земной поверхности (карты обзорных свойств местности), динамику литологического, геохимического вещества в виде мельчайших частиц на поверхности или микроэлементов в поверхностных и подземных водах. Показанные на картах потоки наглядно и математически достоверно указывают пути миграции этих элементов, точки, откуда (наивысшая, репеллер) и куда (низшая, аттрактор) пойдет любая частица пыли с эрозионного склона или загрязняющие элементы от того или иного предприятия, природного источника, автомобильной или железной дороги. Даже при наличии уже имеющегося предприятия-загрязнителя можно выявить места перехвата вредных веществ и поставить соответствующие очистные сооружения. Это способно предотвратить более интенсивное разрушение коммуникаций под действием химических агрессивных веществ и повысить их долговечность.

Жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ) связано с водообеспечением и водоотведением населенных пунктов, коммунально-бытовых и частично промышленных предприятий. Услугами централизованного водоснабжения обеспечено 31% всех населенных пунктов России, а услугами централизованной канализации - всего 6%, в том числе в городах - соответственно 100% и 98% населения, в поселках - 96% и 81%, в сельских населенных пунктах всего 30% и 5%. В настоящее время состояние водопроводно-канализационного хозяйства оценивается как кризисное - износ основных средств колеблется от 50 до 70%, при этом ежегодно степень износа увеличивается на 2-3%.

Определим основные принципы метода пластики рельефа в территориальном планировании прокладки коммуникаций.

Дифференциация - разделение пространства земной поверхности на повышения и понижения в виде потоков, в пределах повышений происходит смыв горных пород, геохимических веществ, удобрений, загрязняющих веществ. Почвы повышений менее увлажнены, чем почвы понижений, что сказывается на разрушение металлических трубопроводов. Поэтому почвы повышений требуют дополнительных мероприятий по орошению в случае использования их для выращивания сельхозкультур и декоративных растений, а почвы понижений - по осушению, чтобы снизить химическую активность. Состав почвы соседних повышений и понижений отличается на геохимическом и минеральном уровнях. Согласно проведенным исследованиям сотрудниками ИБП РАН выявлено, что в пределах повышений водный горизонт расположен на несколько метров глубже, чем в пределах понижений. Однако вода в нём химически чище (рис. 2), что уменьшает ее агрессивность и позволяет использовать для коммунальных услуг [3].

В верхних точках потока вода располагается на глубине 7-9 м, т.е. ниже по потоку на 4-6 м, в нижней точке крупных оврагов и на уровне уреза рек - выходит на поверхность в виде ключей.

Рисунок 2. Выбор места заложения колодцев

Таким образом, положение колодцев №1, №2, №3 (рис. 3) благоприятное с точки зрения забора воды для питьевых нужд, т.к. они расположены в пределах потоков-повышений. Глубина таких колодцев от 5 до 9 м, причем качество воды достаточно высокое. В свою очередь положение колодцев №4 и №5 менее благоприятное по своим питьевым качествам - уступает качеству воды на повышениях, но вода залегает неглубоко (режим её зависит во многом от осадков) и может использоваться в орошении участков, для полива и технических нужд.

Красным цветом показано направление движения подземных вод по повышениям-потокам, синим - по понижениям. Деление на повышения и понижения помогает в определении места строительства жилых и хозяйственных объектов (рис. 3). Так, жилой дом рекомендуется устанавливать в пределах области потоков-повышений, на более ровной, не крутой площадке. Если он не имеет квадратную форму, то должен быть ориентирован более длинной стороной параллельно потоку. Это позволяет геохимическим потокам «обтекать» дом. Ни в коем случае нельзя располагать строение и на повышении и на понижении одновременно. Это грозит повреждением фундамента на месте границы между понижением и повышением и быстрым разрушением здания. Размещение дома в пределах понижений приведёт к подтоплению подвальных помещений, особенно в весенний и осенний периоды, когда дом будет находиться на пути передвижения талых и дождевых вод [5].

Рисунок 3. Пример выбора места под жилые и хозяйственные постройки:

1 - здание расположено неудачно, т.к. построено на границе между зонами повышения и понижения;

2 - здание в неблагоприятном месте - в пределах карстовой полости;

3 - здание построено благоприятно - в пределах повышения, вдоль него, на сравнительно ровной территории;

4 - здание расположено неблагоприятно - на месте развития активного оползня;

5 - здание построено благоприятно - в пределах повышения, вдоль него, на сравнительно ровной территории;

6 - здание расположено неблагоприятно - в понижении, поперёк гидрохимических и водных потоков.

Системность - отдельно расположенные различные формы рельефа (склоны, долины и овраги) - сеть взаимосвязанных литодинамических потоков, и это дает возможность определить пути переноса геохимических веществ.

Внесение на определённой территории в течение длительного времени удобрений, выброс загрязняющих веществ через определённый промежуток времени отразится за несколько километров от места вредных выбросов в виде гибели отдельных сельскохозяйственных культур, заболевании деревьев и кустарников, людей. Понимание схемы потоковых структур как системы позволит рационально расположить объекты водохозяйственного назначения (пруды, колодцы) (рис. 3). Чрезмерная нагрузка на какой-либо из потоков приведёт к осушению территории. Так, расположение большого числа прудов в верхней части потока-повышения, совместно с колодцами (кол. 1), может привести к падению уровня воды в колодцах нижней части потока-повышения (кол. 2 и кол. 3). Негативно может отразиться на запасах воды в верхней части потока также и нерациональное использование водных ресурсов в нижней части потока (кол. 3) - использование насосов для орошения сельскохозяйственных угодий понизит уровень воды вышестоящих по потоку колодцев (кол. 2 и кол. 1). В этом случае следует иметь между соседями по потоку-повышению договорённость по использованию воды (в каких целях, в определённые дни и т.д.). В этом случае преимущество не имеет ни одна из сторон, т.к. в верхней части потока вода чище, но глубже, а в нижней части потока - она подходит ближе к поверхности, соответственно повышая влажность верхних горизонтов горных пород.

Представленные рекомендации могут быть использованы в коммунальном хозяйстве при планировании использования запасов воды и прокладки подземных коммуникаций.

Литература

1. Есипов, В.Е. Этнологическая экспертиза для промышленных объектов на базе инновационных технологий // Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы. - 2010. - №1 (1). - С. 38-39.

2. Есипов, В.Е. Инновационные методы определения экологической безопасности объектов энергетики // Инновационная экономика: информация, аналитика, прогнозы. - 2011. - №1 (2). - С. 11-14.

3. Степанов, И.Н., Абдуназаров, У.К. Погребённые почвы в лёссах средней Азии и их палеогеографическое значение. - М.: Недра, 1977. - 120 с.

4. Степанов, И.Н. Формы в мире почв. - М.: Наука, 1985.

5. Губанов, Н.Н., Иванов, В.А. Методика пластики рельефа в территориальном планировании подземных коммуникаций // Сервис в России и за рубежом. - 2011.

6. - №8 (27).

7. Губанов, Н.Н., Зарипов, А.А., Есипов, В.Е. Разработка условий для прокладки подземных коммуникаций с использованием карт пластики рельефа // Сервис в России и за рубежом. 2011. - №8 (27).

References

1. Esipov, V.E. Etnologicheskaia ekspertiza dlia promyshlennykh ob''ektov na baze innovatsionnykh tekhnologii [Innovative ethnological evaluation of production facilities]. Innovatsionnaia ekonomika: informatsiia, analitika, prognozy [Innovative economics: data, analytics, forecast]. - 2010. - №1 (1). - pp. 38-39.

2. Esipov, V.E. Innovatsionnye metody opredeleniia ekologicheskoi bezopasnosti o, ''ektov energetiki [Innovative methods of power facilities' environmental safety evaluation]. Innovatsionnaia ekonomika: informatsiia, analitika, prognozy [Innovative economics: data, analytics, forecast]. - 2011. - №1 (2). - pp. 11-14.

3. Stepanov, I.N., & Abdunazarov, U.K. Pogrebennye pochvy v lessakh srednei Azii i ikh paleogeograficheskoe znachenie [Buried soil in Central Asian loess and its paleogeographic significance]. Moscow: Nedra Publ., 1977. - p. 120.

4. Stepanov, N.I. Formy v mire pochv [Forms in the world of soils]. Moscow: Nauka Publ., 1985.

5. Gubanov, N.N., & Ivanov, V.A. Metodika plastiki rel'efa v territorial'nom planirovanii podzemnykh kommunikatsii [Plastic relief mapping methodology applied to underground utility system land use planning]. Servis v Rossii i zarubeshom [Service in Russia and Abroad] - 2011. - №8 (27).

6. Gubanov, N.N., Zaripov, A.A., & Esipov, V.E. Razrabotka uslovii dlia prokladki podzemnykh kommunikatsii c ispol'zovaniem kart plastiki rel'efa [The use of plastic relief maps to condition subsurface utility engineering].]. Servis v Rossii i zarubeshom [Service in Russia and Abroad]. 2011. - №8 (27).

Размещено на Allbest.ru