На территории Имеретинской низменности Краснодарского края на момент проектирования объектов зимней Олимпиады 2014 г. сформировались сложные гидрогеологические условия, поэтому гидрогеологический расчет дренажных устройств по защите от подтопления территории целесообразно было проводить методом численного моделирования  (СНиП 22-02-2003 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения»).

В 2007–2008 гг. на основе имеющихся фондовых материалов была разработана концептуальная геофильтрационная модель Имеретинской низменности. В результате моделирования получена карта гидроизогипс и глубин залегания уровня первого от поверхности водоносного горизонта и составляющие баланса подземных вод, которые показали, что питание подземных вод в основном происходит по окраинным землям Имеретинской низменности, где подземные воды залегают на глубинах более 1 — 2 м. В центральной части впадины за счет близкого уровня интенсивность питания существенно меньше.

Процессы подтопления и затопления широко распространены в пределах Имеретинской низменности. В межпаводковые периоды территория подтапливается грунтовыми водами. Подтопление Имеретинской низменности связано с низкими отметками территории и большими величинами приходных статей в балансе подземных вод за счет инфильтрационного питания, притоков из долин pp. Мзымта и Псоу и более глубоких напорных горизонтов подземных вод. Важную роль в формировании подтопления играет литологический состав пород и наличие отдельных горизонтов и многометровых толщ лиманных глин, обладающих низкими фильтрационными свойствами и способствующими формированию постоянной верховодки [1,2].

Преобладающие абсолютные отметки рельефа территории составляют 1,0 – 1,5 м, наибольшая высота – 5,0 м. Наименьшие отметки прослеживаются в центральной части низменности, и здесь они находятся даже ниже уровне моря – (минус 0,4) – (минус 0,5 м). Средняя глубина залегания уровней грунтовых вод составляет 1,2 м.

Для обеспечения нормативных глубин залегания УГВ согласно нормам СНиП 22-02-2003, на участках строительства сооружений для проведения Зимних Олимпийских игр 2014 года и на территории рекреационного назначения, требуется строительство системы инженерной защиты от подтопления, обеспечивающей снижение уровней грунтовых вод до необходимых отметок. Осложняющими факторами здесь является лимитирование глубины заложения дрен на отметке уровня моря (минус 0,26 м) и распространенность с поверхности лиманских глин на значительной части территории низменности.

Указанные обстоятельства приводят к тому, что для обеспечения нормативных глубин залегания уровней грунтовых вод требуется подсыпка территории. В результате подсыпки, абсолютные отметки территории будут изменяться в пределах от 2,5 м до 6,65 м, а средняя абсолютная отметка поверхности земли составит 3,82 м. Согласно проектным решениям, подсыпка территории будет выполняться с применением песчано-гравийной смеси с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут.

В соответствии с принятыми решениями по повышению планировочных отметок территории изменяются балансовые составляющие питания грунтовых вод. Кроме мероприятий по повышению планировочных отметок на балансовые составляющие питания грунтовых вод оказывают влияние и другие факторы, связанные со строительным освоением территории, что вызовет техногенную составляющую баланса в виде дополнительного инфильтрационного питания. В связи с этим возникает необходимость оценки изменения уровня грунтовых вод при строительном освоении территории.

Обоснование проектных и строительных решений и концепций, влияние строительного освоения территории на изменение гидрогеологического режима грунтовых вод выполнено методом математического моделирования на численной модели фильтрации.

На первом этапе моделирования была решена задача по воспроизведению гидрогеологической ситуации на всей территории проектируемого строительства в существующих условиях. В результате чего была представлена схема фильтрационного потока, схематизированы гидрогеологические условия и откорректирована региональная геофильтрационная модель.

Для оценки характеристик и необходимых объемов дренажных сооружений необходимо определить глубины залегания уровней грунтовых вод после строительного освоения территории низменности.

В результате проведения мероприятий по подсыпке и последующей застройки территории произойдет подъем уровней грунтовых вод относительно их естественных отметок. Это определяется как изменением балансовых составляющих питания и разгрузки верхнего водоносного горизонта, связанных с увеличением глубины залегания уровней грунтовых вод, так и с дополнительной подпиткой верхнего горизонта, возникающей на застраиваемых участках и связанной с потерями воды, направляемой на водоснабжение, полив, используемой в водоотведении и др. техногенными потерями.

Результаты расчетов показывают, что подсыпка территории и ее последующее строительное освоение приведут к подъему уровней грунтовых вод на величину до 0,45 м. Снижение уровней грунтовых вод на части территории вызвано созданием системы прудов с подержанием уровней в этой системе на абсолютной отметке минус 0,5 м.

На основе полученных данных изменения уровней грунтовых вод была построена прогнозная карта глубин залегания уровней подземных вод. Анализ этой карты позволил выделить участки, на которых необходимо строительство систем инженерной защиты от подтопления. Для того чтобы защитить территорию проектируется строительство новых систем дренажа.

Принципиальные схемы расположения систем инженерной защиты, конкретные типы и виды дренажей, глубины заложения дрен должны быть увязаны с архитектурно-планировочными решениями в увязке с проектами прокладки коммуникаций, принятыми решениями по фундаментам зданий и сооружений на основе карт риска подтопления выделенной территории.

В качестве основного варианта для оценки состава и объема работ по сооружению дренажных систем принимается вариант осушения 50% площади подтапливаемой территории горизонтальным закрытым трубчатым дренажем с фильтровой обсыпкой, остальных подтопленных площадей – горизонтальным лучевым дренажем. Общая площадь территории, на которой требуется сооружение дренажа после подсыпки, составляет около 465 га.

В схеме инженерной защиты территории немаловажная роль отводится системе искусственных прудов с постоянным уровнем воды на отметке минус 0,5 м, которые являются открытыми дренажными сооружениями. Приток в пруды равен около 11 тыс. м3/сут, что составляет 25% от расходной статьи баланса подземных вод.

Основным конструктивным решением по снижению уровня грунтовых вод на подтопленных территориях является устройство горизонтального закрытого трубчатого дренажа с фильтровой обсыпкой или лучевого горизонтального дренажа. В зависимости от результатов математического моделирования гидрогеологической ситуации на защищаемой территории и гидрогеологических расчётов, трубчатые дренажи устраиваются в виде кольцевого, линейного или систематического (площадного) типа. Грунтовые воды самотёком отводятся в существующие открытые водотоки при соответствующем экологическом обосновании. При необходимости устраиваются перекачивающие автоматизированные дренажные насосные станции. Защита от подтопления сохраняемых территорий с существующей застройкой предусматривается с применением горизонтальных трубчатых и лучевых дренажей и максимальным использованием действующих элементов дренажных систем. [3]

На участках новой застройки, на подтопленных и потенциально подтапливаемых территориях Имеретинской низменности, в дополнение к основным элементам инженерной защиты от подтопления (лучевым и горизонтальным систематическим дренажам), в основании зданий могут устраиваться пластовые и пристенные дренажи. Грунтовые воды из пластовых дренажей отводятся в пристенные горизонтальные трубчатые дрены и далее в общую систему сброса. Вдоль водонесущих коммуникаций необходимо устраивать сопутствующие дренажи. [4,5]

В спортивно-рекреационной зоне порог геологической безопасности оценивается в пределах от 1,5 м до 1,95 м, а допустимая глубина залегания уровня грунтовых вод лежит в пределах от 0,65 м до 1,1 м. В жилищно-деловых зонах порог геологической безопасности оценивается в пределах от 3,0 м до 3,7 м. Допустимый уровень в этой зоне лежит в пределах глубин от 1,3 м до 2,2 м . Результаты моделирования показывают, что грунтовые воды залегают на глубинах, соответствующих порогу геологической безопасности. На территории дренирования прогнозная глубина залегания уровня грунтовых вод изменяется от 1,1 м до 3,2 м, что соответствует норме осушения согласно нормативам.

Разработанная концепция схемы инженерной защиты от подтопления территории Имеретинской низменности Краснодарского края на момент проектирования объектов зимней Олимпиады 2014 г. позволяет снизить и поддерживать уровень грунтовых вод на допустимых глубинах.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воронов Ю.В., Ширкова Т.Н. «Создание системы инженерной защиты территории и объектов от подтопления» «Вестник МГСУ» номер 2/12 стр.121-124
2. Воронов Ю.В., Ширкова Т.Н. «Методология определения нормы осушения на подтапливаемых территориях» «Вестник МГСУ» номер 8/13 стр.131-136
3. Орнатский В.Н., Ширкова Т.Н. ОАО «Проекттрансстрой», Криксунов Ю.Я., Садретдинова Н.А. ЗАО «ДарВодГео» Том «Гидрогеологическое моделирование» по объекту: «Инженерная защита Имеретинской низменности, включая берегоукрепление. 1-й этап: инженерная защита Имеретинской низменности (п.69 Программы)»
4. Куранов Н. П., Куранов П. Н. Нормативные требования к системам инженерной защиты от подтопления // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. № 1. С. 59–64.
5. Воронов Ю.В. «Водоотведение и очистка сточных вод» «Издательство АСВ» М. 2009.