CC BY
24
УДК 626.86(477.72)
во. мллеев, в.м. безпальченко
Херсонський нацюнальний техшчний унiверситет
ТЕХН1ЧН1 АСПЕКТИ ВИР1ШЕННЯ ПРОБЛЕМИ П1ДТОПЛЕННЯ ТЕРИТОР1Й ХЕРСОНСЬКО1 ОБЛАСТ1
У данш роботi проаналгзовано причини геоеколог1чно'1 загрози Херсонсько'1 областг -пгдтоплення територш. Наведет умови застосування pi3mx титв та видiв дренажу. Проведена таксономiя негативних на^дюв вна^док тдтоплення територш. Зазначена необхiднiсть впровадження новiтнiх технологш та видiв дренажу особливо в умовах забудованих територш.
Ключовi слова: пiдтоплення територш, штучна та природна дреноватсть, види дренажу.
В.А. МАЛЕЕВ, В.М. БЕЗПАЛЬЧЕНКО
Херсонский национальный технический университет
ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОДТОПЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ ХЕРСОНСКОЙ ОБЛАСТИ
В данной работе проанализированы причины геоэкологической угрозы Херсонской области -подтопление территорий. Приведены условия применения различных типов и видов дренажа. Проведена таксономия негативных последствий в результате подтопления территорий. Указана необходимость внедрения новейших технологий и видов дренажа особенно в условиях застроенных территорий.
Ключевые слова: подтопление территорий, искусственное и природное дренирование, виды дренажа.
V.A. MALJEJEV, V.M. BEZPALCHENKO
Kherson National Technical University
TECHNICAL ASPECTS OF SOLVING THE PROBLEM OF FLOODING OF THE TERRITORIES OF THE KHERSON REGION
In this work the reasons of geoecological threat of Kherson region - flooding of the territory are analyzed. Conditions for applying different types and types of drainage are given. Taxonomy of negative consequences due to flooding of territories has been carried out. The necessity of introduction of the newest technologies and types of drainage in the conditions of the built-up areas is indicated.
Keywords: flooding of territories, drainage, types of drainage.
Постановка проблеми
Серед геоеколопчних загроз в Херсонський обласп найб1льший розвиток мае тдтоплення. Треба зазначити: бшьшють заход1в щодо запобтання тдтоплення малоефективт i не дають очжуваних результапв. Основною причиною цього явища е вщсуттсть комплексно! оцшки причин тдтоплення та наукового обгрунтування заходiв, спрямованих на полшшення ситуацп. Вщсуттсть просторового аналiзу та моделювання процеав пвдтоплення призводить до попршення ситуацп i дедалi бшьших еколого-економiчних збитшв.
На сьогодтшнш день площа тдтоплених земель в Укра1т у результата зрошення, втрат води, шших природних i техногенних факторiв становить 129,6 тис.км2, або 21,5% вiд загально! площi територп Украши. Якщо не вживати ефективних заходiв, то до 2020 р. площа тдтоплених земель за прогнозами складатиме 24,3% площi Украши. Гостро проблема пiдтоплення проявляеться у твденних областях кра1ни - Микола!вськ1й, Херсонськ1й, Одеськ1й областях. Тiльки за 2007 р. тдтопленням та супуттми наслiдками державi завдано еколого-економiчного збитку у розмiрi 28,5 млн. грн. Серед геоекологiчних загроз в Херсонськш областi найбiльший розвиток мае тдтоплення. В робот виявлено територiальнi особливосп прояву небезпечного геоекологiчного процесу (тдтоплення) та запропоноват технiчнi рiшення дано! проблеми.
AH^i3 останшх дослiджень i публiкацiй
В умовах Херсонсько! обласп на землях з високим рiвнем залягання шдгрунтових вод спостерiгаються процеси вторинного гiдроморфiзму, тдтоплення, осолонцювання грунпв, засолення та iнше [1,3]. Фактори формування водного режиму грунтiв включають: метеорологiчнi, iригацiйнi; гiдрогеологiчнi; органiзацiйно-господарськi тощо [2].
Аналiз причин шдтоплення територш розглянуто в багатьох дослвдженнях [4,6,9]. До комплексу гiдрогеологiчних факторiв пiдтоплення належить рiвнинний, майже безспчний рельеф агроландшафту, недостатня природна Инженерна) дренованiсть територп, наявнiсть значних за площею (до десятшв тисяч гектарiв) замкнених западин рельефу, так званих подiв, у яких акумулюеться поверхневий стж [5]. Як вiдомо, причинами виникнення шдтоплення е: наявшсть у каштанових солонцюватих грунтах на глибиш 25-35 см практично водонепроникного коло!дно-iлювiального прошарку, будiвництво великих магiстральних зрошувальних каналiв (Пiвнiчно-Кримський, Краснознам'янський) та розподшьчо! зрошувально! мереж1, зменшення природно! дренованосл територп, вiдсутнiсть зливово! каналiзацп в населених пунктах i систем вщведення поверхневих вод, не регламентованi поливи присадибних дiлянок i так званих "супутнишв", порушення проектного режиму роботи дренажних систем [7,8]. До iригацiйних факторiв слiд вiднести фiльтрацiйнi втрати частини поливно! води з каналiв, дощувально! технiки, на зрошуваних полях, яка шфшьтруеться i поповнюе пiдгрунтовi води. Такi втрати становлять 15-30% подано! на територш води.
Формулювання мети дослвдження
Метою дослiджень е оцшка виявлення територiальних особливостей прояву пiдтоплення та застосування дренажу як провщного технiчного рiшення проблеми. При виконанш дослiджень застосовували математичний, статистичний, порiвняльний та картографiчний методи.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Найбiльш потерпають вщ екзогенного геологiчного процесу (шдтоплення) Каланчацький, Генiчеський, Голопристанський райони, на територп яких площi шдтоплення перевищують 50%. Найменшого шкодливого впливу зазнають Нижньосiрогозький, Iванiвський, Великолепетиський та Горноста!вський райони. В цiлому по Херсонськш областi пiдтопленi територi! складають 30% вщ загально! площi. Суцiльне (площадне) пiдтоплення спостерiгаеться в пiвденнiй, швденно-захвднш та пiвнiчно-захiднiй (правобережжя р. 1нгулець) частинах областi. На вододiльнiй частиш плато мiж р. 1нгулець i Каховським водосховищем пiвденно-схiднiше р. 1нгулець в межах Високопiльського, Великоолександрiвського та в захвднш частинi Нововоронцовського райошв видiляеться зона суцiльного потенцiйного шдтоплення. Швденно-захвдна частина Херсонсько! областi (дельта Дшпра) е зоною суцiльного шдтоплення. Для ще! територi! характерне посилення iснуючо! природно! схильностi до шдтоплення за рахунок потужного водогосподарського навантаження. Лiва приплотинна частина Каховського водосховища отримуе постiйно зростаюче техногенне навантаження. На цш територi!, а також швденно-захщшше уздовж Пiвнiчно-Кримського каналу спостертаеться площинне пiдтоплення, внаслiдок значного техногенного навантаження. На прилеглих теригорiях (Цюрупинський район) видiляються площi потенцшного пiдтоплення. Для Скадовського i Каланчацького райошв характерне посилення юнуючих рашше природно-техногенних факторiв розвитку процесу шдтоплення, внаслвдок потужного водогосподарського навантаження - значно! кiлькостi каналiв зрошення. На решп територi! спостерiгаеться лiнiйне шдтоплення уздовж iригацiйних каналiв, з утворенням шдземних куполiв з розтiканням в сторони. Вщзначимо, що у зрошуванш зонi област майже всi траси каналiв проходять у широтному напрямку, перетинаючи основний потiк пiдземних вод, що спричиняе iнтенсивний пiдйом !х рiвня. Масиви зрошення у твтчно-схвднш частинi територi! област (Верхньорогачицький та Нижньоарогозький райони) можуть спричинити зростання площ постiйного i потенцiйного шдтоплення. Максимальний прирют пiдтоплених площ зафжсований у наступних районах: Генiчеському +1038 км2 (з 23 до 65%), Новотро!цькому +407 км2 (з 21 до 38%), Голопристанському + 528км2 (з 50 до 69%), Бериславському +234 км2 (з 3 до 18%). Зростання площ шдтоплення спостертаеться за рахунок земель, де вщбуваеться штенсивна водогосподарська дiяльнiсть.
Першочерговi заходи щодо виршення проблеми шдтоплення включають три блоки: наукове обгрунтування шляхов розв'язання проблеми, технiко-технологiчнi засоби i впровадження геоiнформацiйних технологiй. Виникае нагальна потреба щодо удосконалення методологi! нормування водокористування з позицi! ландшафтного землеробства та сталого розвитку територп. Першим кроком до визначення стшкосп ландшафпв повинна бути регiональна класифiкацiя за показником прояву сучасних негативних iнженерно-геологiчних процеав.
Наступна методична проблема полягае у необхвдносп визначення: протягом якого часу повинна збертати стiйкiсть геосистема ландшафту та межу свое! стшкосп. На жаль, методика одержання таких даних розроблена недостатньо. З позицп сучасно! екологп важливим напрямом оптимiзацi! геосистем е створення моза!чного ландшафту, котрий включае чергування природних дмнок i антропогенно перетворених. Перший етап виршення проблеми включае , на нашу думку, зниження розораностi земель в Херсонськш обласп до 40-45%. Другий етап - досягнення оптимально! розораносп в областi на рiвнi 28-32%. Технiко-технологiчнi засоби вирiшення проблеми включають: забезпечення стабiльно! роботи юнуючих дренажних систем; будiвництво нового дренажу на шдтоплених територ1ях; вiдновлення поблизу населених пункпв природних поверхневих водотошв, лiквiдацiя ставков, дамб; ревiзiя техшчного стану водопровiдно-каналiзацiйно! мереж1, заборона розмщення "супутник1в" зрошення поблизу населених
пункта, яю зазнають щдгоплення, впровадження заход1в з посилення охорони вiд пограбувань дренажних систем i насосних станц1й.. Заходи по зменшенню iригацiйного живлення включаюгь: зменшення вграг води iз зрошувальних систем i мереж; запровадження водозберiгаючих режишв зрошення; припинення зрошення у мюцях розташування подiв, балок [4].
Як вщомо, дренаж залишаеться одним з головних методiв захисту геригорiй вщ пiдгоплення. При захисгi вiд тдгоплення будинк1в i споруд, пiдземних комуткацш величина необхiдного зниження визначаеться нормативними документами. П1д будинками й спорудами рiвень щдгрунтових вод повинен розташовуватися нижче закладення пiдошви фундаменту не менш шж на 0,5 м. При цьому захист фундаменпв i пiдвалiв вiд катлярно! вологи здшснюеться шляхом влаштування вщповщно! пдро!золяцп. Залежно вiд ступеня та наслiдкiв тдгоплення територп, природних умов, можливостей будiвницгва захисних споруд захиснi заходи здшснюються на всiй територп або на певнш И часгинi. Для захисту забудованих територш ввд пiдгоплення використовують однолiнiйнi, дволiнiйнi й площиннi системи дренаж1в горизонтального, вертикального або комбшованого типу (рис. 1,2).
1
Рис. 1. Схема дволшшного дренажу: 1 - контури споруджень, що захищають; 2 - берегова дрена; 3-головна дрена; 4 - ртень грунтових вод до влаштування дренажу; 5 - знижений ртень грунтових вод; 6 - ртень води до будiвництва водоймища; 7 - нормальний пiдпертий горизонт
пiсля влаштування водоймища
Рис. 2. Конструктивна схема комбшованого дренажу: 1 - горизонтальна дрена; 2 - вертикальна шпара, що самовиливаеться; 3 - оглядовий колодязь; 4 - горловина колодязя;
5 - фшьтруюче обсипання; 6 - цементний лоток
При осередковому характерi тдгоплення мають потребу в захисп, як правило, окремi будинки й споруди. Це досягаеться застосуванням локальних дренаж1в: контурних (кшьцевих), лшшних, променевих, пластових, пристiнних тощо (рис. 3,4). За принципом вщбору води й вологи iз грунту застосовуються дренаж! гравггацшно! ди й спещальт - вакуумнi, вентиляцiйнi й пневмонагтчувальт.
На практицi в основному застосовуються граштацшш дренаж!, спецiальнi дренаж! в обласп не вийшли з! стадп експериментального вивчення. При буд!внищга горизонтальних трубчастих дренаж1в промислових ! мюьких територш застосовуються наступт конструктивт типи: традицшно! конструкцп !з трубчастою основою з керам!чних, азбестоцементних, бетонних, чавунних, рщше пластмасових труб з 2-3 шарами фшьтруючого обсипання з пухкого сортованого матер!алу (тсок, гравш, щебшь); з
трубчастою основою й фшьтруючими обгортками (рис. 5) з рiзного типу тканих i нетканих мшеральних або псшмерних матер1ал1в.
а> 6)
Рис. 3. Схема променевого дренажу: а - розрiз; б - план 1 - шахтний колодязь; 2 - пдродомкрати; 3 - завзятий блок; 4 - дрени; 5 - буровий конус; 6 -маслонасоси; 7 - маслоотстойник; 8 - насос для вщкачки шламу з колодна; 9 - насос подачi води
для пдробуравлення
л
Рис. 4. Схема кшьцевого дренажу: а - горизонтального; б - вертикального: 1 - контур спорудження, що захищае; 2 - . миш дренажу; 3 - оглядовий колодязь; 4 - незнижений ртень Грунтових вод; 5 - знижений ртень грунтових вод; 6 - горизонтальна дрена; 7 - вертикальна дрена;
8 - водовщвщ
Рис. 5. Схема конструкцп трубчастого горизонтального дренажу з фшьтруючими обгортками з волокнистих матерiалiв: а - варiанти сполучення волокнистих матерiалiв iз дренажною трубою; б -конструктивш схеми дрен: 1 - дренажна труба; 2 - стеклохолст; 3 - скловойлок; 4 - тщане обсипання; 5 - зворотне засипання
Круптсть матерiалу й кшьшсть шарiв пухких обсипок у дренажах традацшно! конструкцп пiдбираeться за вшповшними методиками залежно вiц умов дренування, вицу грунту, po3MipiB водоприймальних отвоpiв. На територп Херсонсько! обласп застосовують переважно лiнiйний та площинний види дренаж1в. Потребуе бiльш широкого застосування променевий дренаж, особливо на забудованих теpитоpiях. При виконаннi робгг, спрямованих на покращення ситуацп щодо пiцтоплення, потpiбно застосовувати piзнi типи дренаж1в, що пов'язано з !х конструктивними та технологiчними вiцмiнностями. B^ip системи захисних захоцiв зцiйснюеться, в тому чи^ на основi водобалансових, фшьтрацшних, гiцpавлiчних та економiчних розрахуншв.
Висновки
1. Причини, що викликають пiцтоплення на пiвцнi Укра!ни, включають цвi групи: пpиpоцнi та техногенш. Пpиpоцнi чинники пiцтоплення: ктматичш (випадання атмосферних опацiв, що перевищують сеpецнi цекацнi значення у 2-5 pазiв); практична безстiчнiсть бiльшостi зрошуваних ланцшафтiв пiвцня Укра!ни; дуже слабка природна цpенованiсть територп при наявносп напipного живлення пiцгpyнтових вод. До техногенних чиннишв пiцтоплення вiцносяться причини, пов'язаш iз водогосподарською цiяльнiстю людини.
2. Найбшьш потерпають вiц екзогенного геолопчного процесу Каланчацький, Скадовський, Голопристанський та Бiлозеpський райони. Найменшого шкодливого впливу зазнають Нижньосipогозький та 1ватвський райони.
3. Bнаслiцок пpоцесiв тдтоплення виникають небезпечнi геологiчнi процеси (зсуви, карсти, суфозп), що несуть небезпеку для народногосподарського комплексу обласп, загрожують життю та здоров'ю населення.
4. Сучаст метоцологiчнi проблеми нормування водокористування вимагають подальшо! розробки теорп стшкосп та нацiйностi геосистем, оргатзацп моза!чного ландшафту з обов'язковим застосуванням геошформацшних технологiй, як1 надають можливiсть оперативного отримання, обробки поточно! iнфоpмацi! щодо пдрогеолопчного стану областi та здшснювати регулювання водного балансу теpитоpiй.
5. Застосування дренажу е найбшьш ефективним засобом щодо захисту територп вш тдтоплення агроландшафпв та мiських забудов. Для тдтоплених теpитоpiй Хеpсонсько! обласп поряд з лiнiйним, площинним, шшими видами «класичного» дренажу, актуальним е розробка технологш та застосування шновацшних вицiв, як приклад променевого (особливо для забудованих територш).
Список використаноТ лiтератури
1. Дзекцер Е.С. Гидромеханические аспекты проблемы подтопления застроенных территорий подземными водами. - М.: Изд-во МГУ, 1976.-275с.
2. Коноплянцев А.А., Кофф Г.Л. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия территории городов: Методы изучения и прогноза изменений. - М.: Наука, 1989. - 117 с. - 278 с.
3. Малеев В.О. Особливосп опустелювання агроландшафпв Херсонщини // Матеpiали семшару стосовно затвердження Нацiонально! доповщ щодо впровадження в Укра!т Конвенцi! ООН про боротьбу з опустелюванням. - К.: Фиосоцюцентр, 2007. - С.62-69.
4. Малеев В.О., Безпальченко В.М. Зрошувальт мелюрацп Херсонсько! областi в контекстi збалансованого розвитку // Вюник Херсонського нацюнального технiчного yнiвеpситетy. -Херсон : ХНТУ, 2017. - № 1(60). - С. 215-223.
5. Морозов В.В., Грановська Л.М., Поляков М.Г. Еколого-мелюративш умови природокористування на зрошуваних ландшафтах Укра!ни: Навч. Поабник. - Ки!в-Херсон: Айлант, 2003. - 208 с.
6. Про проблеми тдтоплення Херсонсько! обласп // Матеpiали Каховсько! пдрогеолого-мелюративно! експедици. - Херсон, 1999. - 18 с.
7. Ромащенко М. I., Савчук Д.П. Надзвичайне тдтоплення територп на швдш Укра!ни взимку 1998 року (причини та л^вдацшш заходи) // Матеpiали 1нституту гiцpотехнiки i мелiоpацi! УААН. - К., 1998. - 78 с.
8. Схема комплексного захисту сшьськогосподарських упдь та населених пункпв Херсонсько! обласп вш пiцтоплення грунтовими водами i затоплення поверхневими водами. // Матеpiали 1нституту гiцpотехнiки i мелюрацп УААН. - К., 2005. - 114 с.
9. Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Сшговий В.С., Сафонова О.П. Пштоплення зрошуваних земель -проблема i перспективи // Тавршський науковий вюник. Херсон: Айлант. - 2001. - Вип. 20. -С. 127-131.
10. Малеев, В.О. Геоеколопчна загроза Херсонсько! обласп - тдтоплення територш / В.О. Малеев, В.М. Безпальченко // Матеpiали VI Всеукра!нсько! науково-практично! штернет-конференцп «Теоpiя i практика сучасного природознавства», (26-27 жовтня 2017 року). - Збipник наукових праць. - Херсон : Вид-во ПП Вишемирський В.С., 2017. - С. 82-86.
