Обоснование выделения зон подтопления населенных пунктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБОСНОВАНИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ЗОН ПОДТОПЛЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Кошкина Наталия Викторовна,

Хрянина Ольга Викторовна,

Горынин Александр Сергеевич

В статье рассмотрены факторы и основные причины возникновения подтопления для оценки территории г. Пензы по подтопляемости. Проведена прогнозная оценка изменений уровней подземных вод с учетом существующей и перспективной гражданской и промышленной застройки. Выделены зоны подтопления по интервалам глубин залегания уровней грунтовых вод. подтопление подземный вода грунтовый

Ключевые слова: баланс подземных вод, глубина залегания, зоны подтопления, критерий потенциальной подтопляемости, природное подтопление, техногенное подтопление, факторы

Процесс подтопления территории определяется двумя группами факторов: природными и техногенными. К природным факторам принадлежат: геоморфологические условия и рельеф; геологическое строение и литология верхней части разреза, включающей породы зоны аэрации и зоны водонасыщения, до первого от поверхности постоянного водоупора, или местного водоупора; положение средних многолетних уровней первого от поверхности водоносного горизонта, чаще грунтового, и связанного с ним горизонта в коренных породах [1, 2].

Большой размах жилищного строительства, увеличение числа промышленных предприятий, увеличение водопотребления и водосброса ведут к усилению нарушений природного баланса поверхностных и подземных вод, к изменению гидрогеологической обстановки территорий.

При типизации техногенных условий формирования подтопления следует отмечать определенные технические характеристики освоения и эксплуатации территории: возможное техногенное подпитывание грунтов, нарушения условий естественного стока поверхностных и фильтрации подземных вод, конденсация паров под зданиями, утечка из коммуникаций [3].

Тема техногенного подтопления, как опасного инженерно-геологического процесса, актуальна для территории г. Пензы. Подтоплению наиболее подвержены слабо дренируемые территории, расположенные на плоских водораздельных пространствах и низменностях со слабо развитой эрозионной сетью. Такие территории характеризуются неглубоким залеганием уровня подземных вод и региональных водоупоров, малым модулем подземного стока, небольшими уклонами в рельефе, нарушениями поверхностного стока, в итоге площади характеризуются застойным гидродинамическим режимом [3, 4]. К ним принадлежат ровные поверхности древних плато, террасы рек.

Техногенное подтопление городов и промышленных предприятий чаще всего происходит на территориях, сложенных слабопроницаемыми континентальными грунтами: глинами, суглинками, супесями, лёссами, илистыми песками при наличии близко залегающего единого водоупора из морских мергелистых глин мелового периода, что характерно для литологических разрезов г. Пензы.

На площадках, сложенных песчано-гравийно-галечниковыми породами по террасам р. Суры или трещиноватыми коренными породами на водораздельных плато подтопление проявляется редко, за исключением случаев естественного подпора грунтовых вод близ водоемов, а также обильных утечек из коммуникаций.

Высокий уровень залегания грунтовых вод при подтоплении, от 0,5 до 2,0 м, затрудняет строительные работы и эксплуатацию зданий и сооружений, вызывает деформации этих зданий в результате потери несущей способности водонасыщенных грунтов или просадочных явлений при доуплотнении лёссовидных грунтов в результате замачивания, увеличения объема глинистых грунтов при набухании или промерзании.

На застраиваемых территориях полностью нарушается водный баланс и формируется техногенное подтопление [5, 6]. При нарушении стока вод в результате создания поверхностных и подземных преград при строительных работах происходит подпитывание природных грунтовых горизонтов и подъем уровней залегания подземных вод, а также образование куполов верховодки. Основные причины подтопления:

· устройство свайных полей, лент и блоков фундаментов;

· создание зон уплотнения грунтов под нагрузкой от зданий и инженерных сооружений, в том числе от дорожных насыпей;

· утечки из коммуникаций, обильный полив территорий;

· конденсация паров воды в охлажденных зонах под зданиями в летнее время, миграция паров воды с заасфальтированных площадей в затененные зоны и в грунты, перекрытые сооружениями;

· фильтрация вод от гидротехнических сооружений, водоемов и траншей, котлованов, оставляемых на долгое время открытыми.

Комплекс этих причин ведет к преобладанию в балансе подземных вод приходных элементов над расходными, что и определяет самоподтопление застроенных территорий.

На большей части города Пензы подземные воды вскрываются буровыми скважинами на глубинах от 0,5ч1,5 м до 3ч5 м, на отдельных участках до 7ч10 и более метров. Прогнозная оценка изменений уровней подземных вод проводится за период 10-20 лет, с учетом существующей и перспективной гражданской и промышленной застройкой, путем построения и сопоставления по годам карт гидроизобат (глубин залегания уровней грунтовых вод) и разбивкой площадей на зоны по интервалам глубин от 0-0,5; 1-2; 2-4; 4-7; 7-10 метров. Исходя из опыта заложения фундаментов и заглубленных помещений, средние значения критических подтопляющих уровней для гражданской застройки г. Пензы составляют - 2,5 м, для промышленной - 4,0 м, а для частной - 2,0 м.

По характеру подтопления территория города разделена на подтопленную и неподтопляемую. Участки высоких водоразделов Западной Поляны, Северной Поляны и некоторых районов в Арбеково и центре города отнесены к потенциально неподтопляемым.

К постоянно подтопленной зоне, с учетом весеннего подъема вод на 1,0 м, относятся участки:с гражданской и промышленной застройкой в зонах глубин 0-2 м;

с гражданской застройкой в зоне глубин 2-4 м;

временно подтопленные.Природные неподтопляемые зоны можно разделить на потенциально подтопляемые и потенциально неподтопляемые по величине критерия потенциальной подтопляемости Р, рассчитываемого по известной формуле Е.С Дзецкера [1]:

,

где He - абсолютная отметка поверхности грунтового потока до подъема уровня;

Hкр - абсолютная отметка подтопляющего уровня, при условии недопущения сырости в подвалах, при глубине залегания подземных вод 3 м;

h - подъем уровня подземных вод в метрах на момент времени (один год, три, 5, 10, 20 лет), показатель зависит от осадков х, стока у, времени t и влажностного режима w. При Р 1 исследуемую территорию относят к потенциально подтопляемым, при Р 1 - к неподтопляемым.

На практике расчет критерия потенциальной подтопляемости рпр производят по величинам глубин залегания подземных вод, полученным для конкретной территории:

,

где hкр -величина критической глубины залегания грунтовых вод для различных объектов (нормы осушения по СНиП [7] для сельскохозяйственного использования 0,8 м; для малоэтажных зданий с подвалами 2-3 м; для городской застройки высотою более пяти этажей - 5 м);

hе - существующий естественный уровень глубины залегания подземных вод.

?h - подъем уровня подземных вод за данный период, обычно от 0,2 - 0,5 до 1,0-1,5 м/год на различных участках рельефа и площадках предприятий разного назначения. Территория считается подтопляемой, если рпр 1;

Подставляя в формулу различные значения подъема, определяют время возможного подтопления территории. Для просадочных лёссовых грунтов, подстилаемых плотными коренными породами, техногенное подтопление впервые 5-10 лет может достигнуть 0,5-1,0 м ниже поверхности земли (район Арбеково). При близком залегании водоупорных грунтов подтопление возможно за 1-2 года для промышленных объектов и за 3-5 лет для жилой застройки.

Библиографический список

подтопление подземный вода грунтовый

1. Кошкина Н.В. Геотехническое обоснование условий строительства: учеб. пособие / Н.В. Кошкина, О.В. Хрянина. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2012. 196 с.

2. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Фабрикин А.А. Инженерно-гидрогеологические проблемы Сурского региона // Вопросы планировки и застройки городов: материалы XXXV Всероссийской, XX Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 129-132. ISBN 978-5-9282-0598-0.

3. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В., Резник А.А. Проблемы формирования грунтовых вод на застраиваемых территориях // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2014. ISBN 978-5-9282-1216-2.

4. Куранов Н.П., Криксунов Ю.Я., Хохлатов Э.М. Подтопление и дренирование застраиваемых и застроенных территорий // Водоснабжение и санитарная техника. 2004. №2.

5. Малышков В.О., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Техногенное подтопление застроенных территорий // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Межрегиональной науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. архит.- строит. акад., 2002. С. 84-86.

6. Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Оценка техногенного подтопления застроенных территорий г. Пензы // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 166-168.

7. СНиП 22.02.2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. М., 2004. 46 с.

Размещено на Allbest.ru