CC BY
74
УЕБТЫНС
мвви
ГИДРАВЛИКА. ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 626.8
Ю.В. Воронов, Т.Н. Ширкова
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМЫ ОСУШЕНИЯ НА ПОДТАПЛИВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
Производится расчет нормы осушения территории в зависимости от степени опасности подтопления и от степени уязвимости территории. Определяются показатели опасности, которые вызывают те или иные виды вредного воздействия. Проводится классификация факторов, влияющих на уязвимость градопромыш-ленных территорий, по четырем признакам, которые называются показателями уязвимости. После проведения исследований по определению уровня опасности развивающихся на данной территории процессов подтопления и уровня уязвимости этой территории вследствие ее подтопления производится оценка вредного воздействия подтопления градопромышленной территории. Определен порог геологической безопасности и допустимой глубины грунтовых вод.
Ключевые слова: норма осушения, подтопление, уязвимость территории, уровень грунтовых вод, инженерная защита, геологическая безопасность, степень опасности, степень урбанизации, коэффициент уязвимости, районирование территории.
В существующей нормативной документации процессы подтопления застроенных и застраиваемых территорий рассматриваются как опасный геологический процесс. В связи с этим, защита таких территорий должна осуществляться в соответствии со СНиП 22-02—2003 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения».
Первоначально нормы осушения при проектировании системы защиты территории от подтопления принимаются в зависимости от характера ее функционального использования. Уточнение и конкретизация норм осушения должны производиться в каждом конкретном случае, обеспечивая соответствующий порог геологической безопасности для защищаемых объектов на данной территории с учетом качества подземных вод, видов грунтов оснований и т.п. [1].
Уровень опасности подтопления зависит как от степени опасности самого процесса подтопления, так и от степени уязвимости градопромышленной территории [2, 3].
Обоснование уровня опасности подтопления градопромышленных территорий производится на основе сбора, анализа и обобщения материалов изысканий на подтапливаемых территориях, требования к которым изложены в документах нормативного характера. Оценка опасности подтопления является одной из задач гидрогеологических прогнозов [4, 5].
Для характеристики опасности процесса подтопления на градопромыш-ленной территории определяются показатели опасности, которые вызывают те или иные виды вредного воздействия:
положение уровня грунтовых вод, влажность грунтов; загрязнение грунтовых вод и грунтов; изменение свойств грунтов при замачивании и осушении; наведенные опасные процессы.
По каждому показателю определяется степень опасности подтопления, а совокупное влияние всех показателей опасности определяет уровень опасности подтопления. Процесс формализации оценки уровня опасности подтопления состоит из нескольких этапов.
Первый этап — это сбор, анализ, обобщение материалов изысканий, прогнозных расчетов, позволяющие изучить вредные воздействия подтопления на данной территории и присвоить им степень опасности.
Существуют следующие степени опасности подтопления: код 1 — малая степень опасности (баллы от 0 до 1); код 2 — средняя степень опасности (баллы от 1 до 2); код 3 — большая степень опасности (баллы от 2 до 3). Каждое из рассматриваемых видов воздействия характеризуется степенью опасности, выраженной цифрами 1, 2 или 3.
При экспертной оценке степени опасности по каждому из видов вредного воздействия следует ориентироваться на имеющиеся рекомендации нормативного и методологического характера.
Районирование территории по степени опасности подтопления по первому показателю производится на основе данных по режиму грунтовых вод (по картам гидроизогипс данной территории) с учетом категории застройки градо-промышленной территории.
При расчетах степени опасности подтопления территории по второму признаку — загрязнению грунтов и грунтовых вод следует ориентироваться на предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК), а также показатели вредности веществ. При определении этих показателей следует использовать данные, приведенные в приложениях А-Г СП 11-102—97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства». Там же приведены сведения по оценке загрязнения почв и грунтовых вод на основе зарубежных норм, в т.ч. по отношению к конкретным видам использования территорий, а также сведения о наиболее значимых в гигиеническом отношении загрязняющих веществах. По этому же второму показателю производится оценка степени опасности подтопления путем определения агрессивного воздействия грунтовых вод на бетон, арматуру железобетонных и механических конструкций [6].
Третий показатель опасности, характеризуется возможным изменением прочностных и деформационных свойств грунтов при колебаниях уровня грунтовых вод на подтапливаемых территориях, т.е. при их замачивании и осушении.
Подтопление градопромышленных территорий представляет опасность не только в явном виде, что характеризуется первыми тремя показателями опасности, но и косвенно, провоцируя другие опасные геологические процессы.
VESTNIK
MGSU
Степень проявления этих видов вредного воздействия определяется четвертым показателем подтопления [7].
Рассмотрим уровень опасности подтопления от степени уязвимости градо-промышленной территории.
В основу количественной оценки уязвимости градопромышленных территорий при их подтоплении положен экспертно-аналитический метод, базирующийся на обобщении имеющихся данных по воздействию подтопления на территории и объекты, в т.ч. на изучении процессов, происходящих при воздействии грунтовых вод на подземные конструкции и фундаменты сооружений, подземную инфраструктуру, экологические последствия подтопления территорий, последствия недостаточной эксплуатационной надежности зданий, сооружений подземной инфраструктуры и т.п.
Уязвимость территории вследствие ее подтопления зависит от большого количества факторов, к которым следует отнести характер застройки территории, особенности ее строительного освоения, в т.ч. использование подземного пространства и др., степень износа материальных объектов (зданий, сооружений, коммуникаций и пр.) на ней, принимаемых строительных технологий при строительстве фундаментов зданий и сооружений, экологическую характеристику территории.
Классификация факторов, влияющих на уязвимость градопромышленных территорий, проводится по четырем признакам, которые называются показателями уязвимости: урбанистический; геотехнический; экологический; эксплуатационный.
В качестве первого показателя рассматривается комплекс факторов, характеризующих степень урбанизации территории. Чем выше степень урбанизации, тем выше уязвимость территории при ее подтоплении [8]. В качестве второго показателя уязвимости выбирается геотехнический показатель с такими факторами уязвимости как типы фундаментов, категории сложности грунтов оснований, степень износа материальных объектов, в т.ч. водонесущих коммуникаций, оценку технического состояния объектов, степень соответствия принятых проектных и строительных решений действующим нормативам и т.п. [9]. К третьему показателю уязвимости отнесены факторы, ведущие к ухудшению экологической обстановки и взрывопожароопасности на градопромышленных территориях при их подтоплении. При оценке степени уязвимости территории вследствие подтопления следует выделять вклад данного опасного геологического процесса в ухудшение экологической обстановки. Об уязвимости территории вследствие подтопления следует судить по величине этого вклада [10].
Опыт и мониторинговые наблюдения за объектами на подтапливаемых градопромышленных территориях показывают, что к четвертому показателю уязвимости следует отнести все факторы, влияющие на качество работы службы эксплуатации объектов. Уязвимость подтапливаемых территорий существенно зависит от оперативного устранения возникающих локальных аварийных ситуаций, своевременности выполнения ремонтных и профилактических работ и т.п. Четвертый показатель уязвимости называют эксплуатационным показателем.
Расчет коэффициента уязвимости градопромышленной территории следует проводить в два этапа: на первом этапе определяется степень уязвимости территории по каждому показателю уязвимости отдельно, а затем на основе полученных результатов вычисляется количественный показатель — коэффициент уязвимости как критерий общей оценки совокупного влияния всех показателей на уязвимость территории [11].
Для выполнения работ по первому этапу необходимо осуществить сбор, анализ и обобщение материалов, позволяющих оценить степень уязвимости по каждому из выделенных показателей уязвимости. Следует различать три степени уязвимости территории при ее подтоплении:
малая степень уязвимости, код 1 (слабо уязвимая);
средняя степень уязвимости, код 2 (уязвимая);
большая степень уязвимости, код 3 (весьма уязвимая).
Целью следующего этапа выполнения работ является комплексная оценка уязвимости территории по всей совокупности показателей уязвимости.
Результаты расчетов коэффициента уязвимости позволяют проводить районирование подтапливаемой градопромышленной территории по значению коэффициента уязвимости, определяя общий уровень уязвимости территорий.
После проведения исследований по определению уровня опасности развивающихся на данной территории процессов подтопления и уровня уязвимости этой территории вследствие ее подтопления производится оценка вредного воздействия подтопления градопромышленной территории.
Результатом исследований является определение порога геологической безопасности и допустимой глубины грунтовых вод.
Норма осушения при проектировании систем инженерной защиты должна лежать в пределах от допустимого уровня грунтовых вод до порога геологической безопасности.
Библиографический список
1. Куранов Н.П., Куранов П.Н. Нормативные требования к системам инженерной защиты от подтопления // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. № 1. С. 59—65.
2. Официальный сайт компании PACE. Режим доступа: http://www.pacewater.com. Дата обращения: 28.05.2013.
3. Официальный сайт компании NDS. Режим доступа: http://www.ndspro.com. Дата обращения: 28.05.2013.
4. Официальный сайт компании ADS. Режим доступа: http://www. americandrainagesystems.com. Дата обращения: 28.05.2013
5. Официальный сайт компании Drainage Systems Dublin. Режим доступа: http:// www.drainagesystems.ie. Дата обращения: 28.05.2013.
6. Методика оценки вероятностного ущерба от вредного воздействия вод и оценки эффективности осуществления превентивных водохозяйственных мероприятий. М. : ВИЭМС, 2005. 153 с.
7. Куранов Н.П. Методические рекомендации по оценке уровней безопасности, риска и ущерба от подтопления градопромышленных территорий. М. : ЗАО «ДАР/ ВОДГЕО», 2010. 58 с.
8. Дзекцер Е.С., Пырченко В.А. Технология обеспечения устойчивого развития урбанизированных территорий в условиях воздействия природных опасностей. М. : ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», 2004. 166 с.
VESTNIK
MGSU
9. Кузьмин В.В., Тимофеева Е.А., Чуносов Д.В. Оценка риска негативных воздействий при подтоплении урбанизированных территорий // Водоснабжение и санитарная техника. 2008. № 6. С. 44—49.
10. Природные опасности России. Том 3. Экзогенные геологические опасности / под ред. В.И. Осипова, С.К. Шойгу. М. : КРУК, 2003. 348 с.
11. Природные опасности России. Том 6. Оценка и управление природными рисками / под ред. А.Л. Рагозина. М. : КРУК, 2003. 320 с.
Поступила в редакцию в июле 2013 г.
Об авторах: Воронов Юрий Викторович — доктор технических наук, профессор кафедры водоотведения и водной экологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, mabell@bk.ru;
Ширкова Татьяна Николаевна — аспирант кафедры водоотведения и водной экологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, mabell@ bk.ru.
Для цитирования: Воронов Ю.В., Ширкова Т.Н. Методология определения нормы осушения на подтапливаемых территориях // Вестник МГСУ 2013. № 8. С. 131—136.
Y.V. Voronov, T.N. Shirkova
METHODOLOGY OF IDENTIFICATION OF THE DRAINAGE NORM FOR AREAS
EXPOSED TO FLOODING
The authors argue that drainage norms depending on the functional use of territories must be considered as the first step in the design of flood protection systems. Further, calculation of the drainage norm should be performed based on the extent of the flooding vulnerability of areas. Any designer should identify the parameters of hazards that may cause harmful effects, including the groundwater level, the moisture content of soil, contamination of the groundwater and soil, and the change of soil properties by soaking and draining in order to characterize the hazard of flooding processes in urban and industrial areas. The classification of factors affecting the vulnerability of urban and industrial areas is based on the four features, or indicators of vulnerability, including urban, geotechnical, environmental, and operational indicators. An assessment of harmful effects of flooding should be made following the identification of the flooding hazard degree and the vulnerability of the area to flooding. The research findings contain the threshold of the geological safety and the acceptable depth of the groundwater. Any design of engineering protection actions should take account of the drainage norm within the boundaries based on the acceptable groundwater level in terms of the geological safety threshold.
Key words: drainage norm, flooding, territory, vulnerability, groundwater level, engineering protection, geological safety, risk level, urbanization level, coefficient of vulnerability, zoning.
References
1. Kuranov N.P., Kuranov P.N. Normativnye trebovaniya k sistemam inzhenernoy zash-chity ot podtopleniya [Regulatory Requirements Applicable to Systems of Engineering Protection from Flooding]. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tehnika [Water supply and sanitery equipment]. 2009, no.1, pp. 59—65.
2. PACE official site. Available at: http://www.pacewater.com. Date of access: 28.05.2013.
3. NDS official site. Available at: http://www.ndspro.com. Date of access: 28.05.2013.
4. ADS official site. Available at: http://www.americandrainagesystems.com. Date of access: 28.05.2013.
5. Drainage Systems Dublin official site. Available at: http://www.drainagesystems.ie. Date of access: 28.05.2013.
6. Metodika otsenki veroyatnostnogo ushcherba ot vrednogo vozdeystviya vod i ot-senki effektivnosti osushchestvleniya preventivnykh vodokhozyaystvennykh meropriyatiy [Methodology of Evaluation of Probable Damages Caused by the Harmful Influence of Water and Evaluation of Efficiency of Preventive Water Management Activities]. Moscow, VIEMS Publ., 2005.
7. Kuranov N.P. Metodicheskie rekomendatsii po otsenke urovney bezopasnosti, riska i ushcherba ot podtopleniy gradopromyshlennykh territoriy [Methodological Recommendations on Evaluation of Safety, Risk and Damage Levels in Respect of Flooding of Urban and Industrial Territories]. Moscow, ZAO "DAR/VODGEO" Publ., 2010, 58 p.
8. Dzektser E.S., Pyrchenko V.A. Tekhnologiya obespecheniya ustoychivogo razvitiya urbanizirovannykh territoriy v usloviyakh vozdeystviya prirodnykh opasnostey [Technology for Sustainable Development of Urbanized Territories Exposed to Natural Hazards]. Moscow, ZAO "DAR/VODGEO" Publ., 2004, 166 p.
9. Kuz'min V.V., Timofeeva E.A., Chunosov D.V. Otsenka riska negativnykh vozdeystviy pri podtoplenii urbanizirovannykh territoriy [Evaluation of the Risk of Negative Impacts of the Flooding Exposure in Respect of Urbanized Territories]. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekh-nika [Water Supply and Sanitary Engineering]. Moscow, VST Publ., 2008, no. 6, pp. 44—49.
10. Osipov V.I., Shoygu S.K., editors. Prirodnye opasnosti Rossii. Tom 3. Ekzogennye geologicheskie opasnosti [Natural Hazards in Russia. Volume 3. Exogenous Geological Dangers]. Moscow, KRUK Publ., 2003.
11. Ragozin A.L., editor. Prirodnye opasnosti Rossii. Tom 6. Otsenka i upravlenie prirod-nymi riskami [Natural Hazards in Russia. Volume 6. Evaluation and Management of Natural Risks]. Moscow, KRUK Publ., 2003.
About the authors: Voronov Yuriy Viktorovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Water Discharge and Water Ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, mabell@bk.ru;
Shirkova Tat'yana Nikolaevna — postgraduate student, Department of Water Discharge and Water Ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, mabell@bk.ru.
For citation: Voronov Yu.V., Shirkova T.N. Metodologiya opredeleniya normy osush-eniya na podtaplivaemykh territoriyakh [Methodology of Identification of the Drainage Norm for Areas Exposed to Flooding]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 8, pp. 131—136.
