. (10)
При известном выражении (решение конкретной фильтрационной задачи) методом последовательных приближений из зависимости (10) определяется время , при котором подъем уровня достигает критических значений .
При использовании данных табл.33, из которых определяется скорость подъема , величина находится из выражения
. (11)
Далее определяется степень потенциальной подтопляемости.
Для I класса сооружений первая степень потенциальной подтопляемости (наиболее опасная) - подтопление происходит через 5 и менее лет, вторая степень - через 10, третья - через 15, четвертая - через 20 и пятая - через 25 лет; для II класса сооружений - только первые три степени потенциальной подтопляемости.
2.105. При двухстадийном проектировании оценка выполняется на стадии составления проекта. При проектировании комплекса зданий и сооружений прогнозные оценки потенциальной подтопляемости выполняются в две стадии: первая - качественная, вторая (при специальном обосновании) - количественная.
Качественная оценка (п.2.81) выполняется методом аналогии и основывается на сравнении условий застраиваемой площадки с данными по конкретным подтопленным участкам-эталонам с аналогичными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями и характером застройки (техногенными условиями). При этом принимается величина рассчитанного максимального уровня подземных вод.
При отсутствии надлежащего конкретного эталона или невозможности определения средней скорости подъема уровня подземных вод качественная оценка производится в соответствии с указаниями п.2.101 (табл.33) на основе сравнения природных условий застраиваемой площадки с типовыми схемами (табл.32), а также характеристики проектируемого сооружения по количеству потребляемой воды на 1 га площади (табл.31).
При этом следует учитывать возможные естественные колебания уровня на основе данных Мингео СССР (Мингео союзных республик).
Качественная оценка потенциальной подтопляемости при проведении инженерно-геологических изысканий под отдельные здания массового строительства является окончательной и используется проектной организацией для принятия решений о мероприятиях по борьбе с подтоплением.
При проведении оценок потенциальной подтопляемости под отдельные здания и сооружения целесообразным является выявление действующих факторов подтопления (локальных и региональных, главным образом, внутренних), а также установление характерного режима подземных вод на данной площадке (пп.2.87, 2.93) и прилегающих территориях, что во многих случаях может быть выполнено простым обследованием территории с учетом конструктивных и технологических особенностей проектируемых и эксплуатируемых зданий и сооружений, в том числе водонесущих коммуникаций.
2.106(2.21). Для ответственных сооружений при соответствующем обосновании выполняется количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих как минимум годовой цикл стационарных наблюдений за режимом подземных вод. В случае необходимости для выполнения указанных исследований, помимо изыскательской организации, должны привлекаться в качестве исполнителей специализированные проектные или научно-исследовательские институты.
2.107. Для выполнения количественной прогнозной оценки подтопляемости должна быть заблаговременно создана стационарная гидрогеологическая сеть (сеть наблюдательных скважин, пунктов наблюдений за динамикой влажности, балансовых площадок) и проведен цикл наблюдений. Длительный цикл режимных наблюдений особенно важен для застроенной территории, продолжительность предпрогнозного цикла гидрогеологических наблюдений которой определяется необходимостью выявления закономерностей формирования водного режима и характеристикой режимообразующих факторов; для территории, на которой уже начался подъем уровня (напора) подземных вод - необходимостью выявления и характеристикой факторов подтопления (в том числе интенсивности дополнительной инфильтрации). Точность выполненной количественной оценки в значительной мере определяется возможностью установления мест утечек, их интенсивностью и сроками существования, а также возможностью учета их изменений за прогнозируемый период времени.
При отсутствии режимных наблюдений указанной продолжительности допускается количественную оценку подтопления заменить качественной и использовать ее для проектирования защитных мероприятий.
2.108. Количественная оценка возможного повышения уровня поземных вод выполняется на основе аналитических расчетов, а в сложных гидрогеологических и техногенных условиях - с применением моделирования на ЭВМ и аналоговых устройствах. Оценки возможного повышения уровня подземных вод на различные моменты времени на основе аналитических расчетов выполняются в соответствии с "Рекомендациями по прогнозу подтопления промышленных площадок грунтовыми водами" (ВОДГЕО, ПНИИИС. М., 1976), а на основе математического моделирования - в соответствии с "Рекомендациями по методики оценки и прогноза гидрогеологических условий при подтоплении городских территорий" (М.: Стройиздат, 1983). Затем определяется критерий Р и степень потенциальной подтопляемости. Для неподтопляемых территорий уровень подземных вод принимается постоянным и учитываются лишь его сезонные и многолетние колебания.
2.109. Основой для производства количественной оценки изменения гидрогеологических условий является изучение гидродинамической обстановки застраиваемой и эксплуатируемой территории.
Под гидродинамической обстановкой (гидродинамическими условиями) территории понимается возникающая в ее пределах (рассматриваемая область фильтрации) под действием строительства и эксплуатации различных сооружений новая структура водного баланса, сочетание различных типов режимов подземных и особенно грунтовых вод и в итоге - совокупность изменяющихся во времени векторных полей уровней подземных вод, градиентов напора, фильтрационных сил и скоростей фильтрации при переменных во времени и пространстве краевых условиях. Оценка гидродинамических условий застраиваемой территории проводится в следующей последовательности.
1. Сбор материалов изысканий прошлых лет, их систематизация и выполнение предварительной типизации. Проведение при необходимости дополнительных полевых работ, окончательная типизация гидрогеологических (природных и техногенных) условий и проведение соответствующего районирования территории. Рекомендуемая схема районирования населенного пункта по условиям застройки приведена в табл.34.
Таблица 34
Ин- декс | Функциональ- ная зона | Индекс | Район | Индекс | Участок* | Индекс | Площадка |
* Характеризуется удельным расходом в м /сут (на 1 га), проходящим по всем водонесущим коммуникациям (водоснабжения и водоотведения) данного участка. | |||||||
I | Селитебная | А | Весьма старая застройка | а | 1-2-этажная застройка; редкая сеть водопровода, дождевая и фекальная канализация, теплосеть отсутствует | 1 | Отдельные крупные здания (НИИ, универмаги, школы, вузы и др.) и сооружения (крытые рынки, стадионы, спортзалы, бассейны, фонтаны и др.) |
б | 3-4-этажная застройка; имеется сеть водопровода; фекальная канализация и редкая теплосеть, дождевая канализация отсутствует | 2 | |||||
Б | Старая застройка | а | 1-3-этажная застройка; имеется водопровод, фекальная канализация, теплоснабжение выборочные; дождевая канализация отсутствует; вдоль магистральных дорог - кюветы | 3 | Спецсоору- жения (набережные, подземные сооружения и др.) | ||
б | 4-5-этажная застройка; имеется водопровод, фекальная канализация, теплосети, дождевая канализация; выборочные, вдоль дорог кюветы | 4 | Городские площадки | ||||
В | Новая застройка | а | 5-16-этажная застройка; микрорайоны; имеется густая сеть водопроводов, фекальной канализации и теплоснабжения; дождевая канализация имеется только на отдельных улицах; дороги имеют профиль | ||||
Г | Зеленые насаждения | а | Парки и скверы | 1 | Отдельные парки и огороды | ||
б | Сады и огороды | 2 | |||||
II | Промзона | А | Предприятия с мокрым технологическим процессом | а | Металлургические и ТЭЦ | 1 | Отдельные крупные цехи или сооружения, градирни |
б | Химические и нефтехимические | ||||||
Б | Предприятия с сухим технологическим процессом | а | Элеваторы, мукомольные заводы, хлебоприемные пункты и т.д. | 2 | Технологи- ческие накопители и др. | ||
б | Электронная и радиотехническая промышленность | ||||||
В | Предприятия с полусухим технологическим процессом | а | Машиностроительные, станкостроительные и трубопрокатные заводы | 3 | Территории, занятые зелеными насажде- ниями | ||
б | Текстильная и пищевая промышленность | ||||||
III | Коммунально- складская | А | Торговые склады | а | Склады материально- технического снабжения сельхозтехники, Центросоюза, Госснаба и других ведомств | 1 | Отдельные складские помещения |
б | Склады торговые, общетоварные и специализированные | ||||||
в | Склады (базы) для хранения овощей и фруктов | 2 3 | Цеха Корпуса и др. | ||||
Предприятия коммунального хозяйства | а | Предприятия по использованию вторичного сырья | |||||
б | Фабрики-прачечные, химчистки, бани и др. | ||||||
в | Предприятия по обслуживанию средств транспорта |
Районирование проводится в масштабах 1:25000, 1:10000, 1:5000 (в зависимости от размеров), отдельные площадки не картируются или рассматриваются в виде врезок более крупного масштаба (1:1000 и 1:500). Кроме того, могут выделяться участки с различной плотностью водонесущих коммуникаций (водопровод, хозяйственно-фекальная канализация, теплосети, дождевая канализация и др.) и различным удельным (на 1 га) расходом воды, проходящим по соответствующим участкам коммуникаций, из которых возможны утечки с различной интенсивностью; при картировании выделяются и отдельные крупные коллекторы, а также системы дренажей, водозаборов и т.д.
Принципиальная схема районирования территории по природным условиям, которая выполняется на топоснове, приведена в табл.35. При проведении данного районирования предполагается наличие ряда карт соответствующего масштаба: геоморфологической, инженерно-геологической, геолого-литологических комплексов, фильтрационных свойств грунтов, уровней подземных вод, водоупоров и слабопроницаемых прослоек, а также зон с различными значениями .
Таблица 35
Ин- декс | Зона* (гидрогра- фическая) | Ин- декс | Район (геоморфо- логический элемент) | Ин- декс | Подрайон** (геолого-литог- рафический разрез, комплекс | Ин- декс | Участок (тип режима) | Ин- декс | Площадка |
_______________ * Часть территории города, расположенная между рекой и притоками 1, 2, 3 и т.д. порядка. ** Характеризуется также прочностными и деформационными свойствами грунтов оснований. | |||||||||
I | Междуречье (наименование рек, лево- и правобережье) | А | Пойма | а | Разрез | 1 | Естественный (водораздельный, прибрежный и т.д.) | П П П | Часть территории участка, характери- зующаяся постоян- ными по простиранию и в разрезе фильтра- ционными свойствами и краевыми условиями |
2 | Слабонарушенный, естественный | П П П | | ||||||
3 | Искусственный | П П | | ||||||
б | Разрез | 1 2 3 | |||||||
в | Разрез | 1 2 3 | |||||||
Б | Терраса | а | |||||||
б | |||||||||
в | |||||||||
В | а | ||||||||
б | |||||||||
в | |||||||||
II | Междуречье | А | Пойма | а | |||||
б | |||||||||
в |
Сочетание таксонов (табл.34, 35) позволяет на карте города выделить гидрогеологические элементы - участки территорий, для которых в дальнейшем принимаются расчетные схемы, а также служат основанием для размещения наблюдательных скважин.
На этом этапе решаются следующие основные задачи:
типизация гидродинамических условий (гидравлики потоков, их структуры, условий связи поверхностных и подземных вод, условия их залегания, питания и разгрузки, виды границ и типы граничных условий, типизация полей гидродинамических потоков, а также фильтрационного строения пластов);
изучение и типизация режимов подземных вод (в первую очередь грунтовых и вод зоны неполного насыщения, в том числе зоны аэрации);
выявление и типизация существующих и потенциальных факторов и источников изменений гидродинамических условий;
предварительный выбор расчетных схем.
2. Построение геофильтрационной модели. На этом этапе решаются следующие основные задачи:
схематизация гидродинамической обстановки (определение размеров и конфигурации отдельных областей фильтрации, типы граничных условий, установление характера изменчивости фильтрационных параметров в выделенных границах областей фильтрации, проведение соответствующего районирования);
схематизация техногенных условий (техногенной нагрузки) в виде различных по характеру составляющих водного баланса, условий застройки и проведение соответствующего районирования;
выделение гидродинамических (гидрогеологических) элементов, сочетающих гидродинамические условия и техногенную нагрузку;
выбор расчетной схемы для каждого гидродинамического (гидрогеологического) элемента и исходного уравнения (в зависимости от целесообразности применения в каждом конкретном случае гидродинамической или гидравлической теории движения подземных вод и наличия исходных данных), граничных условий, особенно в области питания.
3. Выполнение прогнозной оценки гидродинамической обстановки на данной территории проводится в зависимости от поставленной цели на основе решений, полученных аналитическим методом или с применением АВМ и ЭВМ; при этом необходимо оценивать не только возможность подъема уровней (напора), но их снижение, т.е. дренированность (естественную и искусственную).
4. Выполнение прогнозной оценки, возможности возникновения или интенсификации геологических процессов - неблагоприятных последствий изменения гидродинамической обстановки.
2.110. При проектировании оснований зданий и сооружений расчетный уровень ( ) подземных вод (определяется проектной организацией) необходимо принимать на 0,5 м выше прогнозного на потенциально подтопляемых территориях для микрорайонов новой застройки, реконструируемых городских территорий, отдельных зданий и сооружений массового строительства и на 0,75-1 м выше - для ответственных промышленных сооружений, уникальных гражданских зданий и для специальных зданий и сооружений, имеющих технические подполья глубиной более 3 м.
Примеры оценки потенциальной подтопляемости застраиваемой территории (участка).
Пример 1. Проектируется строительство предприятия химической промышленности на площадке, сложенной просадочными суглинками мощностью 12 м и подстилаемой юрскими глинами, =5 м. Тип грунтовых условий по просадочности - первый. Грунтовые воды, по данным изысканий, находятся на глубине =11 м. Площадка расположена в зоне переменного увлажнения. Природные условия территории по табл.32 относятся к схеме N 1.
Согласно заданию на проектирование количество потребляемой предприятием воды составляет 10000 м /сут на 1 га площади, которую будет занимать предприятие. В соответствии с табл.31 по количеству потребляемой воды предприятие относится к группе Б.
По табл.33 находим, что предприятие группы Б по природным условиям, соответствующим схеме N 1 (по табл.32), относятся к типу I территории по потенциальной подтопляемости, для которого вероятность подтопления значительная. Скорость подъема м/год за 10 лет и =10 м.
Отсюда определяем по зависимости (9) =(11-10)5=0,2, т.е. территория потенциально подтопляема, так как . По формуле (11) определяем =(11-5)/1=6 лет.
Таким образом, территория предприятия относится ко второй степени по потенциальной подтопляемости.
Пример 2. Проектируется строительство элеватора на площадке =10 м. По данным изысканий, на стадии выбора площадки, природные условия соответствуют схеме N 6 (табл.32). По количеству потребляемой воды (менее 50 м /сут на 1 га) элеватор относится к группе Д (табл.31).
По табл.33 определяем, что сочетание схемы природных условий с предприятием группы Д соответствует IV типу территории по ее потенциальной подтопляемости, т.е. возможность подтопления ее минимальна. Скорость подъема грунтовых вод =0,1 м/год, т.е. за 10 лет =1 м.
Определяем по зависимости (9) =(15-1)/10=1,4, т.е. территория не является потенциально подтопляемой, так как .
По формуле (11) определим =(15-10)/0,1=50 лет. Таким образом, территория элеватора по степени потенциальной подтопляемости ниже пятой ( лет), т.е. данную территорию следует считать условно потенциально неподтопляемой.
2.111(2.22). Если при прогнозируемом уровне подземных вод (пп.2.84(2.18)-2.106(2.21) возможно недопустимое ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных физико-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации заглубленных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности: