УДК 624.131

ОБОСНОВАНИЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ЗОН ПОДТОПЛЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ

Кошкина Наталия Викторовна1, Хрянина Ольга Викторовна2, Горынин Александр Сергеевич3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
3Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, магистрант кафедры геотехники и дорожного строительства

Аннотация
В статье рассмотрены факторы и основные причины возникновения подтопления для оценки территории г. Пензы по подтопляемости. Проведена прогнозная оценка изменений уровней подземных вод с учетом существующей и перспективной гражданской и промышленной застройки. Выделены зоны подтопления по интервалам глубин залегания уровней грунтовых вод.

Ключевые слова: баланс подземных вод, глубина залегания, зоны подтопления, критерий потенциальной подтопляемости, природное подтопление, техногенное подтопление, факторы


RATIONALE FOR SELECTION ZONES OF UNDERFLOODING OF SETTLEMENTS

Koshkina Natalia Viktorovna1, Hryanina Olga Viktorovna2, Gorynin Aleksandr Sergeevich3
1Penza state university of architecture and building, Candidate of Geologo-Mineralogical Sciences, Assistant professor of geotechnics and road construction
2Penza state university of architecture and building, Candidate of Technical Sciences, Assistant professor of geotechnics and road construction
3Penza state university of architecture and building, Graduate student of department of geotechnics and road construction

Abstract
The article discusses the factors and underlying causes of underflooding to assess the city of Penza on podtoplyaemosti. Held Prediction of changes groundwater levels, taking into account existing and future civil and industrial building. The zones of underflooding in intervals depth of the level of groundwater.

Keywords: factors, groundwater balance, natural underflooding, technogenic underflooding, zones underflooding


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Горынин А.С. Обоснование выделения зон подтопления населенных пунктов // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/03/49414 (дата обращения: 05.06.2017).

Процесс подтопления территории определяется двумя группами факторов: природными и техногенными. К природным факторам принадлежат: геоморфологические условия и рельеф; геологическое строение и литология верхней части разреза, включающей породы зоны аэрации и зоны водонасыщения, до первого от поверхности постоянного водоупора, или местного водоупора; положение средних многолетних уровней первого от поверхности водоносного горизонта, чаще грунтового, и связанного с ним горизонта в коренных породах [1, 2].
Большой размах жилищного строительства, увеличение числа промышленных предприятий, увеличение водопотребления и водосброса ведут к усилению нарушений природного баланса поверхностных и подземных вод, к изменению гидрогеологической обстановки территорий. 
При типизации техногенных условий формирования подтопления следует отмечать определенные технические характеристики освоения и эксплуатации территории: возможное техногенное подпитывание грунтов, нарушения условий естественного стока поверхностных и фильтрации подземных вод, конденсация паров под зданиями, утечка из коммуникаций [3].
Тема техногенного подтопления, как опасного инженерно-геологического процесса, актуальна для территории г. Пензы. Подтоплению наиболее подвержены слабо дренируемые территории, расположенные на плоских водораздельных пространствах и низменностях со слабо развитой эрозионной сетью. Такие территории характеризуются неглубоким залеганием уровня подземных вод и региональных водоупоров, малым модулем подземного стока, небольшими уклонами в рельефе, нарушениями поверхностного стока, в итоге площади характеризуются застойным гидродинамическим режимом [3, 4]. К ним принадлежат ровные поверхности древних плато, террасы рек.
Техногенное подтопление городов и промышленных предприятий чаще всего происходит на территориях, сложенных слабопроницаемыми континентальными грунтами: глинами, суглинками, супесями, лёссами, илистыми песками при наличии близко залегающего единого водоупора из морских мергелистых глин мелового периода, что характерно для литологических разрезов г. Пензы.
На площадках, сложенных песчано-гравийно-галечниковыми породами по террасам р. Суры или трещиноватыми коренными породами на водораздельных плато подтопление проявляется редко, за исключением случаев естественного подпора грунтовых вод близ водоемов, а также обильных утечек из коммуникаций. 
Высокий уровень залегания грунтовых вод при подтоплении, от 0,5 до 2,0 м, затрудняет строительные работы и эксплуатацию зданий и сооружений, вызывает деформации этих зданий в результате потери несущей способности водонасыщенных грунтов или просадочных явлений при доуплотнении лёссовидных грунтов в результате замачивания, увеличения объема глинистых грунтов при набухании или промерзании.
На застраиваемых территориях полностью нарушается водный баланс и формируется техногенное подтопление [5, 6]. При нарушении стока вод в результате создания поверхностных и подземных преград при строительных работах происходит подпитывание природных грунтовых горизонтов и подъем уровней залегания подземных вод, а также образование куполов верховодки. Основные причины подтопления:

  • устройство свайных полей, лент и блоков фундаментов;
  • создание зон уплотнения грунтов под нагрузкой от зданий и инженерных сооружений, в том числе от дорожных насыпей;
  • утечки из коммуникаций, обильный полив территорий;
  • конденсация паров воды в охлажденных зонах под зданиями в летнее время, миграция паров воды с заасфальтированных площадей в затененные зоны и в грунты, перекрытые сооружениями;
  • фильтрация вод от гидротехнических сооружений, водоемов и траншей, котлованов, оставляемых на долгое время открытыми.

Комплекс этих причин ведет к преобладанию в балансе подземных вод приходных элементов над расходными, что и определяет самоподтопление застроенных территорий.
На большей части города Пензы подземные воды вскрываются буровыми скважинами на глубинах от 0,5ч1,5 м до 3ч5 м, на отдельных участках до 7ч10 и более метров. Прогнозная оценка изменений уровней подземных вод проводится за период 10-20 лет, с учетом существующей и перспективной гражданской и промышленной застройкой, путем построения и сопоставления по годам карт гидроизобат (глубин залегания уровней грунтовых вод) и разбивкой площадей на зоны по интервалам глубин от 0-0,5; 1-2; 2-4; 4-7; 7-10 метров. Исходя из опыта заложения фундаментов и заглубленных помещений, средние значения критических подтопляющих уровней для гражданской застройки г. Пензы составляют – 2,5 м, для промышленной – 4,0 м, а для частной – 2,0 м.
По характеру подтопления территория города разделена на подтопленную и неподтопляемую. Участки высоких водоразделов Западной Поляны, Северной Поляны и некоторых районов в Арбеково и центре города отнесены к потенциально неподтопляемым.
К постоянно подтопленной зоне, с учетом весеннего подъема вод на 1,0 м, относятся участки:с гражданской и промышленной застройкой в зонах глубин 0-2 м;
с гражданской застройкой в зоне глубин 2-4 м;
временно подтопленные.Природные неподтопляемые зоны можно разделить на потенциально подтопляемые и потенциально неподтопляемые по величине критерия потенциальной подтопляемости Р, рассчитываемого по известной формуле Е.С Дзецкера [1]:

,

где He – абсолютная отметка поверхности грунтового потока до подъема уровня;
Hкр – абсолютная отметка подтопляющего уровня, при условии недопущения сырости в подвалах, при глубине залегания подземных вод 3 м;
h – подъем уровня подземных вод в метрах на момент времени (один год, три, 5, 10, 20 лет), показатель зависит от осадков х, стока у, времени t и влажностного режима w. При Р 1 исследуемую территорию относят к потенциально подтопляемым, при Р 1 – к неподтопляемым. 
На практике расчет критерия потенциальной подтопляемости рпр производят по величинам глубин залегания подземных вод, полученным для конкретной территории:

,

где hкр –величина критической глубины залегания грунтовых вод для различных объектов (нормы осушения по СНиП [7] для сельскохозяйственного использования 0,8 м; для малоэтажных зданий с подвалами 2-3 м; для городской застройки высотою более пяти этажей – 5 м);
hе – существующий естественный уровень глубины залегания подземных вод.
∆h – подъем уровня подземных вод за данный период, обычно от 0,2 – 0,5 до 1,0-1,5 м/год на различных участках рельефа и площадках предприятий разного назначения. Территория считается подтопляемой, если рпр 1; 
Подставляя в формулу различные значения подъема, определяют время возможного подтопления территории. Для просадочных лёссовых грунтов, подстилаемых плотными коренными породами, техногенное подтопление впервые 5-10 лет может достигнуть 0,5-1,0 м ниже поверхности земли (район Арбеково). При близком залегании водоупорных грунтов подтопление возможно за 1-2 года для промышленных объектов и за 3-5 лет для жилой застройки.


Библиографический список
  1. Кошкина Н.В. Геотехническое обоснование условий строительства: учеб. пособие / Н.В. Кошкина, О.В. Хрянина. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2012. 196 с.
  2. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Фабрикин А.А. Инженерно-гидрогеологические проблемы Сурского региона // Вопросы планировки и застройки городов: материалы XXXV Всероссийской, XX Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С.129-132. ISBN 978-5-9282-0598-0.
  3. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В., Резник А.А. Проблемы формирования грунтовых вод на застраиваемых территориях // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2014. ISBN 978-5-9282-1216-2.
  4. Куранов Н.П., Криксунов Ю.Я., Хохлатов Э.М. Подтопление и дренирование застраиваемых и застроенных территорий // Водоснабжение и санитарная техника. 2004. №2.
  5. Малышков В.О., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Техногенное подтопление застроенных территорий // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Межрегиональной науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. архит.- строит. акад., 2002. С. 84-86.
  6. Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Оценка техногенного подтопления застроенных территорий г. Пензы // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С. 166-168.
  7. СНиП 22.02.2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. М., 2004. 46 с.


Все статьи автора «Хрянина Ольга Викторовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: