Основные подходы к созданию систем инженерной защиты территории и объектов от подтопления грунтовыми водами на примере территории Имеретинской низменности в Адлерском районе г.Сочи 

Basic approaches to the creation of the system engineering protection for territories and objects from impounding of underground waters on the example of Imeretinskaya lowland, Adler district, Sochi

Основным нормативным документом при создании системы инженерной защиты территории и объектов от подтопления является СНиП 22-02-2003 «Инженерная защита территории, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения».

В качестве основных средств инженерной защиты от подтопления предусматривают обвалование, искусственное повышение поверхности территории, руслорегулирующие сооружения и сооружения по регулированию и отводу поверхностного стока, дренажные системы и другие сооружения инженерной защиты [1].

Рассмотрим создание системы инженерной защиты территории и объектов на примере территории Имеретинской низменности в Адлерском районе г. Сочи, предназначенной для проведения Зимних Олимпийских игр в 2014 году.

Подтопление Имеретинской низменности связано с низкими отметками территории и большими величинами приходных статей в балансе подземных вод за счет инфильтрационного питания, притоков из долин p. Мзымта и р. Псоу и более глубоких напорных горизонтов подземных вод.

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 уровня грунтовых вод на участках строительства сооружений и на территории рекреационного назначения, требуется строительство системы инженерной защиты от подтопления, обеспечивающей снижение уровней грунтовых вод до необходимых отметок. Осложняющими факторами является лимитирование глубины заложения дрен на отметке уровня моря (минус 0,26 м) и распространенность с поверхности лиманских глин на значительной части территории низменности, что приводит к необходимости подсыпки 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.

В соответствии с принятыми решениями по повышению планировочных отметок территории изменяются балансовые составляющие питания грунтовых вод. При проектировании и осуществлении искусственного повышения отметок территории Имеретинской низменности необходимо соблюдать условия естественного и искусственного дренирования подземных вод и не создавать их подпора. В противном случае искусственное повышение отметок территории приведет к подтоплению прилегающих территорий, а также может вызвать существенное ухудшение условий при производстве работ.

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.

Для обеспечения нормативных глубин залегания уровня грунтовых вод после подсыпки территории необходимо разработать дренажную систему. Определение участков, где необходимо строительство дренажа, производится с помощью прогнозирования изменения уровня грунтовых вод на территории после подсыпки. Для проектирования дренажных систем, позволяющих снизить уровни грунтовых вод, существуют некоторые требования, которые рассмотрены ниже.

Системы инженерной защиты территории и объектов от подтопления должны обеспечивать некоторый гарантированный нормами, при условии их соблюдения при проектировании и эксплуатации, уровень предотвращения негативных проявлений, вызванных опасным геологическим процессом [1], которым является подтопление территорий. В настоящее время имеют место два подхода к нормированию обеспечения безопасности территорий и объектов при создании системы инженерной защиты:

• Первый подход основан на достижении показателей абсолютной надежности системы инженерной защиты, что в применении к процессам подтопления территорий связан с необходимостью поддержания уровня грунтовых вод на глубинах ниже критических, где понятие критической глубины залегания определяется как предельное положение этого уровня, выше которого начинают проявляться негативные свойства процесса.
• Второй подход к нормированию требований для системы инженерной защиты, связан с обеспечением допустимого (нормативного) уровня (порога) безопасности. При этом нормативное значение риска может устанавливаться даже в целом по отрасли. Важно отметить, что такой подход превалирует в последние годы и в области гидротехнического строительства, куда относят системы инженерной защиты от подтопления [2].

Второй подход при создании системы инженерной защиты территории от подтопления позволяет отойти от назначения нормы осушения. При данном подходе необходимо обосновать требуемое положение уровня грунтовых вод при проектировании систем инженерной защиты на основе риска возникновения негативных воздействий со стороны грунтовых вод на объекты и территорию в целом.

В настоящее время оценки риска подтопления территорий проводятся на основе Методических указаний [3], где изложены в т.ч. количественные методы расчета риска. Комплекс расчетов, учитывающих опасности процесса подтопления на рассматриваемой территории, уязвимость этой территории вследствие ее подтопления и т.п., завершается определением величины риска. Далее производится выборка значений риска от подтопления и выделение участков на подтопленной территории, где необходимо строительство системы инженерной защиты от подтопления. Критерием такой выборки является сравнение значений величины риска с допустимой величиной риска. В качестве допустимой величины риска от подтопления рекомендуется принимать диапазон ее изменения до верхнего значения умеренного риска по классификации, предложенной в Методических указаниях.

При анализах риска опасностей природно-техногенного характера современные нормативные требования предписывают выделять:

• зоны приемлемого риска;
• зоны условно приемлемого риска;
• зоны повышенного риска;
• зоны недопустимого риска.

В качестве нормативных требований к проектированию систем инженерной защиты выдвигаются требования обеспечения риска от подтопления территории после сдачи в эксплуатацию, который должен находится в диапазоне допустимых значений риска на этой территории. Риск от подтопления определяется по методике, приведенной выше, только в качестве исходной информации принимаются не материалы изысканий и прогнозные расчеты подтопления на этой территории, а результаты расчетов работы проектируемой системы инженерной защиты территории от подтопления.

На предпроектных стадиях, а так же на стадии «Проект» должно рассматриваться несколько вариантов проектных решений систем инженерной защиты территории от подтопления и для каждого из них рассчитываются риски от подтопления и капитальные затраты на строительство защитных сооружений, что позволит рассчитать окупаемость инвестиций в инженерную защиту от подтопления

Аналогичный анализ проводится по срокам реализации защитных мероприятий. Сравнение данных по окупаемости затрат и срокам выполнения работ позволяет выбрать рациональный вариант инженерной защиты.

При оценке риска подтопления для Имеретинской низменности необходимо изучить всю территорию по степени опасности подтопления и по степени уязвимости застраиваемой территории и объектов вследствие их подтопления. Это позволит оптимизировать затраты на производство работ, снизить сроки выполнения защитных мероприятий. Оценка степени опасности подтопления территории Имеретинской низменности и ее уязвимости на уровне разработки концепции инженерной защиты показывают, что намеченная к строительному освоению территория относится к территориям наиболее высокой степени риска, а именно: недопустимая степень риска в части процессов подтопления. Комплекс мероприятий по инженерной защите от подтопления должен быть направлен на снижение степени риска подтопления до допустимых значений, когда коэффициент риска подтопления на любом участке строительства не превышает значения, равного 0,24.

Для достижения допустимой степени риска в составе мероприятий по инженерной защите от подтопления предусматривается:

— повышение планировочных отметок территории путем подсыпки или намыва грунтами с высокими фильтрационными свойствами;

— строительство дренажных систем, позволяющих управлять гидрогеологическим режимом в пределах допустимых значений глубин залегания грунтовых вод.

Сравнение результатов оценки риска подтопления территории Имеретинской низменности до и после осуществления мероприятий по повышению планировочных отметок территории показывает, что на территории порядка 970–1000 га риск подтопления не снижается до допустимых значений. На этой территории должно быть осуществлено строительство дренажных систем.

Литература

1. СНиП 22-02-2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. М., Рострой, 2004
2. Розанов Н.Н., Куранов Н.П. Методические рекомендации по оценке риска аварий гидротехнических сооружений водохранилищ и накопителей промышленных отходов. М., ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», 2002
3. Куранов Н.П., Методические рекомендации по оценке риска и ущерба при подтоплении территорий. М., ЗАО «ДАР\ВОДГЕО», 2001

Literature

1. SNiP 22-02-2003. Injenernaya zashita territorii, zdaniy I soorujeniy ot opasnih geologicheskih protsesov. Osnovnie polojeniya. M., Rostroy, 2004
2. Rozanov N.N., Kuranov N.P. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke riska avariy gidrotehnicheskih soorujeniy vodohranilish I nakopiteley promyshlennih othodov. M., ZAO «DAR/VODGEO», 2002
3. Kuranov N.P. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke riska I usherba pri podtoplenii territorii. M., ZAO «DAR/VODGEO», 2001

Ключевые слова

Инженерная защита

Геологические процессы

Подземные воды

Подсыпка

Дренажная система

Дрена

Риск

Уровень грунтовых вод

Рельефа

Уровень моря

Key words

Engineering protection

Geological processes

Underground waters

Addition

Drainage system

Cunette

Rick

Groundwater level

Relief

Sea level

Почтовый адрес автора:

129301 г.Москва, ул. Ярославская, д.14, корп.2, кв.77

Телефон/факс автора:

+7-495-789-77-04

E-mail автора:

mabell@bk.ru

Рецензент Н.В. Кашкин, к.т.н., Главный инженер проекта Проектно-изыскательского института транспортного строительства ОАО «Проекттрансстрой».