Содержание к диссертации
Введение
1. Развитие опасных геологических процессов на городских территориях на примере г. Саратова 8
1.1. Краткая характеристика опасных геологических процессов и масштабов их проявления 8
1.2. Характеристика опасных геологических процессов на территории г. Саратова 12
1.3. Развитие исследований по оценке риска опасных геологических процессов 28
2. Оценка степени риска подтопления городских территорий 36
2.1. Методология оценки риска подтопления городских территорий 36
2.2. Оценка опасности подтопления городских территорий 47
2.3. Оценка уязвимости городских территорий процессу подтопления 55
3. Оценка степени риска подтопления территории г. Саратова 59
3.1. Оценка опасности подтопления г. Саратова 59
3.2 Оценка уязвимости при подтоплении территории г. Саратова 67
.3.3 Оценка риска подтопления территории г. Саратова 71
4. Определение эффективности мероприятий по инженерной защите от подтопления на основе оценки риска 73
4.1. Методология оценки эффективности мероприятий по инженерной защите от подтопления 73
4.2 Мероприятия по инженерной защите территории г. Саратова от подтопления 75
4.2.1 Существующие дренажные сооружения 75
4.2.2 Разработка мероприятий по защите городской территории от подтопления 80
4.3. Оценка предотвращенного ущерба от подтопления городской территории на основе теории риска 96
4.3.1. Методика расчета предотвращенного ущерба от подтопления с использованием теории риска 96
4.3.2. Оценка предотвращенного ущерба от подтопления территории г. Саратова 100
Основные выводы и предложения 116
- Характеристика опасных геологических процессов на территории г. Саратова
- Оценка опасности подтопления городских территорий
- Оценка уязвимости при подтоплении территории г. Саратова
- Разработка мероприятий по защите городской территории от подтопления
Введение к работе
Актуальность работы
Население и территория Земли с многочисленными объектами хозяйства подвержены негативным воздействиям более 50 опасных природно-техногенных процессов. По данным ООН, от наиболее катастрофических проявлений этих процессов ежегодно в мире гибнет около 150 тыс. человек, а экономические потери достигают 60-70 млрд. долларов США. В России в защите от опасных природных и природно-техногенных процессов нуждаются практически все города и большинство более мелких поселений, не менее 115 млн. га сельскохозяйственных земель, 36% побережий морей, водохранилищ. За последние 10-15 лет площадь развития опасных природно-техногенных процессов увеличилась в пределах урбанизированных территорий на 50–60%. Экономический ущерб от опасных природных и природно-техногенных процессов достиг 6-7% валового внутреннего (национального) продукта страны. Ежегодно число пострадавших от опасных природных процессов в мире увеличивается на 8.6% при ежегодном росте экономических потерь 10.4%.
Особенно остро стоят вопросы инженерной защиты от опасных геологических процессов, урбанизированных территорий. В полной мере это относится и к территории г. Саратова, что связано с широким развитием в пределах города в первую очередь подтопления и оползневых процессов.
Точные оценки показывают, что в настоящее время подтоплено 4870 га городской территории Саратова, в том числе 2162 га селитебной застройки, 460 га промышленных территорий, 120 га территорий зеленых насаждений и 2128 га - прочих земель.
Площадь оползневых цирков и оползнеопасных территорий в пределах г. Саратова составляет 2650 га, в т.ч. действующих оползней 500га.
Необходимость концентрации усилий при реализации широкомасштабных программ по инженерной защите территорий требует применения методологии ранжировании территорий для выделения участков, с высокой степенью угрозы для безопасности людей, зданий и сооружений, сложившейся инфраструктуре и менее приоритетных территорий.
Надежной методологической базой при оценке состояния природно-техногенной среды является оценка риска, которая позволяет количественно выражать степень опасности вследствие проявления опасных геологических процессов различного генезиса.
Реалистичность и эффективность программ, разработанных на основе поиска компромисса между экологическими, социальными и экономическими приоритетами, нашли свое выражение в повсеместном использовании руководств и рекомендаций по оценке риска в Нидерландах, Японии, США и других стран.
В настоящее время разработаны процедуры риск-анализа для определения степени риска для опасных производств и технологий, методики оценки риска при загрязнении природной среды. Разработаны методические подходы составления карт опасности и риска проявления опасных природных процессов.
Вместе с тем, отсутствуют унифицированная процедура для оценки риска проявления опасных природно-техногенных процессов для городских территорий с учетом типа застройки, конструктивных особенностей оснований зданий и сооружений, степени износа зданий и их фундаментов.
Цель диссертационной работы
Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций по обоснованию мероприятий инженерной защиты от подтопления урбанизированных территорий на основе теории риска и их апробация на примере г. Саратова.
Основные задачи диссертационной работы
- оценка масштабов и интенсивности развития опасных геологических процессов на территории Российской Федерации, в т.ч. на территории г. Саратова;
-анализ мирового опыта оценки риска проявления опасных геологических процессов;
-разработка методики оценки опасности для урбанизированных городских территорий вследствие процессов подтопления;
-разработка методики оценки уязвимости для застроенных городских территорий вследствие процессов подтопления;
- разработка методики оценки риска для урбанизированных территорий вследствие процессов подтопления;
-анализ факторов, обуславливающих развитие и интенсификацию проявления опасных геологических процессов в пределах г. Саратова;
- районирование территории г. Саратова по основным типам застройки;
- составление карт опасности, уязвимости и риска вследствие проявления подтопления городской территории;
- составление карт удельного ущерба от подтопления территории г. Саратова;
- обобщение материалов по инженерной защите территории г. Саратова от подтопления;
- составление карт предотвращенного ущерба при реализации мероприятий по инженерной защите от подтопления территории г. Саратова;
- разработка рекомендаций по оценке эффективности мероприятий по защите от подтопления урбанизированных территорий.
Методика исследований
Методической основой работы служат представления о риске, как об осознанной опасности наступления негативного события с определенными во времени и пространстве последствиями и использование компьютерных технологий для количественной унифицированной оценки этих последствий при подтоплении урбанизированных территорий.
Методы исследований включают:
- сбор, анализ и обобщение литературных данных по опыту проведения работ по оценке риска вследствие проявления опасных геологических процессов;
- сбор, анализ и обобщение данных относительно масштабов и интенсивности развития опасных геологических процессов на территории г. Саратова;
-обобщение фактических данных инженерно-геологических, гидрогеологических, экологических изысканий на участках проявления опасных геологических процессов г. Саратова;
- обобщение материалов, определяющих масштабы и интенсивность проявления подтопления территории г. Саратова, защитных мероприятий от подтопления с оценкой состава, объемов и стоимости строительства;
-оценку степени угрозы для застроенных городских территорий вследствие проявления процессов подтопления урбанизированных территорий;
- компьютерную реализацию методики оценки риска вследствие развития процессов подтопления для застроенных городских территорий и обоснование эффективности мероприятий по инженерной защите.
Научная новизна и основные результаты работы:
На основе анализа мирового опыта по методам оценки риска вследствие проявления опасных геологических процессов и выполненных автором исследований:
- научно обоснованна методика оценки опасности подтопления городских территорий;
- научно обоснованна методика оценки уязвимости городских территорий при развитии процессов подтопления;
- разработан метод оценки риска подтопления городских территорий;
- разработан метод оценки ущерба от подтопления городских территорий.
Кроме того:
- предложена параметрическая база для оценки риска подтопления городских территорий;
- проведены расчеты и выполнено районирование территории г. Саратова по степени опасности, уязвимости, риска и ущерба от подтопления;
- разработаны рекомендации по обоснованию эффективности защитных мероприятий от подтопления на основе предотвращенного ущерба на примере г. Саратова.
Практическая ценность работы состоит в разработке методики оценки риска проявления процессов подтопления с учетом природных условий и особенностей городской застройки, районировании территории г. Саратова по степени опасности и уязвимости, которая положена в основу расчетов эффективности мероприятий по инженерной защите. Разработанная методика оценки риска может быть использована для широкого круга практических задач по защите городских территорий от подтопления, что подтверждается применением ее при разработке мероприятий по защите от подтопления г.г. Саратова, Омска и др.
На защиту выносятся:
- методология количественной оценки риска подтопления урбанизированных территорий;
- методика оценки опасности, уязвимости и риска вследствие развития процессов подтопления для городских территорий с учетом природных условий и особенностей застройки;
- методика расчета ущерба и предотвращенного ущерба от подтопления урбанизированных территорий;
- районирование территории г. Саратова по степени опасности, уязвимости и риска проявления подтопления;
- рекомендации по обоснованию мероприятий по инженерной защите от подтопления и их апробация для территории г. Саратова.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы использованы при разработке ТЭО инженерной защиты г. Саратова от подтопления, схемы инженерной подготовки территории г. Саратова, разработанной в рамках раздела генерального плана г. Саратова, которые были доложены на заседании Правительства Саратовской области. Научные положения, разработанные в диссертации, легли в основу «Методических рекомендаций по оценке риска и ущерба при подтоплении территорий». Промежуточные результаты работы докладывались на научных семинарах в НИИ ВОДГЕО в 2004-2006 г.г., часть из них вошли в ТСН 12-304-04.
Публикации Основные положения диссертационной работы отражены в семи научных работах.
Структура и объем работы Диссертация состоит из 4-х глав, основных выводов и предложений. Общий объем работы составляет 135 страниц, включая 34 таблицы, 20 рисунков и список литературы из 151 наименования.
Характеристика опасных геологических процессов на территории г. Саратова
Современный Саратов - это крупный культурный центр Поволжья с населением около 1 млн. человек. Имеется более 30 высших и средних специальных заведений, 4 театра, музеи, памятники архитектуры.
Территория города с севера на юг достигает 30 км, с запада на восток - 24 км. Площадь городской территории составляет 37700 га, в т.ч. застройки около 24474 га, зеленые насаждения общего пользования - 265 га, пашня - 10100 га, приусадебные земли - 102 га, сады, ягодники - 59 га, садово-огородные участки - 2590 га, пруды и водоемы - 110 га.
В настоящее время основная масса городской застройки сосредоточена вдоль железной дороги Москва - Саратов с выходом центрального планировочного района к р. Волге и в северо-западном направлении вдоль Вольского шоссе. Жилая застройка центрального планировочного района формируется в основном одно- двух- и трехэтажными домами с вкраплением участков многоэтажной жилой застройки. Основная масса малоэтажной (1-2 этажа) жилой застройки различной степени износа размещена на территориях, примыкающих к промпредприятиям, на склонах Лысой и Соколовой горы с крутизной склона до 25-30 и не имеет, как правило, полного комплекса современного инженерного оборудования и благоустройства.
Капитальная многоэтажная застройка располагается в центральной части города, в северо-восточном планировочном районе, а также отдельными небольшими поселками-кварталами в Заводском и Волжском районах.
Саратов является одним из крупнейших промышленных центров России. Особенно развит машиностроительный комплекс, который представлен 17-ю подотраслями (электроника, приборостроение, электротехническое машиностроение, станкостроение, производство подшипников, авиастроение, тракторное и сельскохозяйственное машиностроение и др.). При этом авангардную роль играют наукоемкие направления машиностроения (электроника, приборостроение, некоторые металлообрабатывающие предприятия).
В городе развита нефтепереработка, химическое производство, выпуск разнообразных строительных материалов. Имеется один из крупнейших в России завод по производству полированного и технического стекла. Саратов является важным узлом железнодорожных линий и автомобильных дорог. Пищевая промышленность представлена предприятиями по производству мясомолочной и жировой продукции, муки, масла, макаронных и кондитерских изделий.
Промышленная зона расположена вдоль железнодорожной магистрали и берега р. Волги на всем протяжении города. Территориально выделяются 2 промышленных района (Северный и Южный) и 5 промышленных узлов. Кроме того, имеются ряд хаотично расположенных групп предприятий, которые создают полосчатое чередование жилой и промышленной застройки.
Саратов расположен в степной ландшафтной зоне Нижнего Поволжья, занимает Приволжскую (Саратовскую) котловину и восточный склон Приволжской возвышенности.
По климатическому районированию территория Нижнего Поволжья представляет восточную часть континентальной европейской области с недостаточным увлажнением, с годовым притоком прямой солнечной радиации от 100 до 120 ккал/см и с годовой амплитудой температуры воздуха в 30С. Коэффициент континентальное для Саратова составляет 88% [98].
В Саратове в среднем за год выпадает 451 мм осадков, из них около 35% приходится на осадки холодного периода (ноябрь-март).
В годовом ходе максимум осадков приходится на лето, в июне выпадает 51 мм. Минимум осадков приходится на апрель (33 мм). В течение года осадки распределяются таким образом: летом выпадает 31%) годовой суммы осадков, зимой -21%о, весной и осенью - соответственно 22 и 26%.
В пределах городской территории имеют развитие следующие опасные геологические процессы:
подтопление и заболачивание территорий;
переработка берегов;
овражная эрозия, оползневые процессы, осыпи, обвалы.
Территория г. Саратова в целом относится к области разгрузки подземных вод, несмотря на то, что отдельные участки являются зонами их питания. Грунтовые воды первых от поверхности водоносных горизонтов и зоны экзогенной трещиноватости тесно связаны с поверхностными водами малых рек и р. Волги. Грунтовые воды в пределах города образуют несколько потоков, направленных в долины малых рек, оврагов и балок, к Волгоградскому водохранилищу.
Естественный режим грунтовых вод сохранился в бассейнах рек Курдюм, Елшанка, Гуселки, на северном склоне Соколовой горы и на участке горы Увек.
Слабонарушенный режим грунтовых вод характерен для части склона Лысогорского массива, сложенного обводненными верхнемеловыми отложениями. Режимообразующими факторами здесь являются: приток подземных вод сеноманского водоносного горизонта со стороны Лысогорского массива, атмосферные осадки, родниковый сток палеогенового водоносного горизонта, интенсивное испарение при близком залегании грунтовых вод.
Для большей части территории города характерен нарушенный режим грунтовых вод, который формируется главным образом за счет техногенных источников, вызванных хозяйственной деятельностью человека.
По всей территории города развиты антропогенные формы рельефа (карьеры, котлованы, канавы, переработанные планировочными работами склоны оврагов и рек, засыпанные овраги), подземные водонесущие коммуникации, дренажные системы и т.п., которые оказывают значительное влияние на формирование режима грунтовых вод.
Глубина уровня грунтовых вод уменьшается по направлению от водоразделов к русловым частям рек и водотоков. В целом территория города относится к зоне с сезонным типом питания грунтовых вод, при этом выделяются площади с естественным, слабонарушенным и нарушенным режимом грунтовых вод. Карта глубин залегания грунтовых вод на территории г. Саратова приведена на рисунке 1.1.
В настоящее время грунтовыми водами подтоплено 4870 га городской территории, т.е. примерно 50 % застроенной территории города. В том числе 2162 га жилой застройки. Подтоплены не только районы старой застройки в центральной части города, но и многие микрорайоны застройки 60-80-х г.г.
Решением Межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности Российской Федерации № 11 от 17.11.94 г. город Саратов отнесен к числу городов, терпящих бедствие от подтопления грунтовыми водами.
Подтопление наносит городу значительный ущерб, вследствие снижения несущей способности грунтов и деформации несущих конструкций зданий, ускоренного износа подземных коммуникаций, исключения из использования заглубленных частей зданий и сооружений, не считая ухудшения социально -экономических и санитарно - гигиенических условий проживания населения. Карта развития процессов подтопления приведена на рисунке 1.2.
Кроме того, процессы подтопления серьезно ухудшают социально - экономические и санитарно - гигиенические условия проживания населения.
Нельзя не отметить и то, что подтопление несет и угрозу возникновения чрезвычайных ситуаций. Достаточно сказать, что почти все имевшие место случаи обрушения зданий также связаны с подтоплением и в большинстве случаев это влияние весьма существенно.
Сложившееся положение обусловлено тем, что в течение десятилетий этой проблеме не уделялось серьезного внимания. Необходимость защиты от подтопления назрела давно и попытки ее осуществления предпринимались, начиная с 30-х годов. Дренажные сооружения в 30 - 50-х г.г. строились достаточно интенсивно. В 1951г. был разработан "Проект ливневой канализации и дренажа г. Саратова". К сожалению, запроектированные мероприятия выполнялись лишь частично, а в середине 50-х годов строительство дренажных систем общегородского назначения было практически прекращено.
Оценка опасности подтопления городских территорий
В соответствии с методологией оценки риска, изложенной в п.2.1, при оценке степени опасности и риска от процесса подтопления необходимо оценить подверженность территории негативным процессам и уязвимость объекта опасности при воздействии на него подтопления и других наведенных им опасных геологических процессов.
Если подверженность характеризует состояние геологической среды, оказывающее опасное внешнее воздействие на выбранный объект опасности, то уязвимость характеризует способность самого объекта сопротивляться этому воздействию, наносящему ему определенный ущерб.
Вопросы районирования территорий по природным условиям подтопления хорошо изучены, как и районирование по условиям застройки с учетом функционального назначения территорий. В настоящее время эти вопросы наиболее успешно решаются с использованием компьютерной технологии на основе создаваемой специальной базы данных, данных мониторинга за режимом поверхностных и подземных вод и прогнозных расчетов процесса подтопления территорий.
В результате этих расчетов прогнозируется величина подъема уровня грунтовых вод в заданный момент времени на рассматриваемой территории, изменение качества и агрессивности подземных вод, изменения прочностных и деформационных свойств грунтов и т.п.
Все эти данные, наряду с данными по условиям застройки территории, ее функционального назначения, степени экологического благополучия могут быть положены в основу оценки опасности, уязвимости и риска подтопления территорий.
Составление карты опасности необходимо для анализа и оценки возможных негативных ситуаций на застроенной территории, а также для принятия управляющего решения по обеспечению геологической безопасности территории.
В качестве показаний опасности территории выбираем в соответствии с п.2.1:
1. Положение уровня грунтовых вод, вызывающее процесс подтопления территории.
2. Изменение качества грунтовых вод, приводящее к загрязнению подземных вод, изменению их агрессивности к железобетонным и металлическим конструкциям, засолению грунтов зоны аэрации.
3. Изменение физико-механических свойств грунтов, приводящее к дополнительным осадкам или просадкам, снижению несущей способности грунтов.
Каждый из показателей опасности в зависимости от его величины может вызывать разную степень опасности. По каждому из показателей она принимается отдельно.
Показатель 1 (положение уровня грунтовых вод от поверхности земли). Степень опасности по этому показателю выбирается в зависимости от типа застройки территории по таблице 2.1.
Показатель 2 (изменение качества грунтовых вод).
Является более сложным показателем, поскольку он определяется большим набором химических, биологических и других компонентов. По этому показателю примем следующую градацию, представленную в таблице 2.2.
Степень опасности по показателю 2 выбирается в соответствии с табл.2.2 Она назначается по фактору, характеризующемуся наибольшей степенью опасности.
Показатель 3 (изменение прочностных и деформационных свойств грунтов при подтоплении).
В таблице 2.3 приведен перечень факторов опасности, связанных с изменением прочностных и деформационных свойств грунтов при подтоплении. Степень опасности по показателю 3 назначается по тому фактору, который имеет место на рассматриваемой территории и характеризуется наибольшей степенью опасности.
В реальных условиях интегральная опасность, связанная с подтоплением застроенных территорий различна в зависимости от показателей и степени их проявления, которые указаны выше. В таблице 2.4 дается количественная характеристика опасности подтопления территорий в виде доли (вероятности) от наиболее неблагоприятной обстановки. Эту величину будем называть коэффициентом опасности, и обозначать Х0-.
Отметим, что в таблице 2.4 дана количественная характеристика опасности подтопления территорий, основанная на трех показателях подтопления:
- уровень грунтовых вод (показатель 1);
- изменение состава подземных вод при подтоплении (показатель 2);
- изменение свойств грунтов при подтоплении (показатель 3).
При этом «0», указанный в коде показателя подтопления, указывает на то, что данный показатель не участвует при подтоплении территории и не оказывает влияния на степень опасности подтопления. Код «0» принимается при Н Нпр, где Нпр - глубина залегания грунтовых вод, при которой показатели не действуют. Величина Нпр для показателей уровня грунтовых вод, изменения качества грунтовых вод и изменения физико-механических свойств грунтов различна и обосновывается специальными исследованиями.
Оценка уязвимости при подтоплении территории г. Саратова
Степень уязвимости подтопления участков городской территории функционального различного назначения, определяется по табл.2.9, приведенной в главе 2, где за единицу принята уязвимость селитебной территории.
Оценка степени уязвимости селитебной территории проводилась по 4-м показателям:
1 - по этажности застройки (1-2 этажная застройка - код 1, 5-этажная застройка - код 2, 5 этажей - код 3);
2 - по степени освоения подземного пространства (низкая - код 1, средняя - код 2, высокая - код 3);
3 - по степени амортизации (износа) зданий (менее 15% износа - код 1, 15-50% - код 2, более 50% - код 3);
4 - по типам фундаментов (свайный - код 1, плитный - код 2, ленточный - код 3).
Для каждого микрорайона г. Саратова определен четырехзначный код уязвимости и по табл. 2.10 установлен соответствующий этому коду коэффициент уязвимости vy. Коэффициент уязвимости vy представляет собой долю от наиболее уязвимой при подтоплении территории, а именно: многоэтажной застройки с проходными подвальными помещениями, со степенью износа более 50% и ленточными фундаментами.
Уязвимость подтоплению промышленных территорий, сельскохозяйственных угодий и зон рекреации определяется умножением коэффициента уязвимости vy селитебной территории, наиболее характерного для данного района, на соответствующий поправочный коэффициент из табл.3.5.
В таблице 3.6 приводятся значения поправочного коэффициента для определения коэффициента уязвимости территории различного функционального назначения.
Наиболее характерен для селитебной застройки г. Саратова коэффициент уязвимости vy, равный 0,60 (код 2233).
Таким образом, для зон рекреации имеем: = 0,60-0,2 = 0,12
Значение поправочного коэффициента для определения коэффициента уязвимости vy объекта промышленной застройки зависит от отрасли, к которой принадлежит предприятие. Для отраслей промышленности г. Саратова, в соответствии с таблицей 3.6 методики [94], принята следующая градация поправочных коэффициентов.
Карта уязвимости при подтоплении территории г. Саратова приведена на рисунке 3.5. При построении карты использовались данные таблиц «Жилье» и «ПромКом» по этажности, наличию подвальных помещений, амортизации, типах фундаментов для объектов селитебной застройки и принадлежности к конкретной отрасли для объектов промышленной застройки.
При районировании селитебных территорий и зон рекреации выделены 4 степени уязвимости по подтоплению:
- малая степень уязвимости - vy 0,15;
- умеренная степень уязвимости - 0,15 vy 0,40;
- высокая степень уязвимости - 0,40 vy 0,60;
- критическая степень уязвимости - v 0,60.
Для промышленной застройки эти четыре степени соответствуют несколько иным диапазонам изменения коэффициента уязвимости:
-малая vr 0,15;
- умеренная 0,15 vy 0,45;
- большая 0,45 vy 0,90;
-критическая vr 0,90.
Из рисунка 3.5 видно, что наиболее уязвимыми по подтоплению являются территории промышленных предприятий, они образуют зоны критической степени уязвимости. Практически вся селитебная территория города (82%) является зоной высокой степени уязвимости. Зоны рекреации - зоны с умеренной степенью уязвимости.
Разработка мероприятий по защите городской территории от подтопления
Состав и конструктивные элементы инженерных мероприятий по защите городской территории от подтопления грунтовыми водами зависят от многих факторов: инженерно-геологического строения и гидрогеологических условий территории, конструктивных особенностей оснований сооружений (ленточные фундаменты, свайные фундаменты, фундаментные плиты), плотности застройки, количества и плотности расположения инженерных коммуникаций, видов застройки (жилая застройка, промзоны, зоны зелёных насаждений) и т. д.
В связи с этим при проектировании дренажа, наряду с учётом гидрологических условий (схема подтопления) принимаются во внимание и градостроительные требования, свойственные различным функциональным зонам городских территорий. Принципиальная схема дренажа должна быть увязана с архитектурно-планировочными решениями генерального план города, а на последующих стадиях с проектом застройки города.
По характеру воздействия городских дренажей на режим грунтовых вод и по расположению их к источникам водного питания и защищаемым объектам следует различать следующие системы городских дренажей [131]
Индивидуальная система: а) открытый водоотлив при разработке котлованов; б) пластовый дренаж отдельных заглубленных объектов;
Линейная головная система для защиты территорий и сооружений от фильтрационного потока со стороны водораздела в наклонных водоносных слоях, при применении трубчатого или галерейного дренажа, расположенного на водоупоре, при уровне воды в водоеме ниже требуемого понижения уровня подземных вод на объекте;
Линейная система для вытянутых в плане объектов, имеющих значительную протяженность, удаленных от водоема при одностороннем притоке, при достаточно глубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод расположении подошвы водоносного слоя;
Линейная береговая система для водопонижения на территориях при притоке со стороны водоема, для защиты территории от подтопления со стороны водоема при ожидаемом подъеме уровня воды в нем;
Двухрядная система (из двух линейных систем) для протяженных объектов при неглубоком относительно требуемого понижения уровня подземных вод залегании водоупора и ожидаемом двустороннем притоке к объекту;
Кольцевая система для защиты объектов различной конфигурации при всестороннем притоке подземных вод;
Неполнокольцевая система для защиты объектов различной конфигурации при отсутствии притока со стороны части контура защищаемого объекта;
Систематическая дренажная система для постоянной защиты объектов, расположенных на значительной площади, при наличии питания подземных вод внутри защищаемой площади;
Групповая система (расположение водопонизительных устройств не привязано к определенному геометрическому контуру) для водопонижения на территории, где расположение водопонизительных устройств определяется условиями застройки или особенностями гидрогеологических условий.
Схема защиты от подтопления г. Саратова была разработана в ТЭО «Инженерная защита города Саратова от подтопления» при участии автора, а так же специалистов НИИ ВОДГЕО и ЗАО «ДАР/ВОДГЕО».
Основным конструктивным решением по снижению уровня грунтовых вод на подтопленных городских территориях с существующей жилой застройкой является устройство горизонтального закрытого трубчатого дренажа с фильтровой обсыпкой, и приводятся на рисунке 4.2. Дренажные трубы, в зависимости от планировки и гидрогеологической ситуации на защищаемой территории устраиваются в виде кольцевого, линейного или систематического (площадного) дренажей.
Грунтовые воды самотёком отводятся на очистные сооружения, в сеть дождевой канализации или в существующие открытые водотоки при соответствующем экологическом обосновании.
Рельеф территории г. Саратова дает уникальную возможность строительства горизонтального дренажа с самотечным отводом дренажных вод.
В рамках ТЭО «Инженерная защита города Саратова от подтопления» при выборе варианта сооружений по защите от подтопления центральной части города принимались во внимание следующие критерии:
величина капитальных вложений и эксплуатационных расходов;
опыт эксплуатации существующих сооружений;
требования СНиП 2.06.15-85 "Инженерная защита территорий от затопления и подтопления" о приоритетном использовании сооружений с самотечным отводом дренажных вод.
В соответствии с принятым для защиты от подтопления вариантом предусматривается :
реконструкция существующего дренажа;
строительство дополнительных горизонтальных дренажей.
На территории города к настоящему времени построено 44,4 км горизонтального закрытого дренажа.
Несмотря на различное его техническое состояние, при надлежащей эксплуатации этот тип дренажа обеспечивает эффективное снижение уровней грунтовых вод и поддерживает необходимую норму осушения. Проведенные в 1996г. ремонтно-восстановительные работы на отдельных участках показали, что после восстановления и прочистки дренажа обстановка на защищаемой территории нормализуется.
Опыт «НИИ ВОДГЕО» по проведению ремонтно-восстановительных работ на дренажах городов так же подтверждает хорошую сохранность водоприемных и водоотводящих элементов дренажей даже при сроке эксплуатации 40...50 лет. При условии проведения ремонтно-восстановительных работ, стоимость которых гораздо ниже стоимости строительства нового дренажа (особенно в районах сложившейся застройки), существующий дренаж может использоваться для защиты от подтопления и, согласно принятым в ТЭО решениям, включается в проектируемую дренажную сеть системы.
На основании детальных предпроектных проработок, включая математическое моделирование, в ТЭО «Инженерная защита города Саратова от подтопления» приняты следующие решения по защите от подтопления в части строительства дренажных систем:
максимально используется существующий горизонтальный дренаж после его реконструкции (восстановления);
основным типом вновь строящегося дренажа принимается горизонтальный закрытый трубчатый.
Подтопленные площадки разбросаны отдельными участками по всей территории города, начиная от пос. Елшанка на севере и заканчивая пос. Нефтяной на юге. При незначительных размерах отдельных участков защищаемых земель и их большой разбросанности невозможно разрабатывать конкретные мероприятия по защите от подтопления сразу для всего города.
В связи с этим, нуждающаяся в защите территория была разделена на локальные дренажные системы. При распределении учитывались следующие обстоятельства:
реально сложившаяся разобщенность защищаемой территории;
бассейновое районирование рельефа, обеспечивающее, как правило, один локальный отвод дренажных вод;
наличие естественных границ (реки, овраги и т. д.);
«наличие искусственных границ (автомобильные и железные дороги и т. д.).
С учетом вышеизложенных факторов защищаемая территория была разделена на 26 дренажных систем рисунок 4.3 основные характеристики, которых приведены в таблице 4.3.
