Организация и удаление поверхностного стока

Причины подтопления территорий, зданий и сооружений.

Причины подтопления инженерных сооружений и фундаментов традиционно бывают двух вариантов. Первая, естественная причина это грунтовые воды имеющие свой постоянный горизонт в каждой местности и имеющие способность повышать или понижать свой уровень в зависимости от сезонных колебаний или погодных условий. Как правило, амплитуда таких колебаний для Украины 1-1,2 метра. Наибольший пик естественно приходится на весну, в период массового таяния снежного покрова. Однако формирование уровня подтопления, начинается не весной, как ошибочно считают многие, а еще в декабре. Периодическое подтаивание снега в зимний период высвобождает влагу, которая просачиваясь в почву способствует поднятию уровня водяного горизонта. Причем подтопление может быть как в результате поднятия уровня грунтовых вод, так и в результате проникновения в почву избыточной влаги с поверхности. Пик такого подтопления совмещенного, как правило, по времени с паводком приходится на конец марта и является явлением сезонным.

Вторая причина способствующая возникновению паводков -техногенная. Речь идет о влаге попадающей в грунт в результате прорыва водонесущих коммуникаций, таких как канализация, теплотрассы и т.п. В этом случае «техническая» вода соединяется с грунтовыми водами. Глубина водоносного горизонта, как правило, зависит от характера местности, ее высоты над уровнем моря и уровнем местных водоемов, а так же от состава грунтов. На холмах водоносный слой может быть на глубине 10-12 а то и 20 метров, в низинах и поймах рек всего в 2-3 м от поверхности. В большинстве же случаев уровень стояния воды зарегулирован наличием поблизости крупной реки или озера.

Кроме того, на территориях освоенных человеком, на уровень грунтовых вод значительно влияет наличие подземных инженерных сооружений. Это в первую очередь свайные поля под жилой застройкой, подземные паркинги, тоннели метро и т.п. В большинстве случаев это влияние отрицательное поскольку нарушает естественную циркуляцию воды, затрудняет отток ее из тех районов где в грунте есть преграды из бетона. Поскольку уровень воды всегда поднимается когда вода встречает препятствие. Это называется барражный эффект.

 Основными причинами подтопления объектов на застроенных территориях являются:

- утечки и аварии на водонесущих коммуникациях, (до 35-40% расхода воды);

 - асфальтирование застроенных территорий, что снижает испарение и нарушает естественный водный баланс территории;

 - подпор от искусственных и естественных водохранилищ тоннелей, подземных паркингов;

 - отсутствие хорошо налаженной системы поверхностного стока, ливневой канализации; 

 - ликвидация естественных дренажных слоев грунта при строительстве

 Инфильтрация от промышленных объектов на застроенной территории почти в 5 раз превышает естественный уровень инфильтрации от паводков и атмосферных осадков. В грунтовые воды просачивается в среднем за год до 10-15 % влаги, что неизбежно приводит к подъему уровня грунтовых вод на застроенной территории. Наиболее подвержены воздействию грунтовых вод структурно-неустойчивые грунты, к которым относятся пучинистые и сильно сжимаемые глинистые грунты, мерзлые, лессовые, а так же просадочные грунты. Они обладают большой неоднородностью и неравномерной сжимаемостью, а возводимые на них сооружения претерпевают большие осадки.

 

Вопрос №24. Особенности защиты от подтопления и затопления при реконструкции.

Защита территорий от затопления

Затопление - заполнение понижений и участков речных долин в результате подъёма уровня в реках, водоёмах или подземных водах. Обычно это естественный процесс, связанный с интенсивными осадками и весенним снеготаянием. Различают затопление долговременное, при котором исключается хоз. использование затапливаемых земель, и кратковременное, при котором земли часто используются в сельском хозяйстве (напр., заливные луга, лиманное орошение). Несмотря на то что зоны затопления учитываются при строительстве населённых пунктов, многие города (Санкт-Петербург, Париж и др.) и посёлки нередко подвергаются затоплению. Борьба с затоплением включает мероприятия по эвакуации людей, строительство защитных дамб.

Подтопление – процесс, возникающий на территории с неглубоким залеганием уровня грунтовых вод (УГВ) или сезонной верховодки от поверхности земли, когда в неблагоприятных условиях оказывается здание, сооружение, коммуникационные каналы и элементы благоустройства.

Отрицательное действие подземных вод: подтопление территорий, ухудшение физико-механических свойств грунта, эрозия почв, рост оврагов, вызывают заболоченность территорий, затопление подвалов зданий. Подвержены до 70% территорий РФ.

Грунты делятся на: скальные у которых частицы более 2 мм (галька, гравий), песчаные с размером частиц от 0,1 до 2 мм (средние, крупные зернистые пески), глинистые породы с частицами от 0,005 до 0,001 мм (супеси и суглинки).

Свойства грунтов:

1) Водопроницаемость – способность поглощать воду и пропускать через себя. Характеризуется коэффициентом фильтрации, величина которого определяется в м/сут.

Грунты бывают водопроницаемые (к_ф > 1 м/сут, крупнообломочные, галечные породы), полупроницаемые (к_ф>1 до 0,001 м/сут, суглинки, супеси и лессовые грунты), практически непроницаемые – водоупоры (к_ф<0,001 м/сут, глины).

2) Влагоемкость – показывает способность породы вмещать и удерживать определенный объем воды при обеспеченном стекании. Влагоемкие породы – торф, глина, суглинки; слабовлагоемкие – суглинки и лессовые грунты; невлагоемкие – пески, гравий и крупнообломочные породы.

3) Водоотдача – свойство породы отдавать часть воды посредством ее стекания. Чем больше размер зерна тем больше водоотдача.

4) Капиллярность – способность грунтов подтягивать воду по капиллярам от нижележащих слоев к вышележащим. Зависит от размера форм между зернами, чем меньше размер, тем выше капиллярность. Отсутствует при размере зерна более 2 мм.

Подземные воды

1) Верховодки образуются на слабопроницаемых линзах, на небольшой площади, характер ее появления нерегулярный (сильные дожди, таяние снега). Меры защиты: правильное благоустройство территории и организованный поверхностный водоотвод.

2) Подвешенные воды – образуются в результате инфильтрации осадков на участках пород с высокой капиллярностью. Меры защиты те же.

3) Основной горизонт – первый слой от поверхности земли, располагается на водоупоре, распространяется на большой площади и имеет определенные закономерности изменения уровня.

4) Межпластовые воды – воды расположенные между двумя водоупорами, располагаются на значительной глубине, редко подтапливают городские территории. Могут быть безнапорными и напорными (артезианскими).

При расчете принимается максимальный уровень подземных вод.

Источники питания подземных вод: атмосферные осадки, русловые воды рек и водоемов, подземные воды поступающие с более высоких отметок и результаты деятельности человека.

Норма осушения - наименьшая глубина от планировочной поверхности земли до высшего уровня подземных вод.

Характер застройки	Нормы осушения
Промзона	до 15 м
Центры	5 м
Жилая и общественная застройка	2 м
-«»- с эксплуатируемыми подвальными помещениями	0,5-1 м от уровня пола подвала
Парковые и зеленые зоны, зоны спортивных объектов	1 м
Территории под с/х	0,5-1 м в зависимости от вида культуры

 

Методы защиты:

1) благоустройство территории (уклоны, покрытия, озеленение)

2) поверхностный водоотвод

3) дренажи и дренажные системы

4) нормативное уплотнение грунта при засыпке котлованов и траншей

5) закрытые выпуски водостоков с кровли здания

6) водоотводящие открытые лотки

7) устройство отмосток шириной 1 м и уклоном не менее 20 ‰

8) герметичная заделка отверстий в фундаментах на входах и выходах инженерных сетей

9) подсыпка территории

Вопрос № 25. Особенности инженерного благоустройства территории застройки с опасными геологическими процессами.

Геологические и инженерно-геологические процессы и явления - Эндогенные и экзогенные процессы, возникающие процессы и явления под воздействием разных природных факторов и их сочетаний) как вне влияния деятельности человека (геологические), так и под ее влиянием (инженерно-геологические). Характеризуются взаимообусловленностью, нестационарностью и унаследованностью развития, а также детерминированностью. Явления - результат деятельности одного или группы процессов.

Опасные геологические процессы - Геологические и инженерно-геологические процессы и гидрометеорологические явления, которые оказывают отрицательное воздействие на территории, народнохозяйственные объекты и жизнедеятельность людей (оползни, обвалы, карст, селевые потоки, снежные лавины и др.). Наиболее распространенные сочетания процессов, требующие комплексных решений: склоновые - вместе с процессами на берегах морей и водохранилищ, абразионными и эрозионными - на реках; эрозионно-селевые в долинах горных и предгорных областей - совместно с оползневыми; карстовые и суффозионные; просадочные в лессах и пепловых образованиях; снежные и снежно-каменные лавины

Геоэкологические проблемы городов весьма разнообразны и определяются, с одной стороны, природной обстановкой и с другой - планировочными решениями и их реализацией в застройке и эксплуатации городских территорий.

В качестве наиболее общих тенденций изменения геоэкологических условий можно рассмотреть следующие композиции:

1.Изменение водного баланса между поверхностными, грунтовыми и глубокими подземными водами. Наиболее обычным его следствием является повышение уровня грунтовых вод, вызываемое двумя однонаправленными процессами.

Заменой естественного почвенного покрова застроенными и заасфальтированными территориями, что практически исключает из водного баланса испарение с поверхности почвы и протечки водопроводных и канализационных систем, круглогодично обеспечивающие возможность восполнения ресурсов грунтовых вод. Оба эти обстоятельства, в сочетании с планировкой территории, полной или частичной ликвидации естественных дренажных систем, приводят к подъему зеркала грунтовых вод, подтапливанию оснований и фундаментов зданий и сооружений, снижению несущей способности грунтов основания и, как следствие, деформация, а в критических ситуациях - разрушение зданий и сооружений.

В настоящее время из всех опасных процессов подтопление имеет максимальное распространение, его последствия могут быть угрожающими или катастрофическими. Положение усугубляется тем, что 65% территории страны занято вечной мерзлотой, где подтопление особенно опасно.

 2.В случаях, когда на территории города производится промышленная эксплуатация глубоких горизонтов подземных вод и возникает адекватная депрессионная воронка, при условии постоянного восполнения грунтового водоносного горизонта, о чем сказано выше, усиливается инфильтрация грунтовых вод в глубокие горизонты. Этот процесс активизации вертикального движения подземных вод сопровождается развитием процессов суффозии (выноса тонкоземистого материала) или карста (растворения и выщелачивания карбонатного материала известняков с образованием карстовых полостей).

3. Изменение температурного режима подземного пространства в основании города вследствие изменения теплового баланса поверхности и непосредственного влияния зданий, сооружений и городских коммуникаций. В частности, геотермическая аномалия порядка +15С0 сформировалась в основании Москвы, а повышенная температура подземных вод в пределах этой аномалии способствует еще большей активизации глубинных карстовых процессов и усугубляет без того сложное положение с эксплуатацией зданий и сооружений на северо-западе столицы.

4. Изменение геодинамической ситуации, вызванное дополнительной, и притом неравномерной пригрузкой поверхности за счет привнесенных масс материалов строительных конструкций, в пределах территории города. Этот фактор дополнительной пригрузки может сопровождаться также одновременной откачкой подземных вод, в случае их использовании для питьевых или технических целей. Как следствие на фоне общего опускания поверхности городов (под действием изостатических сил и изъятия подземных вод из порового пространства горных пород основания города), активизируются местные, очаговые оползневые и солифлюкционные процессы способные в условиях городской застройки привести к деформации зданий, и коммуникаций.

Нарушение геохимического баланса поверхности, грунтов основания и конструкций зданий и сооружений - еще один геоэкологический процесс, происходящий в экстремальных климатических условиях и оказывающий решающее влияние на длительную устойчивости надземных строительных конструкций. Его суть состоит в том, что в условиях когда испаряемость превышает количество осадков, при устойчивом подтоплении внутриквартальных территорий и отсутствии дренажа надмерзлотных вод, удаление какой то части излишней влаги с поверхности и из грунтов сезонноталого слоя происходит в результате ее испарения. Испарение, в свою очередь, приводит к последовательному и непрерывному возрастанию минерализации надмерзлотных вод. Однако известно, что чем выше минерализация воды, тем более низкие температуры потребны для ее замерзания. Следствие этого процесса - сохранение остаточных или формирование новых линз жидкой воды, имеющей отрицательную температуру, существующих круглогодично. Такие отрицательнотемпературные воды получили название криопэги от латинского криос - холод, и пэги - воды. При миграции линз криопэгов в случае, если линза переместится в основание здания может привести к деформации фундамента и самого здания.

Геохимические процессы, в сочетании с промерзанием-протаиванием грунтов, воздействуют не только на здания и сооружения, но также и на подземные коммуникации - электрические и телефонные кабели, водопроводные и канализционные сети. Высочайшая агрессивность надмерзлотных вод по отношению к бетону и металлу вызывает коррозию железных и стальных труб, изоляции кабелей, а растягивающие усилия, возникающие в результате смерзания линейных подземных конструкций с грунтом и понижения температур последнего зимой, приводит к морозному растрескиванию грунтов и разрыву конструкций в зоне такого растрескивания.

 

Из СНиПа 2.01.15-90 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования

1.Инженерную защиту застроенных или застраиваемых территорий от одного или нескольких опасных геологических процессов следует проектировать независимо от ведомственной принадлежности защищаемых территорий и объектов, при необходимости предусматривать образование единой территориальной системы (комплекса) мероприятий и сооружений.

Выбор мероприятий и сооружений следует производить с учетом видов возможных деформаций и воздействий, степени ответственности и ценности защищаемых территорий, зданий и сооружений, их конструктивных и эксплуатационных особенностей.

 

 

 

 

 

 

ОРГАНИЗАЦИЯ И УДАЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

Организация стока поверхностных вод (задача верт. план-ки) — инженерное меро­приятие, осуществляемое для сбора поверх­ностных вод (дождевых, ливневых и талых) и отвода их за городскую территорию или на очистные сооружения.

Решает задачу защиты терр. зд-й и соор-й от негативного влияния воды.

Фактически орг-ция стока осущ-ся вертик-й план-й, а удаление спец-ми системами (ливневая канал-я, водостоки). Таким образом, водостоки собирают поверхностные стоки и танспортируют их до пределов терр-й.

Места приёма собр-х вод регламентируются соотв-ми треб-ми (СНиП 2.04.03-85 – канализация нар. сети и сооружений) и санитар-ми треб-ми.

Практич-ки в ливневой сток могут сбрасыв. либо водн. объекты либо на рельеф – необходимы меры защиты естеств. рельефа от разлива.

Сеть водостоков реш-ся в комплексе хоз-быт канал-и.

По констр-м особенн-м выделяют откр., закр., смешанные системы.

Наиб. совершенной явл-ся закр. сист. из подземных труб и дождеприемных колодцев. Она обесп-т выс. уровень благ-ва, отвечающий санитарным треб-м, долговечна в экспл-ции, хотя ее устр-во требует больших затрат. Этот тип преобладает на терр-и заселенных мест. Закр. сист. представлена городской водосточной сетью или ливневой канализацией, состоящей из сис­темы подземных коллекторов, прокладывае­мых под улицами города и при необходимости на других территориях (парки, скверы, микро­районы и пр.).

Откр. сеть в виде лотков, кюветов и канав обычно исп-ся на загородных терр-х. Ее прим-т в кач-ве временной меры на период стр-ва город. объектов. Недостатки откр. сист. – малая пропускная спос-ть, устр-во мостиков, наличие водоперепускных труб. Это снижает без-ть движ-я транс-та и пеш-в, ухудшает санит. треб-я терр-и, треб-т постоянной очистки для поддерж-я раб. сост-я, но мало затрат. Откр. сист. водоотвода можно при­менять в пригородной зоне, в поселках, в зо­нах отдыха, а также на терр-х город­ских зеленых насаждений. При этом следует иметь в виду, что высокая степень благ-ва городов предполагает сооружение закр. водостоков, т. е. откр. сист. должны рассматривать как первый этап организации поверхн. водоотвода в горо­дах, подлежащую замене на закрытую.

Комбинация систем наз-ся смешанной. По назнач-ю выделяют главные город. трансп. компллекторы и боковые собират. вду с застр. терр-и.

Техн-е усл-я проект-я: водостоки явл-ся самотечной сист., поэтому они прокла-ся в напр-и падения рельефа. Оснй принцип троссировки – мин протяж-ть, они обяз-но обслуж-т все террит-и.Уличные закр-е сист. размещают в спец. отвед-х техн. полосах в пределах красной линии, желат-но не в пределах проезжей части.

Поверхн. водоотвод осущ-ся водосточной системой со всех город. тер­р-ий. Город. водостоки проклад-ся под улицами города, в первую очередь для отво­да поверхн. вод из пониженных мест, под магистралями общегородского и районно­го значения, затем под остальными улицами. Поверхн. воды, образ-ся в ре­зультате выпадения осадков или при таянии снега, стекают с поверхности город. тер­р-й в лотки улиц, протекают некоторое расстояние по ним и затем через дождеприемные колодцы попадают в город. водостоки.

Водостоки образуют городскую водосточ­ную сеть, перехватывающую и транспортиру­ющую поверхностные воды с бассейнов стока. Границы общих бассейнов стока проходят по водоразделам и разделяют всю территорию города, в зависимости от рельефа и верт-й план-ки, на определенное число бассейнов. В каждом общем бассейне проек-т главн. коллектор, кот-й имеет выпуск собранных вод. Трасса глав. коллектора проходит по пониженным местам (тальвегам), от удаленных точек бассейна до мест выпус­ка, и к ней через смотровые колодцы присое­диняются водостоки остальных улиц.

Водостоки представлены трубопроводами глубокого заложения, т. е. их прокладывают ниже глубины промерзания грунта. Допуска­ется проектирование глубин заложения лотка трубы на 0,3 м ниже глубины промерзания грунта при диаметрах водостока до 500 мм и на 0,5 м при больших диаметрах. Диаметры город. водостоков рассчитывают для каж­дого расчетного участка по расходу стока на низовом его конце. Таким образом, диаметры водостоков увеличиваются от границ бассей­нов до мест выпуска. По возможности, водо­стоки следует прокладывать с таким расче­том, чтобы его продольный уклон был равно­значен продольному уклону улицы, под ко­торой он проходит.

Дождеприемные колодцы, через которые поверхн. воды поступают в водосточную сеть, устан-т в пониженных местах, у въездов на территорию микрорайонов, на перекрестках со стороны притока воды и по улице в зависимости от продольного уклона на расстояниях от 50 до 100 м. Первый или начальный дождеприемный колодец располагают на расстоянии 100—250 м от водоразде­ла. Это расстояние называется длиной сво­бодного пробега воды, на котором она течет по лотку улицы. Дождеприемные колодцы подсоединяются через смотровые колодцы к водостокам при помощи сточных веток диаметром 250 мм.

Терр-и микрорайонов, парков, буль­варов и пр. следует проектировать таким образом, чтобы сток поверхн. вод с них на прилегающие улицы осущ-ся не по закрытой водосточной системе, а лишь по лот­кам проездов, аллей, дорог. Но сущ-т причины, кот-е вызывают необх-ть прокладки на таких терр-х водостоков. Такими причинами явл-ся наличие бессточ­ных или пониженных мест, большие площади водосбора, т. е. значительные расходы воды, наличие тальвегов и оврагов.

При расчетах водостоков следует учиты­вать, что не весь объем выпавших атмосфер­ных осадков образует поверхн. сток. Не­которая часть их испаряется и впитывается в почву. Это явление учитывается коэффициен­том стока, который зависит от типа поверх­ности, и его значение различно для различных поверхностей:

Кровли зданий, цементно-бетонные покрытия 0,95

Булыжные мостовые.....    0,45

Гравийные дорожки..........0,3

Открытый грунт............ 0,2

Зеленые насаждения..........0,1-0,2

Таким образом, объем поверхн. сто­ка будет зависеть от площади различных ти­пов поверхн-й на данной терр-ии. Онбудет значительно меньше на участках зеле­ных насаждений, чем на терр-х общ-х центров и микрорайонов. Например, для жилых микрорайонов современной много­этажной застройки коэффициент стока состав­ляет 0,4—0,5, а для парков порядка 0,3.

 

13. Системы ливневой канализации (благоустройство)

Ливневая канализация (она же ливневка) — это система труб, лотков, дождеприемников и дополнительных элементов, предназначенная для сбора и отвода поверхностных дождевых и талых вод с кровель зданий, дорожных покрытий и различных площадок.

Хороший дождь освежает атмосферу, накаленную летним солнцем, орошает газоны, очищает улицы и дворы от пыли, зачем же нужно устройство ливневой канализации?

Ливневые системы канализации известны с древних времен. Вот уже сотни лет они доказывают свою актуальность и эффективность. Затяжные отсадки, обильные ливни и таяние снега приносят большой вред хозяйственной деятельности человека и доставляют значительные неудобства. Именно ливневый дренаж способен надолго отсрочить или совсем предотвратить множество неприятных последствий. Грамотное устройство ливневки позволяет:

· защитить от преждевременного разрушения дороги и тротуары, фундаменты и отмостки зданий;

· предохранить от сырости первые этажи и снизить вероятность затопления подвалов;

· предотвратить образование луж и наледи;

· предупредить эрозию склонов и заболачивание почвы;

· придать территории и сооружениям эстетичный внешний вид и надолго сохранить его.

Как показывает многовековая практика, организация ливневой канализации — неотъемлемый атрибут цивилизованного общества. Причем она не только повышает комфортность существования человека, избавляя его от множества проблем, но и весьма выгодна с экономической точки зрения — ливневка существенно продлевает жизнь сооружений и дорожных покрытий.