10389
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. В. Янченко
ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИИ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
по дисциплине «Инженерная защита территории от затопления и подтопления» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Гидротехническое строительство
Нижний Новгород
2020
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А. В. Янченко
ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИИ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
по дисциплине «Инженерная защита территории от затопления и подтопления» для обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Гидротехническое строительство
Нижний Новгород
ННГАСУ
2020
УДК 626.8 : 624.31 (075.8)
Янченко А. В. Инженерная защита территории от затопления и подтопления [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / А. В. Янченко; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2020. – 98 с.; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-R).
Приведены основные правила проектирования систем, объектов и сооружений инженерной защиты от затопления и подтопления территорий населённых пунктов, промышленных, транспортных, энергетических, общественно-деловых и коммунальнобытовых объектов, месторождений полезных ископаемых и горных выработок, сельскохозяйственных и лесных угодий, природных ландшафтов.
Даны указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Инженерная защита территории от затопления и подтопления», рассмотрены содержание и последовательность выполнения курсовой работы, даны рекомендации по проектированию сооружений инженерной защиты городской территории от затопления и подтопления.
Предназначено для изучения основных правил проектирования инженерной защиты территорий от затопления и подтопления и выполнения курсовой работы «Инженерная защита городской территории от затопления и подтопления» обучающимися в ННГАСУ по направлению подготовки 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Гидротехническое строительство.
© А. В. Янченко, 2020 © ННГАСУ, 2020.
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………...…… 5
1.ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ … 6
1.1.Общие положения ……............................................................................... 7
1.2.Классы сооружений инженерной защиты ……......................................... 12
1.3.Требования к проектированию систем инженерной защиты от затопления и подтопления ……............................................................. 14
1.4.Требования к заданию на инженерные изыскания …….......................... 22
1.5.Сооружения инженерной защиты ……...................................................... 24
1.6.Основные расчётные положения ……....................................................... 31
1.7.Мониторинг систем инженерной защиты и гидрогеологических условий территории ……............................................................................ 32
2.УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
«ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ |
|
ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ» ……………………………….... |
34 |
2.1. Задание на проектирование, исходные данные и состав работы …….... |
34 |
2.2. Природные условия территории …………………………….................... |
35 |
2.2.1. Общие сведения о территории города ………………………............ |
36 |
2.2.2. Климат и рельеф ……………………………………………………… |
38 |
2.2.3. Геологическое строение ……………………………………………… 38 |
|
2.2.4. Гидрогеологические условия ……………………..…………………. |
39 |
2.3. Техногенные условия территории ……..................................................... |
40 |
2.3.1.Функциональное зонирование территории …………………............. 40
2.3.2.Характеристика водообеспечения территории ………………..……. 40
2.3.3.Подтопление городской территории …………………………..……. 42
2.4.Водный баланс территории. Оценка инфильтрационного питания
подземных вод в условиях техногенных воздействий ............................. |
44 |
2.5. Обоснование инженерной защиты городской территории |
|
от затопления и подтопления ..................................................................... |
46 |
2.5.1.Класс сооружений инженерной защиты и выбор расчётной обеспеченности …………………………….......................................... 46
2.5.2.Проектирование дамбы обвалования ………………………………. 47
2.5.3.Отвод поверхностных вод с защищаемой территории …………….. 50
2.5.4. Выбор защитного дренажа ………………………………………….. 55
2.5.5.Фильтрационные расчёты защитного дренажа …………………...... 56
2.5.6.Проектирование дренажа в плане и вертикальной плоскости …….. 63
2.5.7.Гидравлический расчёт защитного дренажа ……………………….. 64
2.5.8.Определение параметров насосной станции и объёма
регулирующего резервуара ………………………………………….. 68 2.6. Смета стоимости сооружений инженерной защиты …………………… 71 2.7. Заключение по курсовой работе ………………………………………… 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………….………………………… 73
ПРИЛОЖЕНИЯ …………….………………………………………………….. |
79 |
Приложение А Варианты заданий для выполнения курсовой работы …… |
80 |
Приложение Б Критерии классификации гидротехнических сооружений .. |
95 |
4
Приложение В Гидрологические характеристики водосборных бассейнов 97 Приложение Г Значения коэффициента KP при СS=2· CV и p=3% ………… 97
Приложение Д Технические характеристики дренажных труб ……………. 97
5
ВВЕДЕНИЕ
Под инженерной защитой территорий, зданий и сооружений понимается комплекс сооружений (инженерных) и мероприятий (инженерно-технических, организационно-хозяйственных и социально-правовых), направленных на предупреждение отрицательного воздействия опасных геологических, экологических и других процессов на территорию, здания и сооружения, а также защиту от их последствий (в том числе обеспечивающих защиту хозяйственных объектов и территории от затопления и подтопления, оползневых и других процессов) [1].
Инженерная защита территорий от затопления и подтопления представляет собой важную проблему, так как эти явления приобрели в настоящее время значительные масштабы.
Крупными объектами инженерной защиты, запроектированными и построенными в России, являются защитные мероприятия на Горьковском (Нижегородском) водохранилище (г.г. Кинешма, Кострома, Юрьевец, Плес), на Куйбышевском (Самарском) водохранилище (г.г. Казань, Ульяновск), на Волгоградском водохранилище (г. Энгельс), на Саратовском водохранилище (г. Балаково) и др.
В первом разделе пособия приводятся основные правила проектирования систем, объектов и сооружений инженерной защиты от затопления и подтопления территорий населённых пунктов, промышленных, транспортных, энергетических, общественно-деловых и коммунально-бытовых объектов, месторождений полезных ископаемых и горных выработок, сельскохозяйственных и лесных угодий, природных ландшафтов.
Во втором – даются указания по выполнению курсовой работы «Инженерная защита городской территории от затопления и подтопления», рассмотрены содержание и последовательность выполнения курсовой работы, даны рекомендации по проектированию сооружений инженерной защиты городской территории от затопления и подтопления.
6
1. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
Безопасность зданий и сооружений, а также связанных со зданиями и с сооружениями процессов проектирования (включая изыскания), строительства, монтажа, наладки, эксплуатации и утилизации (сноса) обеспечивается посредством соблюдения требований федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [2] и требований стандартов и сводов правил, включённых в указанные в частях 1 – «1. Правительство Российской Федерации утверждает перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований настоящего Федерального закона.» и 7 – «7. Национальным органом Российской Федерации по стандартизации в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании утверждается, опубликовывается в печатном издании федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию и размещается в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований настоящего Федерального закона.» статьи 6 этого федерального закона перечни, или требований специальных технических условий.
Предназначение документов по стандартизации, входящих в Перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений» [3] и Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений» [4] одинаковое, мера ответственности за несоблюдение требований этих документов также не отличается и устанавливается в зависимости от состава выявленного нарушения и тяжести последствий: административная, гражданско-правовая, дисциплинарная и уголовная.
Всоответствии с пунктом седьмым части 2 статьи 2 второй этого федерального закона [2]:
«7) инженерная защита – комплекс сооружений, направленных на защиту людей, здания или сооружения, территории, на которой будут осуществляться строительство, реконструкция и эксплуатация здания или сооружения, от воздействия опасных природных процессов и явлений и (или) техногенного воздействия, угроз террористического характера, а также на предупреждение и (или) уменьшение последствий воздействия опасных природных процессов и явлений и (или) техногенного воздействия, угроз террористического характера;».
Всводе правил «СП 116.13330.2012. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения» [1] приведены требования, соответствующие целям технических регламентов: федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» [5] и федерального закона от 30 декабря 2009 г. №
7
384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [2]. Этот свод правил распространяется на сооружения и мероприятия инженерной защиты территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов (оползней, обвалов, карста, селевых потоков, снежных лавин, переработки берегов морей, водохранилищ, озёр и рек, от подтопления и затопления территорий, морозного пучения, наледеобразования, термокарста) и их сочетаний.
Свод правил «СП 104.13330.2016. Инженерная защита территории от затопления и подтопления» [6] разработан с учётом требований федеральных законов от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании» [5], от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» [2] и распространяется на проектирование систем, объектов и сооружений инженерной защиты от затопления и подтопления территорий населённых пунктов, промышленных, транспортных, энергетических, общественно-деловых и коммунально-бытовых объектов, месторождений полезных ископаемых и горных выработок, сельскохозяйственных и лесных угодий, природных ландшафтов.
Затопление: образование свободной поверхности воды на участке территории в результате повышения уровня водотока, водоёма или подземных вод [1].
Подтопление: комплексный гидрогеологический и инженерногеологический процесс, при котором в результате изменения водного режима и баланса территории происходят повышение уровня подземных вод и/или влажности грунтов, приводящие к нарушению хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод и грунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных [6].
Системы инженерной защиты территории от затопления и подтопления: гидротехнические сооружения различного назначения, объединённые в единую систему, обеспечивающую инженерную защиту территории от затопления и подтопления [6].
Осуществление защитных мероприятий от затопления и подтопления территорий позволяет оставлять на старых местах населённые пункты, промышленные предприятия и другие объекты, и исключает необходимость дорогостоящего их восстановления на новых местах.
1.1. Общие положения1
При проектировании инженерной защиты территории от затопления и подтопления разрабатывается комплекс мероприятий, обеспечивающих предотвращение затопления и подтопления территорий в зависимости от требований их функционального использования и охраны природной среды или устранение отрицательных воздействий затопления и подтопления.
Система инженерной защиты от подтопления должна быть территориально единой, объединяющей все локальные системы отдельных
1 Полная версия Правил – см. СП 104.13330.2016. Свод правил. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15-85.
8
участков и объектов. При этом она должна быть увязана с генеральными планами и территориальными комплексными схемами градостроительного планирования.
Защита территории населенных пунктов, промышленных, общественноделовых и коммунально-складских объектов должна обеспечивать:
-бесперебойное и надежное функционирование и развитие городских, градостроительных, производственно-технических, коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и других территориальных систем и отдельных сооружений;
-нормативные медико-санитарные условия жизни населения;
-нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий.
Защита от затопления и подтопления месторождений полезных ископаемых и горных выработок должна обеспечивать:
-охрану недр и природных ландшафтов;
-безопасное ведение открытых и подземных разработок месторождений полезных ископаемых, в том числе нерудных материалов;
-исключение возможности техногенного затопления и подтопления территорий в результате разработки месторождений полезных ископаемых.
Защита сельскохозяйственных земель и природных ландшафтов должна обеспечивать:
-условия для нормального производства сельскохозяйственной, лесной и рыбной продукции;
-гидрологический и гидрогеологический режимы на защищаемой территории в зависимости от функционального использования земель;
-рациональное использование и охрану земельных, водных, минеральносырьевых и других природных ресурсов.
При защите природных ландшафтов вблизи городов и населенных пунктов следует предусматривать использование территории для создания санитарно-защитных зон, лесопарков, лечебно-оздоровительных и спортивных объектов, зон отдыха.
Необходимость защиты пойм рек от естественного затопления определяется потребностью и степенью использования отдельных участков этих территорий под жилую или промышленную застройку, под сельскохозяйственные угодья, а также для освоения природных ресурсов и месторождений полезных ископаемых.
Отрицательное влияние затопления существующими или проектируемыми водохранилищами оценивается в зависимости от режимов сработки водохранилища и продолжительности действия затопления на прибрежную территорию. При этом следует различать характер затопления: постоянное - ниже отметки УМО; периодическое - между отметками нормального подпорного уровня НПУ и УМО; временное - форсированное (кратковременное) повышение уровня водохранилища выше НПУ.
При оценке отрицательных воздействий подтопления территории следует учитывать глубину залегания подземных вод, продолжительность и
интенсивность проявления процесса подтопления, гидрогеологические,
9
инженерно-геологические и геокриологические, медико-санитарные, геоботанические, зоологические, почвенные, агрохозяйственные, мелиоративные и хозяйственно-экономические особенности защищаемой территории.
При оценке ущерба от подтопления необходимо учитывать техническое состояние существующей застройки территории, классы защищаемых сооружений и объектов, ценность сельскохозяйственных земель, месторождений полезных ископаемых и природных ландшафтов.
При разработке проектов инженерной защиты, территории надлежит учитывать следующие источники подтопления:
-распространение подпора подземных вод от водохранилищ, каналов, бассейнов ГАЭС и других гидротехнических сооружений (гидротехнический тип подтопления);
-подпор за счёт фильтрации с прилегающих орошаемых земель (ирригационный тип подтопления);
-утечки из водонесуших коммуникаций и ёмкостей, подпор от сооружений на защищаемых территориях (градостроительный или городской тип подтопления).
При этом необходимо учитывать возможность единовременного проявления отдельных источников подтопления или их сочетаний, а также степень атмосферного увлажнения защищаемых территорий.
При проектировании инженерной защиты селитебных и промышленных территорий следует учитывать отрицательное влияние подтопления:
-на изменение физико-механических свойств грунтов в основании инженерных сооружений и агрессивность подземных вод;
-на надежность конструкций зданий и сооружений, в том числе возводимых на подрабатываемых и ранее подработанных территориях;
-на устойчивость и прочность конструкций подземных сооружений при изменении гидростатического давления;
-на усиление коррозии металлических конструкций, трубопроводных систем, систем водоснабжения и теплофикации;
-на надежность функционирования инженерных коммуникаций, сооружений и оборудования вследствие протечек воды в подземные помещения;
-на проявление суффозии и эрозии;
-на санитарно-гигиеническое состояние территории;
-на условия хранения продовольственных и непродовольственных товаров в подвальных и подземных складских помещениях.
При подтоплении сельскохозяйственных земель и природных ландшафтов следует учитывать влияние подтопления:
-на изменение солевого режима почв;
-на создание условий для заболачивания территории;
-на природные системы в целом и на условия жизнедеятельности флоры и
фауны;
-на санитарно-гигиеническое состояние территории.
Инженерная защита территории от затопления и подтопления должна быть направлена на предотвращение или уменьшение хозяйственного, социального и экологического ущерба, который определяется снижением